O professor doutor de Astrofísica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte e Astrônomo associado ao Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, José Dias do Nascimento Júnior, montou junto ao professor doutor da New Mexico State University, Wladimir Lyra, um modelo matemático em Python, que prevê desastres para o coronavírus no Brasil, caso não sejam tomadas medidas para conter a epidemia no país.
Pelo mundo, pesquisadores de todas as áreas demonstram esforços para conter e prever casos de Coronavírus para auxiliar nas decisões diante da pandemia que se alastra pela humanidade.
A ideia do modelo de predição do COVID-19
O estudo realizado pelos pesquisadores surgiu pela pandemia do novo Coronavírus (COVID-19), que está tomando o mundo e já chegou a mais de 4 mil vítimas fatais no planeta.
O professor doutor, José Dias do Nascimento Júnior, explica que após o início do surto começou a pesquisar sobre o assunto e maneiras de contribuir e colaborar para diminuir a pandemia.
“Assim que começaram a aparecer as primeiras reações globais, comecei a me perguntar sobre as hipóteses dos modelos utilizados no estudo da propagação do vírus. Quais equações seriam válidas e sob quais aspectos. O novo surto de mostrava que iria fazer história e eu já sabia de outras pesquisas, das limitações de algumas condições matemáticas utilizadas nos modelos. Foi aí que encontro Wladimir Lyra em conversas da rede social”, conta Nascimento.
O professor doutor, Wladimir Lyra, afirma que a ideia de ambos se complementam e partir disso, as hipóteses evoluíram em um modelo para matematizar os casos de coronavírus já existentes e novos.
“A ideia e o motivo da pesquisa são devidos à presente pandemia do coronavírus, para compreender a dinâmica da propagação da infecção. Pela leitura de artigos científicos na área de epidemiologia matemática, me deparei com o modelo SIR, que foi o primeiro a buscar matematizar uma epidemia”, destaca Lyra.
O professor explica que percebeu que as equações eram muito parecidas com as que estuda diariamente e por isso havia meios para resolvê-las e assim agregar conhecimento ao campo de estudo do corona. “Não é nada que já não tenha sido feito no campo de epidemiologia, foi um projeto para eu aprender sobre o assunto”, apresenta Lyra.
O COVID-19 é uma família de vírus que promove infecções respiratórias e foi descoberto no dia 31 de dezembro de 2019, em casos na China. No Brasil, de acordo com as secretarias estaduais de saúde, já são 413 casos confirmados, mais de 30% em relação ao último balanço divulgado pelo Ministério da Saúde na terça-feira (17), que contabilizava 291 pessoas infectadas pelo vírus. Foi registrada uma morte pelo COVID-19 no estado de São Paulo na última terça-feira (17).
Como funciona o modelo
Diante do caos da pandemia, Lyra explica que o estudo dele e de Nascimento, matematiza a dinâmica da propagação de um infecção e pode auxiliar no combate da mesma.
O trabalho considera que a população do país seja dividida em quatro categorias: suscetível, infectada, curada e mortos. Essas categorias interagem segundo regras pré-estabelecidas:
- A) Quando infectados e suscetíveis interagem, uma parcela é removida da categoria suscetíveis e colocada na categoria infectada.
- B) Parte dos infectados se curam em um dado intervalo de tempo. Esses são removidos da categoria infectados e colocados na categoria curados.
- C) Outra parte dos infectados morrem devido à doença. Esses são removidos da categoria infectados e colocados na categoria mortos.
- D) Os curados desenvolvem imunidade e portanto não são colocados de volta na categoria suscetível.
A última regra significa que curados e mortos também podem ser acrescentados juntos na mesma categoria, de “removidos” da pandemia. Isso resulta no nome ao modelo, SIR (Suscetíveis-Infectados-Removidos). Essas regras são matematizadas e as equações resolvidas para revelar a evolução da epidemia. Por exemplo, na regra A, a quantidade removida é proporcional ao número de pessoas infectadas e ao número de pessoas suscetíveis.
A base de dados utilizada na pesquisa dos cientistas foi mantida e atualizada pelo Centro de Ciências de SIstemas e Engenharia (CSSE, em inglês) da Universidade de Johns Hopkins. Os dados são divididos em casos de infecção, remissão e fatalidades. A base de dados é atualizada frequentemente e contém detalhes como datas e distribuição geográfica.
A partir desses parâmetros foram calculadas as taxas que entraram no modelo. Os componentes do modelo aplicados à epidemia do coronavírus resultam em um contágio muito rápido. Os dados da Itália mostram que uma pessoa infectada passa o vírus para, em média, entre 3 e 4 pessoas antes de se curar ou morrer pela infecção e com isso o número de casos dobra a cada 4 dias.
Lyra explica que há apenas duas maneiras de finalizar essa epidemia. “A primeira é quando muitas pessoas foram infectadas e desenvolveram imunidade ao se curar. Quando isso acontece não há mais pessoas suscetíveis e, portanto, segundo a regra (A) do modelo, não há novas infecções possíveis. Obviamente esse caso é terrível, foi praticamente toda a população infectada em algum momento durante a epidemia e o número de mortos pode ser assustador”, alerta Lyra.
O professor doutor resume que “a segunda maneira de terminar a epidemia é quando a taxa de infecção é menor que a taxa de remissão e então a epidemia é contida. A quarentena (ou vacina) funciona por diminuir a taxa de infecção. O tratamento funciona para aumentar a taxa de remissão. Sem tratamento ou vacina, temos apenas a quarentena como medida eficaz.”
A base de dados do CSSE consultada pelos cientistas durante a pesquisa apresenta informações de todos os países atingidos pela epidemia. Os principais utilizados no modelo foram: China, Coreia do Sul, Itália, Suécia, Estados Unidos e o Brasil.
A aplicação do modelo que chegou aos 2 milhões de mortes no Brasil
O modelo dos pesquisadores quando aplicado ao estado de epidemia no Brasil resulta que cada pessoa infectada está, em média, infectando 6 pessoas. A partir dessa taxa, o número de casos dobra entre 2 e 3 dias. Lyra anuncia que “se continuar desta maneira, sem fazermos nada, a epidemia terá seu pico daqui a 50 dias, no começo de maio, com 53% da população infectada ao mesmo tempo. Isso são mais de 100 milhões de casos. Os hospitais não têm capacidade de lidar com esse número. E, ao final da epidemia, teríamos 2 milhões de mortos.”
O modelo apresentado pelos pesquisadores gerou dois gráficos que resultam na quantidade de mortos no Brasil nos próximos meses e evidenciam um resultado assustador para a população brasileira.
Gráfico da predição total de números de mortos no Brasil = 2.009.177
O modelo foi rodado no dia 16 de março de 2020 e os cientistas identificaram que a primeira morte pelo Coronavírus ocorreria nos próximos cinco dias. “Ontem (dia 16 de março), uma previsão do modelo foi que a primeira morte no Brasil ocorreria em algum momento nos próximos cinco dias. Quando acordei de manhã no dia 17 e fui ler as notícias, tínhamos o primeiro caso fatal”, confirmou Lyra.
Os cientistas alertam que se não foram tomadas medidas de prevenção e a população não praticar o distanciamento social, os resultados do modelo irão se concretizar. “Sem tratamento ou vacina, a única forma desta epidemia parar naturalmente é ela correr seu curso, infectando centenas de milhões, e matando milhões de pessoas. O modelo prevê dois milhões de mortos no Brasil se não fizermos nada. Para evitar isso a população tem que parar de sair de casa, praticar distanciamento social. Apenas isso vai evitar o contágio”, argumenta Lyra.
Os pesquisadores destacam a importância de todas as áreas olharem para a pandemia e realizarem esforços para criar maneiras e caminhos que evitem ou até mesmo ajudem o mundo a conter os casos.
“Devo dizer que eu não sou epidemiólogo, sou astrônomo e astrofísico, especializado em matemática aplicada e modelos computacionais. Comecei esse projeto ao ler sobre modelos matemáticos de evolução de epidemias e ver que as equações eram bem parecidas com outras equações com que trabalho todo dia. Tinha, portanto, as ferramentas para resolvê-las em um modelo simplificado”, alega Lyra.
O professor doutor, José Dias do Nascimento Júnior, demonstra que no momento atual da população a ciência é globalizada e qualquer parâmetro científico não pode ser tratado como algo simples e excluído no momento tomada de decisão para conter a epidemia.
“Estamos passando por um período cíclico de problemas. Isso vai do aquecimento Global, as grandes epidemias. Estamos hoje fazendo uma ciência globalizada, onde parâmetros não podem ser tratados como sistemas simples. O próprio planeta que vivemos e sua população humana é completamente conectado em um grande sistema complexo”, afirma Nascimento.
As epidemias foram encontradas em diversos momentos da humanidade, mas segundo o professor doutor, ainda não há um modelo físico completo e totalmente eficiente para ajudar na tomada de decisão de maneira rápida e eficaz. “Durante nossa história, encontramos repetidamente grandes epidemias como a Peste (Peste Negra) no século 14, a Gripe Espanhola em 1918 e mais recentemente a Gripe Suína (2009). Apesar de todas essas epidemias afetarem severamente a população global, ainda não temos um modelo físico eficiente que nos ajude a tomar decisões certas em pequeno espaço de tempo”, confirma Nascimento.
Conforme Nascimento, os estudos analíticos de dados podem auxiliar em aspectos diante de uma doença que se alastra rapidamente pelo mundo. As previsões a partir de equações podem gerar decisões que irão melhorar as maneiras de lidar com o problema enfrentado.
“As abordagens analíticas para estudar e modelar a natureza sistêmica da disseminação de uma doença infecciosa é um belo exemplo de como a ciência opera (modelo SIR). E partir das previsões feitas com um punhado de equações simples, percebe-se o poder da ciência em revelar comportamos futuros”, enfatiza Nascimento.
O professor doutor ainda pondera para a importância de políticas que incentivem a ciência para realizar o trabalho em momentos como o da pandemia do novo Coronavírus. “Sem dúvida acredito que trabalhos como esse devem ser parte dos esforços colocados nas políticas de saúde pública. Apesar de muitas questões terem sido respondidas, muitas outras permanecem em aberto, porém a ciência é sempre a bússola necessária para a proteção nestes casos”, anuncia Nascimento.
Como prevenir o COVID-19?
O Tecmundo criou um infográfico com as 4 principais maneiras de prevenir o Coronavírus, de acordo com diversas formas apresentadas pelo Ministério da Saúde do Brasil.
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Fonte: Tecmundo
