Dois pesquisadores montaram um modelo matemático em
Python, que prevê desastres para o coronavírus no Brasil caso não sejam tomadas
medidas para conter a epidemia no país. Os autores desse feito são José Dias do
Nascimento Júnior — professor e doutor em Astrofísica da Universidade
Federal do Rio Grande do Norte e astrônomo associado
ao Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics — e Wladimir
Lyra, doutor da New Mexico State University.
Pelo mundo, pesquisadores de todas as
áreas demonstram esforços para controlar e prever casos de coronavírus com o
objetivo de auxiliar as pessoas nas decisões diante da pandemia que se alastra
pela humanidade.
A ideia do modelo de predição da COVID-19
O estudo realizado pelos pesquisadores surgiu devido à pandemia do novo coronavírus (COVID-19), que está tomando o mundo e já chegou a mais de onze mil vítimas fatais no planeta.
José Dias do Nascimento Júnior
explica que após o início do surto começou a pesquisar o assunto e as maneiras
de contribuir e colaborar para diminuir a pandemia. “Assim que começaram
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 demonstrava que iria
fazer história, e eu já sabia de outras pesquisas, das limitações de algumas
condições matemáticas utilizadas nos modelos. Foi aí que encontrei Wladimir Lyra
em conversas da rede social”, conta Nascimento.
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 se devem à presente pandemia do coronavírus, para
compreender a dinâmica da propagação da infecção. Pela leitura de artigos
científicos na área de Epidemiologia Matemática, deparei-me com o modelo SIR,
que foi o primeiro a buscar ‘matematizar’ uma epidemia”, ele destaca.
O doutor da New Mexico
State University explica que percebeu semelhanças entre as equações de modelos
matemáticos de epidemias e as que ele estuda diariamente. Por isso, havia meios
de 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”, ele afirmou.
A COVID-19 é provocada por uma
família de vírus que gera infecções respiratórias e foi descoberta em 31 de
dezembro de 2019 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 em 17 de março. Nessa data, foram
contabilizadas 291 pessoas infectadas pelo vírus, sendo registrada uma morte
pela COVID-19 no estado de São Paulo.
Como funciona
o modelo
Diante do caos da pandemia,
Lyra explica que o estudo dele e de Nascimento “matematiza” a
dinâmica da propagação de uma infecção e pode auxiliar no combate dela.
O trabalho considera que a
população do país seja dividida em quatro categorias: suscetíveis, infectados,
curados e mortos. Essas categorias interagem segundo regras preestabelecidas:
- Quando
infectados e suscetíveis interagem, uma parcela é removida
da categoria suscetíveis e colocada na categoria infectados. - Parte dos
infectados se curam em um dado intervalo de tempo. Estes
são removidos da categoria infectados e colocados na categoria
curados. - Outra parte dos
infectados morrem devido à doença. Estes são removidos da categoria
infectados e colocados na categoria mortos. - 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 resultou no nome do 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 de 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 resultaram em um contágio muito rápido. Os
dados da Itália mostram que 1 pessoa infectada passa o vírus a 3 ou 4 pessoas,
em média, antes de se curar ou morrer pela infecção; 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
existem 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”, ele alerta.
O professor resume que “a
segunda maneira de terminar a epidemia é quando a taxa de infecção é menor do
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 Brasil.
O modelo
alerta para até 2 milhões de mortes no Brasil no pior cenário previsto
O modelo dos pesquisadores
quando aplicado ao estado de epidemia no Brasil mostra 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 dessa 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 significa 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 quadro assustador para a população
brasileira. Esse pior cenário
representa a condição na qual as restrições sociais não são seguidas.
Gráfico da predição
total de números de mortos no Brasil = 2.009.177
O modelo foi rodado em 16 de março de
2020, e os cientistas identificaram que a primeira morte pelo coronavírus
ocorreria dentro de 5 dias. “Ontem (16 de março), uma previsão do modelo foi
que a primeira morte no Brasil ocorreria em algum momento nos próximos 5 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 se a população não praticar o
distanciamento social, os resultados do modelo vão se concretizar. “Sem
tratamento ou vacina, a única forma dessa epidemia parar naturalmente é ela
correr seu curso, infectando centenas de milhões e matando milhões de pessoas.
O modelo prevê 2 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.
Lyra ainda destaca que o
distanciamento social não evita o estado final da epidemia, mas atrasa de
forma que o sistema de saúde não sobrecarregue até o desenvolvimento de um
tratamento ou vacina. “Uma vez retornada a vida cotidiana a epidemia vai
correr de novo, mas o atraso que o distanciamento social proporciona é
fundamental pra dar tempo para o sistema de saúde não se sobrecarregar com
muitos casos ao mesmo tempo e também, esperamos, para dar tempo de desenvolver
tratamento ou vacina”, explica Lyra.
Os pesquisadores destacam a
importância de todas as áreas olharem a pandemia e realizarem esforços para
criar maneiras e caminhos que evitem ou 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
com as quais trabalho todo dia. Tinha, portanto, as ferramentas para
resolvê-las em um modelo simplificado”, alega Lyra.
O professor 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
na hora de tomar decisões para conter a epidemia.
“Estamos passando por um período
cíclico de problemas. Isso vai do aquecimento global a grandes epidemias.
Estamos hoje fazendo uma ciência globalizada, na qual parâmetros não podem ser
tratados como sistemas simples. O próprio planeta em que vivemos e sua
população humana são completamentes conectados a um grande sistema complexo”,
afirma Nascimento.
As epidemias foram encontradas em
diversos momentos da humanidade, mas segundo ele ainda não há um modelo físico
completo e totalmente eficiente para auxiliar nas decisões 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 em 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 esse pesquisador, os estudos
analíticos de dados podem auxiliar em aspectos diante de uma doença que se
alastra rapidamente pelo mundo. As previsões baseadas em 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
são 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 comportamentos futuros”, enfatiza Nascimento.
Ele ainda pondera a importância de
políticas que incentivem a ciência a 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 nesses casos”,
anuncia Nascimento.
Os resultados que os cientistas
encontraram compõem um artigo científico, que será submetido para uma
revista científica na área da Física.
(Fonte: Tecmundo).
