La matematica contro la pandemia di Covid-19

23/11/2020

Come dati e algoritmi possono fare la differenza

di Alfio Quarteroni

matematico, accademico dei Lincei, presidente Moxoff

Alfio Quarteroni, matematico al Politecnico di Milano e al Politecnico di Losanna, accademico dei Lincei e presidente della società Moxoff, spiega che per contrastare efficacemente l’epidemia di Covid-19 è necessario un approccio razionale e sistematico basato su dati completi e coerenti. Che possono aiutare gli ospedali a gestire le emergenze, i cittadini a bloccare la catena dei contagi e i politici a prendere decisioni informate.  

Stiamo affrontando un momento molto difficile e siamo tutti chiamati in causa per contrastare la pandemia di Covid-19, dunque anch’io mi sento coinvolto. E il contributo che posso dare, da matematico, consiste nel proporre un metodo per affrontare le sfide che abbiamo di fronte in modo razionale, basato sui dati e sui modelli numerici. Dalla Cina a Lodi, infatti, abbiamo le prove che questo metodo funziona. Vediamo perché.

L’importanza dei dati. Cominciamo dai dati. Una delle ragioni principali per cui Cina, Giappone emCorea del Sud sono riuscite a debellare l’epidemia sta nel fatto che hanno impostato una strategia di testing e tracing (due delle tre “T” raccomandate dell’Oms, la terza è treatment) che ha consentito di tenere sotto controllo la diffusione del contagio e che ha permesso a chi era in quarantena di comunicare in modo sistematico le proprie condizioni. In questo modo, le autorità hanno mantenuto la situazione sotto controllo, limitando la dislocazione di medici sul territorio e quindi le occasioni di contagio tra pazienti e personale sanitario. 

L’Italia e altri Paesi Occidentali, da questo punto di vista, non sono riusciti a essere altrettanto efficaci. Naturalmente vi è stato un grande dibattito per evidenziare quanto le nostre leggi a tutela della privacy impediscano la creazione di un sistema di raccolta dati – in particolare sulla mobilità e sullo stato di salute delle persone – come quelli adottati in diversi Paesi asiatici. In condizioni normali, la privacy è un bene che deve essere tutelato. Ma ora siamo di fronte a una tragedia di dimensioni epocali; per gestire l’epidemia, la conoscenza in tempo reale dello stato di salute e degli spostamenti delle persone, anche in forma anonima, abiliterebbero l’uso di modelli matematici e di algoritmi di intelligenza artificiale finalizzati alla previsione dell’evoluzione dei contagi. Per questo, con il collega Giuliano Noci del Politecnico e con il Ceo di Moxoff Ottavio Crivaro, nel marzo scorso abbiamo lanciato una petizione in cui si esortavano i cittadini a donare in modo volontario informazioni anziché denaro. Da allora la situazione è molto cambiata, ma un problema in particolare resta aperto: la qualità dei dati che abbiamo non è sufficiente a monitorare in modo attendibile la situazione, e rende problematico fare previsioni affidabili. Servirebbero: 1) dati corretti, tempestivi, disaggregati per area geografica su scala regionale, provinciale e se possibile comunale, stratificati per classi di età e per genere (i dati aggregati su tutto il territorio nazionale, che vengono forniti, sono poco utili nella maggior parte dei casi); 2) dati relativi alla mobilità e allo stato di salute delle persone, che potrebbero essere forniti rispettivamente dalle aziende di telecomunicazioni e dai cittadini stessi.

A Lodi un modello per gli ospedali. Riguardo ai dati di tipo sanitario, vorrei citare un esempio che riguarda la gestione degli ospedali, con un metodo che abbiamo sperimentato con successo con Moxoff. A marzo, all’apice della prima ondata dell’epidemia, diversi ospedali erano in seria difficoltà a causa dell’affollamento anomalo dei reparti Covid e dei pronto soccorso. In quell’occasione, il Gruppo Zucchetti ha fornito il proprio supporto all’ASST di Lodi e Moxoff ha sviluppato un sistema di analisi avanzate dei dati clinici, utili per ottimizzare la gestione dei reparti e delle risorse disponibili. All’inizio è stata data priorità alla rapidità di elaborazione dei dati e all’efficacia della visualizzazione dei risultati. Nei mesi successivi, le tecniche di analisi sono state sviluppate per fornire una lettura più avanzata, per esempio tenendo conto dei movimenti dei pazienti tra diversi reparti. E ora stiamo cercando di includere dati provenienti da altri ospedali, utili per alimentare gli algoritmi di intelligenza artificiale. Per chi fosse interessato, il caso è pubblicato qui

Scuole e app: gli errori dell’estate. L’estate scorsa, fortunatamente, la situazione è migliorata rispetto a marzo. Il governo ha avuto il merito di istituire un comitato tecnico-scientifico autorevole, che ha guidato le decisioni. Però sono stati commessi anche molti errori. Abbiamo sprecato mesi importanti in cui si poteva operare con maggiore visione e in maniera più razionale. Si poteva potenziare il sistema dei trasporti, in particolare quelli scolastici. E si poteva predisporre un sistema di screening rapido nelle scuole, invece di perdere tempo a discutere di questioni marginali come i banchi a rotelle. Anche l’app Immuni si è rivelata un successo solo parziale. Non soltanto perché è stata usata da un bacino relativamente piccolo di persone. Nella realtà, anche se l’app in sé funzionava benissimo, a valle del processo il sistema di tracciamento era e resta di tipo manuale, con numerosi passaggi comunicativi fra persone sospette di aver contratto il virus, medici di base e strutture sanitarie territoriali, rendendo di fatto impossibile risalire ai contagi in modo rapido e completo. Se il processo fosse stato informatizzato, a fine estate avremmo potuto isolare i primi focolai; ma con i numeri attuali è ormai impossibile effettuare un tracciamento efficace. Il risultato è che già a ottobre la situazione stava precipitando, e per questo con cento colleghi abbiamo firmato l’appello del Presidente dell’Accademia dei Lincei Giorgio Parisi, rivolto al Presidente della Repubblica e al Presidente del Consiglio.  

Siamo a disposizione. La crisi non è ancora finita, e ogni sforzo fatto per limitarne l’impatto e salvare vite umane è prezioso. Scienza e politica devono dialogare, senza invadere i rispettivi ruoli. Dobbiamo imparare dagli errori fatti, e migliorare. Chiudere ristoranti, cinema e teatri forse non è stata la scelta più efficace: ha significato penalizzare una categoria e togliere uno svago alle persone, in luoghi in cui tutto sommato – con le misure appropriate – la probabilità di contagio non è così elevata. Sarebbe, invece, molto utile informatizzare il sistema di tracciamento dell’app Immuni. E, ancora una volta, bisognerebbe avere più informazioni: servono dati tempestivi e disaggregati, dati di mobilità e sulla salute delle persone. Servirebbe anche conoscere i contagi all’interno delle scuole, che al momento non sono registrati in modo completo. Le variabili in gioco sono tante, ed è difficile gestirle tutte; ma proprio per questo è utile la matematica. Su più fronti, con Moxoff da un lato e con il laboratorio MOX del Politecnico di Milano dall’altro, stiamo sviluppando algoritmi e modelli matematici potenzialmente in grado di fornire un contributo conoscitivo e predittivo. Serve una politica consapevole del suo ruolo, e capace di ascoltare le voci della scienza. Per conto nostro, siamo a disposizione.