A paper co-authored by prof Enrico Zio (DENG, Politecnico di Milano) has been published on the international scientific journal Safety Science. Together with Dr. Romney B. Duffey (Idaho Falls, ID, USA), prof. Zio studied the process of infection rate growth and decline for the recent global pandemic.

The paper describes an original approach based on statistical physics applied to the available data to predict the societal transmission timescale and the recovery trajectory , as shaped by the countermeasures adopted to control the virus spreading in the different regions of the world. This method identifies the evolution of the infection rate as the metric used to evaluate the efficiency of the countermeasures taken to control the spread of the virus. The analysis is based on learning theory, with cognitive bases and statistical physics, applied for the first time to characterize the social response to the pandemic on a global scale. Applying the theory to the available data allows the description of the universal recovery trajectory, corresponding to the social learning process of risk reduction behaviours.

By applying the method, the researchers were able to analyse and compare the whole-society infection growth and decline rates for many countries and regions, illustrating how the viral spread and infection rate follow the same physical and mathematical laws across different areas of the world. The analysis illustrates several features of the different strategies adopted for the mitigation of the pandemic, i.e. different social isolation and “lockdown” tactics, and allows making actual predictions of the time needed for securing minimum infection rates in the future, highlighting the differences that emerge between isolated “islands” and “mobile” cities.

The findings of the analysis can provide guidance for evaluating the pandemic in terms of the factors affecting the virus spreading, including the environmental, social and medical conditions of the area of interest, and for identifying adequate solutions for mitigation and control, and the related countermeasures to take, keep or eliminate.

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VERSIONE ITALIANA

Un articolo a firma del prof. Enrico Zio (DENG, Politecnico di Milano) in collaborazione con il Dr. Romney B. Duffey (Idaho Falls, ID, USA) è stato recentemente pubblicato sulla rivista scientifica internazionale Safety Science. I due ricercatori hanno studiato il processo di crescita e riduzione del tasso di infezione dovuto alla pandemia di Coronavirus.

Nell’articolo viene descritto un originale approccio basato sulla fisica statistica che consente di prevedere i tempi caratteristici del processo di trasmissione del virus e la traiettoria del tasso di infezione, in relazione alle contromisure applicate nelle diverse regioni del mondo. Il tasso di infezione è preso come metrica della quale seguire l’evoluzione per verificare l’efficacia delle contromisure adottate per controllare la diffusione della pandemia. L’analisi è basata sulla teoria dell’apprendimento, con basi cognitive e di fisica statistica, che viene applicata per la prima volta per caratterizzare la risposta sociale alla pandemia a livello globale. L’applicazione della teoria ai dati pubblicamente disponibili consente di individuare la curva di recupero di validità universale che corrisponde al processo di apprendimento sociale per la riduzione del rischio.

Il confronto dei risultati dell’applicazione del metodo ai dati disponibili evidenzia come la diffusione del virus e l’andamento del tasso di infezione associato seguano leggi matematiche comuni a tutte le regioni prese in esame.

L’analisi consente di valutare gli effetti dei diversi metodi adottati per la mitigazione della pandemia, come l’isolamento sociale e i lockdown, e di fare previsioni relativamente al tempo necessario per raggiungere tassi di infezione socialmente accettabili.  

I risultati dell’analisi possono fornire indicazioni utili per la valutazione della pandemia in relazione a fattori che ne influenzano lo sviluppo, incluso le condizioni ambientali, sociali e sanitarie della regione di interesse, e per l’individuazione di adeguate misure di mitigazione e controllo, e relative contromisure da adottare, mantenere o eliminare.

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