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新冠最早在武汉肆虐，最近又因为漏进来的德尔塔变异而把中国弄得全民皆兵。然而，中国两次通过雷霆手段迅速清零，凸显了清零路线的有效性，但清零路线vs共存路线还是在争议中。中国的清零实践不仅证明了清零的可能性，也通过疫后恢复证明了清零的有利性。从控制理论出发，也可以认识清零的可靠性。3 P; b6 C1 d3 U; n" I
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在数字化的现在，自动控制已经深入从电饭煲到空间站的各个层面，但背后以数学为基础的控制理论其实是一样的。这就是数学的抽象化的威力。反过来，控制理论也早已走出工业自动控制，广泛应用于经济、社会领域，甚至可以用于公共卫生。在某种程度上，防疫抗疫也可以用控制理论来分析。* [1 y6 U: \0 u6 G' f% t! z3 Q
l2 L0 e- A% G" e6 _控制理论的精髓在于反馈与动态。从小妈妈就教训我们，走路要看路。不光要想好往哪里走，还要边走边看是不是走偏了。走偏了就赶紧调整步子，回到正确的路线上来，直到走到目的地。边走边看就是反馈，用于与目标相比较，及时调整步子。# x* R! I/ X: W
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在防疫抗疫中，常听到要科学决策，说白了，就是根据病例新增数量、重症率、死亡率等关键数据，确定当前采用的措施是否足够。如果新增率高于预期，那就是措施还不够有力，需要进一步加强 ；如果低于预期，就可以考虑放松措施，减少对经济和社会的负面影响。这就是一个反馈控制的过程：连续观察，连续调整措施。
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当然，走路看路只是对反馈系统最粗浅的描述，如果这就是控制理论的全部，那自动控制未免也太容易了。* X: [* S3 G7 `1 o0 v2 g, v" o7 C
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动态说的是另一个问题。有些事情立竿见影，一巴掌打上去，立刻就感到了痛；有些则从长计议，好多水浇下去，但庄稼要好几天才能返青。这就是说，事情的发生不仅有因果关系的驱动，还有一个时间因素。这个时间因素使得反馈系统有一个控制器参数调试的问题，调试得好和糟的差别很明显。有的电梯到达楼层时，稳稳当当地减速，干干净净地停下，既不拖泥带水，又没有顿挫感。有的就不行了，到达楼层时，还要上下抖晃几下才能到位。这就是控制器参数与电梯的动态特性没有匹配好。
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; G- y8 f7 G/ c/ _但要匹配好，首先需要对电梯的动态特性有精确的了解，其次需要控制器对电梯动态特性的漂移（比如说，由于载员多少、设备老化等因素）不敏感，才能做到。这两点都不容易做到。大厨在做菜出锅时，经常不是在菜做好的那一刻，而是在九分到九五分熟的时候，然后利用菜里的残存热量在出锅和装盘的时候靠“热惯性”完成最后的一分。这是因菜而异的，而且不仅要大厨随时观察成色（反馈），更是要凭身经百战后的经验（控制器参数调试）。& C }) D* E# C: E/ n0 h+ K, `. Z
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回到防疫抗疫问题。新冠病毒引起的肺炎对人类是陌生事物。在最初出现的时候，人们对其特性没有认识，好像在黑暗里突然被恶狗狂咬，马上就遍体鳞伤。随着检测手段的发达，灯光逐渐亮起来了。恶狗太敏捷，还看不清恶狗从哪里扑过来，但至少能看清哪里被咬，还能看到恶狗一闪而过的身影正在哪里出没。, y5 X4 p# H# g( R# `& ]+ O* M
5 H8 t2 |" u- C" {, [/ J5 |直到现在，人们对新冠依然有很多疑问，远远谈不上精确了解，信息的不确定性破坏了有效的反馈控制的第一个条件。疫苗对新冠的有效性也只是具有初步数据，对于已知和还将出现的各种变异的有效性的认知更少，特效药则还没有出现，各种防疫抗疫措施的最终效果还有很多猜度的成份。也就是说，控制器的参数调试还没谱，有效反馈控制的第二个条件也不完备。
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新冠还有一个问题：潜伏期。一般认为，新冠的潜伏期不超过14天，但也有潜伏期更长的报道。为了保险，有的地方把观察期延长到21天。潜伏期是特别麻烦的事情。反馈控制的关键在于看到当前偏差和及时做出相应的调整，要是隔好久才能看到偏差，看到的时候已经太晚，作出的调整一定不能及时，非常容易矫枉过正。
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9 T$ a8 h b" j: T' d潜伏期对应于控制理论里的滞后。大滞后的系统很难调试。按照无滞后系统调试的话，一定导致大幅度的振荡，严重的时候，振荡幅度会越来越大，那就是失控了。比照新冠抗疫，就是疫情一涨，马上措施严厉化，立刻万马齐喑；疫情一好转，立刻放松措施，导致疫情反弹。欧美国家抗疫一抓就死、一放就飘、一波比一波严重就可以比照为糟糕的大滞后系统的控制器调试。; ~0 T9 k# O" {9 P1 B
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在控制理论里，大滞后系统的控制器调试需要“放松”，需要有定力。看准了方向后，沉稳、坚定地施加控制作用，宁缺毋滥，小心驶得万年船，不被眼前的暂时现象所扰乱。但这也要求在最终达到目标之前，对暂时的偏差有较大的容忍度。在理论上，对滞后过程有预估控制之类的方法，但对被控对象和滞后时间都有较高要求。由于实践中做不到精确了解被控对象和滞后时间，还是用各种“松弛调试”来回避敏感度的问题，回到对暂时的偏差有较高的容忍度上来。3 L, e5 r( f: W, w( W# i" g
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但这在防疫抗疫中是很难容忍的。即使政府和科学界能一眼看到未来，看准了方向（实际中好像没人做到），在疫情飙升的时候也难有定力，很难不情不自禁地加强措施，然后就是经济和社会压力迫使再次放松措施，直到下一轮。3 D& C0 B/ m* a" \
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但这是线性系统的控制理论，也就是说，系统响应是“一分劳作一份收获”那样成比例的，不会出现“欠一百块钱被债主追着欺负，欠一百万被债主追着讨好”那样的事情，后者就是非线性响应的一种。非对称响应也是非线性的一种。比如说，新冠病例新增率最低为零，不可能出现负数。
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也就是说，回到新冠的防疫抗疫，如果病例新增率要维持在每天一千人，那可以近似为对称响应的线性系统；但要是病例新增率要求清零，那就是非线性的。# _" U4 B8 q) N6 O# J% d9 ?7 f# G9 q7 L
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新冠还有另一个问题：无症状感染者。这在新冠初期很使中国措手不及，因为从病毒上同族的萨斯在潜伏期不传染，也没有无症状感染者的问题。无症状感染者到底有多少传染力，现在还没有定论，但肯定是会传染的，这好比控制理论里的不可测干扰，不到后果显现，根本不知道干扰的存在。这是很恼人的问题。1 {# _4 L. z9 t, u
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回到清零还是共存的问题，首先，共存可以有两个不同的理解。一个是被动的共存，也就是说，承认新冠像蚊子、苍蝇、老鼠、蟑螂那样的“四害”一样，不可能彻底消灭，人类只有学会如何控制危害。这与清零不矛盾。清零是人们主动的行为，暂时的疫情只是被动共存的现实导致，目标还是清零。也就是说，蚊子苍蝇老鼠蟑螂是不可能彻底消灭的，但看到了就要打，这就是主观上清零，但客观上共存。. z- _4 D/ J( {; o
/ V" E7 A/ b. i( L1 q- T7 N" y( D" ]共存的另一个理解是，既然共存了，只要疫情不击穿医疗系统，就可以“听之任之”。换句话说，目标不是清零，而是“可以接受”的新增病例数量，具体数量由各国各地的人口、医疗条件和社会接受程度而定。这就是主动共存了，好像家里的灰尘一样，眼不见为净，也就是当前所说的共存路线。1 G" T4 x3 ~! ]# \$ k+ d
. m$ k1 ]6 @- K中国的新冠抗疫是除四害式的清零路线，欧美的压扁曲线则是眼不见为净的共存路线。眼下的清零与共存之争也在于是否应该存在“可以接受”的新增病例数量。# {+ u C: H' E/ ^8 h3 B
+ t( l% ^* q3 m: l7 x1 ?8 k5 B如前所述，新冠的防疫抗疫好比大滞后系统的控制，要把输出（病例日增数）维持在设定值，只有采用“松弛调试”，容许动态偏差的存在，但经济、社会、选票政治和党争压力很难容许这样的定力。
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疫苗可以显著降低系统的不确定性（发病率“应该”大幅度降低），但受到疫苗有效性和拒绝打疫苗群体的影响，社会上持续存在的大量不明病例（无症状、轻症、拒绝就医等）使得打过疫苗的群体也持续处于较高的风险水平。疫苗好比防弹背心，通常能保命，但一枪爆头的时候还是不管用，也不能防止四肢中弹。疫苗也一样，防止重症和死亡比较有效，但要完全防止发病，可靠性还是不足，也需要人口中绝大多数都已经接种。
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穿上防弹背心了，还是在流弹横飞的战场上横着走的话，难免还是要中弹，要受到伤害。在疫苗有效性不确定和缺乏特效药的现在，只能说稳定维持“可以接受”的日增数量而且避免大幅度波动是可遇而不可求的，是经不住风吹草动的。
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欧美式清零路线对应于控制理论里的连续控制，控制量是连续可变的。比照生活中的例子，就好像汽车的定速巡航，一旦设定到100公里/小时，速度低一点，会自动增加一点油门，由于爬大坡而速度掉很多，就会增加很多油门。但还有另一种控制：断续控制，控制量则只有“开/关”、“启/停”等有限的不连续的状态，像室内空调。设定到28度，实际温度上升到28度以上时，空调启动，跌到27度以下时，空调停机。
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6 n" v" p+ d" x; }7 q1 b! q连续控制的精髓在于精准控制、恰到好处。只要路面平整，没有强烈阵风，汽车状态良好，是有可能精确控制在100公里/小时的，但测量滞后、不可测干扰等会使得精确控制很难做到。
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( t! w5 r/ `4 Y; }6 ^. S( U9 }* t断续控制则有意地矫枉过正，并不纠结于精准，只要求被控变量维持在可接受的偏差范围内。即使在理想情况下，开关式空调也只能把温度控制在一个范围内。只要不在乎开关频率，这个范围是可以缩小的，但依然有一个范围，做不到精确控制在28度。2 {2 ~: S0 B0 L
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但断续控制也是有好处的。断续控制不需要对被控过程有精确理解，只要定性理解就可以了，也因此对被控过程的各种不确定性不敏感。前面提到的滞后也是一样。在空调问题里，滞后使得观测到的温度落后于实际，看到28度的时候，实际上可能已经上升到29度了。但延迟的开机依然会把温度压下来。看到27度的时候，实际上可能已经跌落到26度了。同样，延迟的停机依然会最终把温度推上去。滞后使得温度不再能控制在27-28度之间，而是26-29度之间。不可测干扰也一样，等到意识到有干扰的时候，停机开机有所延迟，温度动荡幅度有所增加，但还是可控的。断续控制不尽理想，但不会失控。这对于新冠的防疫抗疫特别重要。
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2 R$ ]" }$ c" e1 f( W3 K5 Y9 i7 w对于新冠这样的大滞后、高度不确定的控制问题，确定一个“可以接受”的数量然后精确控制，实际上是做不到的。相反，认准清零，疫情一冒头就扑灭之，在动态中还会有暂时的病例，但这还真是唯一可靠、稳定的防疫抗疫方法。由于病例数不可能是负数，零病例反而成为可以精确控制的目标，不同的清零措施的差别只是归零所需时间和经济社会代价。
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9 \5 G4 `/ V0 [病毒的潜伏期依然是个问题，任何强有力的措施只有在出现病例的时候才会启动。潜伏期意味着发现病例的时候，实际病例数已经对于已发现病例数。“一刀切”的防疫抗疫手段反而不受这样的信息不确定性的影响，在“通吃”中统统扑灭，只是在动态中病例数有所增加，归零所需的时间更长。
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清零路线的另一个重要组成部份是在疫情爆发地区反复普检，在人人过关中筛查无症状感染者，将不可测干扰变为可测干扰，并对干扰实施抑制，最大限度地降低信息的不确定性。在武汉疫期，所有确诊和疑似病人统统收治，避免在社会上成为新的感染源，方舱医院发挥了巨大作用。武汉之后，普检成为甄别疑似病人的主要手段。
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* Q% F2 Q$ t* j( Q( u* h这不等于清零路线可以在任何时间都做到完全清零，可以做到的是在一旦疫情复燃时，可以迅速归零，然后保持较长时间的零病例。中国的清零路线在实践中也做到了，而且不是一次，是两次。. d; w4 t8 y0 Q
* ^; L" A+ y8 h" {4 j9 x+ l清零实际上是唯一可以确保达到目的的新冠防疫抗疫手段，压扁曲线式的共存反而是很难做到的，没有国家能做到稳定可靠地把病例数控制在“可以接受”的水平。
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. w, L" D* N: c- F清零对经济和社会的冲击是很大的，但共存只是把短痛化为长痛。以加拿大为例，多伦多、温哥华等大城市的累计封禁天数并不少，几个封禁期之间的部份解禁期都保留了很多限制措施，如果算起来，可能需要折算分摊到封禁期和解禁期。这样算下来，中国的解禁期与封禁期之比可能大大高于加拿大。欧洲国家也相似。美国不能算，宁肯多死人，也不肯封禁救人，不可取。
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新冠对生产、生活的冲击很大，谁都希望尽快回到疫前的正常状态，一有疫情就重手抗疫也确实带来很多不便。但在可靠、广谱的疫苗和全球范围的高接种率之前，在可靠、广泛供应的特效药出现之前，清零路线是最可靠也是成本最低的防疫抗疫路线，中国的两次实践已经证明了这一点。这也是与控制理论一致的。
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发表于 2021-8-25 10:03:21
