[論文レビュー] COVID-19 and the Social Distancing Paradox: dangers and solutions

Massimo Marchiori|arXiv (Cornell University)|May 26, 2020

COVID-19 epidemiological studies参考文献 19被引用数 49

ひとこと要約

本論文は、I taly における COVID-19 時の社会的距離に関する世界初のセンサーベースデータセットを提示し、マスクなしのときには短距離でのパラドキシカルなクラスタリングを示し、マスク/ゴーグル使用時には距離が増加するが、政策の影響は弱い、という結論を示している。

ABSTRACT

Background: Without proven effect treatments and vaccines, Social Distancing is the key protection factor against COVID-19. Social distancing alone should have been enough to protect again the virus, yet things have gone very differently, with a big mismatch between theory and practice. What are the reasons? A big problem is that there is no actual social distancing data, and the corresponding people behavior in a pandemic is unknown. We collect the world-first dataset on social distancing during the COVID-19 outbreak, so to see for the first time how people really implement social distancing, identify dangers of the current situation, and find solutions against this and future pandemics. Methods: Using a sensor-based social distancing belt we collected social distance data from people in Italy for over two months during the most critical COVID-19 outbreak. Additionally, we investigated if and how wearing various Personal Protection Equipment, like masks, influences social distancing. Results: Without masks, people adopt a counter-intuitively dangerous strategy, a paradox that could explain the relative lack of effectiveness of social distancing. Using masks radically changes the situation, breaking the paradoxical behavior and leading to a safe social distance behavior. In shortage of masks, DIY (Do It Yourself) masks can also be used: even without filtering protection, they provide social distancing protection. Goggles should be recommended for general use, as they give an extra powerful safety boost. Generic Public Health policies and media campaigns do not work well on social distancing: explicit focus on the behavioral problems of necessary mobility are needed.

研究の動機と目的

• パンデミック条件下で社会的距離が理論的期待と乖離する原因を特定する。
• 現実世界の社会的距離行動を捉えるセンサーベースのデータセットを作成・展開する。
• PPE（マスク、DIYマスク、ゴーグル）が距離行動に与える影響を分析する。
• 公衆衛生キャンペーンと規制が実際の社会的距離行動に及ぼす影響を評価する。
• 行動洞察に基づき、将来のパンデミック時の安全性を向上させる実践的戦略を提案する。

提案手法

• リアルタイムの社会距離を測定する超音波距離センサーを備える隠しセンサーベルトを開発した。
• 2020年2月24日〜4月29日の2か月超にわたり、Venice metropolitan areaの歩道幅163 cm、175 cm、222 cmでデータを収集した。
• 未着用、マスク着用、DIYマスク着用、ゴーグル＋マスク、ゴーグル＋DIYマスクの5つのシナリオを評価した。
• クイックパスなどのケースに対処するため、偽読取を回避する時間的推論を実装したマイクロコントローラをプログラムした。
• 国家および地域の政策変更（N1–N3、M、R1–R3）を横断して行動を比較し、時間的推移を分析した。
• 社会距離の分布分析とPPEが分布の形状に及ぼす影響を示した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 マスクなしのパンデミック時の歩行シナリオにおける実際の社会距離の分布はどうなるか。
• RQ2 マスク、DIYマスク、またはゴーグルの着用は社会的距離行動をどう変えるか。
• RQ3 公衆衛生の義務やメディアキャンペーンは現実の距離を測定可能に変えるか。
• RQ4 PPEはパラドキシカルな距離感からより安全な距離感へと移行を促すのか、どの程度か。
• RQ5 163 cm、175 cm、222 cmの歩道幅および時間の経過にわたって一貫した影響が見られるか。

主な発見

• マスクなしでは平均社会距離は29.4 cmで、相手側へ偏ったパラドキシカルな分布になる。
• マスクを着用すると平均距離が58.42 cmに増え、分布が歩道の最大幅を超えることがある（例：119.5 cm）。
• DIYマスクは平均距離を69.02 cmに引き上げ、分布を150 cm超まで拡張する。
• ゴーグルとマスクの組み合わせは平均距離を79.79 cmに高め、DIYマスクと組み合わせたときにはさらに増加する（例：163 cmの歩道で92.39 cm）。
• ゴーグルはマスクだけの場合を超える追加の安全向上を提供し、歩道幅を問わず一貫して効果が見られる。
• 国家/地域の政策とメディアキャンペーンは、ケース間で統計的に意味のある変化を示さなかった（p値 > 0.59）。