[论文解读] 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 49

一句话总结

本文展示了意大利在COVID-19期间基于传感器的全球首个社交距离数据集，揭示在不佩戴口罩时短距离聚簇的悖论，以及佩戴口罩/护目镜时距离有所提升，但政策影响有限。

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.

研究动机与目标

• 识别在大流行条件下，社交距离为何与理论预期偏离。
• 创建并部署一个基于传感器的数据集，以捕捉现实世界的社交距离行为。
• 分析个人防护装备（口罩、DIY口罩、护目镜）如何影响距离行为。
• 评估公共卫生宣传和法规对实际社交距离行为的影响。
• 基于行为洞察提出在未来大流行中提升安全性的可操作策略。

提出的方法

• 开发了一个带有超声距离传感器的隐藏式传感腰带，用于测量实时社交距离。
• 在威尼斯大都会区收集数据超过2个月（2020年2月24日—4月29日），覆盖宽度分别为163 cm、175 cm和222 cm的人行道。
• 评估五种情景：未佩戴、佩戴口罩、DIY口罩、护目镜+口罩、护目镜+DIY口罩。
• 为微控制器编写时序推理，以处理如快速经过等情况并避免误读。
• 比较在国家和地区政策变化（N1–N3、M、R1–R3）下的行为并分析时序演变。
• 呈现社交距离的分布分析以及个人防护装备如何改变分布形状。

实验结果

研究问题

• RQ1 在无口罩的疫情步行情景中，实际的社交距离分布是什么？
• RQ2 佩戴口罩、DIY口罩或护目镜如何改变社交距离行为？
• RQ3 公共卫生强制措施和媒体宣传是否能在现实世界中实质性改变社交距离？
• RQ4 个人防护装备是否会使距离从悖论式转向更安全的距离，幅度有多大？
• RQ5 在不同人行道宽度（163 cm、175 cm、222 cm）以及随时间是否存在一致的影响？

主要发现

• 未佩戴口罩时，平均社交距离为29.4 cm，分布呈向对方偏斜的悖论性分布。
• 佩戴口罩使平均距离增至58.42 cm，且分布可延展至人行道最大宽度之外（例如119.5 cm）。
• DIY口罩将平均距离提升至69.02 cm，分布延展至超过150 cm。
• 护目镜配合口罩将平均距离提高到79.79 cm，与DIY口罩结合时进一步提升（如在163 cm人行道时达到92.39 cm）。
• 护目镜在单独口罩之外提供额外的安全提升，在所有人行道宽度上均一致。
• 国家/地区政策和媒体宣传在各情景中对社交距离分布未显示统计学意义的变化（p值均>0.59）。