Пандемия это DDOS, или почему к борьбе с ней следует подключить IT специалистов
Ожидает приглашения
Вредно основывать рассуждения на левых графиках. Тем более в неспокойной обстановке
Предисловие
Привет, Хабр! Что общего между физикой и разработкой информационных систем? Обе эти области используют абстракции и математику для описания реальных процессов, происходящих IRL. Математика же (а так же статистика как одна из её областей) является лишь инструментом для произведения расчетов, отражающих конечный результат взаимодействия элементов системы, и если система прозрачна и понятна, хорошая математическая модель гарантирует получение корректных данных о состоянии системы в нужный момент времени. Но что если возникает необходимость смоделировать поведение системы, о которой известно далеко не всё?
Ближе к делу
В киновселенной «12 обезьян» герой возвращается в прошлое чтобы предотвратить распространение вируса, выкосившего почти всё человечество. Массовая истерия заставляет сегодня многих ощущать себя Джеймсом Коулом
К чему это я? Два месяца назад мир в общем-то был таким, каким мы привыкли его видеть в последние 20 лет, теперь же совсем не безосновательно внимание людей приковано к пандемии, многие замерли в тревожном N+1 ожидании неизвестного. Те из них, у кого есть доступ к источникам информации, попадают под влияние различных спекулянтов, оперирующих разного рода прогнозами от персонажей начиная с Ванги, и заканчивая именитыми учеными вирусологами. Те кто старается проверять информацию, смотрят графики и читают мнения разного рода статистов. И вот данной категории читателей посвящён этот пост.
Закрыты границы между государствами, мировая фабрика уменьшила объем производства, самолёты не летают, людям велено сидеть по домам. И это происходит не где-то там
Даже если вы не паникёр, не ипохондрик, и не эксперт по «28 Недель спустя», вы задаётесь двумя вопросами:
1. Коснётся ли это меня и моих близких?
2. Когда это закончится?
Попробуем разобраться.
Коснётся ли это меня и моих близких?
Да, поскольку вы и ваши близкие не имеете иммунитет к вирусу. Появится он у вас скорее всего если вы переболеете и выживете, или если вам сделают прививку. Но так как вакцины ещё не существует, скорее всего до её создания вы уже успеете переболеть. В СМИ растиражирована статистика говорящая о том что болезнь протекает в лёгкой форме у большинства заболевших (покашляете, потемпературите, пойдёте на поправку), однако при условии наличия хронических заболеваний, и/или преклонного возраста, есть риск развития тяжелой формы (маркер — станет трудно, а потом невозможно самостоятельно дышать) при которой обязательно понадобится поддерживающая терапия в условиях стационара, и скорее всего на несколько дней тяжёлого пациента придётся подключить к аппарату ИВЛ. Звучит не очень позитивно, но по сути ситуация уровня «not great, not terrible» ибо не стоит забывать, что даже в спокойное время люди хоть и в меньших количествах, но всё таки болеют и некоторые имеют шансы не выжить. Поэтому очень важно соблюдать рекомендации ВОЗ, и поберечь себя и окружающих.
Когда это закончится?
Теперь разобравшись с перспективами для отдельно взятого человека, попробуем определить условия того как больницы должны успешно справиться с лечением всех поступающих пациентов, проведя мысленный эксперимент:
Дано: Среди всей популяции восприимчивой к заражению возникнет заранее неизвестное число заболевших, среди которых появится заранее неизвестное число пациентов с тяжелой формой которых необходимо подключить к аппарату ИВЛ и проводить поддерживающую терапию на протяжении заранее неизвестного количества дней, чтобы человек выжил. Пациенты с легкой формой выздоровят без вмешательства медиков.
Задача: Спроектировать систему которая позволит успешно балансировать нагрузку на больницы, при потенциально большом потоке пациентов.
Критерий успеха: Постараться спасти всех заболевших людей с тяжелой формой.
Критически важно обеспечить количество аппаратов ИВЛ, способное обслужить всех поступающих тяжелых пациентов (то есть снизить нагрузку на систему здравоохранения).
Проблема: К заражению восприимчива вся популяция, количество зараженных может резко вырасти.
Решение: Ввести жесткие карантинные меры, которые значительно уменьшают скорость распространения вируса. Строить больницы, устанавливать аппараты ИВЛ по принципу «чем больше тем лучше», привлекать к работе весь персонал способный производить поддерживающую терапию, при том что необходимо так же лечить прочих больных.
Проблема: Неизвестно сколько людей уже заражено.
Решение: Так как вирус привозят из других стран/населённых пунктов — закрыть границы, ограничить въезд, всех прибывших помещать на карантин и проводить анализы. Так же стоит быть готовым к различным сценариям, ибо приехавшие ранее могли заразить часть людей, которые могли заразить часть людей, которые могли… (рекурсия). Готовиться к худшему и надеяться на лучшее.
Проблема: Неизвестно сколько пациентов окажутся тяжёлыми
Решение: Предиктивное исследование истории болезни для всей популяции, чтобы на основании наличия хронического заболевания и имеющейся статистики по рискам для разных возрастных групп заранее определить при поступлении понадобится ли подключение к ИВЛ. Проведение экспресс-тестов для всей популяции.
Проблема: Неизвестно на сколько дней тяжелый пациент должен быть подключен к аппарату ИВЛ.
Решение: Обратиться к опыту уже прошедших вспышек, из всех количественных показателей этот должен быть наиболее статичным
В результате, карантинные меры можно будет снизить когда улетучится риск возникновения вспышки при которой возникнет нехватка аппаратов ИВЛ. Поступающих тяжелых больных за единицу времени должно быть не больше количества доступных аппаратов ИВЛ. Для балансировки нагрузки на систему здравоохранения, регулируется поступающий поток заболевших, но это не означает что откуда-то вдруг у людей появится иммунитет, а значит переболеет большинство, просто не одновременно. И если всё сделать правильно, это самое большинство перенесёт болезнь, и будет жить дальше.
А при чём тут проектирование информационных систем?
Получается, аппарат ИВЛ это в некотором смысле воркер в распределенной масштабируемой системе, наплыв пациентов это в некотором смысле DDOS. Имеются достоверные цифры по количеству аппаратов ИВЛ и популяциям в разных регионах, и кажется что карантинные меры и возведение новых больниц предпринимаемые правительствами (включая наше) выглядят правильными и потенциально действенными мерами. Так вот, почему бы не подключить к попыткам справиться со сложившейся ситуацией IT специалистов которые имеют опыт по проектированию отказоустойчивых распределенных систем?
На основании исходных данных проектировщики распределенных систем ИМХО получше всяких статистов, работающих в основном с историческими данными, смогут смоделировать ситуацию и определить когда всё это кончится, а пока можно только догадываться за сколько месяцев система здравоохранения сможет «обслужить» всех тяжёлых поступивших из тех кто сейчас сидит на карантине, и надеяться на то что не случится неконтролируемой вспышки, и «отказа в обслуживании».
Да, в очередь на балансировку будут поступать не запросы от внешнего API, а живые люди. Но так или иначе, опыт по проектированию таких систем может помочь успокоить общество, и может быть даже спасти чьи-то жизни.