新冠检测背后的科学概念-读那些让你更聪明的科学新概念2

2021-06-26 约 1692 字预计阅读 4 分钟

Edge的年度问题，邀请著名科学家艺术家回答同一个，每一篇回答可以看成一篇自成体系的论说文小品。如今Edge网站已不再更新年度问题，，而其最新的作品，是《那些让你更聪明的科学新概念2》，这本书500多页，包含了200多个概念，相比于同一系列的作品，内容更为丰富.

你也许会问，科学概念能对指导日常生活有什么用，能不能举一个我们都熟悉的例子。新冠检测中，一项简单而有效的发明是10混一，即将十个人的试纸放到一管中去检测，从而降低检测成本，而这项发明，就对应了《那些让你更聪明的科学新概念2》中的一型（假阳性）和二型错误（假阴性）。
假阳性和假阴性的对比告诉我们，为什么只有中国能采取十混一的方式来进行核酸检测，因为各国不仅要考虑自己想要的结果，还要考虑自己希望避免的错误。由于国外阳性率过高，且国外人工成本更高，且对个人隐私更加看重，使得多个陌生人混样检测，即使在统计上有优势，在实际中也是不行的。

而对于大规模核酸检测来说，如何提高自动化检测的效率，也可以借鉴科学概念，例如将十个采样管组成一组（通过塑料让其相连），这样登记时只需要扫一次码，前十人的试纸放到第一个管子中，之后的放到第二个管子中。等到检测时，也只需要登记一次，然后通过机械手臂，一次拧开。如此检测方可以只扫码一次，不论是在发放物料，还是最后的登记时，都能够减少工作量。

这个改进背后的科学原理，是层级化管理，单个采样管的方案，每个采样管需要在收样后，绑定到检测个人。而十个一组的采样管，是在其内部通过物理上的相对位置，让绑定样本编号的工作，部分由采样现场管理者那去完成，可以类比企业中的将指挥权的下放。
而核酸检测的实验原理，还涉及到《那些让你更聪明的科学新概念2》中提到的盲法分析 blind analysis），该方法要求我们在查看数据之前，就建立完整的测试程序，从而不被任何中间结果所左右，以保证科学能以谦逊的态度，承认其工作过程可能受到偏见的影响。
例如你要检测是否有新冠病毒，你要做的是保证试纸上确实有人的DNA，同时没有病毒的DNA，那么你这时就需要找一段所有人都会有且一模一样的DNA序列判断其是否存在，再找出一段只有新冠病毒会有的序列，判断其是否存在。只有同时答对了以上两个问题，才能确保检测是有效的，而不是采样者不规范操作导致即使患病也无法检出。

另一个从核酸检测引申出的科学概念，是费米问题，这是让你在不借助电子设备，用一两分钟的时间，回答诸如“芝加哥有多少钢琴调音师。不必给出具体的数字，只需要说出是几个，数十个还是数百个，为什么？”

现在估计全国去年一共做了多少次核酸检测，只需要给出数量级，再根据检测成本，预估核酸检测花费的社会财富，再考虑如果不做这些检测，可能造成的经济损失，就能自己推导出大规模核酸检测的合理性。

当说起面对新冠为何只有中国能够一枝独秀的完成“反杀”，大众的服从是一个没有被提上台面，但却心知肚明的理由。不然如果像美国那样个人主义思潮泛滥，个人不听指挥，那就算想抄中国的作业也抄不好。然而自由主义思潮，恰恰是科学的源头活水。《那些让你更聪明的科学新概念2》中有一概念，就是“科学家”，在这个词出现之前，牛顿，达尔文都被称为自然哲学家，是通过研究自然界，去理解造物主的思想。而科学家让以科学方法，系统化的观察数据，做实验验证理论，或者完善理论体系的人得以变成普通人可以触及的活动，不再需要神赐的天赋，任何人只有受过足够的训练，都可以成为科学家。
而当代社会，则需要每个人尽可能多的掌握科学界新的概念，语言是我们认知事物的工具，而这些新的概念，将会让你更好地解释现实生活中的现象，发现有哪些可以改进之处，让你在工作中更有创意，能够更加理性的做判断。

冉雷2021-06-26 17:47:53

那个十混一的case，让我想到咋们数据库设计中构建稀疏索引的方式，有时候为了节省索引空间，我们会将排序的数据分成多段，在索引里仅存在数据段的开头和结尾。这样的话，可以不用让每一条数据都在索引里。也能很快利用数据查找到。