Varför fördelaktiga epidemier sprids snabbare än skadliga

Spridning av sjukdomar är ett väl studerat problem. Detta arbete har gett många insikter om arten av skadliga epidemier och strategierna för att kontrollera eller förebygga dem.

Skadliga epidemier inkluderar influensa och denguefeber hos människor eller bakteriell vissnesjuka i bönor. Men epidemier orsakar inte alltid skada och vissa kan vara fördelaktiga. Exempel inkluderar virus som skyddar sina värdar, och sociala fenomen som nya matningstekniker bland fåglar och antagandet av den nya jordbruksteknologin hos människor och så vidare. Ändå är lite känt om hur välgörande epidemier sprids.

Idag förändras det tack vare en grupp forskare vid Santa Fe Institute i New Mexico som för första gången har studerat arten av fördelaktiga epidemier i detalj. Deras arbete kan få betydande konsekvenser för individer och organisationer som hoppas kunna utnyttja fördelaktiga epidemier och, naturligtvis, för dem som kanske vill förhindra dem.

Santa Fe-gruppen började med att definiera enheten för överföring i fördelaktiga epidemier som bene (uttalas BEN-ay). En bene kan vara ett virus, en gen, en teknologi, ett beteende, en idé och så vidare – allt som ger en fördel och kan spridas genom en befolkning.

På den mest grundläggande nivån har bene två kännetecken: 1. de överförs horisontellt och 2. de erbjuder en viss fördel för sin värd, säger Santa Fe-gruppen.

Det är klart att vissa fördelar kan överföras från en generation till nästa, till exempel gener. Denna typ av vertikal överföring sker över tidsskalor mätt över många generationer.

Santa Fe-gruppen är dock bara intresserad av förmåner som överförs horisontellt. Dessa inkluderar idéer, beteenden, virus och så vidare. Dessa saker sprids alla på tidsskalor som är kortare än en enda generation.

I synnerhet undersöker gruppen den epidemiska dynamiken som är ett resultat av fördelar som ger sociala fördelar.

Dessa fördelar kan få olika konsekvenser. Till exempel kan en individ som är upphetsad över en ny bene börja försöka dela den och ett nyttigt virus kan öka en individs energi- eller glädjenivåer. Detta skulle öka antalet sociala kontakter och den energi som ägnas åt dessa kontakter.

Avgörande är att fördelen i båda fallen ökar antalet kontakter individen har inom samhället. Detta har betydande konsekvenser för hur välgörande epidemier uppstår.

För att utforska dessa implikationer skapade gruppen en datormodell av hur en förmån sprider sig genom en hypotetisk befolkning på 1 000 personer som antingen har blivit infekterade eller är mottagliga för infektion. Denna modell undersöker specifikt hur anslutningar påverkar hur fördelarna sprids.

Resultaten ger intressant läsning. Gruppen säger att modellen avslöjar att fördelaktiga epidemier sprids på tre olika sätt beroende på den sociala strukturen och de olika fördelarna och nackdelarna för de inblandade individerna.

Det första spridningsmönstret kallar de evangeliskt, och det inträffar när individer försöker sprida fördelen så brett som möjligt i hela befolkningen. Detta är analogt med spridningen av religioner, som ibland kan spridas explosivt runt om i världen.

En nyckelfunktion i visst religiöst arbete är omvändelsen av mottagliga individer av smittade – missionsarbete. När detta händer söker missionärer aktivt upp individer att konvertera. Detta är känt som disassortativt beteende, eftersom individer söker upp andra som inte liknar dem.

Detta beteende visar sig ha en viktig inverkan. Den vanliga spridningen av epidemier är välkänd för att följa en exponentiell väg som leder till explosiv tillväxt.

Men i evangelisk spridning är tillväxten ännu snabbare. Och det fortsätter tills hela befolkningen är smittad. Det beror på att när antalet känsliga blir mindre, blir antalet individer som försöker infektera dem högre. Resultatet är superexponentiell tillväxt.

Men alla fördelar sprids inte på detta sätt. Santa Fe-gruppen identifierar också ett mönster som de kallar coola barns spridning, där alla försöker ansluta till så många infekterade individer som möjligt och så få icke-infekterade individer som möjligt. Detta är assortativt beteende där infekterade individer söker upp andra som dem själva. Mottagliga individer söker dock också upp infekterade individer som försöker undvika dem.

Resultatet är helt annorlunda i det här fallet. Resultatet är ett nätverk som består av två block: det ena inkluderar de mottagliga som frånkopplade singlar, medan det andra inkluderar de infekterade individerna som är sammankopplade, säger Santa Fe-gruppen. Med andra ord leder den här typen av beteende till klicker som i slutändan utesluter vissa individer.

Den sista typen av epidemi sprider sig ännu mindre effektivt. I det här fallet söker infekterade individer igen andra som är smittade. De mottagliga beter sig dock annorlunda och söker antingen infekterade individer eller andra mottagliga. Detta ger också en ofullständig epidemispridningsprocess som inte kan fortsätta, säger de.

Gruppen kallar detta för snobbscenariot. Resultatet av dessa omkopplingsstrategier är att nätverket delas upp i två helt frånkopplade samhällen, och detta hindrar epidemin från att nå hela befolkningen, säger de.

Allt detta har djupgående konsekvenser för hur fördelar sprids i samhället. Vissa bör sprida sig superexponentiellt och infektera alla på ett ögonblick. Andra är avsedda att bara spridas genom små grupper eller klickar som agerar på ett sätt för att förhindra ytterligare infektion.

Men även om modellerna ger intressant stöd för denna idé, är en viktig fråga om detta faktiskt händer i den verkliga världen. För att ta reda på det studerade Santa Fe-gruppen spridningen av nya ord över tid.

Neologismer kan ses som fördelar eftersom de skapar flera fördelar för individer som använder dem. Talare använder neologismer för att kommunicera nya begrepp eller gamla begrepp på ett nytt sätt. Men de använder dem också för att hävda sin identitet – i denna mening är nya ord modeuttalanden.

Användningen av frasen 'persondator' kan till exempel återspegla att talaren hänger med i föränderlig teknik, och kan också vara en avsiktlig signal från talaren för att visa en medvetenhet om tekniska förändringar, säger Santa Fe-teamet.

Det är möjligt att studera uppkomsten av nya ord tack vare Googles Ngram-korpus. Detta registrerar antalet gånger ord har använts i böcker varje år från 1500 till 2008. Så det är enkelt att se att frasen persondator, till exempel, dök upp i slutet av 1970-talet, nådde sin topp i slutet av 1980-talet och har minskat i popularitet sedan dess.

Teamet studerade ordanvändningsbanan för 48 fördelaktiga ord och fraser som aspirin, mikrobryggeri, ordförande, genomik, one night stand och så vidare. Och de hittade exempel på alla tre typerna av spridning. Till exempel följer ordet ordförande den evangeliska banan som sprider sig i samhället medan genomik har följt den coola barnbanan och är begränsad till vissa klickar.

Det visar hur ord som är allmänt användbara och populära sprids bredare och snabbare än ord med begränsad användning. Detta mönster kan ge ledtrådar till processen genom vilken den fördelaktiga epidemin av spridning av nya ord uppstår, föreslår de. Klart att ord som har potential att bli mer populära, som är naturligt klibbiga, blir bättre.

Mönstret föreslår också ett svar på en förbryllande fråga: varför verkar skadliga epidemier, som sjukdomar, mycket vanligare än nyttiga?

Svaret, enligt Santa Fe-teamet, är att superexponentiell spridning innebär att fördelar sprids mycket snabbare, så det finns bara ett flyktigt ögonblick att observera deras spridning. Och när en bene väl är etablerad blir det svårt att skilja från andra memes.

Naturligtvis är en stor del av detta den inneboende klibbigheten hos nya förmåner när de först dyker upp. Det är ett ämne av största vikt för regeringar, företag och marknadsförare. Om de kan identifiera fördelar som sprider sig superexponentiellt, kommer de att ha ett kraftfullt verktyg till sitt förfogande. De kanske också kan identifiera fördelar som sannolikt förekommer i klicker (NIMBYism kan vara ett exempel på detta).

Utan tvekan kommer dessa grupper att tafsas över detta arbete med intresse.

En intressant följd av allt detta är hur denna forskning producerades. Denna artikel är resultatet av en extraordinär vetenskaplig process som kallas 72 timmars vetenskap. Femton forskare vid Santa Fe Institute beslutade sig för att skapa en vetenskaplig artikel på 72 timmar.

Vid valet av ämne var det enda kriteriet att de flesta medlemmarna i gruppen aldrig måste ha hört talas om problemet. Hela gruppen delar författarskapet lika.

Resultatet blev denna studie om fördelaktiga epidemier. Hur snabbt kommer det att spridas?

Ref: arxiv.org/abs/1604.02096 : Dynamics of Benficial Epidemics

Dölj