jueves, 12 de marzo de 2020

CODVID19 y Matemáticas


Después de que hace unas horas se decretase la pandemia global por corona virus, quería mostraros los resultados de dos matemáticas en relación con el tema, por que sí, las matemáticas también sirven para prevenir mayor número de contagios de una enfermedad (como vimos en entradas anteriores) o para predecir cómo va a evolucionar.  Aunque en estos momentos lo que recomienden las autoridades sanitarias es lo que hay que hacer y lo más recomendable es evitar el contacto social.

Introducimos el Dilema del prisionero. La conclusión básica de este planteamiento, muy conocido en Teoría de Juegos es que, en la mayoría de situaciones, la cooperación conduce al bien común (a cambio de pequeños sacrificios individuales). La situación es la siguiente: pensemos en dos personas A y B que están contagiados pero no presentan síntomas. En la siguiente tabla se muestran los posibles escenarios y consecuencias esperadas de cada caso.


(Este argumento es el que plantea Clara Grima y otros autores en el libro Las matemáticas vigilan tu salud)

Por tanto, no se trata de que tú no te contagies, sino de que no nos contagiemos ninguno.

Aislarse, en la medida de nuestras posibilidades, en estas circunstancias, como vacunarse, es un acto de altruismo que todos deberíamos hacer.

@AnaBayes controla de modelos matemáticos y nos cuenta esto:

Imaginad un aula llena de personas donde 2 o 3 tienen la infección. Esas personas pueden contagiar a otras 2 personas cada una (en entradas anteriores ya vimos qué era R0). Si dejamos que el sistema se mueva sin hacer nada, efectivamente, los contagios crecerán de forma exponencial y, al final, todo el mundo estará contagiado. Sin embargo, solo hace falta un poco de control, aislar algunas zonas, para ver cómo el crecimiento se ralentiza muchísimo y dejamos de tener el famoso modelo exponencial. Si, además, metemos en la ecuación que a lxs enfermxs se les trata y se curan (en la mayor parte de los casos) eso genera otro cambio en el modelo que pasa a tener 3 tipos de personas, el modelo SIR (Susceptibles, Infectadas y Recuperados). Depende de cómo sea la enfermedad (y ahí es donde no tenemos datos) puede que las recuperadas vuelvan a ser susceptibles o no y eso también cambia el aspecto del sistema. En cualquier caso, lo importante es mantener la curva de infectados lo más plana posible para evitar el colapso del sistema




De la mano de @picanumeros tenemos lo siguiente:

La prevalencia de una enfermedad (E) es de 10 por cada 100.000 habitantes (0.01%). Aplicamos a una persona al azar un test que tiene una probabilidad del 99.9% de acertar. El test dice que la persona está enferma (A). ¿Cuál es la probabilidad de que la persona tenga realmente la enfermedad?

Recapitulemos: tanto la sensibilidad como la especificidad del test son del 99.9%, así que 
- la probabilidad de que dé positivo si está enferma es del 0.999, P(A|E) = 0.999.
- igual que la probabilidad de que dé negativo si no está enferma, P(A'|E')=0.999. (E' es el complementario de E, i.e., el suceso la persona No esté enferma y A' es el suceso el test dice que la persona no está enferma, el complementario del suceso A).

Si ya ha ocurrido A, buscamos entonces P(E|A). Aplicamos el Teorema de Bayes:

P(E|A) = P(A|E)*P(E) / [P(A|E)*P(E) + P(A|E')*P(E)]

Dado que P(A|E') = 1- P(A'|E') y P(E') = 1 - P(E), 

P(E|A) = 0.999*0.0001 + 0.001-0.9999 = 0.0908. 

La probabilidad de que la persona realmente tenga la enfermedad es de 0.0908 (9.08%), luego es mucho más probable que no la tenga. 

¿Cuál es el motivo de que sea tan baja? La prevalencia inicial.

Si aumentamos la prevalencia a 100 casos por cada 100.000 habitantes (0.1%), la probabilidad anterior aumentaría a 0.5 y, si lo hiciéramos a 1000 casos por cada 100.000 (1%), y sería de 0.91. ¿Verdad que te fiarías más de este test?

Si queremos elevar la probabilidad de que los positivos sean verdaderos hace falta elevar el valor predictivo del test, lo cual es más una cuestión técnica, pero también se puede elevar la probabilidad de estar enfermo a priori (seleccionando bien a quién se hace la prueba!!).

Esta selección a veces es complicada, por lo que hay estrategias para conseguir maximizar el éxito.

También, de mano de @AnaBayes, otro aspecto sería seguir la estrategia de repetir la prueba varias veces, incluso jugando con la sensibilidad y especifidad (siempre dentro de unos límites coherentes), para aumentar las posibilidades.







martes, 3 de marzo de 2020

Expansión del Coronavirus COVID-19 y el INE

Hace unos meses (en octubre del pasado año) el Instituto Nacional de Estadística (INE) llegaba a un acuerdo con varias compañías telefónicas para permitir al organismo seguir la pista, durante ocho días, de los teléfonos móviles de toda España con el objetivo de obtener información sobre la movilidad de los españoles.

Los datos que facilitaron las operadores eran completamente anónimos y el seguimiento comprende los días 18, 19, 20 y 21 de noviembre (todos laborables); 24 de noviembre (domingo); 25 de diciembre (festivo); 20 de julio y 15 de agosto. 

Lo que se tiene en cuenta en este "rastreo" no es la posición de cada teléfono, sino recuentos de cuántos teléfonos se encuentran en cada zona en cada momento, respetándose la Ley de Protección de datos.

Vivimos en la era de los datos, así que una vez se han recopilado durante varios días esta movilidad por toda la región de España, uno de los usos puede ser la expansión del Coronavirus COVID-19 en nuestro país. (Datos obtenidos del Twitter de Pedro Daniel Pajares).


Zonas menos afectadas: Galicia y Zaragoza.
Más afectadas: Badajoz, Málaga, S.C. Tenerife, Segovia y Valencia.

El estudio está hecho a nivel de municipio del riesgo epidémico estimado en España. Los 5 con más riesgo son:
1. Arjonilla (Jaén)
2. San Sebastián de la Gomera (S.C. Tenerife)
3. Zafra (Badajoz)
4. Atalaya (Badajoz)
5. Puebla de Sancho Pérez (Badajoz)

Este estudio se ha basado en un modelo matemático de propagación de epidemias basado en la movilidad habitual (recurrente) entre municipios, de la población activa de España, según datos proporcionados por el INE.

Fuente y datos completos en este enlace.






viernes, 28 de febrero de 2020

Geometría y magnetismo

En el siguiente tuit podemos ver un vídeo sobre cómo construir polígonos regulares sin regla y compás o Geogebra, una forma diferente y atractiva de enseñar sus características.


Mujer con ciencia. Katherine Johnson

Triste noticia para el mundo de la ciencia. El pasado lunes 24 de febrero nos dejaba Katherine Johnson, la mujer que hizo los cálculos para la misión del "Apolo XI" y que pudimos compartir parte de su vida gracias a la película Figuras Ocultas, visualizada el Día de la Mujer y la Niña en la ciencia.



A continuación, su historia proporcionada por el Instituto CIO.

Nació el 26 de agosto de 1918 en Virginia Occidental.

Las leyes de segregación racial que imperaban en los Estados Unidos en aquella época hacían que una afroamericana no pudiera estudiar más allá de octavo curso en su condado natal.

Se graduó con 14 años y, un año después, continuó sus estudios superiores en la denominada West Virginia State Collage, donde consiguió sus grados de Matemáticas y Francés.



Corría el año 1950 cuando se enteró que la NACA, predecesora de la NASA, buscaba mujeres afroamericanas para tareas de cálculo en el Departamento de Guía y Navegación. Katherine empezó a trabajar en NACA en 1953.

Su trabajo consistía en realizar todas las operaciones y comprobaciones de cálculo que requerían los ingenieros aeronáuticos.



Pidió poder ir a las reuniones de los ingenieros para poder discutir esas cuestiones con ellos. Con el tiempo fue destacando no solo por sus conocimientos, sino también por sus capacidades de liderazgo. Fue la encargada de llevar a cabo los cálculos del Proyecto Mercury desarrollado ya por la NASA entre 1961 y 1963.

Calculó la trayectoria parabólica del vuelo espacial de Alan Shepard, el primer estadounidense que viajó al espacio a bordo del Mercury Redstone 3 en 1961.

Calculó la trayectoria del Apolo XI que llevaría el hombre a la luna en 1969.



También participó en el programa Space Shutlle y en planes de misión a Marte hasta su jubilación, en 1986, después de treinta y tres años de servicio en la NASA.
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Recibió el premio Matemática del año en 1997.








jueves, 20 de febrero de 2020

El éxito de las Pringles


Pringles consiguió revolucionar el mercado de los snacks gracias a la ocurrencia de Fredric Baur, un químico que creyó que las matemáticas y la química podrían ayudarle a crear unas patatas fritas con forma de paraboloide hiperbólico, que se venderían apiladas en un bote cilíndrico de cartón, y así poder eliminar gran parte del aire que siempre aparece en las bolsas de plástico tradicionales (y la desilusión que le acompaña, sabiendo que no vamos a comer tantas patatas como pensábamos!).



A Fredric Baur le encomendaron la misión de diseñar un producto con un envase revolucionario, mientras trabajaba para P&G (Procter & Gamble). Esta empresa quería crear unas patatas que tuvieran una forma y tamaño uniformes, que pudieran ser apiladas y empaquetadas sin que se rompieran, y cuyo envase tuviese la menor cantidad de aire posible para que fuesen menos perecederas que las de por entonces.

Baur pensó en una patata con forma de silla de montar. La elección no es casualidad y responde a la necesidad de hacer el producto resistente, que se adaptara a la perfección al cilindro en el que se iba a empaquetar. "El paraboloide hiperbólico es una superficie matemática que tiene unas propiedades muy interesantes gracias a sus curvaturas. Esta superficie se utiliza en arquitectura porque es una superficie estable que ofrece resistencia a las fracturas. Si la forma de las patatas fuera plana, cabrían más en el cilindro, pero también se romperían más y necesitaría mayor grosor, como ocurre con las galletas." (dicho por el matemático Eduardo Sáenz de Cabezón).



Más información disponible aquí.

viernes, 14 de febrero de 2020

11F. Día Internacional de la Mujer y la Niña en la ciencia

El pasado jueves 11 de febrero se llevaron a cabo varias actividades para celebrar el día de la mujer y la niña en la ciencia #díamujeryniñaenciencia #11f2020 #11bywomen

Actividades:

- Los alumnos del IES Los Sauces de León de 1º y 2º de bachillerato fueron al cine a ver la película "Figuras ocultas".



- Encuentro con investigadoras de Benavente. El centro ha conseguido que cuatro mujeres procedentes de Benavente con experiencia en el mundo científico vengan a dar una charla sobre su experiencia y su trabajo.

También, animar a leer la siguiente publicación del blog Mujeres con ciencia: La prensa y las científicas.


y alcanzamos el límite de nuestras fuerzas
y salimos gritando de nuestro entorno
porque el infinito también nos pertenece
y juntas haremos que todo converja.

@AnaBayes


domingo, 2 de febrero de 2020

Hoy es 02/02/2020

¡Feliz domingo y, sobre todo, feliz día palíndromo!

Hoy es 02/02/2020, que es palíndromo. Además, también lo es en formato de EEUU (mes/día/año) y en formato ISO 2020/02/02.

Pero aún hay más, es el día 33 del año y, al ser 2020 un año bisiesto, faltan 333 días para que se acabe este año.