京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
来源:麦叔编程
作者:麦叔
到了过年的时候了,你要回老家过年吗?如果回老家过年,需要做核算检测。我也正在犹豫中。你们做了吗?
核酸检测本身是一个比较费时,费力,费钱的复杂过程,所以现在低风险地区都是采用的10人一组混合检验的。
具体来说就是将采集自10个人的10支拭子样本集合于1个采集管中进行核酸检测。
混检筛查中一旦发现阳性或弱阳性,将会立即进行追溯,通知相关部门对该混采管的10个受试者暂时单独隔离,
并重新采集单管拭子进行复核,再确定这10个人当中到底哪一个是阳性。
如果检测结果是阴性,意味着这10个样本全是阴性,混检的10个人都是安全的。
看到这个过程后,作为程序员的我禁不住拍了一下自己的大腿,这不就是个很简单算法嘛!
但是这个小小的算法把检验的成本降低了接近90%,把检验的速度提高了近10倍!算法真是太奇妙了!
顺着这个思路,有没有更好的算法,进一步加快这个过程呢?理论上来说,如果用二分法,
可以把14亿次检测减少到大概23万次左右。而现在10比1混合检验的次数大约是1.4亿次。
关于算法,本文下面再讨论。咱们先说一个大家关心的问题。
把10个人的样本混在一起,咋一听觉得很不靠谱,实际上还是很靠谱的。但是会不会出现检验不准的情况呢?确实存在一些潜在问题。
以下专业分析来自知乎,作者:返朴https://www.zhihu.com/question/404866690/answer/1326422005
假阴性率会增加,准确度下降。举两个假设的情况给大家解释为什么假阴性率会增加:
情况1:假设使用的是饱受争议的美国CDC的核酸RT-PCR检测试剂盒。这个试剂盒一共测三个新冠基因片段,
其中两个是新冠特异的基因片段,第三个是所有类似于SARS的冠状病毒都有的基因片段。
除此以外,还包括一个控制探针 (control probe)针对人的RNase P基因。这个探针的目的是用来保障取样足够和RNA提纯过程没有出错。
如果取样不够,或者RNA纯化出错导致RNA降解,探针就读不出数值,检测结果就是“无效(invalid)”,还需要重新再测。
如果有位阳性感染者,在鼻咽拭子取样的时候,样本量取得不够。如果对这个样本用美国CDC的核酸试剂盒进行单独的核酸检测,虽然新冠基因是阴性,RNase P控制探针的结果也是阴性,最终结果就显示“无效(invalid)”,还需要重新再测。
然而,如果把这个人的样本和其他4个人混合在一起,进行混合核酸测试——其他4位都是核酸阴性,且取到了足够的样本。这时,用美国CDC的核酸试剂盒去检测5个人的混合样本,测出新冠基因是阴性,RNase P的控制探针是阳性(表明样本取样提纯没有出错),因此得出结论:这5位都是核酸阴性。那位阳性感染者得到的就是一个“假阴性”结果。
情况2:不同核酸检测的设计不同,导致试剂盒的敏感度和特异性也不同。假设所用核酸试剂盒的敏感度是500个新冠RNA/毫升。有一位阳性感染者取样,提纯样本里面的RNA以后,用1µg总RNA量来做RT-PCR,里面包含了500个新冠RNA/毫升,那么检测结果是阳性。可是如果他的样本和其他4个人混在一起检测,还是用1µg总RNA量来做RT-PCR,假设是等量混合,那么他的RNA实际只占~20%。1µg总混合RNA里面大约只有100个新冠RNA/毫升。受试剂盒敏感度的限制,结果会是假阴性。
但这不是说混检就不能实行,而是有一定的限制:
(1)每个样本的采集量要足,否则会出现稀释后出现假阴性的问题
(2)只对低风险地区实行混检
下面用算法简单模拟采样数量和检测数量,其实也不是什么算法,就是两个数学公式:
total_pop = 1400000000 #总人口 rate = 0.00001 #感染率 group_size = 10
#每组人数 check_num = 0
caiyang_num = 0 #计算采用数量:总人数 + 要重复采样的数量 caiyang_num = total_pop
+ (total_pop * rate) *
group_size #计算检测次数:人数除以10 + 重复检测数 check_num = total_pop / group_size
+ (total_pop * rate) *
group_size print(f'采用数:{caiyang_num:,}, 检测数量:{check_num:,}')
运行结果:采用数:1,400,140,000.0, 检测数量:140,140,000.0
假设感染率为10万分之一的情况下,要采样14亿零14万次;要检测1亿4千万零14万次。
如果调整每100人一组检测:采用数:1,401,400,000.0, 检测数量:15,400,000.0
采用数增加了100多万次,而检测次数减少了1亿2千多万次。也就是说分组能极大的减少检测次数。
但是受制于准确度的影响,我们这里只是探讨一下算法。这些算法在计算机的数据处理上,确实起到了把效率提高几万,甚至几十几百万次的效果。
如果用二分查找法,可以进一步减少检测次数减少到23万次。
这里仍然假设10万人有一个感染,也就是10万个人里面找一个人出来。用二分法需要找约17次,那么总的检测次数就是:
group_size = 100000 #10万人一组 group_num = 1400000000 / 100000 # 共1400组 from math
import log #
用2分法每10万人只需要log(10w,2),大约16次检测 check_num = round(log(group_size, 2) * group_num)
print(f'检测数量:{check_num:,}')
计算结果:检测数量:232,535
虽然由于检测准确度的问题,二分法不能实施,但算法的世界真的很奥妙。大家都应该学点编程,学点算法。
下面是二分查找法的Python非递归实现:
#二分查找法,非递归实现 def binary_search(arr, x):
low = 0 high = len(arr) - 1 mid = 0
while low <= high:
mid = (high + low) // 2 if arr[mid] < x:
low = mid + 1
elif arr[mid] > x:
high = mid - 1 else:
return mid
return -1
arr = [ 2, 3, 4, 10, 40 ] x = 10 result = binary_search(arr, x)
下面是递归实现:
def binary_search(arr, low, high, x):
if high >= low:
mid = (high + low) // 2 if arr[mid] == x:
return mid
elif arr[mid] > x:
return binary_search(arr, low, mid - 1, x)
else:
return binary_search(arr, mid + 1, high, x)
else:
return -1
arr = [ 2, 3, 4, 10, 40 ]
x = 10 result = binary_search(arr, 0, len(arr)-1, x)
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
CDA数据分析师 出品 作者:李诗怡 题目1 一家餐厅统计顾客的性别、年龄、消费金额等信息,在进行数据分析时,发现性别这一变量在 ...
2026-10-16核心资源推荐 CDA教材(2025):https://edu.cda.cn/goods/show/3151CDA模拟题(2025):https://edu.cda.cn/goods/show/2845CD ...
2026-10-16核心资源推荐 CDA教材(2025):https://edu.cda.cn/goods/show/3151CDA模拟题(2025):https://edu.cda.cn/goods/show/2845CD ...
2026-10-16一、为什么要区分这两种分布 在数据分析和统计学中,拿到一组数据后第一件事通常就是看它的分布形态。分布形态决定了你能用什么 ...
2026-10-15一、问题现象 在实际使用 Excel 透视表做数据分析时,经常会遇到这样的情况:数据源表格里明明新增了一行或一列金额数据,数据源 ...
2026-10-15核心资源推荐 CDA教材(2025):https://edu.cda.cn/goods/show/3151CDA模拟题(2025):https://edu.cda.cn/goods/show/2845CD ...
2026-10-15一、什么是预测式发货 预测式发货(Anticipatory Shipping)是亚马逊于2013年12月获得授权的一项美国专利(专利号 US 8,615,473 ...
2026-10-14一、SQL在金融量化体系中的定位 量化投资的本质是用数据驱动决策,而数据处理贯穿量化研究的全生命周期。从原始行情数据清洗、因 ...
2026-10-14核心资源推荐 CDA教材(2025):https://edu.cda.cn/goods/show/3151CDA模拟题(2025):https://edu.cda.cn/goods/show/2845CD ...
2026-10-14CDA数据分析师 出品 作者:李诗怡 四层结构 · 零件与房子 · 六大易错点 一、什么是指标体系 定义:指标体系是整套完整框架 ...
2026-10-13写在开头 先还原一个你大概率见过的场面。 立项会上有人说:我们得做用户画像。 于是团队关进会议室,白板写满便利贴,两小时后 ...
2026-10-13 很多数据分析师每天都在计算指标、制作报表,但当被问到“什么叫指标数据元”“指标数据标准包含哪些核心维度”“指标数据质 ...
2026-10-13在统计学与数据分析研究中,相关性分析分为数值变量分析与分类变量分析两大类。针对身高、销量、分数等连续数值变量,通常采用皮 ...
2026-10-12在Power BI可视化分析体系中,常规表格仅能展示枯燥的数值数据,存在数据对比不直观、强弱规律不突出、维度交叉分析低效等问题。 ...
2026-10-12 很多数据分析师能熟练写SQL、做透视表,但当被问到“数据是从哪里来的?经过哪些加工才进入数据仓库?ETL具体做了什么?”时 ...
2026-10-12在传统零售行业同质化竞争激烈、大众营销转化率持续走低的背景下,依托经验与直觉的粗放式营销逐渐失效。美国塔吉特百货(Target ...
2026-10-10随着智能客服、数字化服务、用户精细化运营的快速普及,传统零散、非标准化的客户服务数据与业务体系逐渐难以支撑高效服务治理。 ...
2026-10-10 很多数据分析师能熟练地写SQL、做透视表、算描述性统计,但当被问到“如何预测用户流失概率”“如何归因销量下滑的关键因素 ...
2026-10-10CDA数据分析师 出品 作者:李诗怡 定义区别 · 场景举例 · 指标分类 · 计算方法 知识体系总览 模块 包含内容 一、核 ...
2026-10-09在数据分析工作流中,业务数据大多存储在各类关系型数据库内,例如MySQL、PostgreSQL、SQLite等。Pandas是Python生态中主流的数 ...
2026-10-09