L'EPIDEMIOLOGIA è una scienza nuova. Si basa oggi su sofisticati modelli informatici capaci di anticipare il virus e a volte, in una straordinaria dimostrazione delle infinite potenzialità del computer, di fornire alla politica sanitaria indicazioni esatte e non ipotesi per quanto il più possibile accurate. Un approccio in cui a fare da apripista sono stati i fisici più che i medici. E che deve molto alla bomba atomica. Nel 1992, l'America ha annunciato una moratoria sui test nucleari, il che significava che il Pentagono non avrebbe più potuto utilizzare le esplosioni sotterranee per "certificare" il proprio arsenale, ovvero per stabilire se le sue armi nucleari sarebbero state in grado di funzionare in caso di necessità e se fino a quel giorno sarebbero rimaste comunque sicure. Gli scienziati del Los Alamos National Laboratory del New Mexico, custodi dell'arsenale, si sono trovati dunque costretti ad escogitare qualcosa di nuovo. La risposta furono: le simulazioni al supercomputer.
Le simulazioni informatiche al Los Alamos hanno una lunghissima tradizione. Sono state impiegate per la prima volta nell'ambito del progetto Manhattan negli anni Quaranta per elaborare modelli di esplosione nucleare (all'epoca si trattava di uno dei primi tentativi di impiego di simulazioni informatiche). Successivamente, si tramutarono in un surrogato considerato assolutamente non sostitutivo degli esperimenti fisici; Richard Feynman, che nei primi anni del Los Alamos lavorava lì, li definì "un morbo" che avrebbe finito per indurre gli scienziati ad abbandonarsi al sogno computerizzato ad occhi aperti piuttosto che dedicarsi ai compiti che erano effettivamente chiamati a svolgere. Nei 50 anni seguenti, però, le simulazioni informatiche sarebbero comunque diventate uno strumento cruciale per il Los Alamos, indispensabile per lo studio della fusione nucleare e della propulsione dei missili. La moratoria del 1992 si è limitata a legittimare tale ruolo, rendendo i modelli al computer l'unica tecnica di analisi possibile. Da allora, il laboratorio americano ha sviluppato una delle maggiori centrali supercomputer al mondo, per un totale di 85 teraflop di potenza di elaborazione. Al punto che oggi questa metodica viene impiegata per scopi di ricerca che vanno ben al di là dello studio delle armi. Tra i seimila scienziati in forza al centro, si trovano astrofisica impegnati nell'elaborazione di modelli di nana bianca, ingegneri chimici che riproducono gli effetti degli uragani sulla Florida, geologi che realizzano copie di nuclei terrestri, biologi che costruiscono genomi di microrganismi. "Al giorno d'oggi tutta la scienza è simulazione", osserva Stephen Lee, vicedirettore della divisione Scienze computazionali del Los Alamos.
L'applicazione più promettente riguarda proprio l'ambito dell'identificazione dei target di potenziali epidemie. A un chilometro e mezzo di distanza dal corpo centrale dell'ente, in un liceo trasformato in laboratorio, sei ricercatori tra fisici e informatici (più un biologo matematico) studiano le malattie e la loro possibile evoluzione. Lavorano all'EpiSims, ambizioso progetto di simulazione informatica che finora ha scagliato l'antrace su Houston, seminato la peste bubbonica su Chicago e, ultimamente, l'influenza a Los Angeles. Nel 2000, l'EpiSims ha simulato il vaiolo a Portland, in Oregon. I programmatori sono partiti dalla creazione di un modello della città al computer, con un grado di accuratezza che arriva a individuare chiaramente le scuole, i semafori, la popolazione. Nell'EpiSims, come nella vita, la gente esce di casa per svolgere le proprie attività quotidiane. Quindi il giovedì mattina Tizio lascia il suo appartamento di Pearl District alle sei e tre quarti, si ferma da Starbucks alle 7:08, raggiunge il parcheggio dell'ufficio alle 7:45, saluta i colleghi in ascensore alle 7:49, è seduto alla sua scrivania a controllare la posta alle 8:02. Nella Portland di EpiSims ci sono 750 mila Tizi e altrettante Caie, e tutti hanno le proprie abitudini e i propri impegni.
È questo il segreto di EpiSims: l'instancabile cura del dettaglio. È quanto di più vicino a una metropoli possa esistere in un Pc, o più precisamente in diverse centinaia di Pc. James Smith, responsabile del progetto, lo descrive come "un set di giganteschi motori di fusione dati". Grazie ai sofisticati algoritmi progettati dai ricercatori e ai cluster di supercomputer in dotazione, per sviluppare un anno di simulazione impiega circa 300 processori in parallelo e meno di 24 ore. Il vaiolo è un virus opportunista, che trae vantaggio da incontri accidentali. Si diffonde attraverso il sistema respiratorio e ha un'incubazione anche di dieci giorni prima che inizino a manifestarsi i sintomi (tosse, febbre, mal di pancia). Solo a distanza di giorni compaiono le pustole. Si tratta di una patologia insidiosa; non curata, può presentare un tasso di mortalità del 30 per cento. Nella simulazione del 2000, il team ha monitorato il raggiungimento di tale tasso di mortalità caso per caso: prima gli insegnanti e i commessi, poi gli impiegati e gli staff ospedalieri. Via via che il vaiolo si trasmetteva da una vittima inconsapevole all'altra, i ricercatori l'hanno osservato strisciare fuori dalle scuole e dai centri commerciali, scoppiare negli uffici, prendere piede nei quartieri. In soli 90 giorni, Portland era in ginocchio. L'epidemia imperversava.
Simulare il diffondersi del contagio, però, è solo parte del lavoro. L'EpiSims deve anche valutare una possibile risposta delle autorità. Così, ecco riavviato il tutto: Portland è di nuovo viva e vegeta, sana come un pesce. E questa volta la città aveva un piano d'azione. Quattro giorni dopo la prima comparsa del virus, sono state chiuse le scuole, è partita una campagna di vaccinazione di massa, la città è stata blindata. E il morbo debellato: in cento giorni, l'epidemia aveva fatto il suo corso. A quella simulazione ne seguì un'altra caratterizzata da una strategia di risposta leggermente diversa, poi un'altra ancora. Alla fine si erano analizzati centinaia di modelli, alcuni che prevedevano la vaccinazione solo dei soggetti a rischio, altri che prendevano come target solo i cosiddetti supertrasmettitori, ovvero individui in grado di contagiare a un livello ancora più grave di quello a cui hanno contratto la patologia, altri ancora che mettevano l'intera città in quarantena. A seconda delle linee adottate, la malattia si diffondeva o estingueva più o meno velocemente.
I modelli EpiSims sul vaiolo hanno portato a tutta una serie di conclusioni sulla diffusione delle epidemie. La prima, cita Smith, è che: "L'ipotesi del supertrasmettitore non è necessariamente valida". In base a tale logica all'interno di una qualsiasi popolazione ci sarebbero degli individui più sociali - dei nodi - che in caso di epidemia costituiscono canali di trasmissione preferenziali per il contagio. In teoria vaccinando o evacuando tali nodi la rete di trasmissione verrebbe bloccata, e si avrebbero più chance di debellare la malattia. L'EpiSims, però, ha dimostrato che siamo tutti molto più popolari di quanto non pensiamo. Anche i più riservati vanno a comprare il dentifricio o acquistano un pollo in rosticceria. Nel caso di patologie ad alta trasmissibilità come il vaiolo o l'influenza, tali interazioni accidentali ai fini della diffusione hanno lo stesso effetto di incontri ripetuti e mirati. Dar la caccia ai "nodi" significa quindi dar la caccia all'80 per cento della popolazione, con un enorme dispendio di tempo ed energie. Meglio vaccinare tutti e basta.
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