Date Редакция Категория comp Теги R / ГИС

Snow-cholera-map.jpg

Вспышка холеры, начавшаяся 31 августа 1854 года на Брод-стрит в лондонском районе Сохо была одной из ужаснейших за всю истории Британии. В первые трое суток умерли 127 человек, ещё через неделю жертв было уже 500. Источник распространения инфекции был обнаружен благодаря энергичным действиям врача Джона Сноу. Сноу отметил смертельные случаи на карте — все они теснились вокруг водоразборной колонки на углу Брод-стрит и Кембридж-стрит. 8 сентября колонка была перекрыта, распространение болезни прекратилось, а карта Джона Сноу с тех пор считается первым применением географических методов к анализу эпидемий и провозвестницей будущих геоинформационных технологий.

В те времена механизмы распространения холеры были еще неизвестны. Всё объяснялось «эманацией», выделяющейся при дыхании больного или «миазмами» зараженного места, которые вдыхаются здоровым человеком и приводят к заболеванию. Существовали и другие теории, связывающие развитие болезни со структурой почвы тех мест, где она распространялась, с высотой над уровнем моря и, наконец, с качеством воды. Последней и придерживался Джон Сноу.

Эпидемия холеры 1854 года была уже третьей, с которой столкнулся Сноу, и убежденность в том, что передача инфекции происходит через загрязненную «болезнетворной материей» воду формировалась у него постепенно. Это сейчас кажется, что теорию «эманаций» легко опровергнуть и объяснить всё «правильно». Тогда же было известно, что скученность и антисанитарные условия жизни бедняков являются причинами многих заболеваний, в частности кишечных. Так почему бы среди них не оказаться и холере? Миазмы в бедных кварталах Лондона, а Сохо был именно такой окраиной — без водопровода, зато с публичным домом — ощущались вполне явственно, без кавычек. Напротив, теория микроорганизмов была ещё слишком умозрительной и не имела в своей основе каких-либо научно доказанных фактов. Так что опереться Сноу было практически не на что.

А ему нужно было не просто убедиться самому, но и убедить городские власти. Таким аргументом и стала карта. Отмеченное на ней место, вокруг которого болели и умирали люди, ничем не выделялось среди других в этом районе, кроме одного — колонки. Карта также показывала, что люди, жившие в окрестности других колонок и бравшие воду из них, заболевали сравнительно редко. Аргументы Сноу убедили местные власти в том, что колонку надо перекрыть. 8 сентября 1854 года с неё сняли ручку, а вскоре эпидемия сошла на нет.

Карта вспышки холеры на Брод-стрит является теперь излюбленным примером использования геоинформационных технологий. Собранные Сноу данные, нанесенные на современную топооснову, легко найти в сети. Например, здесь. Карту можно построить с помощью геоинформационных систем (ГИС), например, коммерческой ArcGIS или свободной QGis, или любого пакета, «понимающего» формат шейп-файлов, в частности, Matlab и R.

Современные программы позволяют строить подобные карты за считанные минуты. Мы использовали для этого пакет R и замечательную библиотеку Leaflet, разработанную Владимиром Агафонкиным. Вообще-то Leaflet строит интерактивные карты, но здесь мы ограничились снимками экрана.

Данные Джона Сноу на карте OpenStreetMap. Красными кружками обозначены случаи заболевания холерой. Радиус кружка пропорционален числу зарегистрированных смертей. Синими кружками отмечены колонки.

Случаи холеры, соседствующие на карте с модными магазинами и галереями современного Сохо, смотрятся несколько сюрреалистично. Поэтому используем более нейтральную карту, благо Leaflet поддерживает более двух десятков их видов. Мы возьмем карту Hydda.Full и построим на ней сначала изолинии

Snow_data_isolines.png

а затем — плотности

Snow_data_density.png

Исходный код.

Итак, после снятия рукоятки насоса с колонки эпидемия пошла на спад. Однако «после» не означает «вследствие». Возможно, как отмечал сам Сноу, эпидемия пошла на убыль, потому что к тому времени многие жители покинули этот район, так что снятие рукоятки было тут вовсе не причем. И уж тем более это не могло служить доказательством того, что холера распространяется через зараженную воду.

Для того чтобы подтвердить или опровергнуть гипотезу Сноу нужно было собрать еще множество данных. К счастью результаты Сноу убедили другого врача — Уильяма Фарра, который занимал важный пост в General Register Office (главный орган ЗАГС в Британии) — и по его предложению всем чиновникам-регистраторам южных районов Лондона было отдано распоряжение отмечать источник водоснабжения дома, в котором имелись случаи заболевания холерой. Было получено более 300 000 записей, которые предстояло обработать. Так что параллельно с эпидемиологией рождалась новая наука — статистика. Кстати, через несколько лет после описываемых событий General Register Office приобрел для выполнения своих расчетов разностную машину, созданную последователями Чарльза Бэббиджа. Но все это, как говорится, уже совсем другие истории.

Любопытные факты

Губит людей не пиво… На Брод-стрит вблизи колонки стояла пивоварня, но ни один из 70 её рабочих не пострадал от холеры. Просто им во время работы позволялось выпить немного пива. Владелец пивоварни, м-р Хаггинс считал, что в результате рабочие вовсе не пили воды и уж во всяком случае не брали её из колонки.

Не поверил. От работ Джона Сноу до признания того факта, что микроб холеры передается через питьевую воду прошло ещё несколько десятилетий. И даже когда Роберт Кох открыл холерный вибрион, находились люди, продолжавшие отстаивать теорию миазмов. Одним из них был мюнхенский профессор Макс фон Петтенкофер. Он считал, что неизвестный возбудитель развивается в определенных благоприятных для него почвах, например, в болотистой пойме Ганга, а человек заболевает, вдохнув испарения, испускаемые этими разлагающимися почвами. Чтобы доказать справедливость своих утверждений, Петтенкофер, которому уже исполнилось 75 лет, перед многочисленной аудиторией выпил из пробирки живую культуру холерных вибрионов, содержавшую миллионы смертельных доз. И с ним ничего не случилось. Даже температура не повысилась хотя бы на градус. Позднее аналогичный случай произошел с И. И. Мечниковым, который тоже выпил живую культуру холерных вибрионов, но перенес лишь незначительную диспепсию. Сегодня известно, что холерный вибрион — щелочнолюбивый микроорганизм, а упомянутые ученые, по-видимому, страдали хроническим гастритом с повышенной кислотностью, что и предупредило заражение.

День ГИС. Хотя Джон Сноу в большом почете у специалистов в области геоинформатики, но день ГИС они празднуют не 8 сентября, а в среду третьей недели ноября (в 2015 году она приходится на 18 ноября). Сказываются тут американские корни праздника — он отмечается во время «Недели географических знаний» (Geography Awareness Week), проводимой Национальным географическим обществом США.

И «тот самый» Джон Сноу. То, что врач Джон Сноу — полный тезка героя «Игры престолов», естественно, не укрылось от внимания геоинформатиков, среди которых немало поклонников книги и сериала. Это стало поводом для создания забавной инфографики.

Памятник Джону Сноу на Брод-стрит (ныне — Бродвик-стрит) в виде колонки со снятой ручкой и паб, названный в его честь

Что почитать

  • Голдстейн М., Голдстейн И. Ф. Как мы познаем. Исследование процесса научного познания. — М.: Знание, 1984. — 256 с. Глава 3 посвящена исследованиям Сноу.
  • Rose M. L. John Snow and the Cholera Myth / August 27, 2012
  • Грима П. Абсолютная точность и другие иллюзии. Секреты статистики. (Мир математики: в 40 т. Т. 13) — М.: Де Агостини, 2014. Глава 1 начинается с описания работы Сноу.

Впервые опубликована на KV.by.



Комментарии

comments powered by Disqus