Lageeinschätzung zur Omikron-Variante in der COVID-19-Pandemie Stand: 20.12.2021
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Lageeinschätzung zur Omikron-Variante
in der COVID-19-Pandemie
Stand: 20.12.2021
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ingo J. Timm, Dr.-Ing. Jan Ole Berndt
Marek Graca, David Kaub, Benedikt Lüken-Winkels,
Veronika Kurchyna, Alexander Schewerda, Lukas Tapp
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI)
Dr. Clemens Gause
WM/04.02 S. 1 Verband für Sicherheitstechnik e.V. (VfS)
WM/04-05 S. 1 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 1
Virusvariante Omikron B1.1.529
WHO (Stand 17.12.2021)*
Ø WHO vermutet, dass ein höheres Risiko einer Reinfektion besteht: Selbst wenn die Omikron-Variante nur so
ansteckend wäre wie die Delta-Variante, wäre aber die Menge der potentiell ansteckbaren Menschen
(“Anfälligen“, susceptible) sehr viel größer
Ø Erheblicher Wachstumsvorteil ggü Delta (übereinstimmende Hinweise / consistent evidence)
Ø Ausbreitung ist signifikant schneller als bei Delta (Verdopplung alle 1,5-3 Tage in bisher betroffenen Ländern)
Ø Omikron breitet sich in Ländern mit hohem Anteil nicht immunisierter Menschen besonders schnell aus
？ Es bleibt ungewiss, inwieweit die beobachtete rasche Wachstumsrate auf eine Umgehung des Immunsystems, eine
erhöhte Übertragbarkeit oder eine Kombination von beidem zurückzuführen ist
？ Noch keine ausreichenden Daten, um klinischen Schweregrad zu beurteilen
Ø Aber: Hospitalisierung nimmt in Südafrika und dem Vereinigten Königreich weiter zu
Ø Vorläufig: Signifikante Reduktion der Effektivität von Impfstoffen (bei 2fach Imfpung)
in Bezug auf symptomatische Verläufe
✓ PCR- & Antigen (Schnell-)Tests erkennen Omikron
✓ Medikamente – WM/04.02
außer S.monoklonalen
2 Antikörpern – sollten bei Omikron wirken (Spike-Protein spielt hier keine Rolle)
* https://www.who.int/publications/m/item/enhancing-readiness-for-omicron-(b.1.1.529)-
technical-brief-and-priority-actions-for-member-states
WM/04-05 S. 2 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 2
Theoretische Überlegungen zu der https://www.bbc.com/news/health-57431420
Ansteckungswahrscheinlichkeit (R0-Wert)
Ø Sollten keine Maßnahmen ergriffen
werden und würden ausreichend
infizierbare Menschen in Kontakt zu jedem
Infizierten stehen, würde sich R0 wie folgt
auswirken, mit den Annahmen:
Ø Wildtyp: R0 = 2,4
Ø Alpha: R0 = 4,5
Ø Delta: R0 = 6,5
Ø Omikron*: R0 = 8,5
Ø Omikron**: R0 = 13
Mumps
Annahme für Omikron-Werte folgen der Idee:
* Ansteckungswahrscheinlichkeit bei Omikron
ungefähr zwischen Delta und Mumps
** Omikron 2 xWM/04.02
Delta oder
S. 3 etwa wie Mumps
WM/04-05 S. 3 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 3
Anzahl nach R0 infizierbarer Menschen pro 10 Tage
Theoretische Überlegungen zu der 1.000.000.000,0
Ansteckungswahrscheinlichkeit (R0-Wert)
Anzahl an Menschen, die ohne Maßnahmen infiziert werden würden
100.000.000,0
Achtung: logarithmische Skala ! 10.000.000,0
Jeder „horizontale Strich“ bedeutet Faktor 10! 1.000.000,0
100.000,0
Wildtyp
Alpha
10.000,0
Delta
Omicron
1.000,0
100,0
10,0
1,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Anzahl der 10-Tage-Zyklen (1 Ansteckungsrunde)
Achtung: Omikron verdoppelt sich alle
1,5-3 Tage und nicht wie Delta alle 10
Mumps
Omicron
Wildtyp Alpha Delta Omicron
Tage – Entwicklung der (2xDelta)
Ansteckungsraten also viel schneller ! 10 Tage 2,4 4,5 6,5 8,5 13,0
20 Tage 5,8 20,3 42,3 72,3 169,0
30 Tage 10,5 75,4 238,9 550,4 2.041,0
WM/04.02 S. 4 40 Tage 17,0 268,3 1.320,3 4.136,3 24.505,0
50 Tage 26,3 943,6 7.268,2 31.030,8 294.073,0
60 Tage 39,2 3.307,1 39.981,7 232.739,8 3.528.889,0
WM/04-05 S. 4 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 4
Exponentieller Anstieg durch Omikron?
WM/04.02 S. 5
WM/04-05 S. 5 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 5
Weitere schlechte Nachrichten?
Bisher nur ein Verdacht (noch nicht abschließend
untersucht und auch noch nicht von weiteren
Wissenschaftler:innen bestätigt); aber: In
Philadelphia (USA) schlägt ein Biomarker für
Blutgefäßschädigungen bei Kindern an, die
mit SARS-CoV-2 erkrankt sind.
https://www.chop.edu/news/chop-researchers-find-elevated-
biomarker-related-blood-vessel-damage-all-children-sars-cov-2
WM/04.02 S. 7
WM/04-05 S. 7 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 7
https://www- https://www.sifo.de/files/Projektumriss_AScore_bf.pdf
live.dfki.de/fileadmin/user_upload/import/11310
_SoSAD-COVID-19_Timm-Berndt_V2.pdf
Modellierung und Simulation hochansteckender Omikron
Varianten mittels dem Krisenmanagementcockpit
AScore und der Sozialsimulation SoSAD
(durchgeführt 9.-15.12.2021)
WM/04.02 S. 8
WM/04-05 S. 8 https://ascore.kl.dfki.de
©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 8
Wesentliche Annahmen und Stellgrößen Wiederansteckungsrate
berücksichtigt auch Impfquote:
Ø Abschätzungen mit Annahme einer Wiederansteckungsrate von 12%, 33% oder 66%
• 66% Status quo (aktueller
Ø „Omikron beinahe so ansteckend wie Mumps“: R0-Wert = ca. 10,5 (Mumps ~12)
Impfstatus)
Ø Modellierung der Weihnachtszeit: Zeitraum: 24.12.2021-02.01.2022 (10 Tage)
• 33% Alle heute geimpften
sind geboostert
Szenario Aktuell Weihnachten Weihnachten mit
normal Maßnahmen • 12% Beinahe die gesamte
Betriebsferien Keine Normal Mehr Betriebe mit Ferien Bevölkerung ist geboostert
Homeoffice Rate 20 % 30 % (während BF) 50 % (während BF)
Arbeitskontakte 3 2 1
Länge der Schulferien - 10 Tage 24 Tage
Persönliche Einschränkung Moderat Keine Verstärkt
Freizeitkontakte 3 6 2
Ø Ausgangsinzidenz: 300, Population: ca. 100.000 Menschen angelehnt an Kaiserslautern
Ø Ergebnispräsentation Gesamtbevölkerung
WM/04.02 S. 9
WM/04-05 S. 9 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 9
Vorbemerkung
I Im Folgenden werden keine Prognosen erstellt, es handelt sich um Szenariorechnungen, in denen
verschiedene Einschränkungen und Reinfektionswahrscheinlichkeiten miteinander verglichen werden
I Kern ist eine agentenbasierte Simulation, bei der jede/r Einwohner:in einer Stadt abgebildet wird und
ihr/sein infektionsrelevantes Verhalten (Beruf, Schule, Freizeit, etc.) nachgebildet wird. Ansteckungen
können nur erfolgen, wenn sich simulierte Menschen treffen.
I Das Modell für die Omikron-Variante überschätzt die Impfwirkung (fehlende Daten für Omikron)
I Je länger die Simulation läuft, desto spekulativer werden die Ergebnisse, da in der Realität Politik,
Institutionen und Menschen den Verlauf wahrnehmen (bspw. durch Nachrichten) und darauf reagieren.
WM/04.02 S. 10
WM/04-05 S. 10 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 10
Kognitive Sozialsimulation des
Pandemiegeschehens
I Social Simulation for Analysis of Infectious Desease Control (SoSAD)
– Simulation von Personen und deren Tagesabläufen (Social Mirror Identities)
– Personen infizieren andere, die sie treffen (SEIR-Modell)
– Maßnahmen zur Pandemiebekämpfung
Maßnahmen
Population Tagesabläufe, Begegnungsorte Kontakte Infektionen
•Altersgruppen Aktivitäten •Arbeitsplatz •Freunde •Latenz- /
•Haushalte •Beruf •Klassenzimmer •Kolleg*innen Inkubationszeit
•Schulklassen •Schule •Schulbus •Mitschüler*innen •Symptome
•Bekanntschaften •Freizeit •Privathaushalt •Krankheitsverlauf
•Sportverein •Hospitalisierung
WM/04.02 S. 11
WM/04-05 S. 11 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 11Legende
Wahrscheinlicher Verlauf mit aktueller Impfquote
und Reinfektionsquote von 66%
Verlauf, wenn alle heute geimpften
Anzahl Menschen geboostert wären: (Re-)Infektionsquote: 33%
der infizierten Agenten
Falls beinahe alle Menschen geboostert
wären: (Re-)Infektionsquote: 12%
WM/04.02 S. 12
Simulierte Tage
WM/04-05 S. 12 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 12Keine persönlichen Einschränkungen
Wenn Weihnachten viele Betriebe
Feiertags-
zeitraum Kontakte reduzieren würden
Keine persönlichen Einschränkungen,
Wenn Betriebe die ruhigere Zeit der Betriebsferien
Feiertage nutzen würden, um Kontakte Feiertags-
zu minimieren (z.B. eine Art zeitraum
Betriebsferien), dann könnte damit die
Infektionsdynamik begrenzt werden:
Alleine durch eine isolierte Maßnahme
der Betriebe ist aber kein großer Effekt
zu erwarten.
WM/04.02 S. 13
WM/04-05 S. 13 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 13Keine Einschränkungen
Wenn wir und Betriebe Weihnachten
Feiertags-
zeitraum Kontakte einschränken würden
Persönliche Einschränkung, Betriebsferien
Mit privaten Kontaktbeschränkungen
und Reduktion betrieblicher Kontakte Feiertags-
kann der Anstieg von Omikron stark zeitraum
abgemildert werden, so dass die
Krankenhäuser entlastet werden und
mehr Zeit zur Vorbereitung auf
Omikron für Betriebe, Politik und den
öffentlichen Gesundheitsdienst zu
gewinnen.
WM/04.02 S. 14
WM/04-05 S. 14 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 14Persönliche Einschränkung, Betriebsferien
Wenn zusätzlich die Schulen längere
Feiertags-
zeitraum Weihnachtsferien machen würden
Persönliche Einschränkung, Betriebsferien, Verlängerte Schulferien
Mit (schulischem) Wechselbetrieb,
Kontaktbeschränkungen und Feiertags-
Reduktion betrieblicher Kontakte kann zeitraum
wertvolle Zeit gewonnen werden, um
Forschung, Gesundheitssystem und
öffentlichen Gesundheitsdienst zu
ermöglichen, die Delta-Welle auf ein
Minimum zu reduzieren und sich
optimal auf Omikron vorzubereiten.
WM/04.02 S. 16
WM/04-05 S. 16 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 16Simulationsexperimente 2
(durchgeführt zwischen 3.12.-8.12.2021)
Impfwirkung wird in diesem Modell noch überschätzt,
Home-Office-Quote wird überschätzt (50% Home-Office-Quote ist schwer zu erreichen)
WM/04.02 S. 17
WM/04-05 S. 17 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 17https://www- https://www.sifo.de/files/Projektumriss_AScore_bf.pdf
live.dfki.de/fileadmin/user_upload/import/11310
_SoSAD-COVID-19_Timm-Berndt_V2.pdf
Modellierung und Simulation hochansteckender Omikron
Varianten mittels dem Krisenmanagementcockpit
AScore und der Sozialsimulation SoSAD
WM/04.02 S. 18
WM/04-05 S. 18 https://ascore.kl.dfki.de
©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 18Szenario Kontaktbeschränkung Schulbetrieb
Wesentliche Annahmen und Stellgrößen
O-N Ohne Maßnahmen Normalbetrieb
Ø Abschätzungen mit Annahme einer O-W Ohne Maßnahmen Wechselbetrieb
Wiederansteckungsrate von 0% oder 50% M-N Mit Maßnahmen Normalbetrieb
Ø „Omikron so ansteckend wie Delta“: R0-Wert = 6,5
M-W Mit Maßnahmen Wechselbetrieb
Ø Moderates Omikron-Modell: R0-Wert = 8,5
Ø „Omikron so ansteckend wie Mumps“: R0-Wert = 10,5
Ø Kontaktbeschränkungen: Keine Maßnahmen Mit Maßnahmen
Ø Home-Office-Quote 10 % 50%
Ø Arbeitskontakte Erwachsene pro Tag 3 1
Ø Freizeitkontakte Erwachsene pro Tag 3 1
Ø Schulkontakte Kind/Jugendliche pro Tag 3 1
Ø Freizeitkontakte Kind/Jugendliche pro Tag 3 1
Ø Simulationszeit: 40 Tage, Ausgangsinzidenz: 400, Population: ca. 100.000 Menschen angelehnt an Kaiserslautern
Ø Ergebnispräsentation entweder Gesamtbevölkerung
WM/04.02 S. 19
WM/04-05 S. 19 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 19Legende
Moderates Omikron-Modell-
„Omikron so ansteckend wie Delta“ Vergleich Immunisierung „Omikron so ansteckend wie Mumps“
(Ansteckung: 6,5; Reinfektion: 0%/50%) (Ansteckung: 8,5; Reinfektion: 0%/50%) (Ansteckung: 10,5; Reinfektion: 0%/50%)
Reinfektionsquote: 50%
Anzahl
der infizierten Agenten
WM/04.02 S. 20
Reinfektionsquote: 0%
Simulierte Tage
WM/04-05 S. 20 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 20„Omikron so ansteckend Moderates Omikron-Modell- „Omikron so ansteckend
wie Delta“ Vergleich Immunisierung wie Mumps“ Abschätzung: Wechselbetrieb
Keine besonderen Maßnahmen auf Gesamtbevölkerung
Schulbetrieb: normal
Offensichtlich: Der Schulbetrieb
alleine ist nicht ausreichend wirksam,
um die Pandemie beherrschen.
„Omikron so ansteckend Moderates Omikron-Modell- „Omikron so ansteckend
wie Delta“ Vergleich Immunisierung wie Mumps“
Keine besonderen Maßnahmen
Schulbetrieb: Wechselbetrieb
WM/04.02 S. 21
WM/04-05 S. 21 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 21„Omikron so ansteckend Moderates Omikron-Modell- „Omikron so ansteckend
wie Delta“ Vergleich Immunisierung wie Mumps“ Abschätzung der Effekte für Schüler:innen:
Keine besonderen Maßnahmen Wechselbetrieb ohne Kontaktbeschränkungen
Schulbetrieb: normal
„Omikron so ansteckend Moderates Omikron-Modell- „Omikron so ansteckend
wie Delta“ Vergleich Immunisierung wie Mumps“
Keine besonderen Maßnahmen
Schulbetrieb: Wechselbetrieb
Obwohl der Schulbetrieb die
Dynamik in der Gesamtbevölkerung
kaum beeinflusst, profitieren die SuS
vom Wechselbetrieb!
WM/04.02 S. 22
WM/04-05 S. 22 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 22„Omikron so ansteckend
wie Delta“
Moderates Omikron-Modell-
Vergleich Immunisierung
„Omikron so ansteckend
wie Mumps“
Abschätzung für SuS:
Keine besonderen Maßnahmen
Kontaktbeschränkung
Schulbetrieb: normal und Wechselbetrieb in Schulen
„Omikron so ansteckend Moderates Omikron-Modell- „Omikron so ansteckend
wie Delta“ Vergleich Immunisierung wie Mumps“
Mit Wechselbetrieb und
Kontaktbeschränkungen
Kontaktbeschränkungen würde die
Schulbetrieb: Wechselbetrieb
Schule wahrscheinlich keine
bedeutende Rolle im
Infektionsgeschehen spielen,
so dass eine allgemeine Schließung
der Schulen nicht notwendig erscheint
WM/04.02 S. 23
WM/04-05 S. 23 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 23Zusammenfassung der Ergebnisse
Ø Weihnachten & Neujahr/Sylvester führen zu einem natürlichen Abnehmen der Kontakte im Beruf und damit zu einer
Reduktion der Ansteckungsdynamik, wenn „wir uns alle“ anstrengen
Ø Sowohl private Kontakteinschränkungen, “Betriebsferien“ als auch Schuleinschränkungen sind wirksam und mit diesen
Maßnahmen kann dringend notwendige Zeit für den Januar gewonnen werden, um zuvor Delta massiv zu reduzieren,
Genesene Patienten aus dem Krankenhaus zu entlassen (und so die Krankenhäuser zu entlasten) und
Booster-Impfungen sowie Forschung voranzutreiben
Ø Hohe Ansteckungswahrscheinlichkeit, eingeschränkter Impfschutz und neue Quarantäne-Regeln für direkte
Kontaktpersonen bergen das hohe Risiko, dass sehr viele Menschen gleichzeitig erkranken oder sich absondern
müssen (bei Omikron wird aktuell 14 Tage für alle Kontaktpersonen diskutiert)
Ø Wenn keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen werden und Weihnachten, Sylvester & Neujahr im größeren Kreis
gefeiert wird, besteht ein hohes Risiko, dass die Pandemie bei Schulöffnung im Januar bereits unüberschaubar ist
Ø Geschwindigkeit in zahlreichen Szenarien und Modellierungen sehr hoch: Zeit zum Handeln kaum mehr vorhanden!
WM/04.02 S. 24
WM/04-05 S. 24 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 24Empfehlungen
Ø Eigenverantwortung von Menschen und Institutionen steht jetzt im Vordergrund!
Ø Bürger:innen und Betriebe müssen eigenverantwortlich handeln, um Pandemie auszubremsen
Ø Notfallpläne vorbereiten: Wie kann mit hohem Krankenstand kritische Infrastruktur, das Gesundheitswesen, Polizei und Feuerwehr
aber auch systemische Lieferketten aufrecht erhalten werden? Wie können Betriebe durch Kohortenteilung (Schichtplan o.ä.) sich
davor schützen, dass zentrale Funktionsträger erkranken und der Betrieb „stillsteht“?
Ø Zwischen den Jahren unbedingt prüfen, inwieweit durch das Unternehmen verursachte Kontakte reduziert werden können – wir
müssen die Zahlen so niedrig wie möglich bekommen !
Ø Anreize für Booster-Impfung schaffen, sich Übersicht über geboosterte Mitarbeiter schaffen
Ø Ab sofort nur noch FFP2-Masken in Innenräumen, wenn „mehr als 2 Haushalte anwesend sind“
Ø Hygiene-Regeln: Deutlich höhere Viruslast, daher verstärkt auch Oberflächen desinfizieren (zumindest bis “Entwarnung“ kommt)
Ø Kohortenteilung, wann immer möglich: Egal ob Schule (Folgeschäden für Kinder?), Betrieb oder Behörde: Trennung der Kohorten
reduziert das Risiko des vollständigen Ausfalls und ist darüber hinaus Wirksam zur Eingrenzung der Pandemie
Ø Testen: Wenn die Omikron-Welle startet, dann sollte ein Test unmittelbar vor einer Veranstaltung/ einem Treffen durchgeführt werden,
nicht wie heute üblich: am Vorabend. Für Unternehmen: Tests für Mitarbeiter:innen besorgen, damit bei Beginn der Omikron-Welle für
Präsenzmitarbeiter jeden Tag ein Test bereit steht (unabhängig von Impfstatus)
Auch privat: vielWM/04.02
TestenS.–25zeitnah zum Treffen mit weiteren Haushalten
WM/04-05 S. 25 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 25Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Univ.-Prof. Dr.-Ing.
Ingo J. Timm
Trier University & DFKI GmbH
• Teamleiter Kognitive Sozialsimulation am DFKI
• Co-Sprecher des Fachbereichs Künstliche Intelligenz
https://fbki.gi.de der Gesellschaft für Informatik e.V. (GI)
http://wi1.uni-trier.de • Mitglied des Zukunftsforum öffentliche Sicherheit e.V.
(ZOES) https://zoes-bund.de/
http://www.dfki.de
WM/04.02 S. 26
https://zoes-bund.de/themen/gruenbuch-spezial-corona/
WM/04-05 S. 26 ©DFKI, Univ.-Prof. Dr.-Ing. I. J. Timm, 20.12.2021 - p. 26Sie können auch lesen
