抗疫戰(zhàn)場上，大數(shù)據(jù)與病毒的殊死較量

  ICCSZ訊 聚焦科技抗疫一線

  2月14日，國防科技大學(xué)系統(tǒng)工程學(xué)院大數(shù)據(jù)與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究團(tuán)隊提交了第7份《××省應(yīng)急專項階段報告》。

  “要用大數(shù)據(jù)說話，支持打贏新冠肺炎疫情防控阻擊戰(zhàn)，把研究成果立足于祖國大地，貢獻(xiàn)在強(qiáng)國事業(yè)中。”一邊加班一邊陪妻子在醫(yī)院待產(chǎn)的團(tuán)隊負(fù)責(zé)人呂欣教授對科技日報記者表示。

  發(fā)生于2019年末的新冠肺炎疫情，隨著1月份大量潛在感染者加入春運(yùn)大軍離開武漢，迅速向全國多省市蔓延。武漢宣布封城后短短幾天，呂欣團(tuán)隊撰寫的多篇分析報告、政策建議就迅速遞交至國家、省級有關(guān)政府部門和機(jī)構(gòu)，為疫情預(yù)測與風(fēng)險評估提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。

  “疫情暴發(fā)后，我們第一時間想到了利用移動大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行風(fēng)險評估和預(yù)測病毒擴(kuò)散趨勢?！痹_創(chuàng)性將手機(jī)數(shù)據(jù)分析應(yīng)用于2010年海地地震救援的呂欣敏銳地意識到這一點。作為大數(shù)據(jù)與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究團(tuán)隊負(fù)責(zé)人，他參與過2013年孟加拉國臺風(fēng)救災(zāi)、2014年西非埃博拉病毒防控、2015年尼泊爾大地震救災(zāi)等重大災(zāi)害救援與管理。

  1月21日，在許多部門還忙著協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)、了解情況的疫情應(yīng)對初期，具備豐富救援經(jīng)驗的他和所在團(tuán)隊就開始了對疫情擴(kuò)散傳播的高精度分析。

  1月23日，他們緊急與運(yùn)營商對接，第一時間抽取了1月份武漢對外輸出人口流動數(shù)據(jù)，為科學(xué)、定量的研判疫情在外省傳播風(fēng)險提供了關(guān)鍵支撐；

  1月24日，大年三十，課題組迅速啟動緊急響應(yīng)，全部成員取消休假，組織網(wǎng)上辦公，應(yīng)用在線會議、云計算平臺、分布式爬蟲等方式實現(xiàn)分工協(xié)作，緊張應(yīng)對防疫需求……

  大數(shù)據(jù)分析，模型優(yōu)化很重要。大年初一，他們率先組建了流行病建模與預(yù)測小組，成員包括賽斌、秦爍、牟建紅、劉楚楚、成清、郭淑慧等。通過大量仿真實驗與真實暴發(fā)數(shù)據(jù)的對比，小組發(fā)現(xiàn)目前通用的SEIR模型應(yīng)用于此次疫情時存在的問題。為此，他們通過多階段跨地域混合模型，設(shè)計優(yōu)化算法對參數(shù)值進(jìn)行估計，提高了模型預(yù)測的準(zhǔn)確性。

  隨后，基于此前獲取的海量移動定位數(shù)據(jù)，呂欣團(tuán)隊對武漢市向外輸出人口狀況和各省市疫情風(fēng)險進(jìn)行了區(qū)縣級的高精度分析，發(fā)現(xiàn)河南、湖南、廣東等地人口流動量大，風(fēng)險高。疫情初期各省的確診人數(shù)與人口流動基本成正比，驗證了團(tuán)隊的分析。

  1月30日,他們與陳曉紅院士、吳曼青院士團(tuán)隊完成全國數(shù)據(jù)分析和疫情研判，完成《應(yīng)用手機(jī)大數(shù)據(jù)，打贏人民防疫戰(zhàn)爭》分析報告，提交至中共中央辦公廳等相關(guān)部門。

  “這份報告有效地支持了各地應(yīng)急防疫策略的實施，整個團(tuán)隊信心大增。我們也不斷收到各地相關(guān)部門的分析需求，工作量巨大。然而每天新增的感染者數(shù)量，才是我們最不愿意看到的。”呂欣說。

  1月31日，這個團(tuán)隊又與陳曉紅院士、賈建民教授團(tuán)隊共同完成《武漢流入人口決定各地疫情風(fēng)險》的分析報告。

  分析發(fā)現(xiàn)，武漢封城之后人口的大范圍流動急劇減小，流動人口數(shù)量也在降低，但小范圍移動依舊頻繁，形勢不容樂觀。他們利用持續(xù)更新的人口流動數(shù)據(jù)繪制出了從武漢到各省區(qū)縣流動人口山圖，發(fā)現(xiàn)各省的疫情風(fēng)險存在不同的空間分布特征，應(yīng)對疫情采取的防控策略也應(yīng)因地制宜。例如，四川省人口流動異質(zhì)性較強(qiáng)，主要集中在省會城市，需要重點防控；而河南、安徽等省的人口流動相對均勻，幾乎遍布全省，需要全面防控。

  通過對武漢向全國流出人口數(shù)量與感染者數(shù)量的一致趨勢進(jìn)行異常點監(jiān)測，團(tuán)隊成功發(fā)現(xiàn)了溫州等中小城市存在流入人口與感染者數(shù)量比相對過高，明顯異于全國其他地區(qū)的新冠肺炎傳播規(guī)律，為進(jìn)一步應(yīng)用多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)開展新階段下全國防控策略評估、風(fēng)險監(jiān)測等提供了新的思路。

  “疫情的傳播風(fēng)險應(yīng)該不僅僅只和人口流動這一個變量有關(guān)。”進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，有些城市確認(rèn)病例和人口流動相關(guān)性低，這引起了呂欣的思考。

  經(jīng)過和華西醫(yī)院相關(guān)人員的討論分析，他們最終確定了輸入人口數(shù)、人口結(jié)構(gòu)、社會經(jīng)濟(jì)和氣象學(xué)等十余個指標(biāo)對疫情傳播風(fēng)險的影響，對全國各省市的疫情風(fēng)險有了更加全面的認(rèn)識。

  疫情還在發(fā)展，防控更需有力，呂欣團(tuán)隊的研究一直在持續(xù)。讓我們期待他們進(jìn)一步的好消息！