安世亞太:打造數字孿生城市抗疫利器,與傳染病毒隨時戰鬥

2020年這個特別的春節,想必會被很多人銘刻在心。從一月底全民興高采烈準備春運回家過節,到二月中14億國人畫地為牢困在家裡,再到3月初守得雲開見月明,國內外疫情局勢反轉,短短40余天恍若隔世。

世界衛生組織(WHO)將新型冠狀病毒命名為“COVID-19”,醫學研究顯示新冠病毒與2002年流行的SARS高度同源,但又發生了變異。病毒變得“越來越流氓”,體現在無症狀感染者、傳播途徑多樣、潛伏期飄忽不定、檢測手段並不十分準確、出院也可能陰轉陽等等,給防控帶來很大難題。

安世亞太:打造數字孿生城市抗疫利器,與傳染病毒隨時戰鬥

新冠病毒流氓

據WHO統計,新冠病毒致死率約1%,低於SARS的7%,但遠遠高於普通流感的0.1%。同時新冠病毒的潛伏週期長,感染率R0也較高,平均每個患者感染2.68人。

這兩個數據不高不低,才是最厲害的。而可以與之相比的是1918年西班牙流感,其全球平均致死率約為2.5%-5%、感染率也達到了5%,2年間造成全世界約10億人感染,2500萬到4000萬人死亡(當時世界人口約17億人)。


人類需要準備與傳染病長期共存和隨時戰鬥

早在人類出現之前,病毒就佔領了這顆星球。與傳染病的戰鬥幾乎貫穿了人類歷史。

迄今為止唯一戰勝的只有“天花”,但我們放大了克服天花的成就,卻忽略了隱藏其後的那絲僥倖。即天花病毒有一個致命弱點,其唯一的宿主是人類,因而只要發明出對其奏效的疫苗併為全人類接種,它即會因無法找到棲身之處而滅亡。

對於人畜共患型傳染病,人類並沒有找到根除它們的方法。比如埃博拉,雖能得到暫時的平息,但潛藏於叢林的病毒總會找機會重返人群。抗藥性病菌和新型病毒的出現還昭示著,擁有強烈生存意志的病原體們才是大多數。人類在進步,它們也在進化,這些微生物和我們一樣通曉物競天擇的道理。

流感年年都來,而更為厲害的冠狀病毒等,則每隔幾年就會變個樣子捲土重來。

大部分的病毒毒性越來越低,最終與人類宿主和平共處,但也總有突發的變異劇毒出現,因此人類需要做好與傳染病長期共存和隨時戰鬥的準備。

安世亞太:對抗疫情“智慧城市”建設尚待升級

如今隨著飛機、高鐵等交通工具的普遍應用,大量人群跨國高速流動。病毒傳播速度更快、傳播範圍更廣,席捲全球危害更大。中國政府不惜一切代價進行阻止、隔離、封城、停工,乃至冒著經濟停擺的風險,大國擔當,但代價慘痛。

既然與病毒長期共存不可避免,我們如何能在與病毒的長期戰役中,精準出擊,減少損失,智慧城市建設是否可為疫情防控提供彈藥支持?

據億歐智庫此前統計,截至2017年我國95%的副省級城市、83%的地級城市,總計超過500座城市,均明確提出或正在建設智慧城市。但是很遺憾,在本次疫情蔓延中大多數智慧城市,未見出色表現,暴露出了“智慧城市”建設和管理中的突出問題,例如:部分醫院人滿為患,造成流量擁堵,醫療資源等超負荷運轉,而部分醫院門可羅雀。前期沒有做到很好分流,導致後期交叉傳染求助無門,這是智慧醫療?小區進門需要面對面A4紙登記信息、逐級上報統計、疫情動態求助無門、半夜看燈上門檢查,這是智慧社區?

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小區出入健康登記

2月10日,在國務院聯防聯控機制新聞發佈會上,民政部基層政權建設和社區治理司司長陳越良建議:“能不能開發一個服務社區抗疫的軟件,這比捐十個億還管用。”說的很實在,也很無奈,此前如火如荼的“智慧城市”似乎並沒有在關鍵時期發揮出超乎想象的力量。

不過2月下旬以來,社會民間和互聯網企業自發發力,開始不斷出現了“健康碼”、“小區登記”、“復工管理”等APP支持,逐步體現了“大數據”在防疫應用中的價值。

安世亞太數字孿生體研究專家丁傑認為,不同城市、小區、單位各自為政,APP各式各樣、信息互不關聯、反覆填報和漏洞百出,真實性難以檢核,仍然反應出對基於傳染病疫情防控模型支持的數據互通互聯的需求,而這正是數字孿生城市建設相對於傳統智慧城市的升級重點。

數字孿生城市建設為疫情防治提供精準打擊武器

如何在與傳染病長期戰鬥中,未雨綢繆、備戰備荒,打造利器?

在為醫護和社區一線工作人員點讚的同時,安世亞太認為,加強“數字孿生城市”新基礎建設,加強城市疫情防控數字孿生體建設,十分必要且大有可為。


1. 疫情應急防控模型的建立


傳染病控制的核心模型是大家所熟知的“控制傳染源”、“阻斷傳播渠道”和“保護易感人群”三步曲。然而落實到具體可實操的程度,還有大量問題需要考慮和補充,例如如何發現新的疾病及其傳播特徵、疫情防控過程所需要的醫療資源和物資儲備、信息公開和輿情監控等等,這些都是影響決策和實操方案的關鍵要素。

同時由於病毒傳播指數增長的特性,信息瞬息萬變,時間就是生命。這些數據還應能夠迅速採集和整合起來,支持各種傳播模型下的模擬仿真和趨勢預測,並且按對病毒瞭解程度的加深不斷反饋修正。多種數據有序的整合和展現出來,必要時沙盤模擬,支持決策者作出最優決策。從而避免在一切不可收拾的情況下,採取最決絕悲壯的封城手段。

安世亞太:打造數字孿生城市抗疫利器,與傳染病毒隨時戰鬥

以社區疫情防治工作的複雜性看大數據需求(源自人民日報)

安世亞太認為下文所描述的內容,都應該成為疫情防控模型中的重要參數,可能還遠遠不夠。


2. 早期精準發現新的疾病及其傳播特徵


首先是如何從海量的病例中發現一種新的疾病,明確其診斷特徵;而傳播途徑和潛伏期是控制傳播的最重要參數,這些數據是隨著對病毒的認識逐步清晰的,而且可能隨著病毒變異而改變。

對於一種新的病毒來說,早期的病例往往都是零散而個別的,等到引起公眾注意都已經到了相當傳播程度。病毒從哪裡來,是否具有人際傳染性、傳染性如何、致死率如何往往都是不清楚的,而這些恰恰是決策是否對外公開和採取隔離措施的關鍵要素。

其結果要麼是“虛報”造成恐慌、現實經濟損失和信譽損失,要麼是遲報以至於無法收拾,從過往案例看決策者在信息不全下往往選擇後者。

對於病毒及其特性的研判屬醫學研究領域專業範疇,不在此討論。安世亞太認為,數字孿生城市的價值在於穿透行政層級和層層上報機制,通過AI在茫茫病例大海中把疫情苗頭識別和曲線拐點直觀展示出來,使決策者可以全局的看到水面以下的冰山,引起重視。


3. 控制傳染源


對於傳染源的控制包括患者(確診人員)、疑似患者和密切接觸者,需要採取不同級別的隔離措施。實際操作中,具體還有細分,例如本次新冠肺炎還存在“CT檢驗高度疑似但是核酸陰性者”、“核酸陽性但無症狀者”、“病毒超級攜帶者”、以及不同級別的密切接觸者等等,帶來操作的複雜性。

如何快速追溯患者和疑似患者的行動軌跡及接觸範圍,快速定位密切接觸者,就變得刻不容緩。

就診和隔離需要資源保障,這些人員的數量變化之間具有某種傳導關係,也需要進行預測、資源安排、隔離期間監控、動態統計和評估。

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2020年1月“武漢遷入規模”較大城市人口流動聯繫圖

節點大小代表遷入人口規模,顏色表示遷徙族群(源自清華同衡規劃設計院)

同時對於海量的居家隔離人員,如何確保隔離效果,如何區分隔離期滿人員,也帶來巨大挑戰。阿里和騰訊分別推出了“健康碼”產品,已在潛在傳染源人員管理方面邁出了可貴的一步,但在數據準確性、全國認可度等方面仍有很大距離。

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手機裡安裝的N個健康碼、復工和小區理髮預約等APP(源自手機和網絡)

4. 阻斷傳播渠道


這是控制疾病傳播最有效的途徑,在沒有特效藥或疫苗的情況下甚至是唯一方法。但是“封城封區”、“阻斷交通”和“停工停產”也是最為消耗社會資源和經濟代價巨大的行為和決策,可否採取更為精準化的措施?

傳播渠道溯源需要進行流行病學調查,但現在往往還處於“專案組破案”和“懸賞通緝”的原始時代。

事實上現在通過實名制購票,民航和鐵路掌握了精確的乘客出行信息,通信公司也掌握了精確到幾百米範圍的基站連續登錄信息。在對“疑似人員”進行識別和追溯後,整合這些信息將可能發出更為精準的警報信息和管控措施。

當然實現上還需要解決大數據技術、數據知識產權、法律隱私保護和倫理等系列問題。

近期境外輸入病例已經成為疫情防控的重點,新聞報道說將“加強入境人員的大數據分析”,應該已經開始展開這方面的信息整合工作。

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大數據高風險航班分析(源自飛友科技)

5. 保護易感人群


對抗傳染病最有效的武器是疫苗。不同的傳染病有不同的疫苗,而疫苗的有效期也各不相同。除計劃內免疫普遍接種的疫苗外,去往特殊風險的地區,也需要接種特定的疫苗,例如黃熱病、霍亂和瘧疾等等。

因此不同人群的免疫抵抗能力是不同的,特別是除疫苗外,還與人員的年齡、基礎疾病等健康狀況有關。傳統上通過“小黃本”進行免疫記錄,但信息十分有限。政府建立公眾個人健康和免疫信息的記錄,將有助於採取提前預警和差異化預防措施。


6. 輿情監控和疫情披露


信息封鎖意味著謠言和恐慌,古今中外,概莫能外。

在疫情之初,“網絡求救”的輿情如何引起重視。這不光是武漢早期有,世界很多地方都已出現。而對於印度之類國家政令止於縣、縣級以下全憑自治的地方可能更具價值。

此前中國疾病預防中心在內的傳統監測系統控制和預防(CDC)通常依賴於醫生和實驗室提交的臨床,病毒學和微生物學數據。由於時間和資源的限制,缺乏報告系統的操作知識以及這些系統中的法規,暴發事件與其報告之間存在嚴重的滯後現象。

平均而言,傳統監控系統的報告延遲約為兩週。而對傳染病而言兩週已經是非常漫長的時間,足以讓大量人群感染。

隨著互聯網和智能手機的普及,越來越多的人使用社交媒體共享信息。在通過衛生機構和官方報告機構進行報告之前,一個事件可能已經在社交媒體上發佈了幾天甚至幾個月。

搜索引擎是各行各業人們獲取健康信息的重要來源。依次分析搜索行為對檢測和跟蹤新興疾病提供了新穎且經濟的方法,並已成功用於SARS ,流感,登革熱等眾多案例中。

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SARS(藍色)和非典(紅色)微信搜索指數

(源自西安交通大學附屬第二醫院論文,WeChat, a Chinese social media, may early detect the SARS-CoV-2 outbreak in 2019)

可以看到“SARS”跟“非典”這兩個關鍵詞的微信搜索指數在疾病爆發前都已經有了徵兆,以“非典”指數為例在12月15日後持續活躍,比官方宣佈存在新型冠狀病毒肺炎的日期提早了2周。

而疫情之中,確診病例和疑似病例的發展趨勢和活動範圍,如何給予公眾提示和信心。數據的準確性、及時性、易讀性和發佈渠道及其權威性,無不考驗著城市乃至國家數據基礎建設的水平。


基於模型數據整合的價值

2月以來新冠病毒造成全國接近停擺,疫情防控也從最初的各自為政手忙腳亂到現在聯防聯控秩序井然,終於勝利在望。

過程中也可以看到信息化應用的程度不斷提高,從最初的單點應用到逐漸整合,發揮的價值越來越大,IT和DT從業人員也在戰疫中貢獻著自己的力量。

智慧醫療、智慧社區、智慧交通、智慧通信等等都是傳統智慧城市建設的重要組成部分,能在短短一個多月中開發如此規模的APP抗疫應用,也顯示著我們在智慧城市建設中基礎數據採集(“數化”)方面已經具備了很好的基礎。

安世亞太:打造數字孿生城市抗疫利器,與傳染病毒隨時戰鬥

傳統智慧城市與數字孿生城市數據的不同應用特徵

(源自安世亞太《數字孿生體技術白皮書》)

安世亞太認為,在人類與傳染病毒的長期共存和隨時戰鬥中,如果充分分析和總結本次抗疫全民戰爭的經驗教訓,建立更適合國情的全面疫情防控模型,在智慧城市各板塊的基礎上通過“互動”,進而實現“先知”、“先覺”和“共智”,是一個值得深入探討和實踐的課題,數字孿生城市建設必將成為疫情防治的利器。



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