2020年2月，新冠疫情全面爆發(fā)，隨即中科院計算所西部高等技術(shù)研究院（后簡(jiǎn)稱(chēng)：西研院）向重慶兩江新區科創(chuàng )局申請開(kāi)展新冠病毒傳播預測、溯源及防控相關(guān)項目。獲批后，西研院于3月20日正式開(kāi)始著(zhù)手研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。時(shí)隔一月，西研院在4月28日完成了系統的內測，公開(kāi)發(fā)布了該軟件的公測版本，供給大眾測試和免費使用。
動(dòng)脈網(wǎng)第一時(shí)間趕赴發(fā)布會(huì )現場(chǎng)，了解西研院最新研發(fā)成果的“第一真容”。
據悉，該項目以手機APP+云平臺的方式呈現，APP被命名為“健康出行管家”，目前已經(jīng)可以在小米應用商城搜索下載該APP使用。其它商店還在審核中，敬請期待。
西研院是由中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所與重慶兩江新區管理委員會(huì )共同舉辦，致力于打造西部地區具有引領(lǐng)示范作用的、創(chuàng )新開(kāi)放的高端產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)平臺，旨在發(fā)展成為國際一流的創(chuàng )新研究院。目前，西研院主要以智能超算技術(shù)為基礎平臺，賦能生命信息工程科學(xué)和互聯(lián)網(wǎng)兩大產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級。
而這次由西研院研發(fā)的新冠相關(guān)項目全稱(chēng)為“新型冠狀病毒預測與感染控制傳播溯源分析實(shí)用系統”，由西研院段勃副院長(cháng)帶隊開(kāi)發(fā)。西研院生命信息中心團隊擁有十多年的信息科學(xué)和生命科學(xué)交叉的工作經(jīng)驗，研究方向包括了算法、芯片和計算機體系結構等，并且團隊核心還曾作為骨干和負責人參加了國家863、973和重點(diǎn)研發(fā)專(zhuān)項。生命信息中心把數據智能賦能醫藥產(chǎn)業(yè)作為重點(diǎn)發(fā)展方向，通過(guò)與藥物研發(fā)深度合作做大醫藥產(chǎn)業(yè)。
在產(chǎn)品發(fā)布會(huì )上，段勃副院長(cháng)首先講述了西研院創(chuàng )建該項目的初心：（斜字體部分以段勃副院長(cháng)自述呈現）
新冠疫情防控期間，我們發(fā)現雖然出現了許多工具能夠及時(shí)讓公眾了解疫情出現及傳播的場(chǎng)所，但是受限于缺乏有效的實(shí)際接觸關(guān)系數據，人們很難知道自己究竟是否與感染者有過(guò)近距離接觸，同時(shí)對接觸人群的溯源也需要花費大量精力。我院卜東波教授在2013年度啟動(dòng)的呼吸道傳染病發(fā)病及防控措施預測研究的“珍珠計劃”中就采用了手機藍牙作為獲取實(shí)際接觸關(guān)系數據的一個(gè)重要途徑并獲得較好的效果，完全可以為本次的新冠疫情防控做出一些貢獻。因此，為了更精準、智能地為新冠疫情防控服務(wù)，在“珍珠計劃”研究的基礎上，我們開(kāi)發(fā)了“健康出行管家”，通過(guò)手機來(lái)感知并構建人際接觸網(wǎng)絡(luò )模型，預測傳播趨勢并評估防控效果，實(shí)現精準溯源。
我們在項目論證和實(shí)施過(guò)程中堅持四個(gè)要點(diǎn)：第一，部署要便捷；第二，結果要精準；第三，響應要迅速；第四，隱私要保護。
我們現在的“健康出行管家”已經(jīng)基本達到這四點(diǎn)要求，在我看來(lái)這件事情，在助力復工、復產(chǎn)、復學(xué)的過(guò)程中會(huì )發(fā)揮積極作用。
以藍牙獲取人際接觸信息，搭建云平臺預測疫情及溯源分析
動(dòng)脈網(wǎng)專(zhuān)訪(fǎng)了該項目的項目經(jīng)理吳紹飛，并連線(xiàn)了該計劃的提出者卜東波教授，進(jìn)一步解讀“新型冠狀病毒預測與感染控制傳播溯源分析實(shí)用系統”，以饗讀者。
在影響新型冠狀病毒傳播的諸多因素之中，人際近距離接觸模式是一個(gè)決定性因素。其原因在于新冠病毒的主要通過(guò)咳嗽產(chǎn)生的飛沫核或空氣為介導進(jìn)行傳播以及接觸傳播，從而誘發(fā)近距離接觸者感染。而這其中，飛沫核傳播的有效距離約6米，而空氣傳播更遠的傳播范圍一般認定在10米至20米間。
而這個(gè)人際感知的距離，恰好契合了藍牙技術(shù)感知人際近距離接觸的范圍，兩者在傳播規律上也有相似之處。卜東波教授解釋道：“首先，從感知距離上，藍牙感知的有效作用半徑也是10米到20米；其次，藍牙信號容易被障礙物屏蔽或減弱，從而造成即使兩臺藍牙設備即使物理距離確實(shí)很近，但是由于障礙物的阻隔依然相互檢測不到。這一點(diǎn)與障礙物對飛沫核攜菌微粒的阻隔作用是相同的。”
藍牙成為該項目應用中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，并且在全民手機高普及率的前提下，項目的落地變得更加可行。“用戶(hù)開(kāi)啟藍牙后，每5分鐘掃描并記錄周?chē){牙設備的MAC地址，定期自動(dòng)把接觸數據上傳至服務(wù)器。有利于實(shí)時(shí)地反映出受試者的活動(dòng)以及接觸情況，有助于獲取高精確度的接觸數據。”吳紹飛介紹道。
在獲得了真實(shí)的人際近距離接觸數據之后，西研院通過(guò)仿真策略來(lái)預測疫情發(fā)生時(shí)新冠病毒的傳播情況，以及定量評估各種感染控制措施的實(shí)施效果。具體而言就是采用SEIR模型來(lái)說(shuō)明仿真過(guò)程，在SEIR傳染病模型中，每個(gè)個(gè)體在任何時(shí)刻都可能處于以下四個(gè)狀態(tài)之一：易感染（Susceptible，S）、潛伏期（Exposed，E）、可傳染（Infectious，I）和已恢復（Recovered，R）。
而關(guān)于獲取關(guān)鍵的感染人群?jiǎn)蝹€(gè)人數據，西研院也開(kāi)啟了兩種數據上傳渠道：其一是與疫情防控相關(guān)醫療機構合作，實(shí)時(shí)更新感染人群的個(gè)體數據；其二是支持感染用戶(hù)自行上傳感染報告。此外，平臺會(huì )對相關(guān)數據進(jìn)行脫敏和加密處理，平臺的運營(yíng)人員不會(huì )直接接觸到這些用戶(hù)行跡數據，而大眾也只能在平臺端看見(jiàn)周?chē)欠翊嬖诟腥居脩?hù)，不會(huì )聚焦到某個(gè)特定個(gè)人身上。
“第一個(gè)安裝電話(huà)的人，其實(shí)對他來(lái)說(shuō)電話(huà)沒(méi)什么價(jià)值，因為他不知道打給誰(shuí)。但是當電話(huà)越裝越多的時(shí)候，每多裝一部電話(huà)，電話(huà)的價(jià)值都會(huì )得到指數提升。”段勃副院長(cháng)在受訪(fǎng)中的這個(gè)比喻令人記憶猶新，“健康出行管家”APP需要更多的人使用，覆蓋更多人群，它的價(jià)值才能逐漸被體現出來(lái)。段勃副院長(cháng)補充道：“我們在后續的產(chǎn)品推廣上，也開(kāi)始考慮與一些復產(chǎn)復工的學(xué)校、企業(yè)合作，可以先從這些局部區域展開(kāi)，培養人們的使用習慣，一旦出現感染者，通過(guò)我們精準的疫情溯源及人群接觸分析，避免全體學(xué)生/員工都被無(wú)差異隔離的后果。”
“沒(méi)有基礎數據，就沒(méi)辦法做理性的決策。”卜東波也強調道，“健康出行管家”APP的落地除了依靠西研院的推廣，也離不開(kāi)政府支持。作為一個(gè)全公益項目，目前平臺的搭建只是一個(gè)階段性成功的節點(diǎn)，后續應用的全面落地將是西研院的下一個(gè)重中之重。
據悉，新加坡在今年3月份推出了類(lèi)似的軟件，谷歌和蘋(píng)果公司也計劃在5月份推出類(lèi)似功能的開(kāi)發(fā)工具。而目前國內還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)用于記錄人與人接觸信息的數據平臺，該平臺在未來(lái)的應用前景也將不局限于新冠疫情的防控與預測上，對未來(lái)人群接觸模式、人群流動(dòng)規律的研究也是可嘗試的應用方向之一。
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