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武汉新型冠状病毒如何传播?AI 专家这样用大数据模型预测

肺炎疫情牵动着全国人民的心,截至1月21日24时,我国共确诊440例新型冠状病毒感染的肺炎病例,甚至远在大洋彼岸的美国也发现了境内第一例新型冠状病毒感染的肺炎病例。那么面对武汉肺炎疫情,我们该怎么做?AI能否帮助我们对抗疫情呢?戳右边链接上新智元小程序了解更多!

近日,肺炎疫情牵动着全国人民乃至全世界人民的心。根据国家卫健委的通报,截至1月21日24时,我国共确诊440例新型冠状病毒感染的肺炎病例。

不仅如此,连在大洋彼岸的美国也发现了境内第一例新型冠状病毒感染的肺炎病例。

武汉新型冠状病毒如何传播?AI 专家这样用大数据模型预测

美国境内首个病例发生在西海岸华盛顿州的西雅图市斯诺霍米什县(Snohomish County)。病人此前曾赴武汉周边地区旅行,上周因肺炎症状入院治疗,当地时间本周一下午被确诊为新型冠状病毒感染的肺炎。

本周,科学家认定,中国武汉市的一个水产市场成为一种神秘的肺炎病毒的传播源,这种病毒引发的新型肺炎已造成数人死亡,数百人感染。

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这种冠状病毒被称为2019-nCov,是SARS病毒的“表亲”。SARS在2003年的流行造成近800人死亡。目前,该病毒可能已经从活体动物传播给人类,科学家们现在密切注意其传播方式和传播速度。

现在,肺炎疫情已经开始全球传播,加之正是春运高峰,而这场中国每年最大人口迁徙也许正在被动成为这场高传染性病毒疫情的催化剂。那我们该如何应对这个以人传人作为传播途径之一的疫情呢?人工智能能否帮助我们对抗疫情呢?

从埃博拉到流感:预测流行病,AI从未缺席

格拉斯哥大学生命科学研究员Daniel Streicker博士表示,在这场抗击新病毒的斗争中,AI也许可以提供帮助。“AI技术可以从航空记录、交通信息等方面收集有关人类活动的数据,不难想象通过Google搜索引擎收集的信息量有多大。”

创建能够准确预测疾病蔓延的AI工具,已经成为全球研究人员的首要任务。

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AI技术在人类抗击疫病传播中的贡献早已有之。已故微软联合创始人保罗·艾伦(Paul Allen)名下的Vulcan公司就在利用AI,通过运动数据模拟埃博拉疫情的传播。

在世界其他地方,类似的研究也在进行。

哈佛大学公共卫生学院正在孟加拉国进行一项研究,利用手机网络中的数据来跟踪人们在全国各地旅行的情况,并查看该信息是否可以预测疾病的爆发地。约翰·霍普金斯大学一直在使用Twitter收集有关疾病发生地点的实时信息。

这是一项艰巨的任务,不过利用AI工具进行健康预测的历史已经有不少年了:早在2008年,Google便推出了一项服务,利用人们的搜索查询记录来发现流感的爆发。

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Google Flu发布的2008-2015年南非的流感搜索活跃度,目前该项目已下线

Google的这项措施比美国卫生部门提前两周就发现2009年的猪流感大流行,不过是后来人们才发现的,不过这种方法倾向于高估疾病流行的严重程度,最后被Google叫停。

华盛顿冈萨加大学助理教授梅森·马克斯(Mason Marks)表示,许多科技公司现在都在使用“紧急医疗数据”:信息“是由AI从相对普通的行为中推断出来的,这些行为与人们的健康没有明显联系”。

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一项研究发现,通过AI分析,Facebook的“状态”是个人疾病状况的重要线索,如果出现攻击性语言(如“哑巴”和“母狗”)可能与吸毒有关。如果出现宗教性语言(如“神”和“祈祷”),可能与糖尿病有关。

“AI的力量在于,可以将所有这些数据源集成在一起,” Streicker博士说。“对于目前在中国出现的新病毒,主要挑战在于还没有经过验证的模型,可以告诉我们预测是否有意义。

对于Marks来说,下一步将是使用AI工具,将更多的疾病归因于特定的人群,而不仅仅是地理区域,但这样做也存在潜在的风险。

Marks表示:“在疾病流行的情况下,全世界的所有人都可能处于危险之中。因此,如果可以使用能够识别人员,并阻止人员出行的AI工具,对疾病防控是有利的。问题是可能缺乏这样做的正当程序。而且一次次的经验证明,这类AI工具总是偏向某些类型和阶层的人群。”

他认为,即使是西方国家,在健康应用程序和对数据充满渴望的科技巨头的推动下,在健康监控领域推行AI技术可能“太过迅速”了,因为这样做会让这些科技巨头获取巨大的利益。

同时,Streicker仍然认为,目前我们离创建可以准确模拟疫情的AI工具仍有一定距离。不过,等到这种工具真的诞生之时,我们要面对的下一个重大问题,可能就是个人隐私和健康问题的取舍和权衡了。

中科院最新论文揭秘武汉新型冠状病毒的进化来源

在科学家们积极创建可以准确模拟疫情的AI工具的同时,中国的科学家们也在对武汉新型冠状病毒展开研究。

日前,中国科学院上海巴斯德研究所郝沛研究员、军事医学研究院国家应急防控药物工程技术研究中心钟武研究员和中科院分子植物卓越中心合成生物学重点实验室李轩研究员合作,在“SCIENCE CHINA Life Sciences”在线发表了一篇关于武汉新型冠状病毒的最新研究。

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徐心恬、陈萍、王靖方为共同第一作者,该论文分析阐述了引起近期武汉地区肺炎疫情爆发的新型冠状病毒的进化来源,及与导致2002年广东“非典”疫情的SARS冠状病毒、“中东呼吸综合征”MERS冠状病毒的遗传进化关系,并通过对武汉的新型冠状病毒spike-蛋白的结构模拟计算,揭示了武汉新型冠状病毒spike-与人ACE2蛋白作用并介导传染人的分子作用通路。

武汉新型冠状病毒如何传播?AI 专家这样用大数据模型预测

研究者通过对武汉新型冠状病毒基因组与2002年“非典”SARS冠状病毒、“中东呼吸综合征”MERS冠状病毒进行了全基因组比对,发现平均分别有~70%和~40%的序列相似性。其中不同冠状病毒与宿主细胞作用的关键spike基因(编码S-蛋白),有更大的差异性

这项研究评估了武汉新型冠状病毒的潜在人间传染力,为尽快确认传染源和传播途径、制定高效的防控策略提供了科学理论依据。

大数据预测:“新型冠状病毒”与SARS相似,疫情正处于人际传播阶段

由于此次疫情的“新型冠状病毒”与SARS存在一定的相似性,疫情的源头目前也指向野生动物市场,“城市象限”经过分析后得出结论:新型冠状病毒疫情正处于2003年SARS传播曲线的第三阶段,即人际传播,正像当年通过广东省直接扩散到全国乃至全球多个城市。

武汉新型冠状病毒如何传播?AI 专家这样用大数据模型预测

基于对2018年春节前从武汉流出人群去向的分析,武汉作为一个重要的交通枢纽,很可能将疫情传至其他省份。目前来看,我们能做的是尽量减少人员流动:外面的人最好不要到武汉,武汉的市民没有特殊情况也不要出武汉。

此外,避免前往人群密集场所,出门佩戴口罩,勤洗手。

最后,祝大家新年平安。

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