编辑:周彧/整理 来源: 发布时间:2020-6-8 10:38:56
前沿技术发力 精准阻击疫情

 

  面对突如其来的新冠肺炎疫情,如同全国各地的医务工编辑一样,大数据、人工智能等前沿信息技术也积极投入到这场抗击疫情的战斗中,全力以赴为战“疫”注入科技力量。

 

大数据支撑疫情监测与研判

 

  一种传染病必然存在传染源,能够人传人的新冠病毒可能有不止一代的传染源。

  如何发现传染源,中国工程院院士、工信部疫情防控大数据专家组成员邬贺铨指出,可以利用手机的定位,追踪哪些人在2019年12月到2020年1月期间到过武汉华南海鲜市场,通过卫健委数据可以知道这些高危人群中哪些是确诊病例,运营商的数据可以告诉大家这些确诊患者确诊前去过哪里。

  目前,市面上已经出现这样的查询系统,居民输入自己乘坐的航班或车次信息,片刻间就能知道同一行程或车厢中是否有确诊患者或疑似病例。利用手机位置信息可以清楚掌握人员流动轨迹,知道从疫情高发区迁出的人到了哪里。一些地方出现聚集性疫情,是因为有去过疫区的人隐瞒了出发地,而查询手机定位数据便可追溯外地返城人员来自何处,从而做针对性隔离。

  “移动互联网时代,大数据对于精准疫情防控将会起到重要作用。每个人在哪个位置、去了哪里、跟什么人有接触,都可以通过手机位置记录下来。”上海大数据联盟常务副秘书长马慧民提议,此时,关键在于有效锁定疫区人群,及时掌握疫区人群的流动以及人群到其他城市之后的具体分布。

  目前,高德地图已覆盖全国297座城市的10145个发热门诊,并新增新冠肺炎定点救治医院2071家。市民如因发热需要就诊,还可在高德地图上搜索“发热门诊”或“新型冠状病毒定点医院”,查询附近相关机构,就近就医。

  运用信息技术支撑服务疫情态势研判,有效开展疫情防控同样十分重要。自疫情发生以来,工信部连续向有关部门和地方推送流动人员态势分析,为基层防控筛查提供精细化数据支撑,并要求相关企业推出智能排查等举措,为防控贡献“智慧”力量。

  近日,北京经济技术开发区联合京东数科等推出疫情防控可视化指挥平台——“战疫金盾”系统,在满足辖区内企业和居民自主上报疫情防控信息的同时,还支撑疫情态势研判、疫情防控部署。目前已汇聚56个小区近4万居民的健康信息。

  除了追踪疫情,上海交通大学人工智能研究院总工程师金耀辉表示,大数据分析还可以在多个方面发挥独特作用。比如,根据疫情的基本数据,预测未来疫情发展并及时调配人财物,跑在疫情前,把握主动权;可对“封城”“禁车”等政策的后续影响进行评估,评判政策效果。

 

人工智能助力疫情筛查管理

 

  体温检测是公共卫生防疫的第一道防线,相比人工测温,人工智能技术可以极大程度提高测温效率、减少交叉感染。

  比如,百度的人工智能测温系统,综合了图像识别和红外成像技术,可以基于人脸关键点检测及图像红外温度点阵温度分析算法,对人流区域多人额头温度进行快速筛选及预警,具有检测率高、速度快、灵敏度高的特点,可以很好地代替人工测温。在北京清河地铁站,百度AI多人体温快速检测解决方案已落地19个检测点,测温误差控制在0.05℃上下,识别准确率达90%以上。

  除了地铁站这样的人流密集地,高校也用上了人工智能识别系统。

  2月15日,由同济大学牵头建立的上海自主智能无人系统科学中心新冠肺炎疫情防控科研攻关团队成功研发了一套疫情防控智能识别系统,可快速识别人流中个体感染者的风险,并在同济大学大门口开始试运行。

  该系统利用大数据、人脸识别、温度识别等技术,可实现人员信息核实、心率监测、呼吸监测、门禁联动、咳嗽检测和语音播报等,减轻学校管理人员的工作,实现高效的校园安全管理。系统针对大规模人群,可以自动发现体温不正常个体,实现拍照、跟踪和提醒功能。

  与这套疫情防控智能识别系统一同研发的,还有上海自主智能无人系统科学中心新冠肺炎疫情防控科研攻关NCP-GIS团队研发的新冠肺炎疫情地理信息系统。该系统初步实现了上海疫情动态分析可视化、空间影响评估、数据空间分析、人员活动轨迹示踪等功能,为疫情防控预警和校园防疫决策分析提供了空间信息辅助和支撑。

  “居家隔离”是疫情防控的重要关键举措,智能对话技术可以有效支撑社区疫情快速筛查摸底,从而为社区疫情筛查管理工作减负。

  由语音技术、自然语言理解、常识图谱等技术共同支撑的智能外呼机器人服务可以完成社区对流动人员排查、本地居民排查回访、特定人群通知等繁杂工作,减少疫情排查时间,提高防疫工作效率。

  近日,上海市一些居民就接到了智能外呼机器人的来电,一个友好的“女声”开始询问。这是上海交通大学联合人工智能技术企业思必驰提供给基层的疫情防控技术服务。仅2月2日一天,疫情防控机器人就在苏州市内的十余个社区完成了近5万人次呼叫,访问结果直接生成数据报表供社区进一步重点排查。

  这种智能外呼机器人不仅能够根据设定拨打“一对一”外呼,在自然的问询对话中,向社区居民宣教疫情防控常识,遇身体不适居民还会“善意提醒”其就医。

  智能对话技术也可应用于各类智能机器人身上,让机器人更具有“人情味”。疫情期间,各类智能机器人投身抗疫一线,如可实现医生患者“远程双向视频问诊”的智能疫情协作服务机器人、医院智能配送机器人、自动消毒机器人、医疗服务机器人等。

 

高性能计算加速研发进程

 

  如今,高性能计算已是科研工具的“标配”,自然会被用于加速疫苗和特效药的研发。

  据北京大学科学与工程计算中心系统室主任、高级工程师樊春先容,对于新冠病毒,研究人员已开展和正在进行的工作有:对病毒进行基因测序,并利用测序结果,采用生物信息学的方法来比对和查找,找到病毒来源以及传播的最大概率宿主。这其中,“采用生物信息学方法比对和查找病毒来源”部分就需要用到计算资源。

  要得到正确的结果,关键是采用科学严谨的方法来做工作,高性能计算设施则能够加速这一过程。

  樊春指出,这个过程中可能需要运行BLAST程序。BLAST主要用来寻找同源序列,此外还可能要用到基因组组装、多序列比对、进化分析等相关App。

  目前,病毒的序列已经公开,病毒的简单序列比对消耗的资源并不多,在线数据库就能做。但是要做复杂详细的研究,必须要有高性能计算的环境来加速。

  此外,弄清楚病毒的结构和筛选抗病毒小分子同样可以利用高性能计算的“一技之长”。樊春以获知病毒结构为例先容道,可以采用成像技术获知病毒结构。成像技术是搞懂生物微观基本结构的最主要方法,常用的分析蛋白结构的成像技术主要分三类:核磁共振、冷冻电镜和X射线晶体学方法,且三类方法各有适用范围。

  近几年,冷冻电镜破解结构成为关注热点。不过,使用冷冻电镜技术,病毒的培养、提纯和制样需要一定时间,没有基因测序快,不过一旦制样完成就可以成像和重建三维结构。

  在这一过程中,高性能计算能够加速三维结构的重建,主要用到RELIONApp。冠状病毒整体分子量较大,非常适合利用冷冻电镜方法对其进行重建。

 

云计算全力应对突发疫情

 

  疫情当前,医药界科研人员的研发任务吃紧,计算资源巨大。“科研运算往往借助大型计算设备进行,但国内这样的设备有限,很难满足洪水般的运算需求,借助云计算解决科研数据处理的难题不失为一种解决办法。”阿里云智能事业群战略与合作部工程师邵海涛提出。

  日前,Tencent云已为新型冠状病毒感染的肺炎的药物筛选和病毒突变预测工作提供了免费的云超算能力、运算集群支撑以及基础的云计算能力。

  据Tencent云相关负责人先容,从原理上讲,药物通过与体内的生物靶标相互作用而发挥药效,若能够根据药物靶标结构来计算筛选和设计小分子配体,将可大大降低创新药前期研发的成本与周期。

  针对新型冠状病毒的多个靶点,北京生命科学研究所、清华大学生物医学交叉研究院教授黄牛实验室正通过Tencent云秒级交付的海量高性能计算、存储资源,快速计算筛选数亿级别的化合物数据库,结合实验验证,来寻找新型结构类型的先导化合物,为下一步新药研发工作提供依据。

  为防控疫情,多地政府延后节后返工时间,并鼓励企业线上办公。根据阿里旗下在线办公平台“钉钉”数据显示,仅2月3日,全国就有上千万企业、近2亿人使用“钉钉”开启在家办公模式,以减少集中办公带来的疫情传播风险。

  截至2月2日,广东、河南、山西、山东、湖北等20多个省份的220多个教育局加入阿里“钉钉”“在家上课”计划,该计划覆盖超过2万所中小学、1200万名学生。同时,“钉钉”还上线了在线服务、无接触考勤以及各行业的解决方案。

  在“钉钉”保障远程办公系统正常运行的背后,是上海交通大学与阿里云历时十余年合作、共同研发的支撑突变型峰值服务的云计算系统SPS。“目前大家的技术完全能满足受众需要,‘服务器不够用’这种情况很难发生。”上海交通大学计算机科学与技术系教授过敏意表示。

  在全国上下万众一心抗击新冠肺炎的背后,大数据、人工智能、云计算等新一代信息技术正依靠各自的“特长”贡献着自己的力量,为打赢这场抗疫阻击战全力出击。■

《科学资讯》 (科学资讯2020年2月刊 封面)
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