2020年2月，新冠疫情全面爆發(fā)，隨即中科院計(jì)算所西部高等技術(shù)研究院（后簡(jiǎn)稱：西研院）向重慶兩江新區(qū)科創(chuàng)局申請(qǐng)開展新冠病毒傳播預(yù)測(cè)、溯源及防控相關(guān)項(xiàng)目。獲批后，西研院于3月20日正式開始著手研發(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(tǒng)的內(nèi)測(cè)，公開發(fā)布了該軟件的公測(cè)版本，供給大眾測(cè)試和免費(fèi)使用。

       動(dòng)脈網(wǎng)第一時(shí)間趕赴發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，了解西研院最新研發(fā)成果的“第一真容”。

       據(jù)悉，該項(xiàng)目以手機(jī)APP+云平臺(tái)的方式呈現(xiàn)，APP被命名為“健康出行管家”，目前已經(jīng)可以在小米應(yīng)用商城搜索下載該APP使用。其它商店還在審核中，敬請(qǐng)期待。

       西研院是由中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所與重慶兩江新區(qū)管理委員會(huì)共同舉辦，致力于打造西部地區(qū)具有引領(lǐng)示范作用的、創(chuàng)新開放的高端產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，旨在發(fā)展成為國(guó)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(chǔ)平臺(tái)，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(jí)。

       而這次由西研院研發(fā)的新冠相關(guān)項(xiàng)目全稱為“新型冠狀病毒預(yù)測(cè)與感染控制傳播溯源分析實(shí)用系統(tǒng)”，由西研院段勃副院長(zhǎng)帶隊(duì)開發(fā)。西研院生命信息中心團(tuán)隊(duì)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(yàn)，研究方向包括了算法、芯片和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)等，并且團(tuán)隊(duì)核心還曾作為骨干和負(fù)責(zé)人參加了國(guó)家863、973和重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)。生命信息中心把數(shù)據(jù)智能賦能醫(yī)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(yī)藥產(chǎn)業(yè)。

       在產(chǎn)品發(fā)布會(huì)上，段勃副院長(zhǎng)首先講述了西研院創(chuàng)建該項(xiàng)目的初心：（斜字體部分以段勃副院長(zhǎng)自述呈現(xiàn)）

       新冠疫情防控期間，我們發(fā)現(xiàn)雖然出現(xiàn)了許多工具能夠及時(shí)讓公眾了解疫情出現(xiàn)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(shù)據(jù)，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(duì)接觸人群的溯源也需要花費(fèi)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(yù)測(cè)研究的“珍珠計(jì)劃”中就采用了手機(jī)藍(lán)牙作為獲取實(shí)際接觸關(guān)系數(shù)據(jù)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(xiàn)。因此，為了更精準(zhǔn)、智能地為新冠疫情防控服務(wù)，在“珍珠計(jì)劃”研究的基礎(chǔ)上，我們開發(fā)了“健康出行管家”，通過(guò)手機(jī)來(lái)感知并構(gòu)建人際接觸網(wǎng)絡(luò)模型，預(yù)測(cè)傳播趨勢(shì)并評(píng)估防控效果，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)溯源。

       我們?cè)陧?xiàng)目論證和實(shí)施過(guò)程中堅(jiān)持四個(gè)要點(diǎn)：第一，部署要便捷；第二，結(jié)果要精準(zhǔn)；第三，響應(yīng)要迅速；第四，隱私要保護(hù)。

       我們現(xiàn)在的“健康出行管家”已經(jīng)基本達(dá)到這四點(diǎn)要求，在我看來(lái)這件事情，在助力復(fù)工、復(fù)產(chǎn)、復(fù)學(xué)的過(guò)程中會(huì)發(fā)揮積極作用。

以藍(lán)牙獲取人際接觸信息，搭建云平臺(tái)預(yù)測(cè)疫情及溯源分析

       動(dòng)脈網(wǎng)專訪了該項(xiàng)目的項(xiàng)目經(jīng)理吳紹飛，并連線了該計(jì)劃的提出者卜東波教授，進(jìn)一步解讀“新型冠狀病毒預(yù)測(cè)與感染控制傳播溯源分析實(shí)用系統(tǒng)”，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(dǎo)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(yuǎn)的傳播范圍一般認(rèn)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(lán)牙技術(shù)感知人際近距離接觸的范圍，兩者在傳播規(guī)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(lán)牙感知的有效作用半徑也是10米到20米；其次，藍(lán)牙信號(hào)容易被障礙物屏蔽或減弱，從而造成即使兩臺(tái)藍(lán)牙設(shè)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(cè)不到。這一點(diǎn)與障礙物對(duì)飛沫核攜菌微粒的阻隔作用是相同的。”

       藍(lán)牙成為該項(xiàng)目應(yīng)用中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，并且在全民手機(jī)高普及率的前提下，項(xiàng)目的落地變得更加可行。“用戶開啟藍(lán)牙后，每5分鐘掃描并記錄周圍藍(lán)牙設(shè)備的MAC地址，定期自動(dòng)把接觸數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。”吳紹飛介紹道。

       在獲得了真實(shí)的人際近距離接觸數(shù)據(jù)之后，西研院通過(guò)仿真策略來(lái)預(yù)測(cè)疫情發(fā)生時(shí)新冠病毒的傳播情況，以及定量評(píng)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(fù)（Recovered，R）。

       而關(guān)于獲取關(guān)鍵的感染人群?jiǎn)蝹€(gè)人數(shù)據(jù)，西研院也開啟了兩種數(shù)據(jù)上傳渠道：其一是與疫情防控相關(guān)醫(yī)療機(jī)構(gòu)合作，實(shí)時(shí)更新感染人群的個(gè)體數(shù)據(jù)；其二是支持感染用戶自行上傳感染報(bào)告。此外，平臺(tái)會(huì)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行脫敏和加密處理，平臺(tái)的運(yùn)營(yíng)人員不會(huì)直接接觸到這些用戶行跡數(shù)據(jù)，而大眾也只能在平臺(tái)端看見周圍是否存在感染用戶，不會(huì)聚焦到某個(gè)特定個(gè)人身上。

       “第一個(gè)安裝電話的人，其實(shí)對(duì)他來(lái)說(shuō)電話沒(méi)什么價(jià)值，因?yàn)樗恢来蚪o誰(shuí)。但是當(dāng)電話越裝越多的時(shí)候，每多裝一部電話，電話的價(jià)值都會(huì)得到指數(shù)提升。”段勃副院長(zhǎng)在受訪中的這個(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(xiàn)出來(lái)。段勃副院長(zhǎng)補(bǔ)充道：“我們?cè)诤罄m(xù)的產(chǎn)品推廣上，也開始考慮與一些復(fù)產(chǎn)復(fù)工的學(xué)校、企業(yè)合作，可以先從這些局部區(qū)域展開，培養(yǎng)人們的使用習(xí)慣，一旦出現(xiàn)感染者，通過(guò)我們精準(zhǔn)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(chǔ)數(shù)據(jù)，就沒(méi)辦法做理性的決策。”卜東波也強(qiáng)調(diào)道，“健康出行管家”APP的落地除了依靠西研院的推廣，也離不開政府支持。作為一個(gè)全公益項(xiàng)目，目前平臺(tái)的搭建只是一個(gè)階段性成功的節(jié)點(diǎn)，后續(xù)應(yīng)用的全面落地將是西研院的下一個(gè)重中之重。

       據(jù)悉，新加坡在今年3月份推出了類似的軟件，谷歌和蘋果公司也計(jì)劃在5月份推出類似功能的開發(fā)工具。而目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有專門用于記錄人與人接觸信息的數(shù)據(jù)平臺(tái)，該平臺(tái)在未來(lái)的應(yīng)用前景也將不局限于新冠疫情的防控與預(yù)測(cè)上，對(duì)未來(lái)人群接觸模式、人群流動(dòng)規(guī)律的研究也是可嘗試的應(yīng)用方向之一。