2020年9月11日，國防科技大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“國防科大”)和攝星智能科技有限公司(下簡(jiǎn)稱“攝星智能”)聯(lián)合發(fā)布了一款面向數(shù)字社區(qū)場(chǎng)景應(yīng)用的全球疫情防控策略推演小程序——“星策演疫”。該小程序以國防科大“天河”計(jì)算機(jī)超強(qiáng)算力為基礎(chǔ)，結(jié)合攝星智能積累的全球數(shù)據(jù)及核心算法，可快速推演計(jì)算出不同防控策略下的疫情發(fā)展趨勢(shì)和經(jīng)濟(jì)影響數(shù)據(jù)，輔助決策者選擇最優(yōu)疫情防控策略，助力疫情常態(tài)化防控。
9月8日，全國抗擊新冠肺炎疫情表彰大會(huì)在北京人民大會(huì)堂隆重舉行，激起人們對(duì)于年初抗擊新冠肺炎疫情的回憶與感慨。雖然中國現(xiàn)在的疫情蔓延已基本得到遏制，但全球范圍內(nèi)疫情防控態(tài)勢(shì)仍不容樂觀。隨著新冠肺炎逐漸演變成一種長(zhǎng)期化、常態(tài)化的存在，如何在盡量減少經(jīng)濟(jì)損失的情況下采取合適的疫情防控措施，仍是當(dāng)前全球社會(huì)各級(jí)決策者需要考慮的問題。
國防科大、攝星智能聯(lián)合發(fā)布疫情防控小程序“星策演疫”
疫情防控政策的制定本質(zhì)是一個(gè)決策問題，需要對(duì)防控等級(jí)與措施要求進(jìn)行決策。想要做到行而有效，不僅需要建立明確清晰的防控綱領(lǐng)，落實(shí)從上到下的每一步防控指令需求，更需要針對(duì)地區(qū)實(shí)際情況的差異做出個(gè)性化、精準(zhǔn)化、高效化的策略選擇。
此次國防科大與攝星智能聯(lián)合發(fā)布的“星策演疫”產(chǎn)品，正是為了幫助管理者開展精細(xì)化決策所開發(fā)的決策推演軟件，是國內(nèi)首款關(guān)注疫情防控策略并分析其對(duì)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)影響的軟件。
據(jù)悉，自2020年1月以來，國防科技大學(xué)系統(tǒng)工程學(xué)院應(yīng)急決策與計(jì)算實(shí)驗(yàn)課題組圍繞新冠肺炎疫情傳播風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、防控措施評(píng)價(jià)、疫情發(fā)展預(yù)測(cè)等形成了多份分析報(bào)告和決策建議，基于研究成果開發(fā)的平臺(tái)在中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院、清華大學(xué)等單位展開了應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)影響力;攝星智能作為一家以知識(shí)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、以情報(bào)分析為手段、以策略生成為核心產(chǎn)品的智能科技公司，今年2月上線了一款疫情預(yù)測(cè)產(chǎn)品——全球疫情預(yù)測(cè)軟件，預(yù)測(cè)誤差率不超過3%，之后又作為中國電科疫情防控大數(shù)據(jù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)成員，參與了國家疫情聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制，取得了很好的預(yù)測(cè)成績(jī)。
此次，雙方強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，結(jié)合其各自在疫情防控期間的技術(shù)和策略優(yōu)勢(shì)，共同研制并發(fā)布了“星策演疫”小程序，以助力全球疫情防控。該小程序以國防科大“天河”計(jì)算機(jī)的超強(qiáng)算力為基礎(chǔ)，結(jié)合攝星智能積累的全球疫情數(shù)據(jù)與算法技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超高仿真推演環(huán)境，可以輔助決策者選擇最優(yōu)疫情防控策略。其中涉及的場(chǎng)景推演全部基于真實(shí)地圖與公布的人口和經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，無論是推演速度還是場(chǎng)景真實(shí)度都得到了有效保障，具有較強(qiáng)的可信度。
多模態(tài)算法模型，高效助力疫情防控
新型冠狀病毒肺炎(以下稱為：COVID-19)主要通過噴嚏、呼吸等方式傳播，必須要在近距離內(nèi)，有一定時(shí)間的接觸才能形成有效接觸，從而達(dá)成疾病傳播的接觸條件。
COVID-19家庭聚集傳染非常多，社會(huì)接觸也具有很大的感染率。“星策演疫”算法模型將接觸關(guān)系分為規(guī)律性接觸關(guān)系和社會(huì)隨機(jī)接觸關(guān)系兩種，地點(diǎn)為家、工作地點(diǎn)、學(xué)校的接觸行為屬于規(guī)律性接觸關(guān)系，其余諸如購物、休閑等都劃歸為社會(huì)接觸關(guān)系。
規(guī)律性接觸關(guān)系采用基于加權(quán)雙模態(tài)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)空接觸行為建模方法生成，同時(shí)基于重力模型和優(yōu)先連接機(jī)制提出模型對(duì)隨機(jī)性較強(qiáng)的社會(huì)接觸關(guān)系進(jìn)行建模，主要根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為每個(gè)個(gè)體設(shè)置年齡、性別、住址等屬性。
COVID-19病程發(fā)展模型
“星策演疫”所采用的病程模型如圖1所示：
?圖1 COVID-19病程發(fā)展模型
圖2則顯示了病毒攜帶者如何感染他人，如果一個(gè)人處于潛伏期或患病期(包括無癥狀或有癥狀的狀態(tài))并且沒有被隔離，則與另一個(gè)人的每次接觸都可能導(dǎo)致感染。一個(gè)人是否被隔離既受檢測(cè)結(jié)果的影響，也受他與確診患者的接觸的影響。“星策演疫”正是利用這樣的疾病傳播模型推演計(jì)算疫情發(fā)展情況。
圖2 COVID-19疾病傳播模型
超強(qiáng)算力，最長(zhǎng)推演時(shí)長(zhǎng)可達(dá)60天
“星策演疫”基于社會(huì)真實(shí)場(chǎng)景與疫情傳播特征，利用“天河”計(jì)算機(jī)的超強(qiáng)算力，可快速推演計(jì)算出不同防控策略下的疫情發(fā)展趨勢(shì)和經(jīng)濟(jì)影響數(shù)據(jù)，從而更好的對(duì)防控策略及執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行配置。
軟件可在極短時(shí)間內(nèi)、高并發(fā)情況下將各類場(chǎng)景特征及多種策略參數(shù)進(jìn)行組合計(jì)算，并將數(shù)據(jù)結(jié)果通過輕量客戶端以可視化、可復(fù)盤的方式展現(xiàn)給用戶。“星策演疫”支持對(duì)需要管理的社區(qū)初始感染人數(shù)、人口規(guī)模和家庭人員平均數(shù)等進(jìn)行配置，最長(zhǎng)推演時(shí)長(zhǎng)可達(dá)60天，用戶可在不同的推演階段配置不同的防控策略，防控策略按照防控級(jí)別嚴(yán)重程度可設(shè)定為：戴口罩/消毒、日檢測(cè)、疑似患者隔離、接觸者隔離、隨機(jī)檢測(cè)隔離、禁止外出等。
配置完成后，用戶點(diǎn)擊“開始推演”即可在地圖上直觀看到確診人數(shù)、感染人數(shù)、死亡人數(shù)和治愈人數(shù)的變化情況，最終可生成推演結(jié)果報(bào)告，展示不同防控策略下疫情變化曲線圖和經(jīng)濟(jì)影響情況。
圖3登錄及推演界面
以選擇在中國武漢華南海鮮市場(chǎng)的病人為例，初始感染人數(shù)1人，人口規(guī)模1300人，家庭平均數(shù)3人，可通過配置不同的放控策略推演得到該策略集下的感染人數(shù)、死亡人數(shù)、治愈人數(shù)以及經(jīng)濟(jì)損失情況，同時(shí)提供與零防控策略下相應(yīng)病例人數(shù)的對(duì)比分析圖。
圖4 疫情推演結(jié)果報(bào)告
目前，“星策演疫”軟件已正式上線發(fā)布。后續(xù)，國防科大與攝星智能將繼續(xù)加強(qiáng)在科研方面的合作，深耕數(shù)字化策略防控，助力世界范圍內(nèi)人類與疫情的抗衡，以取得最終勝利。
“星策演疫”
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