在对抗疫情的战斗中,随处可以见到人工智能的影子。Nature 在2020年6月发表了一篇文章,题为《Finding a role of AI in pandemic(AI在疫情中的作用)》,认为人工智能研究者们可以在疫情预测方面发挥重要作用【1】。
事实上,早在2020年1月17号,伦敦帝国学院的新冠疫情应急小组(Imperial College London COVID-19 Response Team)就发表了第一次报告,预测武汉在1月12日已经有1723例感染者出现症状,而当时武汉当地政府报告的病例仅有44例。报告分析了各种可能情形,包括武汉机场国际旅客情况,国际输出确诊病例,发病检测窗口期等,得出结论:武汉所报告的病例人数比最保守的估计(190人)还要低很多,据此对该疫情的大范围扩散提出了预警。
该小组随后对疫情发展进行了持续跟踪研究,先后发布了42次报告(最近一次在2020年12月31日),用流行病学模型结合大量数据预测疫情走势,对各国政府给出政策建议。例如,在3月16日的一次报告中,该小组模拟了在没有有效疫苗的前提下,政府进行介入干预的必要性。图1给出了他们的一个预测结果。该图以ICU床位的需求为例说明政策介入的必要性,其中红线为英国每百万人口的ICU床位供应量,黑线为如果不对疫情加以控制产生的需求,其余几条曲线为采取相应措施之后的结果,包括病人隔离、居家封闭、学校停课、保持社交距离等。可以看到如果不采取任何措施,将有大量危重病人无法得到救治,从而带来重大损失。这一模拟结果有力推动了英国政府放弃保守政策,为英国疫情带来转机。
图1:伦敦帝国学院的新冠疫情应急小组对英国疫情发展所需ICU床位的预测[2]
类似的研究在各国都在进行。例如,Science 2020年12月发表的一篇文章,分析了美国在3月15号到5月3号之间所采取的疫情控制政策的结果【5】。他们发现,如果政府的应对措施能早上一个星期到两个星期,也许很多悲剧都可以避免。
图2:如果早一个星期(上面四幅图)或早两个星期(下面四幅图)采取干预政策,美国和纽约的感染和死亡病例可能会显著下降[5]。
中国在疫情中的应对策略也成为各国科学家研究的对象。例如,2020年3月18号,MIT的研究者利用机器学习方法研判疫情控制策略时发现,如果不采取封城措施,武汉被感染人数可能会极为恐怖地增加【3】,正是中国政府的强力措施控制了疫情的蔓延。随后,世界各地的研究者也得到了相同结论。这些研究有力指导了各国政府的政策制定和实施。
图3:MIT研究组关于武汉疫情的模拟。红线为如果不采取封城措施会引发的大量病例爆发。
参考文献:
[1].Finding a role for AI in the pandemic. Nat Mach Intell 2, 291 (2020).
[2].Report 1: Estimating the potential total number of novel Coronavirus cases in Wuhan City, China. https://www.imperial.ac.uk/media/imperial-college/medicine/mrc-gida/2020-01-17-COVID19-Report-1.pdf
[3].Dandekar R, Barbastathis G. Neural Network aided quarantine control model estimation of COVID spread in Wuhan, China[J]. arXiv preprint arXiv:2003.09403, 2020.
[4].Sen Pei, Sasikiran Kandula and Jeffrey Shaman,
[5].Differential effects of intervention timing on COVID-19 spread in the United States, Science Advances 04 Dec 2020