基于大數(shù)據(jù)的疫情監(jiān)控與預(yù)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：2020年伊始，一場(chǎng)突如其來的疫情席卷全球，嚴(yán)重地影響了人們的生產(chǎn)生活，對(duì)人類的健康和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了巨大威脅。面對(duì)狡猾的病毒，各級(jí)政府部門、醫(yī)療結(jié)構(gòu)以及科研機(jī)構(gòu)迅速進(jìn)入防疫狀態(tài)，誓與病毒抗?fàn)幍降?。?dāng)前新冠疫情防控進(jìn)入常態(tài)化，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控與預(yù)測(cè)是剛需也是必然。面對(duì)傳染性高、突發(fā)性強(qiáng)、擴(kuò)散性廣的新型冠狀病毒，既需要各個(gè)部門之間相互協(xié)調(diào)形成合力，也需要利用全新人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等全新領(lǐng)域進(jìn)行科學(xué)決策。基于大數(shù)據(jù)的疫情監(jiān)控與預(yù)測(cè)系統(tǒng)，為常態(tài)化的科學(xué)防控工作提供了重要支撐。本文從大數(shù)據(jù)在疫情防控中的應(yīng)用入手，在智慧化、科學(xué)化以及精準(zhǔn)化的建設(shè)思路下提出疫情監(jiān)控與預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以期為精準(zhǔn)、高效、及時(shí)的疫情防控提供參考。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);人工智能;疫情監(jiān)控;疫情預(yù)測(cè)

前言

大數(shù)據(jù)系統(tǒng)是一個(gè)包含有巨量資料的主流軟件工具，可以幫助人們?cè)诙虝r(shí)間內(nèi)達(dá)成截取、管理、處理的復(fù)雜工作，當(dāng)前已經(jīng)成功地被應(yīng)用于各行各業(yè)。新冠病毒爆發(fā)期間，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的聯(lián)防聯(lián)控措施功不可沒，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)共享，更能通過與病毒大數(shù)據(jù)庫的對(duì)比迅速鎖定涉疫人員的流動(dòng)軌跡、開展疫情的預(yù)測(cè)與溯源工作，助力地方政府在科學(xué)防控的過程當(dāng)中實(shí)施精準(zhǔn)決策。大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用在防疫工作當(dāng)中發(fā)揮出了重大的價(jià)值，思科學(xué)防疫過程中的必要技術(shù)支持。

一、大數(shù)據(jù)在疫情防控中的作用

1、掌握涉疫人員流動(dòng)情況，有效控制疫情擴(kuò)散

新冠病毒最大的特點(diǎn)就是傳染性強(qiáng)人傳人為主要傳播途徑，因此一旦生活生產(chǎn)的過程中與涉疫人員有過親密接觸，傳染概率大大增加。所以及時(shí)掌控涉疫人員流動(dòng)的情況，對(duì)其實(shí)施控制減少避免人群接觸才能夠控制疫情擴(kuò)散。這看似是一個(gè)龐大的工程，但在大數(shù)據(jù)的支持下變得簡(jiǎn)單又快捷，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用的過程當(dāng)中能夠結(jié)合疫情防控中心共享的數(shù)據(jù)、交通部門反饋的人員流動(dòng)數(shù)據(jù)以及手機(jī)移動(dòng)端提供的使用數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過一定的整合、分析和挖掘可以實(shí)現(xiàn)行動(dòng)軌跡的繪制以及密切接觸概率的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)確診病例、密切接觸者、重點(diǎn)排查人員的追蹤，這樣一來能夠準(zhǔn)確地刻畫并及時(shí)掌握涉疫人員的流動(dòng)狀態(tài)，為實(shí)現(xiàn)下一步的防控決策奠定基礎(chǔ)。

2、開展發(fā)展態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)溯源，建立合理預(yù)警機(jī)制

疫情的防控期間的溯源工作要有理可依、有據(jù)可循，只有實(shí)現(xiàn)了源頭的查找才能夠科學(xué)的應(yīng)對(duì)病毒的威脅。在溯源的過程當(dāng)中，可以通過對(duì)軌跡流動(dòng)信息、消費(fèi)數(shù)據(jù)以及社交接觸等大數(shù)據(jù)的抓取進(jìn)行科學(xué)建模，從而實(shí)現(xiàn)密切接觸的有效推斷，根據(jù)確診順序和接觸密集的概率中在交集的分析過程中確定“零”號(hào)病人，進(jìn)行疫情傳播路徑的確認(rèn)。與此同時(shí)，在大數(shù)據(jù)的分析處理當(dāng)中迅速提取關(guān)鍵信息，推斷出下一個(gè)可能就會(huì)產(chǎn)生疫情暴發(fā)地點(diǎn)的預(yù)測(cè)和估計(jì)，進(jìn)而提前展開合理有效的資源調(diào)配以及制定防控管理措施。這樣的過程當(dāng)中的關(guān)鍵點(diǎn)在于通過引入風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)的方式來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)模型以及統(tǒng)計(jì)模型的建立，完成風(fēng)險(xiǎn)的量化判斷，建立合理的預(yù)警機(jī)制。

3、匯聚疫情防控重要信息，助力科學(xué)精準(zhǔn)施策

疫情防控的過程當(dāng)中最有效的措施就是建立起對(duì)病毒的深刻認(rèn)識(shí)，同時(shí)積極配合防控管控工作的進(jìn)行。在此過程當(dāng)中需要及時(shí)獲取疫情發(fā)展信息，一旦所在地區(qū)有疫情出現(xiàn)有必要減少出行實(shí)施隔離封閉，所以大數(shù)據(jù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)得以凸顯。當(dāng)前大數(shù)據(jù)的主要植入方式就是通過互聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)的應(yīng)用，通過這兩種渠道可以隨時(shí)獲取疫情動(dòng)態(tài)、接納防疫知識(shí)。而大數(shù)據(jù)的應(yīng)用之下還能夠?qū)崟r(shí)有效地匯聚核酸檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及檢測(cè)數(shù)據(jù)，在統(tǒng)計(jì)采樣以及檢測(cè)分析的過程中實(shí)現(xiàn)核酸檢測(cè)數(shù)據(jù)的智能化管理。而與之相對(duì)應(yīng)的是疫苗接種監(jiān)測(cè)，在大數(shù)據(jù)的分析之下能夠?yàn)橐呙绶峙浜徒臃N提供基礎(chǔ)?？梢哉f，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的監(jiān)控與預(yù)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用筑起了一道阻隔疫情傳播的防火墻，完成看動(dòng)態(tài)治理的精細(xì)化和科學(xué)化。

二、基于大數(shù)據(jù)的疫情監(jiān)控與預(yù)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)核心

整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心在于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理以及數(shù)據(jù)分析，通過這三者的有效結(jié)合為實(shí)際問題提供高效解決方案。相比較傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析而言，大數(shù)據(jù)有著體量大、類型多、價(jià)值密度低、更新速度快的特點(diǎn)。所以在其基礎(chǔ)之上進(jìn)行疫情監(jiān)控與預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將重點(diǎn)放在大數(shù)據(jù)分析的可視化方式以及挖掘算法預(yù)測(cè)、能力分析上，另外就是將采集到的高質(zhì)量的疫情相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)過多元的整合和分析提供潛在的技術(shù)方案。

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

（1）數(shù)據(jù)采集

高質(zhì)量的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確預(yù)警的重要基礎(chǔ)，在大數(shù)據(jù)的采集過程當(dāng)中除了結(jié)合醫(yī)療數(shù)據(jù)，還需要整合其他參考性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)，例如互聯(lián)網(wǎng)的使用數(shù)據(jù)、IP地理信息的走訪數(shù)據(jù)、以及相應(yīng)的消費(fèi)數(shù)據(jù)等等，綜合這些數(shù)據(jù)方能達(dá)成有效判斷。技術(shù)層面上進(jìn)行大數(shù)據(jù)采集的形式主要是通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)層匯聚實(shí)現(xiàn)的，可以通過云平臺(tái)計(jì)算來完成綜合數(shù)據(jù)的收集，同時(shí)合成基礎(chǔ)空間、屬性數(shù)據(jù)以及在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建立完善的疫情防控?cái)?shù)據(jù)庫。在此過程當(dāng)中，需要充分考慮到爬蟲在數(shù)據(jù)爬取得過程當(dāng)中可能遇到的反爬蟲以及網(wǎng)絡(luò)連接超時(shí)等問題，可以利用Scrapy爬蟲框架獲取爬蟲數(shù)據(jù)流程。

數(shù)據(jù)爬取流程圖

（2）數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)的管理過程實(shí)際上是一個(gè)預(yù)處理的過程，通過管理層來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的清洗匯總從而實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)信息的提取，促使大數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析形成無縫對(duì)接，確保被算法調(diào)用，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的轉(zhuǎn)換。整個(gè)工作當(dāng)中的重點(diǎn)在于促進(jìn)大數(shù)據(jù)價(jià)值的最優(yōu)化，打破數(shù)據(jù)孤島實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和工具共享，但同時(shí)也要確保隱私的保護(hù)。

（3）數(shù)據(jù)分析

疫情防控的過程當(dāng)中，數(shù)據(jù)采集是基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)分析是關(guān)鍵。大數(shù)據(jù)分析過程當(dāng)中需要利用開源軟件包發(fā)揮數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)結(jié)合實(shí)時(shí)疫情數(shù)據(jù)進(jìn)行模型

綜述

疫情防控狀態(tài)之下，基于大數(shù)據(jù)進(jìn)行疫情監(jiān)控與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)更精準(zhǔn)的定位，通過早期預(yù)警精準(zhǔn)溯源，從而最大限度地減少疫情的影響，這也是當(dāng)前疫情防控的主要措施之一，已經(jīng)取得了不錯(cuò)的效果。另外，在此過程當(dāng)中也可以有效地結(jié)合云計(jì)算、可視化以及AI技術(shù)等完善整個(gè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)提升監(jiān)控和預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和全面性。新冠疫情防控工作是一項(xiàng)持久戰(zhàn)，采取科學(xué)的方式進(jìn)行應(yīng)對(duì)才能夠在這場(chǎng)戰(zhàn)役當(dāng)中取得最終勝利。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

陳暢（1973年），女，漢族，湖南長(zhǎng)沙人，副教授，碩士，研究方向：軟件開發(fā)。