數(shù)字技術(shù)助力疫情防控智能化
——以社區(qū)為中心的病毒快速檢測追蹤平臺方案

宋 凱，冉從敬

（1.山東師范大學圖書館，濟南 250399；2.武漢大學信息管理學院，武漢 430072）

1 引言

2020 年伊始，新型冠狀病毒肺炎（以下簡稱“新冠病毒”）席卷全球，2020 年3 月11 日，世界衛(wèi)生組織在新聞發(fā)布會上正式宣布，將新型冠狀病毒肺炎列為“全球性大流行病”；2020 年4 月2 日，全球感染人數(shù)破百萬，世界各地正常生活被按下暫停鍵。美國早期未能對疑似病例進行大規(guī)模檢測，錯失了遏制疫情的最佳時機。德國在與美國同期均呈暴發(fā)態(tài)勢，但確診率和病死率遠低于美國，這是德國較早開啟全民即時檢驗（Point-of-Care Testing，POCT），并采取應對措施的效果。即時檢測，指在患者所在的時間和地點進行的醫(yī)療診斷檢測，POCT 能夠讓患者即刻接受方便的診斷檢測，使得患者、醫(yī)生和護理團隊更快地得到檢測結(jié)果，有利于更好地做出醫(yī)療救治決策[1]。目前，多數(shù)發(fā)達國家已進行全民病毒檢測，但以印度、巴西為代表的部分發(fā)展中國家，醫(yī)療衛(wèi)生體系薄弱、醫(yī)護人員與醫(yī)療資源緊缺，不能有效地開展新冠病毒的檢測追蹤工作，對政府制定防控策略遏制病毒傳播提出了挑戰(zhàn)，給全球疫情防控帶來了新的壓力。

縱觀全球各國疫情防控，精準定位感染者，阻斷病毒的人際傳播是新冠病毒疫情控制的關(guān)鍵，而感染者的確定源于對其進行病毒檢測。以歐美為代表的發(fā)達國家，雖然醫(yī)療體系健全，但在疫情爆發(fā)初期，也面臨過醫(yī)療資源、病毒檢測能力被質(zhì)疑，導致病毒確診時間長，輕癥無法被及時隔離或治療，重癥可能無法被及時收治的困境，而以印度、巴西為代表的部分發(fā)展中國家，更難有效組織全民檢測，進而采取防控措施。因此，病毒快速檢測并做好感染者的監(jiān)控成為打贏疫情防控戰(zhàn)的關(guān)鍵，也對醫(yī)療技術(shù)創(chuàng)新提出了挑戰(zhàn)。當前，大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈技術(shù)的蓬勃發(fā)展，并在疫情防控中大顯身手，以生物傳感器為代表的新興醫(yī)療設備，為病毒快速檢測提供了技術(shù)可能。因此，本文考慮融合以上數(shù)字技術(shù)，以病毒快速檢測追蹤為核心進行方案設計，為提升全球疫情防控的智能化應對水平助力獻策。

2 國內(nèi)外疫情防控經(jīng)驗總結(jié)

英國、日本、美國、德國均是世界上公共衛(wèi)生體系較為健全、公共衛(wèi)生基礎較為堅實的國家，對中國完善突發(fā)公共應對體系具有值得借鑒的地方。但在此次新冠肺炎疫情中也暴露出這些國家應對突發(fā)公共衛(wèi)生事件機制存在的內(nèi)在缺陷，導致沒有有效預防和控制新發(fā)傳染病疫情的暴發(fā)。中國的防控經(jīng)驗表明，基層社區(qū)在重大傳染病疫情的預防、預警、減緩、處置和恢復等環(huán)節(jié)均發(fā)揮著不可撼動的作用，其防控能力的高低直接影響著國家傳染病防治與應急管理工作的成效[2]。

以英美德為代表的西方發(fā)達國家，縱然有完善的突發(fā)公共衛(wèi)生事件應對體系，但在此次新冠肺炎疫情中仍損失慘重，與忽視社區(qū)防控有直接關(guān)系。這也進一步體現(xiàn)了提升基層社區(qū)防控能力的重要意義，而防控的關(guān)鍵在于對社區(qū)的封閉式管理以及病毒的快速檢測追蹤，縮小感染范圍，及時識別感染者和疑似病例，快速啟動應急管理措施，以減輕突發(fā)公共衛(wèi)生事件引起的嚴重社會危害。在突發(fā)傳染病的系統(tǒng)建設與應用方面，國外已有的突發(fā)公共衛(wèi)生事件應急管理系統(tǒng)，也較少以社區(qū)為中心作為疫情防控單元，缺乏涵蓋“病毒檢測—快速確診—數(shù)據(jù)共享—檢測追蹤—應急管理”的一站式系統(tǒng)。

因此，綜合考慮基層社區(qū)防控和病毒快速檢測在應對突發(fā)公共衛(wèi)生事件中的重要作用，本文充分利用前沿數(shù)字技術(shù)，提出建立以社區(qū)為中心，以病毒快速檢測為功能，以機構(gòu)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通為目標，以提升突發(fā)公共衛(wèi)生事件的智能化應對水平為動機的系統(tǒng)方案，這對于鞏固新冠疫情防控成果具有重要價值，對防止疫情二次復發(fā)起到一定的保障作用，為今后國內(nèi)外突發(fā)公共衛(wèi)生事件的應急管理提供方案補充。

3 數(shù)字技術(shù)在疫情防控中的智能化應用案例

習近平主席在召開中央全面深化改革委員會第十二次會議強調(diào)，要鼓勵運用大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等數(shù)字技術(shù)，在疫情監(jiān)測分析、病毒溯源、防控救治、資源調(diào)配等方面更好發(fā)揮支撐作用[3]。當前，中國將大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)方法應用到多個領(lǐng)域，為各行各業(yè)提供了更多創(chuàng)新的空間[4]。在此次疫情防控過程中，新興技術(shù)在疫情防治、疫情預警、溯源追蹤等方面發(fā)揮了重要作用，為重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件的智能化應對提供了重要支撐。

3.1 大數(shù)據(jù)在疫情防控中的應用案例

大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的不斷深入，中國的各行各業(yè)各個領(lǐng)域都加速邁入“大數(shù)據(jù)時代”，也為中國利用大數(shù)據(jù)技術(shù)應對疫情提供了有利保障。首先，大數(shù)據(jù)支持病毒溯源。2003 年SARS 疫情，全世界科學家經(jīng)數(shù)月努力才確定SARS 病原體是冠狀病毒，在新冠肺炎發(fā)生后，中國科學界充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，不到一個月就將病原體鎖定為“新型冠狀病毒”，為患者快速確診、治療、藥物疫苗研發(fā)及有效防控疫情均起到了關(guān)鍵性作用。其次，大數(shù)據(jù)精準監(jiān)測和研判疫情。趙序茅等利用大數(shù)據(jù)回溯新冠肺炎在全國擴散的趨勢和傳染系數(shù)，從數(shù)據(jù)上論證了中國政府對于疫情擴散強有力的控制能力[5]。最后，大數(shù)據(jù)實現(xiàn)遠程診療。貴州省在疾病救治過程中，通過大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展了線上線下服務。線上通過“朗瑪公司”旗下的39 互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院平臺為患者提供網(wǎng)上視頻就診，線下通過國家衛(wèi)生健康委宣傳司與騰訊健康基于大數(shù)據(jù)聯(lián)合發(fā)布的定點醫(yī)院和發(fā)熱門診導航地圖引導患者及時就醫(yī)，實現(xiàn)資源共享、科學救治。

3.2 人工智能在疫情防控中的應用案例

當前，人工智能開始在各領(lǐng)域深入應用[6]，迅速發(fā)展的人工智能產(chǎn)業(yè)，為中國利用人工智能技術(shù)應對疫情提供了有利保障。貴州省疾病預防控制中心通過建立省級大數(shù)據(jù)計算中心，基于人工智能技術(shù)，通過機器自主學習歷史上所有的傳染病個案數(shù)據(jù)，掌握各醫(yī)療機構(gòu)的醫(yī)生填寫患者詳細信息的不同習慣方式，將填寫的各種不同格式的單位信息進行規(guī)范化處理，通過自動感知技術(shù)對學校聚集性疫情進行智能篩查與風險預警，利用動態(tài)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，對處置過程進行實時監(jiān)管，防止疫情蔓延，保護學生健康[7]。此外，基于大數(shù)據(jù)及人工智能的合理用藥系統(tǒng)能為醫(yī)生提供用藥決策輔助，全國上市藥品約20 萬種，通用名8 000多種，醫(yī)生難以依靠人腦記憶。杭州逸曜信息技術(shù)有限公司為火神山醫(yī)院和雷神山醫(yī)院提供了以大數(shù)據(jù)和人工智能為核心技術(shù)的合理用藥系統(tǒng)，通過云計算及云儲存、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)助力臨床醫(yī)生用藥決策，保證用藥決策科學高效。而以曠視科技、?？低暈榇淼娜斯ぶ悄芄窘⒌摹肮矆鏊鶓贬t(yī)療尋人系統(tǒng)”，可以借助人像識別及紅外傳感技術(shù)，快速鑒別人群中的高溫人員，為精準定位疑似感染者提供支持。

3.3 區(qū)塊鏈在疫情防控中的應用案例

中國區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)雖然起步較晚，但發(fā)展迅速，區(qū)塊鏈應用已覆蓋金融、交通、醫(yī)療衛(wèi)生等諸多實體領(lǐng)域，技術(shù)實踐日趨完善[8]。史磊等提出，突發(fā)不明疫情防控具有高度的復雜性，要達成預警共識需要一個多角度認識、多層次溝通的過程，利用區(qū)塊鏈不可篡改、價值傳遞、去中心化等技術(shù)特征，構(gòu)筑一個可追蹤溯源的、安全的、可信賴的共識機制系統(tǒng)，讓各地的臨床醫(yī)師、專家、科學機構(gòu)、醫(yī)衛(wèi)主管等相關(guān)人員加入到一個分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)中，形成一個可信賴的專業(yè)團隊，動態(tài)監(jiān)控疫情的發(fā)生、發(fā)展，并能實時達成防控共識[9]。在疫情應急管理中，公益醫(yī)療與生活物資的有效分配是醫(yī)院和社區(qū)抗疫的重要保障，也進一步凸顯了區(qū)塊鏈信息公開透明、不可篡改、不可撤銷的重要性。在慈善捐款管理方面，復雜美上線了慈善登記平臺——33 慈善平臺，通過運用區(qū)塊鏈技術(shù)為公益慈善行業(yè)提供全鏈路的解決方案。在防控物資管理方面，由浙江省衛(wèi)建委、經(jīng)信廳主導，利用螞蟻區(qū)塊鏈技術(shù)開發(fā)的“支付寶防疫物資信息服務平臺”，對物資的需求、供給、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)信息進行審核并上鏈存證。區(qū)塊鏈技術(shù)的應用，為提升信息傳遞效率，保證信息安全共享、可信溯源提供了極大的應用場景，可從根本上解決公信力問題[10]。

3.4 生物傳感器在疫情防控中的應用案例

在新冠病毒防控過程中，“全民病毒檢測—快速定位感染者—及時采取隔離措施”是阻斷疫情傳播的最佳措施，而在疫情初期各國面臨的檢測確診困境，以及當前全球部分發(fā)展中國家受醫(yī)療條件的限制不能展開大范圍的病毒檢測，都體現(xiàn)了對小型化、簡單化、快速性、低成本的病毒檢測手段的需求。而生物傳感器作為一種關(guān)鍵技術(shù)為快速檢測提供了一個很好的方法。生物傳感器將生物標志物與生物識別分子所產(chǎn)生的生物作用轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢员粶y量的信號，結(jié)合光學、電化學等技術(shù)實現(xiàn)生物傳感，測試完成后，可將結(jié)果無線傳輸至疾病監(jiān)測網(wǎng)絡，幫助患者和醫(yī)務人員快速得到檢測結(jié)果，并及時做出決策[11]。孫慧囡等通過臨床應用指出POCT（即時檢測）血乳酸生物傳感器可實現(xiàn)臨床患者快速檢測，有利于新冠肺炎病情嚴重度和治療效果評估[12]。因此，基于生物傳感器具有的便攜、快速、低成本、易操作等優(yōu)點，與當前備受青睞的即時檢測（POCT）相結(jié)合存在巨大的應用潛力，為創(chuàng)新病毒檢測方式，解決醫(yī)療資源匱乏地區(qū)面臨的病毒檢測困境提供了創(chuàng)新方案。

綜上所述，新冠病毒疫情的爆發(fā)給傳統(tǒng)以人工為主的突發(fā)公共衛(wèi)生事件應對方式提出了巨大挑戰(zhàn)，嚴峻的防控形勢凸顯智能化應對的必要性和緊迫性。中國近年來在大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等新興產(chǎn)業(yè)的積極布局與大力發(fā)展，使得這些智能化技術(shù)在疫情防控追蹤、醫(yī)療技術(shù)攻堅等方面已開始嶄露頭角，取得較好的成效，奠定了中國乃至全球智能化應對突發(fā)公共衛(wèi)生事件的可行性基礎。而生物傳感器在病毒快速檢測中的應用效果已被廣泛證實并已進入實踐，其低成本、易操作、小型化的特征，為實現(xiàn)以社區(qū)為中心的病毒檢測提供了技術(shù)方向，也為解決當前的病毒檢測困境提供了實踐路徑。因此，在整個醫(yī)療系統(tǒng)和應急管理體系中全面推廣這些智能化技術(shù)和設備勢在必行，以全面提升重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件的智能化應對水平，降低突發(fā)公共衛(wèi)生事件對社會經(jīng)濟發(fā)展的影響。

4 多元技術(shù)融合：以社區(qū)為中心的病毒快速檢測追蹤平臺方案設計

4.1 設計總體目標

控制傳染源、切斷傳播途徑、保護易感人群是傳染病防控的治本之策。與國外在疫情防控期間，倡導開放式社區(qū)，不進行社區(qū)封閉管理相比，中國的基層社區(qū)在對抗新冠病毒的戰(zhàn)斗中為醫(yī)療人員提供了最重要的支持結(jié)構(gòu)，社區(qū)封閉式管理解決了關(guān)鍵的人員流動性問題，實行社區(qū)封閉式管理對防止病源在社區(qū)內(nèi)外的傳播擴散起到了關(guān)鍵作用。因此，本研究充分發(fā)揮基層醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)在疫情防控中作為“健康守門人”的作用，以新冠病毒為例，融合大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析能力、人工智能的學習能力、區(qū)塊鏈的信息傳遞能力，結(jié)合生物傳感器的病毒檢測能力，提出以社區(qū)為中心的病毒快速檢測追蹤平臺的設計方案，實現(xiàn)“社區(qū)檢測—快速確診—追蹤隔離—應急管理”的疫情防控全流程。

4.2 技術(shù)架構(gòu)

遵循“數(shù)字技術(shù)智能驅(qū)動、病毒快速檢測追蹤”的方案思路，以社區(qū)為中心的病毒檢測追蹤平臺技術(shù)架構(gòu)設計，如圖1 所示。其主要包含4 個層面內(nèi)容：①基礎設施層。由生物傳感器、云服務器、云存儲器、云平臺系統(tǒng)構(gòu)成，為平臺業(yè)務運行提供底層的設備支撐和運行環(huán)境。②數(shù)據(jù)引擎層。對社區(qū)醫(yī)院檢測數(shù)據(jù)、醫(yī)療機構(gòu)數(shù)據(jù)、疾控中心數(shù)據(jù)，以及交通、工信、公安等部門數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一封裝管理，形成臨床數(shù)據(jù)庫、人口數(shù)據(jù)庫、位置軌跡數(shù)據(jù)庫以及其他統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)庫等，為所有支撐組件及應用系統(tǒng)提供基礎的數(shù)據(jù)服務。③應用支撐層。依托數(shù)據(jù)引擎層的海量異構(gòu)多元數(shù)據(jù)為支撐，依托數(shù)字技術(shù)為業(yè)務功能運行提供核心技術(shù)保障，包括應用人工智能進行病毒快速確診分析、應用大數(shù)據(jù)進行感染者精準定位和追蹤，應用區(qū)塊鏈實現(xiàn)地區(qū)、機構(gòu)、部門之間的數(shù)據(jù)安全共享。④業(yè)務服務層。實現(xiàn)病毒快速檢測和智能追蹤預警等業(yè)務應用。

圖1 技術(shù)架構(gòu)圖Fig.1 Technical architecture

4.3 業(yè)務應用架構(gòu)

依據(jù)技術(shù)架構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容，設計以社區(qū)為中心的病毒快速檢測追蹤平臺業(yè)務應用架構(gòu)，如圖2 所示。

圖2 業(yè)務應用架構(gòu)圖Fig.2 Service application architecture

4.3.1 基于生物傳感器的病毒快速檢測

在新冠病毒檢測過程中，傳統(tǒng)方法操作復雜、費時費力，需要先進的實驗室設備和訓練有素的人員，而生物傳感器作為一種關(guān)鍵技術(shù)為快速檢測提供了一個很好的方法。生物傳感器中包含了抗體、抗原、蛋白質(zhì)、DNA 或者酶等生物活性材料，待測物質(zhì)進入傳感器后，分子識別然后發(fā)生生物反應并產(chǎn)生信息，信息被化學換能器或者物理換能器轉(zhuǎn)化為聲、光、電等信號，儀器將信號輸出，無線傳輸?shù)郊膊z測網(wǎng)絡進行分析，從而實現(xiàn)病毒快速檢測[13]。生物傳感器具備儀器小型化、操作簡單化、報告結(jié)果即時化等優(yōu)點，為以社區(qū)為中心的病毒快速檢測提供了技術(shù)實現(xiàn)[14]。

在本方案中，將以社區(qū)為中心開展即時檢測，社區(qū)醫(yī)院經(jīng)過專業(yè)培訓的醫(yī)務人員為群眾統(tǒng)一采集咽拭子，并將采集物存放在標識個人身份的試管中，由社區(qū)醫(yī)務人員統(tǒng)一收集，借助于生物傳感器對咽拭子進行檢測識別，并將檢測數(shù)據(jù)連帶個人身份信息上傳到人工智能分析平臺進行感染確診。通過社區(qū)即時檢測的方式，簡化了病毒檢測流程，有效緩解醫(yī)療機構(gòu)的檢測壓力，也避免了因病毒檢測而造成的人員流動集聚，進一步降低病毒感染擴散風險。

4.3.2 基于人工智能的病毒快速確診

疫情防控與人工智能深度融合，將極大提高病毒溯源、新藥研發(fā)、病毒檢測等方面的效率。在本次疫情中，X 射線和計算機斷層掃描（CT）影像技術(shù)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，康波等提出了一種超級計算支撐的新冠肺炎CT 影像綜合分析輔助系統(tǒng)，可以高效輔助當前新冠病毒的大規(guī)模影像篩查和診斷，為人工智能技術(shù)應用于新冠病毒診斷提供了理論和實踐支撐[15]。同時，阿里巴巴已經(jīng)研發(fā)出一套針對新冠狀病毒臨床人工智能診斷技術(shù)，可以在20 秒內(nèi)做出CT 影像的判斷，分析結(jié)果正確率達到96%，進一步驗證了人工智能在病毒檢測應用中的廣闊前景。

在本方案中，通過生物傳感器獲取的社區(qū)群眾檢測數(shù)據(jù)提交給人工智能分析平臺進行分析確診。在人工智能分析平臺中，首先對已確診的病毒樣例的樣本數(shù)據(jù)進行收集，由專家對數(shù)據(jù)進行標記及特征選擇；進而使用AI 算法對收集的數(shù)據(jù)進行訓練，并在測試階段驗證AI 模型的識別準確度。在驗證AI 模型有效性的基礎上，對社區(qū)提交的檢測數(shù)據(jù)進行分析，識別出感染新冠病毒與未患疾病的患者，并生成檢測分析報告。借助于人工智能強大的學習能力，提升病毒確診效率，為相關(guān)部門統(tǒng)籌協(xié)作，采取應急管理措施提供決策支持。

4.3.3 基于區(qū)塊鏈的醫(yī)療信息資源聚合共享

疾病預防控制體系完善程度是決定一個國家應對突發(fā)公共衛(wèi)生事件的重要基石，中國疾病預防控制體系已運行了近70 年，歷經(jīng)動蕩和考驗，為國家健康事業(yè)做出了重要貢獻。但中華預防醫(yī)學會新型冠狀病毒肺炎防控專家組指出，在此次疫情防控過程中，全球部分國家的疾控機構(gòu)、醫(yī)療機構(gòu)、基層醫(yī)療衛(wèi)生單位沒有形成“統(tǒng)籌、融合、一體化管理”的格局，基層衛(wèi)生網(wǎng)底沒有做好公眾健康“守門人”[16]。區(qū)塊鏈技術(shù)的迅速發(fā)展推動了數(shù)據(jù)安全共享的實施進程，劉煒等提出了一個基于DPoS 共識算法的傳染病數(shù)據(jù)共享模型IDDS，實現(xiàn)了現(xiàn)有傳染病預防信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全流通共享[17]；張磊等提出了病人可控的、云鏈協(xié)同的病歷共享模型，由各級醫(yī)院組成聯(lián)盟區(qū)塊鏈，實現(xiàn)了電力醫(yī)療病例數(shù)據(jù)的可控共享[18]。

針對以上所述，本方案設計了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的檢測記錄共享鏈。當人工智能分析平臺對社區(qū)檢測完成后，生成檢測分析報告，包含：用戶個人信息、是否確診、所在地等信息，通過平臺所擁有的私鑰簽名，再用社區(qū)醫(yī)院的公鑰加密后，發(fā)送存儲到分布式云服務器中進行存儲保管，并在檢測記錄存儲鏈中記錄每份檢測報告的元數(shù)據(jù)及其云存儲地址。社區(qū)醫(yī)院可訪問云服務器獲取人工智能平臺上傳的加密報告，通過自己的私鑰進行查看，并及時反饋給社區(qū)群眾。共享鏈中的疾控機構(gòu)、醫(yī)療機構(gòu)、基層醫(yī)療衛(wèi)生單位要實現(xiàn)對云服務器中其他機構(gòu)加密數(shù)據(jù)的訪問，可通過智能合約向?qū)獧C構(gòu)發(fā)出所需的數(shù)據(jù)請求，得到許可后從存儲鏈中提取檢測數(shù)據(jù)的位置Hash，最后向云存儲服務器發(fā)出數(shù)據(jù)請求，獲得檢測數(shù)據(jù)記錄，這就摒棄了傳統(tǒng)信息層級上報導致延誤防控時機的低效率方式，真正建立全國統(tǒng)一協(xié)調(diào)分布測試網(wǎng)絡。同時，為了實現(xiàn)更高層面的信息跨部門協(xié)作，交通、工信、公安部門可適時入鏈，以實現(xiàn)全維度的大數(shù)據(jù)監(jiān)測體系，為多方參與疫情討論和決策提供有效平臺。借助于區(qū)塊鏈的去中心化、隱私保護、不可篡改、可溯源的優(yōu)勢，實現(xiàn)疾控、醫(yī)療、基層單位的數(shù)據(jù)共享、統(tǒng)籌融合，為疫情檢測、追蹤、應急管理提供有效支撐。

4.3.4 基于大數(shù)據(jù)的感染者精準追蹤與應急管理

大數(shù)據(jù)時代的人流、物流、信息流等高速流動加大了公共危機的強度，多種社會風險因素的交織使得公共危機呈現(xiàn)出極其復雜的特征，這種復雜性也增加了公共危機管理的困難[19]。城市是人流、物流、信息流的密集區(qū)域，疫情的傳播會形成巨大的社會風險。對于大規(guī)模疫情傳播的群防群治，對感染者要早發(fā)現(xiàn)、早隔離、早治療，及時追蹤感染者行動軌跡，并調(diào)動疾控、醫(yī)療、基層衛(wèi)生單位統(tǒng)籌協(xié)作，開啟應急管理，減少人群聚集和大規(guī)模人口流動，是切斷病毒傳播的關(guān)鍵渠道。因此，形成以疫情為核心，以醫(yī)療衛(wèi)生專業(yè)機構(gòu)、政府和民眾為多元應對主體，將技術(shù)創(chuàng)新與管理創(chuàng)新結(jié)合，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為橋梁的全方位、多層次應對，是大數(shù)據(jù)時代疫情應急管理與防控體系建設的關(guān)鍵所在。

在本方案中，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的檢測記錄共享鏈實現(xiàn)了疾控、醫(yī)療、基層醫(yī)療衛(wèi)生單位的信息共享、互聯(lián)互通，保證了疫情防控大數(shù)據(jù)分析運用技術(shù)的實施。針對檢測記錄中的社區(qū)群眾個人信息、所在地信息，與工信部門聯(lián)合，可實現(xiàn)對重點地區(qū)人員動態(tài)流動情況的統(tǒng)計分析，監(jiān)測確診患者、疑似患者及密切接觸人員等重點人群的動態(tài)流動情況，支撐疫情防控部署。針對感染者，與交通部門及工信部門合作，可精準定位其具體位置及其過去一段時間的行動軌跡，通過融合交通數(shù)據(jù)和工信數(shù)據(jù)，確定與其密切接觸者，及時發(fā)送提示信息，通知接觸者到所在社區(qū)進行檢測。并進一步結(jié)合醫(yī)療機構(gòu)大數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化醫(yī)療資源調(diào)度，確定感染者救治醫(yī)院，統(tǒng)籌好基層醫(yī)療衛(wèi)生單位、醫(yī)療機構(gòu)、疾控機構(gòu)服務人員展開救治，并做消毒、隔離、物資配送等應急管理工作。通過以上方式，做到了防、治、管整體融合發(fā)展，提升了疫情預警處置、感染者追本溯源、資源調(diào)配和防控救治的工作效率。

5 智能化應對：以社區(qū)為中心的病毒快速檢測追蹤平臺分析

應用生物傳感器、人工智能、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建的病毒快速檢測追蹤平臺，旨在以社區(qū)為中心，依托生物傳感器輸出物質(zhì)檢測信號，憑借人工智能技術(shù)實現(xiàn)快速診斷，并利用區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)檢測記錄的安全共享，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)監(jiān)測追蹤和應急管理。平臺設計方案的特性分析如下。

5.1 快速檢測

突發(fā)公共衛(wèi)生事件對醫(yī)療機構(gòu)的病毒檢測能力、醫(yī)療物資供應能力提出了挑戰(zhàn)，這對操作簡單化、儀器小型化、報告結(jié)果即時化等優(yōu)點的即時檢測提出了緊迫的需求。生物傳感器具有便攜、快速、易操作等優(yōu)點，將生物標志物與生物識別分子所產(chǎn)生的生物作用轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢员粶y量的信號，達到檢測生物標志物的目的，為新冠病毒通過即時檢測進行操作提供了技術(shù)保證。而本平臺就是依托生物傳感器實現(xiàn)以社區(qū)為中心的病毒檢測，通過統(tǒng)一收集社區(qū)居民的咽拭子，通過生物傳感器統(tǒng)一采集檢測信號，既保證了檢測效率，也避免了因檢測造成的人員流動集聚而引發(fā)感染源擴散的風險。更為重要的是，生物傳感器具有低成本、易操作的特點，這就保證了能夠在基層醫(yī)療衛(wèi)生單位進行部署，加強基層醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)信息化建設和應用，增強基層醫(yī)務人員對重大疫情的預警靈敏性、報告及時性和應急處置能力，筑牢疫情的第一道防線[20]，也為全球各國進行以社區(qū)為中心的病毒快速檢測提供了道路指引。

5.2 智能診斷

對感染者的快速確診，能夠提升整個疫情應急管理效率，通過快速隔離感染者，將多數(shù)人排除在感染風險范圍外，最大化降低疫情對社會經(jīng)濟的影響。目前傳統(tǒng)的檢測方法費時費力、操作復雜，對醫(yī)療檢測設備與人員的要求較高，在應對突發(fā)疫情時，往往陷入檢測能力不足的困境。而對全球發(fā)展中國家而言，在醫(yī)療基礎設施不完善的情況下，面臨更為嚴峻的檢測壓力。當前人工智能技術(shù)的飛躍發(fā)展，為通過AI 智能進行患者確診提供了實踐路徑。本方案利用已確診的患者案例訓練AI 模型，借助AI 模型對通過傳感器上傳的檢測數(shù)據(jù)進行判斷，并快速生成檢測報告，將極大提高病毒檢測確診效率。

5.3 信息共享、安全、可溯源

疫情防控工作的基礎來自于大數(shù)據(jù)的收集、分析和利用，但當前全球部分國家的疾控、醫(yī)療、基層醫(yī)療衛(wèi)生單位還存在信息孤島，而區(qū)塊鏈去中心化、不可篡改、可溯源的特性，為各機構(gòu)間數(shù)據(jù)快速協(xié)同共享提供了技術(shù)保障，也確保了檢測數(shù)據(jù)的安全可信[21]。在本方案中，通過設置檢測記錄共享鏈實現(xiàn)疾控、醫(yī)療、基層醫(yī)療衛(wèi)生單位的有機鏈接，推動疫情防、治、管整體融合發(fā)展。同時，為了保障數(shù)據(jù)安全，人工智能平臺上傳到共享鏈中的是檢測記錄的哈希索引，原始數(shù)據(jù)經(jīng)過加密后存放在分布式云存儲服務器當中，多中心的設計使得該方案具有良好的抗單點失效攻擊性能。而且部門之間的數(shù)據(jù)獲取需通過智能合約獲取內(nèi)容訪問權(quán)限，在突破跨部門數(shù)據(jù)協(xié)同共享、多源融合的同時，也注重對數(shù)據(jù)的隱私保護，避免出現(xiàn)個人隱私泄露的問題。據(jù)此類推，在當前新冠病毒全球蔓延的趨勢下，區(qū)塊鏈技術(shù)為突破跨國數(shù)據(jù)共享提供了技術(shù)支撐，有利于各國乃至世衛(wèi)組織等從更高層面獲取準確的病毒檢測數(shù)據(jù)提供了保證，為預測疫情發(fā)展、提供醫(yī)療救援、開展防控機制提供支持。

5.4 全維度分析

形成以疫情為核心的疫情、醫(yī)情、政情、民情全方位應對框架，是大數(shù)據(jù)時代建設突發(fā)應急管理體系的關(guān)鍵所在，也為公共衛(wèi)生大數(shù)據(jù)與交通大數(shù)據(jù)、電信大數(shù)據(jù)的多源融合突破了技術(shù)障礙。在本方案中，交通、工信、公安的適時入鏈，打破了各個政府部門“數(shù)據(jù)煙囪”林立的狀況，借助多元融合大數(shù)據(jù)的分析，實現(xiàn)“疫情預警處置—感染者追蹤溯源—趨勢預測研判—醫(yī)療資源調(diào)配”的全維度分析，形成“感染者精準定位—接觸者信息提示—救治機構(gòu)分配—應急管理啟動”的重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件綜合應急管理體系。通過大數(shù)據(jù)分析，精確控制疫情，最大化的降低對社會經(jīng)濟的影響。此外，智能手機的普及，也為全球各國，特別是發(fā)展中國家，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)精確定位感染者、快速隔離感染者提供了指導思路，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的引入，結(jié)合各個部門的數(shù)據(jù)協(xié)同共享，為當?shù)卣贫ㄐ兄行У姆揽夭呗蕴峁Q策支持。

6 結(jié)語

新冠病毒席卷全球，使世界經(jīng)濟發(fā)展遭受重創(chuàng)，也造成了無數(shù)生命的消逝。一方面，全球各國要反思疾病預防控制體系的不足所造成的嚴重后果，更為重要的是，要積極創(chuàng)新疫情防控方案，降低疫情對人類生命安全、以及對社會發(fā)展的影響。因此，本文首先對當前全球疫情控制現(xiàn)狀進行闡述，剖析對病毒快速檢測追蹤的現(xiàn)實需求；并進行國內(nèi)外的疫情防控經(jīng)驗進行總結(jié)，凸顯基層社區(qū)防控的重要性；在此基礎上，通過對大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、生物傳感器的現(xiàn)實應用進行了整理，凸顯了新興技術(shù)能夠為疫情防控智能化提供有力支撐；最后，本文綜合考慮大數(shù)據(jù)技術(shù)的分析能力、人工智能的學習能力、區(qū)塊鏈的信息傳遞能力以及生物傳感器的病毒檢測能力，提出了以社區(qū)為中心的病毒快速檢測追蹤平臺方案，以新冠病毒為例進行闡述，實現(xiàn)了“社區(qū)集中檢測—平臺快速確診—記錄快速共享—監(jiān)測快速追蹤—機構(gòu)快速行動”的全流程疫情應急管理體系，對鞏固新冠疫情防控成果，防止疫情二次復發(fā)具有重要參考價值，對今后潛在爆發(fā)的突發(fā)公共衛(wèi)生事件存在普適性應用，以期能夠為全球的疫情防控智能化提供創(chuàng)新方案。