西研院发布新冠防疫软件，以蓝牙捕捉人际数据，进行新冠预测及溯源分析
2020年2月，新冠疫情全面爆发，随即中科院计算所西部高等技术研究院（后简称：西研院）向重庆两江新区科创局申请开展新冠病毒传播预测、溯源及防控相关项目。获批后，西研院于3月20日正式开始着手研发相关产品。时隔一月，西研院在4月28日完成了系统的内测，公开发布了该软件的公测版本，供给大众测试和免费使用。
动脉网第一时间赶赴发布会现场，了解西研院最新研发成果的“第一真容”。
产品发布会现场
据悉，该项目以手机APP+云平台的方式呈现，APP被命名为“健康出行管家”，目前已经可以在小米应用商城搜索下载该APP使用。其它商店还在审核中，敬请期待。
健康出行管家APP示意图
西研院是由中国科学院计算技术研究所与重庆两江新区管理委员会共同举办，致力于打造西部地区具有引领示范作用的、创新开放的高端产业技术研发平台，旨在发展成为国际一流的创新研究院。目前，西研院主要以智能超算技术为基础平台，赋能生命信息工程科学和互联网两大产业，促进产业升级。
而这次由西研院研发的新冠相关项目全称为“新型冠状病毒预测与感染控制传播溯源分析实用系统”，由西研院段勃副院长带队开发。西研院生命信息中心团队拥有十多年的信息科学和生命科学交叉的工作经验，研究方向包括了算法、芯片和计算机体系结构等，并且团队核心还曾作为骨干和负责人参加了国家863、973和重点研发专项。生命信息中心把数据智能赋能医药产业作为重点发展方向，通过与药物研发深度合作做大医药产业。
西研院研发团队
在产品发布会上，段勃副院长首先讲述了西研院创建该项目的初心：（斜字体部分以段勃副院长自述呈现）
新冠疫情防控期间，我们发现虽然出现了许多工具能够及时让公众了解疫情出现及传播的场所，但是受限于缺乏有效的实际接触关系数据，人们很难知道自己究竟是否与感染者有过近距离接触，同时对接触人群的溯源也需要花费大量精力。我院卜东波教授在2013年度启动的呼吸道传染病发病及防控措施预测研究的“珍珠计划”中就采用了手机蓝牙作为获取实际接触关系数据的一个重要途径并获得较好的效果，完全可以为本次的新冠疫情防控做出一些贡献。因此，为了更精准、智能地为新冠疫情防控服务，在“珍珠计划”研究的基础上，我们开发了“健康出行管家”，通过手机来感知并构建人际接触网络模型，预测传播趋势并评估防控效果，实现精准溯源。
我们在项目论证和实施过程中坚持四个要点：第一，部署要便捷；第二，结果要精准；第三，响应要迅速；第四，隐私要保护。
我们现在的“健康出行管家”已经基本达到这四点要求，在我看来这件事情，在助力复工、复产、复学的过程中会发挥积极作用。
以蓝牙获取人际接触信息，搭建云平台预测疫情及溯源分析
云平台数据展示看板
动脉网专访了该项目的项目经理吴绍飞，并连线了该计划的提出者卜东波教授，进一步解读“新型冠状病毒预测与感染控制传播溯源分析实用系统”，以飨读者。
在影响新型冠状病毒传播的诸多因素之中，人际近距离接触模式是一个决定性因素。其原因在于新冠病毒的主要通过咳嗽产生的飞沫核或空气为介导进行传播以及接触传播，从而诱发近距离接触者感染。而这其中，飞沫核传播的有效距离约6米，而空气传播更远的传播范围一般认定在10米至20米间。
而这个人际感知的距离，恰好契合了蓝牙技术感知人际近距离接触的范围，两者在传播规律上也有相似之处。卜东波教授解释道：“首先，从感知距离上，蓝牙感知的有效作用半径也是10米到20米；其次，蓝牙信号容易被障碍物屏蔽或减弱，从而造成即使两台蓝牙设备即使物理距离确实很近，但是由于障碍物的阻隔依然相互检测不到。这一点与障碍物对飞沫核携菌微粒的阻隔作用是相同的。”
蓝牙成为该项目应用中的一个关键技术，并且在全民手机高普及率的前提下，项目的落地变得更加可行。“用户开启蓝牙后，每5分钟扫描并记录周围蓝牙设备的MAC地址，定期自动把接触数据上传至服务器。有利于实时地反映出受试者的活动以及接触情况，有助于获取高精确度的接触数据。”吴绍飞介绍道。
在获得了真实的人际近距离接触数据之后，西研院通过仿真策略来预测疫情发生时新冠病毒的传播情况，以及定量评估各种感染控制措施的实施效果。
具体而言就是采用SEIR模型来说明仿真过程，在SEIR传染病模型中，每个个体在任何时刻都可能处于以下四个状态之一：易感染（Susceptible，S）、潜伏期（Exposed，E）、可传染（Infectious，I）和已恢复（Recovered，R）。
而关于获取关键的感染人群单个人数据，西研院也开启了两种数据上传渠道：其一是与疫情防控相关医疗机构合作，实时更新感染人群的个体数据；其二是支持感染用户自行上传感染报告。
此外，平台会对相关数据进行脱敏和加密处理，平台的运营人员不会直接接触到这些用户行迹数据，而大众也只能在平台端看见周围是否存在感染用户，不会聚焦到某个特定个人身上。
用户App端界面展示样图
“第一个安装电话的人，其实对他来说电话没什么价值，因为他不知道打给谁。但是当电话越装越多的时候，每多装一部电话，电话的价值都会得到指数提升。”段勃副院长在受访中的这个比喻令人记忆犹新，“健康出行管家”APP需要更多的人使用，覆盖更多人群，它的价值才能逐渐被体现出来。段勃副院长补充道：“我们在后续的产品推广上，也开始考虑与一些复产复工的学校、企业合作，可以先从这些局部区域展开，培养人们的使用习惯，一旦出现感染者，通过我们精准的疫情溯源及人群接触分析，避免全体学生/员工都被无差异隔离的后果。”
“没有基础数据，就没办法做理性的决策。”卜东波也强调道，“健康出行管家”APP的落地除了依靠西研院的推广，也离不开政府支持。作为一个全公益项目，目前平台的搭建只是一个阶段性成功的节点，后续应用的全面落地将是西研院的下一个重中之重。
据悉，新加坡在今年3月份推出了类似的软件，谷歌和苹果公司也计划在5月份推出类似功能的开发工具。而目前国内还没有专门用于记录人与人接触信息的数据平台，该平台在未来的应用前景也将不局限于新冠疫情的防控与预测上，对未来人群接触模式、人群流动规律的研究也是可尝试的应用方向之一。
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*文中图片由受访企业提供。
文 | 王婵
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