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意愿联盟瞄准COVID-19


四个人和一只手拿着手机,插图

信贷:DesignPrax

2019冠状病毒病在2020年第一季度在全球迅速传播,引发了整个技术基础的大规模应对,尤其是在计算机和数据科学领域。随着疫情爆发的规模变得清晰起来,医疗机构内外的科学家和技术人员迅速采取了行动,一些人提供了他们研究多年的技术,另一些人提出了新的项目,这些项目都旨在阻止病毒的发展。

例如,欧洲分子生物学实验室的生物信息学研究所(EMBL-EBI)已经开展了一个多年的项目,为患者的匿名基因数据建立一个门户。EMBL-EBI的联合主任罗尔夫·阿韦勒(Rolf Apweiler)说,在大流行的早期阶段就已经很清楚,那些遭受最严重症状的人“不仅是有潜在健康问题的老年人,而且是相对年轻和健康的人。”目前还不清楚它们为什么如此脆弱,这可能与它们的基因组成有关。理解这一点非常重要,因为如果我们想恢复正常生活,我们就想找到那些脆弱的、需要更多保护的人。”

根据阿韦勒的说法,通常需要几年时间的工作被压缩到了几个月的时间。到2020年4月中旬,该集团已经开放了门户的早期实现。

在大流行开始之前,关于新流行病的警告来自已有的数据挖掘系统。社交媒体技术为在中国以外工作的科学家提供了最早的线索,加拿大公司BlueDot和两个研究小组在2019年12月底分别在网上注册了关于一种类似肺炎的疾病的讨论。在内部报告中,中国当局在几天前才注意到一种新型病毒传播疾病的存在。

随着第一波疫情过去(在许多发达国家被广泛的封锁和保持社交距离运动压制),致力于以数据为驱动的方法抗击疾病的松散技术专家联盟将注意力转向建立更智能的策略,以控制导致COVID-19的SARS-CoV2的传播。

来自远东国家的统计数据显示,这些策略在不产生广泛实施封锁的高昂经济成本的情况下是多么有效,这些国家广泛使用了检测,随后进行了采访,以追踪接触者。3月底,一群在欧洲和美国工作的数据科学家发表了一篇论文,他们在文中建议使用移动电话数据来帮助推动公共卫生应对措施。他们认为,如果不这样做,就会“错失良机”。

尽管BlueDot使用的这种社交媒体数据存在偏差,因为它只能反映高参与度用户的习惯,但智能手机在人群中的普及,有望大规模提供更好的信息。苹果和谷歌收集的智能设备数据显示,在世界各国的封锁后,流动性下降了。这些数据被输入越来越详细的流行病学模型,用来预测病毒的预期传播速度。

尽管与许多其他国家的政府一样,英国首相鲍里斯·约翰逊(Boris Johnson)的政府抓住了使用智能手机来更精确地保持社交距离和自我隔离的想法,但英国的情况表明,任何依赖消费设备的系统背后都存在一些关键问题。

其一是与隐私权的冲突。韩国的Corona 1亿应用程序于2月初推出,主要用于支持手动接触追踪程序,并使用GPS的位置数据在用户接近感染者时发出警告。尽管这对个人隐私有明显的影响,但由于2015年中东呼吸综合征(MERS)流行后通过的立法,政府有权要求使用该应用程序,并承诺一旦紧急情况过去,这些数据将被删除。

4月底,世界各地的数百名科学家和研究人员发表了一封公开信,警告其他国家的政府,他们担心类似的应用程序会在没有安全措施的情况下发布,导致对人口的例行追踪。


英国政府提议将联系人数据保存长达20年,这立即招致了研究人员的批评。


正如公开信所指出的,基于位置的系统还有其他问题。像GPS和基于wi - fi的三角定位系统不具备可靠检测密切接触者所需的准确性。相反,科学家和研究人员建议使用蓝牙,它有两个优点。这项技术的范围相对较短,这使它成为近距离检测的合理替代品,但它不依赖于报告的物理位置,所以附近设备之间的交换可以通过频繁的密钥或ID更改来匿名化。如果用户在他们的应用程序中输入一个阳性的测试结果,一个或多个星期的密钥将被发送到云服务器。其他用户的手机会定期向该服务器查询最近记录的密钥,并在找到匹配的密钥时提取感染数据。

与法国一样,英国人也倾向于开发一种基于集中式架构的追踪应用程序,将键和匹配的联系人长期存储在服务器上,与苹果和谷歌提出的只将联系人数据存储在手机本身的应用程序设计形成鲜明对比。英国政府提议将联系人数据保存长达20年,这一提议立即招致了研究人员的批评,尤其是因为它可能会阻碍用户下载和使用这款应用。

迈克尔·刘易斯是英国生命科学创新学院的教授他说:“人们有理由担心这些数据将如何被使用。”

考虑到自身的隐私问题,苹果和谷歌表示,他们不会支持没有足够保密保证的项目。这有效地排除了在集中式架构中使用这些代码的可能性:英国和法国将各自开发自己的协议,让手机彼此通话。当德国和其他国家在5月底和6月推出基于苹果-谷歌协议的软件时,面对秋末才能推出应用程序的前景,英国政府决定改用去中心化架构,以便通过改用共享库来弥补失去的时间。

尽管在3月中旬发布基于蓝牙的TraceTogether应用相对较早,但在该应用推出三个月后,只有四分之一的新加坡人下载并激活了该应用。一些研究人员指出,至少需要60%的人口使用这种应用程序才能使其有效。然而,该项目的首席工程师杰森·贝(Jason Bay)在发布后不久就强调,像Trace-Together这样的应用程序只能作为手动跟踪的备份。蓝牙分辨率的弱点意味着重要的潜在接触在很多情况下根本不会被记录下来,同样也会产生许多误报,例如通过墙和隔板连接的手机的“联系人”。在Bay和其他人看来,基于访谈的手动追踪将产生许多最重要的交互,尽管管理成本要高得多。

建模显示,与劳动密集型追踪方法相比,基于智能手机的应用程序的效率会降低。英国皇家学会的病毒流行数据评估和学习小组(DELVE)在5月底为英国政府撰写的一份报告强化了这一点,认为应用程序的主要好处是快速传播与感染者密切接触的可能性,但影响有限。该报告强调,部署应用程序的国家依赖于一系列更广泛的社交距离措施。该小组进行的模拟表明,将应用程序作为病毒控制的主要机制,病毒传播的减少率最高可达15%。根据预测,在用户报告COVID-19症状后,但在进行确认测试之前进行隔离,将进一步降低5%。


数字技术研究人员正在探索的另一个方向是在智能设备中使用传感器,以尽早发现症状。


模拟发现,关键问题在于尽快检测那些最有可能被感染的人。在2020年初,许多没有实施大流行应对规划的国家面临检测瓶颈,从而推迟了结果。作为回应,各国政府一直致力于提高检测能力,而一些研究团队则试图找到更精简的诊断方法,可以在几分钟而不是几天内提供结果,从而缩短响应时间。

数字技术研究人员正在研究的另一个方法是,使用智能设备中的传感器尽可能早地发现症状,这一方法不可避免地需要时间来确定其可靠性。剑桥大学(University of Cambridge)移动系统教授塞西莉亚·马斯科洛(Cecilia Mascolo)曾带领一个团队研究一种通过检测语音变化来检测心血管问题的系统,后来在春季转向检测Covid-19。她解释说:“由于这是一种呼吸系统疾病,我们认为许多症状可能来自音频样本。”“我们可以使用已经嵌入在随身携带物品中的麦克风:它应该能够以相对实惠的价格扩大人口规模。”

其他团队已经决定专注于消费健康设备,如FitBits和Apple watch,它们可以记录心率和其他生理指标。杜克大学于4月开始为其CovIdentify项目招募兼容设备的所有者,目的是在2020年底前获得可用的结果。他们在6月扩大了这个项目,试图通过向志愿者提供低成本的健康跟踪设备来吸引服务不足的社区。尽管这样的应用程序不会取代检测,但它们可以成为未来追踪和隔离程序的基础,科学家认为,与仅基于医疗级检测的隔离策略相比,这些程序可以利用病毒传播的额外减少。

尽管隐私问题限制了他们能够使用的信息数量,但随着大流行逐渐消失,研究人员将获得来自最密切跟踪的疫情的数据,以衡量各国用于应对Covid-19的许多策略的有效性。但疫情强化了这样一种观念,即数据科学所能取得的成就是有限的,尽管该技术有望明显节省成本和提高效率。

*进一步的阅读

奥利弗,N.等
手机数据与Covid-19:错失良机?

ArXiv预印本。arXiV: 2003.12347

Kaafar, D.等人
追踪接触者联合声明公开信:https://cispa.saarland/de/2020/04/20/joint-statement-on-contact-tracing.html

Sturniolo, S.等人
MedRxiv预印本间室模型的测试、追踪和隔离。

DOI: 10.1101 / 2020.05.14.20101808

He B., Zaidi, S., Elesedy, B., Hutchinson, M., Paleyes, A., Harling, G., Johnson, A., Teh, Y.W
检测、追踪和隔离策略的有效性和资源需求DELVE计划技术文件#3。https://bit.ly/31dFGT1

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作者

克里斯•爱德华兹她是英国萨里郡的一名作家,主要报道电子、IT和合成生物学。


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