【防止登革熱疫情擴大 AI如何殺蚊子?】
透過蚊子叮咬傳播的登革熱,從台南、高雄一路蔓延到新北、台中,還每年在東南亞爆發嚴重疫情。離赤道不遠的新加坡,更是深受其害。半個新北市不到的國土大小,曾在2013年出現一週就有842人感染。為了對抗登革熱,新加坡與台灣相繼祭出數據分析、人工智能、新型偵測器等手段,應用不同科技是否能在防疫上有所突破?
「為何新加坡疫情如此嚴重?」
新加坡國家環境局環境衛生研究院院長黃麗菁(Ng Lee Ching)說,熱帶氣候、人口密度、建築年紀與都市化程度,都讓新加坡成為登革熱的重災區。不過,這並不表示人類就束手無策,新科技的發展帶來更多防治疾病的機會。長期蒐集疾病數據的環境衛生研究院決定出手,利用機器學習與資料分析來根治這個都市國家的公衛危機。 ( National Environment Agency (NEA) )
「預測模型讓新加坡政府”先發制蚊”」
過去十年,環境衛生研究院把登革熱傳染的情形做成【互動地圖】,提醒民眾留意周遭疫情。然而,黃麗菁坦言,這種作法仍然過於被動,因為當圖做好時,也意味著「登革熱已經在蔓延,許多人已經感染了」。正因如此,現在他們打算利用數據主動出擊,在疾病滋生之前防患未然,從政府內部不同部門獲得數據,考量天氣、建築環境、人口密度等指標,他們訓練了一套預測模型以判斷城市裡高風險的區域,藉此便能透過提早進入、清理這些重點區域,「先發制蚊」。
「從2013年開始,這套模型開始派上用場」
當時該模型就準確預測會有大規模登革熱爆發,因此他們事先做好準備,診斷箱、病床、殺蟲藥一應俱全,試圖把死亡率降到最低。他們也根據資料做出了分色風險地圖,視覺化呈現各區域的登革熱風險,讓各區域的民眾事先做好防蚊準備。根據統計顯示,新加坡的疫情已經從2014年高峰每週有891個新增病例,下降到今年高峰只有68人。
「智慧捕蚊、時空演算法,為防疫再添一臂之力」
到了2018年,環境衛生研究院更設計出「智慧重力捕蚊器」(smart gravitraps),用感應器自動偵測飛進去的是哪種類型的蚊子,藉此判斷登革熱的高風險區;有了這項嶄新設計,目前新加坡散布各地高達五萬個捕蚊器,未來再也不需要科學家親自用顯微鏡去一一檢視。
「回到台灣」
台大地理系郭飛鷹、溫在弘等學者為了探索傳染病的傳播方式,則推出了一套簡稱為「時空演算法」(MST-DBSCAN)的傳染病分析方法。實際回顧2014年高雄的登革熱疫情,郭飛鷹、溫在弘等人發現,當年疫情達到高峰的前幾週,有幾個病毒感染的患者群出現分裂,並從市中心往北擴散到左營與楠梓。如果使用傳統的核心密度估計法,就難以看出特定患者群的消長、分合狀態。有了「時空演算法」,防疫單位將能輕易掌握更加精確的病毒傳染趨勢,並精準反應。
從時空演算法到互動地圖,科技結合流行病學的研究,能幫助政府與民間共同對抗致命的登革熱。或許有一天,我們不但可以戰勝登革熱,更能把其他傳染病一網打盡。
【Reference】
1.資料/圖片來源: 天下雜誌 http://bit.ly/2xhlobr
2. 【國衛院論壇出版品】
國家衛生研究院論壇出版品【登革熱防治之發展回顧報告書】: http://bit.ly/2l34uqI
國家衛生研究院論壇出版品-電子書(PDF)線上閱覽: http://forum.nhri.org.tw/forum/book/
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【美食地圖開放下載、自由取用】
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大家還記得吃貨台大在去年發布的美食地圖嗎?經過吃貨台大在去年的統計,票選出最受台大生歡迎的前三十名美食以及前五名飲料並且做成了校園美食地圖。
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