疫情可視化，基於知識圖譜的AI「戰疫」平台如何做？

• 2020 年 2 月 20 日
• 筆記

來源 | DataExa淵亭科技

武漢封城半個月，疫情依然嚴峻。但與17年前的SARS相比，中國在此次疫情防控工作中展現出了更高的醫療救治水平、更快的防疫反應速度、更透明的資訊披露機制、更迅速的數據報送機制。

在這場沒有硝煙的戰役中，社會各界團結一致，眾志成城。除了我們所熟知的逆行英雄、愛心募捐，以及傳統的防控措施外，新興科技的引入，使疫情防控的各個鏈路變得更加高效，大大提高了病毒分離、患者識別、隔離監控、行程預警等各環節防控工作效率。

例如，在病例篩查和藥物研發方面。浙江省疾控中心上線的自動化全基因組檢測分析平台採用了阿里達摩院研發的AI演算法，原來數小時的疑似病例基因分析被縮短至半小時，大幅縮短確診時間，並能精準檢測出病毒的變異情況。

在體溫測量和節省人力方面，一些地區配備了兼具紅外線熱成像鏡頭的無人機，可實現遠程測量居民體溫，避免了接觸引發的感染。無人機還能夠進行移動宣傳，傳播防疫知識，幫助工作人員更好的開展日常排查和摸排宣導工作。

除此之外，得益於移動互聯網的發展，通過搜索引擎、新聞客戶端、社交網路、社交媒體等，人們可以及時全面便捷的獲取官方權威發布的實時數據、疫情動態和防疫知識等資訊，做好個人防護措施。

為進一步發揮人工智慧賦能效用，工信部在2月4日發布《充分發揮人工智慧賦能效用 協力抗擊新型冠狀病毒感染的肺炎疫情倡議書》，倡議組織科研和生產力量，把加快有效支撐疫情防控的相關產品攻關和應用作為優先工作。

面對疫情的快速傳播，認知智慧服務廠商淵亭科技響應國家和社會需求，經過仔細梳理分析，研發出一套適用於全國相關政府部門開展工作的【疫情智慧作戰平台】。

淵亭-疫情智慧作戰平台總架構圖

淵亭【疫情智慧作戰平台】基於智慧畫像分析、知識圖譜挖掘等關鍵技術，通過疫情相關大數據實時採集、知識關聯、融合分析，能夠高效追蹤人群流動方向和地點、挖掘可疑病毒攜帶者的行動軌跡、及時發現「高危群體」和超級傳播源，幫助防控部門準確識別各階段需要重點關注的關鍵節點（如重點防控區域），並能夠生成內容豐富的可視化分析報告，支撐各疫情防控工作的跨域跨部門協同。

從發現高危到阻斷傳播，關鍵在「找人」

在傳染病發生髮展和傳播的過程中，及時找到具有傳染風險的人，是確保疫情防控工作有力有序開展的關鍵。淵亭【疫情智慧作戰平台】通過知識圖譜等AI技術，快速挖掘以下四類關鍵人群，即「超級傳播者」、「處於傳播網路中心地位的病毒攜帶者」、「密切接觸者（一度、二度、三度傳播人群）」、「無癥狀感染者」，幫助防控部門從根源阻斷病毒傳播途徑。

應用一：超級傳播源挖掘

對於已經感染病毒的患者來說，一部分群體可能不會進一步傳播病毒，而另外一部分群體具有極強的傳播能力，後者一般被流行病學家們稱為「超級傳播者」。這些群體的存在可以大大加快病毒傳播的速度，或極大程度擴大疾病的地理分布。

世界衛生組織曾將SARS的「超級傳播者」定義為：能將SARS病毒傳染給十個以上的帶病傳播者。在此次疫情中，武漢最近的報道列舉了一例感染14名醫護人員的病人。像這樣的病患就可以被當做「超級傳播者」。因此，對於傳染性疾病來說，做好防控工作的首要任務，就是及早發現「超級傳播者」再控制傳播源。

SARS病毒傳染演化圖

2001年，Pastor-Satorras 等人首次研究了基於圖網路的流行病傳播，病毒傳播網路的結構具有無標度、小世界和高集群係數等統計特性，其中網路中的少許大度節點是引起流行病長存於網路的關鍵因素，即「超級傳播者」節點。它們一旦被流行病感染，就能使得周邊節點也被感染，從而形成能維繫整個系統長存流行病的小團體。

淵亭知識圖譜構建分析平台，針對以上問題提供「疫情圖譜快速構建與分析工具」。基於平台的圖譜構建端，將出行、線下社交等接觸性數據以知識圖譜形式進行表徵，後通過圖譜分析端所提供的圖挖掘演算法直接完成出入度分析及網路模式識別，快速分析出圖譜網路中的「超級傳播者」，在此基礎上，生成「潛在的病毒感染人員名單」，為醫務防護快速隔離提供重要的線索和依據，如下圖所示：

超級傳播者定位

應用二：關鍵節點發現

疫情的爆發與防控具有一定的時間性和周期性，動態複雜的環境為突發的疫情事件管理與決策提出了新的挑戰。當前新型冠狀病毒疫情仍處於演化中，如何在互動式參與的多極化、動態化網路傳播模式下密切跟蹤疫情事件演化過程，快速收集、評估影響、精準研判、及時回應，是疫情事件管理和疫情防控的關鍵。

在疫情事件的傳播過程中，處於中心地位的病毒攜帶者將原本相互間並無直接關聯的組織或個人聯繫起來，形成具有特殊拓撲性質的網路結構，這些中心成員在傳播網路中也稱為關鍵節點。根據網路傳播的二八定律，疫情傳播主要由關鍵節點人和敏感人群推動，因此分析和識別出疫情傳播網路中關鍵人群的定位和影響路徑，以此重點防控關鍵節點的傳播行為，對於控制疫情傳播具有極其重要的價值。

在全面、合理地判定傳播中的關鍵節點的基礎上，對動態疫情事件進行監測、預警成為此次疫情防控的關鍵。基於此，淵亭知識圖譜平台，提供基於動態傳播圖譜的關鍵節點角色分析功能，完成動態圖譜下的階段性關鍵節點挖掘，幫助防控部門準確識別各階段需要重點關注的關鍵節點，以此進行區別性重點隔離與防控：

淵亭動態圖譜關鍵節點挖掘操作流程圖

首先，我們對突發事件資訊傳播過程按時間進行階段劃分，並構建各階段傳播網路G1、G2、G3、G4；根據用戶在各階段傳播網路中的結構優勢、資訊優勢和響應優勢分別計算觀測樣本在各階段的局部影響力L1、L2、L3、L4；後通過動態設置PageRank演算法的初始影響力值和轉移概率，分別計算各階段的病毒傳播全局影響力WPR1、WPR2、WPR3、WPR4；從而綜合分析出觀測樣本在第k階段的全局影響力和第k-1階段的影響力剩餘值，依次計算階段傳播影響力TPR1、TPR2、TPR3、TPR4；最終根據階段傳播影響力值對觀測樣本進行排序，識別各階段需要重點關注的關鍵節點。

關鍵節點傳播分析

應用三：基於同行關係的高危群體防控

眾所周知，與流行傳染病患者密切接觸的人，自身被感染的風險更高，並且有可能進一步傳染他人。而當網路規模無窮大時(即熱力學極限下)，網路中的少許大度節點(即重要城市)會導致流行病在全球範圍內爆發。因此，追蹤並觀察這些密切接觸者有助於「高危群體」第一時間得到護理和治療，並防止病毒進一步擴散。這也是當疫情出現擴散和爆發趨勢時，控制大規模爆發的有效手段。

淵亭知識圖譜平台，提供從接觸者識別、關係網路圖譜構建、到跟蹤監測的全流程能力支援。通過快速集成鐵路（鐵科院）、航班（中航信）等交通數據，構建接觸性人員關係網路圖譜，分析已知與潛在感染關係的可能性並進行可視化展示。

疫情傳播擴散圖

對於發現確診的病人，結合已知的其乘坐的某班次高鐵/航班資訊和交通訊息圖譜，利用淵亭的圖譜關係挖掘演算法快速分析出直接同行人（一度傳播人群）以及潛在的二度、三度傳播人群，並通知同行人所在地防疫辦（可以通過車廂或航班的位置遠近設置嚴重程度），按照具體環境條件進行不同程度的隔離與觀測，定位病毒源頭的常駐人群，並追蹤這些高危人群後續的行為軌跡，精準聯繫到其密切接觸的具體人員，完成接觸者識別和跟蹤。

一度、二度傳播人群挖掘

應用四：基於聚集資訊群體性傳染防控

在疫情擴散期，必要性公眾場所的人員進出防控變得極其關鍵，此次疫情採取的檢測和限制手段主要是體溫篩查，但體溫篩查很難識別出無明顯病症但存在高風險攜帶性的「無癥狀感染者」，這部分病人雖然病情輕，但是仍然具有傳染性。因此如何挖掘出無明顯病症但存在高風險攜帶性的人群同樣是打好「疫情攻堅戰」的關鍵環節。

疫情重點傳播區域分析

淵亭科技知識圖譜平台，提供基於聚集資訊快速構建接觸性人員關係網路的能力，可對進出地鐵、商場等公共場所的人員進行實時的病毒攜帶可能性挖掘（即獲得觀測對象潛在的攜帶畫像），彌補了當前僅憑實時體症檢測的不足。

基於傳播關係的人員攜帶可能性分析

當觀測對象出現在監測區域時，檢測人員不僅可以對其進行實時的體征檢測，而且可以基於平台提供的圖譜分析挖掘能力，根據確診病人和高風險人群，對接觸性人員關係網路進行潛在關係的碰撞分析，得到觀測對象潛在攜帶病毒的可能性，並提供了圖譜網路方式的可能性解釋，即：通過怎樣的傳播路徑與分析過程推測出其攜帶的可能性。

疫情面前，時間就是金錢。淵亭技術中台的所有能力均採用模組化的開發方式，還可以按照不同的病毒特點進行應用邏輯的靈活組合，快速滿足疫情期間不同場景的應用需求。

疫情期間，淵亭向全國疫情防控部門免費提供產品和技術支援，並已將疫情防控作為長期重點研究項目加入淵亭認知中台場景庫中。充分發揮公司的產品和技術優勢，為疫情防控貢獻力量。

從無知到有序，科技力量正在不斷地縮小我們和病毒追趕的差距。我們相信，未來，人工智慧、大數據等前沿科技將進一步深入到社會治理的方方面面，在應對突發公共事件、提升城市運行效率，醫療技術攻堅等關鍵領域，更多的場景痛點將被科技力量解決。

獲取完整方案/申請合作請聯繫：0592-5528280/[email protected]

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