“該項目案例由中科天璣數(shù)據(jù)科技股份有限公司（簡稱：中科天璣）提交申報，參與數(shù)據(jù)猿推出的《尋找新冠戰(zhàn)“疫”，中國數(shù)據(jù)智能產(chǎn)業(yè)先鋒力量》的公益主題策劃活動。

疫情期間，大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等數(shù)字技術的應用，成為抗擊疫情的“新式武器”。天璣數(shù)據(jù)大腦疫情風險感知預警平臺“智疫通”為公眾提供疫情趨勢智能預測、智能問答、態(tài)勢分析、風險感知、信息速遞等各類相關權威內(nèi)容及助理服務。

“智疫通”能夠近乎真實反映流行周期內(nèi)的疫情速度趨勢，及時了解話題態(tài)勢和熱點關注，溯源傳染源聚集地和潛在受感染者，在疫情期間被廣泛應用，為科學防治、精準施策提供數(shù)據(jù)支撐，服務于國家政府部門和大眾。

目前，“智疫通”已通過發(fā)布疫情預報、政企合作、實踐教學等形式對外推廣。

項目開發(fā)起止時間：2020年2月4日啟動，2月8日上線。

應用場景

一是對互聯(lián)網(wǎng)海量多源異構數(shù)據(jù)實時采集、分析、監(jiān)測，采用自主研發(fā)的自增強泊松過程模型預測疫情態(tài)勢，基于深度語義匹配技術支持疫情防護知識傳播，對病患行為軌跡、治療藥物研究等維度進行時空關聯(lián)圖譜分析，為有關部門提供疫情傳播規(guī)律與風險感知預警，助力精準復工復產(chǎn)；

二是依托“天璣數(shù)據(jù)大腦智能機器學習平臺”及相關教學資源，培養(yǎng)學生成為大數(shù)據(jù)分析人才，科技助力“復學復課”；

三是支撐安防等部門對互聯(lián)網(wǎng)輿情有效監(jiān)測，通過自然語言理解算法和模型，應用互聯(lián)網(wǎng)海量多源異構數(shù)據(jù)的深度分析與挖掘，形成人腦決策和計算機智能共生的大數(shù)據(jù)分析環(huán)境及工具系統(tǒng)，萃取重大戰(zhàn)略情報；

四是為行業(yè)開發(fā)者提供開放式應用開發(fā)平臺，在金融、能源、工業(yè)制造等傳統(tǒng)行業(yè)，依托該平臺快速構建智能算法和模型，提升傳統(tǒng)行業(yè)效能，構建大數(shù)據(jù)智能技術生態(tài)，加速企業(yè)在各業(yè)務場景的落地，賦能大數(shù)據(jù)企業(yè)復工復產(chǎn)。

面臨挑戰(zhàn)

疫情過后，經(jīng)濟增長會面臨更大的壓力。整個社會將重新審視數(shù)字技術的價值和企業(yè)的社會責任感，中科天璣作為大數(shù)據(jù)企業(yè)更感受到了技術創(chuàng)新的緊迫性和使命感。大數(shù)據(jù)、人工智能不僅僅在應對突發(fā)公共事件，公共安全治理、提升城市運行效率，醫(yī)療技術攻堅等關鍵領域大有可為，在更廣闊的產(chǎn)業(yè)領域，在幫助各行各業(yè)智能化升級方面，更將發(fā)揮核心引擎的作用。如何將積累的大數(shù)據(jù)、人工智能技術快速應用到疫情場景，將大數(shù)據(jù)賦能防疫及重大災害，是疫情帶給科技企業(yè)的靈魂考題。

一是全新的理論挑戰(zhàn)。面對突如其來的新型病毒肆虐，在疫情初期醫(yī)學對病毒的研究尚未得到權威結論的情況下，經(jīng)典傳染病傳播模型SEIR并不能完全準確的反應疫情走勢。因此，何種理論模型能夠基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)以及病毒特點進行疫情精準分析，是研發(fā)過程中亟需解決的問題。經(jīng)過多番論證及優(yōu)化后，團隊提出自增強泊松過程(Reinforced Poisson Process)模型對此次疫情傳播趨勢進行分析和預測。

二是全新的團隊協(xié)作。疫情爆發(fā)初期正值春節(jié)假期，但為公眾和政府提供風險預測預警刻不容緩。中科天璣產(chǎn)品研發(fā)團隊從正月初六就開始連軸轉，從最初的設計構想不斷完善成為精準可用的疫情風險感知預警平臺，向社會展示了科技型企業(yè)賦能抗議及重大災害中的積極作用。

三是全新的用戶領域。中科天璣長期服務于黨政軍行業(yè)用戶，“智疫通”抗疫平臺將原本應用在宣傳、網(wǎng)信、安全、政法、軍工等領域的大數(shù)據(jù)智能技術快速應用到疫情場景，面向公眾和政府提供準確可靠的信息服務，并根據(jù)疫情演變情況，進一步研發(fā)拓展其功能，數(shù)據(jù)不僅覆蓋國家衛(wèi)健委、各地衛(wèi)健委、權威媒體官網(wǎng)的公開信息，更依托“天璣數(shù)據(jù)大腦”，不斷學習矯正，確保數(shù)據(jù)信息安全可靠、實時全面。

實施過程

天璣數(shù)據(jù)大腦在基礎設施平臺層面，把共性技術整合成技術平臺，從數(shù)據(jù)采集、存儲、治理到算法模型，打造云、大數(shù)據(jù)、智能服務的融合共性平臺，支撐企業(yè)級大數(shù)據(jù)智能應用。

“智疫通”基于天璣數(shù)據(jù)大腦，整合天璣數(shù)據(jù)采集平臺（WDE）、大數(shù)據(jù)存儲管理平臺（BDE）、智能機器學習系統(tǒng)（BDA）、輿情監(jiān)測系統(tǒng)（TechRoute）和智能情報分析系統(tǒng)（GoIN）等技術，提供“智能預測”、“智能問答”、“態(tài)勢分析”、”風險感知”、“信息速遞”等服務，幫助國家政府部門和大眾針對疫情感知、分析、預測、行動，根據(jù)疫情發(fā)展態(tài)勢采取有效防控防護措施并進行實時調整，隨時獲取相關指導信息。

 1 自增強泊松過程的智能預測技術

可視化智能機器學習系統(tǒng)（BDA）是集數(shù)據(jù)預處理、模型訓練、預測、評估、應用發(fā)布為一體的一站式大數(shù)據(jù)智能分析挖掘平臺。“智能預測”功能基于天璣智能機器學習系統(tǒng)（BDA）生成，采用自增強泊松過程(Reinforced Poisson Process)預測模型對此次疫情傳播趨勢進行分析和預測。

該預測模型根據(jù)以下三個微觀機制的影響來建模個體被病毒感染并發(fā)病這一疫情傳播的動態(tài)過程：1）病毒傳染性，即病毒自身的傳染性對最終的感染人數(shù)起決定作用；2）級聯(lián)傳播所帶來的自增強效應，即病毒當前的感染人數(shù)越多越容易進行新的傳播感染；3）病毒傳播的時效性，即隨著時間推移，病毒感染人群繼續(xù)感染他人的可能性會下降。例如，對于某個傳染病 d，其感染人群動態(tài)過程建模為一個速率為：

圖1：疾病感染人群動態(tài)過程的產(chǎn)生式概率圖模型

圖2：全球疫情趨勢天璣智能預測

如圖2所示，以6月17日數(shù)據(jù)為例，實際總確診數(shù)為83293，預測總確診數(shù)為83309，誤差率為0.02%，近乎真實反映了流行周期內(nèi)的疫情速度趨勢。BDA平臺將根據(jù)數(shù)據(jù)變化情況不斷調整算法、迭代優(yōu)化模型，為公眾提供更加智能與精準的預測結果供參考。

 2 基于深度語義匹配的智能問答技術

“智能問答”功能基于深度語義匹配的信息檢索技術，面向大眾科普問答有關病毒傳播、實時情況、醫(yī)學信息、防護知識等。疫情期間，各類信息和人們的生活息息相關，如個人防護指南、確診治愈人數(shù)、工廠復工復產(chǎn)等指導信息。幫助用戶快速從大量疫情信息快速方便獲取需要的信息是Infobot的設計初衷。Infobot是信息驅動的對話機器人定制系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)用戶可以快速根據(jù)自己的數(shù)據(jù)構建對話機器人。支持的用戶信息形式更為豐富：無結構文本、歷史問答、表格等，從而支持文本檢索、搜索問答、FAQ、表格問答等多種對話形式。

疫情期間，利用疫情數(shù)據(jù)和Infobot定制出NCP問答機器人小天，用來幫助人們快捷準確獲取回答疫情相關信息。從衛(wèi)健委采集疫情數(shù)據(jù)形成表格，基于表格問答技術，幫助用戶快速了解各地疫情情況。從權威網(wǎng)站采集大量問答對，涵蓋個人防護的各種細節(jié)，幫助群眾做好個人防護。從權威新聞網(wǎng)站100多萬新聞數(shù)據(jù)，進行全文索引查詢，并加入深度語義匹配，幫助用戶快速獲取疫情相關消息。

圖3：天璣疫情智能問答助手

“專家預測”功能收集整理各大權威專家與機構發(fā)布的疫情相關預測；“模擬預測”功能基于經(jīng)典傳染病傳播模型SEIR原理，通過網(wǎng)民自行調節(jié)“人員接觸”參數(shù)，模擬可能的疫情結果，直觀感受隔離對疫情防控的影響，并可針對“感染增速何時下降？”提出自己的觀點。

圖4：模擬預測與專家預測觀點

 3 基于天璣數(shù)據(jù)大腦的輿情感知監(jiān)測技術

“態(tài)勢分析”功能針對疫情期間的輿論話題進行分析，包括整體態(tài)勢、媒體態(tài)勢分析及網(wǎng)民態(tài)勢分析模塊，通過“天璣數(shù)據(jù)大腦”對海量網(wǎng)絡信息進行實時的自動信息采集、分析、匯總、監(jiān)測、并識別其中的關鍵信息，及時了解話題態(tài)勢和熱點關注。

圖5：態(tài)勢分析

“信息助理”功能針對網(wǎng)友關注的疫情防護與保障，推薦實用工具與資訊。其中“工具推薦”提供第三方疫情防控工具服務，如天璣疫情智能問答助手、新冠肺炎小區(qū)查詢、個人防護能力測試等；“熱點關注”展示最近一段時間內(nèi)網(wǎng)絡關注熱門話題，為政府及企業(yè)能夠及時掌握當前熱點話題風向提供支撐；“疫后保障”功能展示政府及社會各界出臺的各類利民、優(yōu)惠政策、企業(yè)復工保障等內(nèi)容；“個人貼士”功能展示個人防疫知識、健康習慣建議、自我心理調節(jié)、遠程辦公技能等內(nèi)容。

圖 6：信息助理

 4 基于時空關聯(lián)的風險分析預警技術

天璣智能情報分析系統(tǒng)（GoIN）通過對覆蓋政治、軍事、經(jīng)濟、社會等方面的大數(shù)據(jù)關聯(lián)融合，輔助用戶從大數(shù)據(jù)中萃取重大情報，實現(xiàn)人機協(xié)同的情報深度可視化分析、快速研判、智能生成與協(xié)同決策。“智疫通”基于GoIN對全國疫情發(fā)展態(tài)勢、不同時空的演化對比、確診患者行為軌跡、治療藥物和研究單位進行時空關聯(lián)圖譜分析，綜合分析確診病患、疑似病患和密切接觸者的行動軌跡，準確刻畫跨地域漫入、漫出的不同類別人員的流動情況，追蹤高危聚集地和潛在受感染者，進行疫情傳播規(guī)律與風險感知預警，指導防控和復工復產(chǎn)，加快產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟復蘇。

首先，將各省市公布的患者行為軌跡數(shù)據(jù)拆分成省份、城市、患者、軌跡事件、活動地點五類節(jié)點進行處理。截止到2020年2月18日，共收集數(shù)據(jù)包含30個省份（湖北省未公布）、316個城市、4159例確診病例、17417條軌跡事件、4416個活動地點。該五類節(jié)點之間存在如下四類關系：1）患者與軌跡事件；2）患者與活動地點；3）活動地點與城市；4）城市與省份。

根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，采用PageRank算法展開多維度分析。

一是進行節(jié)點重要度分析，以反映地區(qū)疫情的嚴重程度。在省份層面，黑龍江省、河南省、重慶市、湖南省這些省份排名靠前。以黑龍江省為例，如圖7所示，可以看到黑龍江省下屬的地級市的患者活動地點（藍色點）都較多，并且有四個地級市（哈爾濱市、雙鴨山市、牡丹江市、七臺河市）的患者都在“哈爾濱冰雪大世界”活動過。

圖7：黑龍江省各市的患者信息

在城市層面，黑龍江省哈爾濱市、湖南省常德市、河南省商丘市、湖南省株洲市排名比較靠前。在患者活動層面，珠海站、湖南省株洲市腰潞鎮(zhèn)橫屋村，黑龍江省雙鴨山市友誼縣寶盛超市、黑龍江省哈爾濱市九豐家園、惠東萬科雙月灣、廣州南站等地點排名靠前，這些地點確診病例患者活動較多，可能出現(xiàn)聚集性疫情。

圖8：腰潞鎮(zhèn)橫屋村患者信息

二是進行社區(qū)發(fā)現(xiàn)分析，聚類出“中山大學附屬第五醫(yī)院”、“友誼寶盛超市”和“苗姓、冉姓家庭”三大社區(qū)，患者活動地點與節(jié)點重要度分析結果相印證，證明病毒的社區(qū)性和家庭性傳播是值得注意的。

圖9：友誼寶盛超市社區(qū)

“智疫通”同時對疫情變化進行時空分析?；?019年12月1日至2020年2月20日的全國疫情數(shù)據(jù)進行分析后發(fā)現(xiàn)：1）從全國疫情變化層面，可看出疫情是由武漢向周邊城市逐漸擴散；2）從湖北疫情變化方面，武漢周圍城市疫情最嚴重的；3）將疫情嚴重的湖北與浙江疫情變化進行對比，發(fā)現(xiàn)兩個省的疫情模式完全不同。湖北主要從中心城市武漢向外發(fā)散，浙江主要從沿海城市溫州向內(nèi)發(fā)散。

圖10：全國確診疫情發(fā)展態(tài)勢

研究單位和藥物關聯(lián)也是重要的分析方向。在研究單位活躍度層面，較為活躍的有華中科技大學同濟醫(yī)學院（一共進行了15項臨床課題研究）和浙江大學醫(yī)學院附屬第一醫(yī)院（一個合作課題和8項獨立研究）。在研究單位間的合作層面，當前研究合作較密切的有湖北、天津、北京等地中醫(yī)院。在治療藥物及其手段方面，發(fā)現(xiàn)研究課題中最受關注的的藥物或手段主要有三類：氯喹類藥物（至少有15項課題圍繞該類藥物開展）、洛匹那韋/利托那韋片（圍繞其開展的課題研究至少8項）、中醫(yī)藥相關藥物的研究：包括金銀花，雙黃連口服液，連花清瘟顆粒等（圍繞其開展的研究至少有10項）。分析發(fā)現(xiàn)氯喹和金銀花是研究藥物的兩項重要成分。

圖11：研究單位合作

圖12：治療藥物及其手段

應用效果

目前，根據(jù)“智疫通”平臺發(fā)布的多期全球疫情趨勢智能預測日報，內(nèi)容涵蓋疫情快訊、趨勢預測、熱點關注、互動話題，服務于大眾。此外，推送多期疫情輿情分析報告和簡報給政府主管部門，并配合對疫情傳播過程中的線索做專項分析，為政府提供疫情防控決策參考。

“智疫通”與中再集團合作，推出“再·醫(yī)”平臺疫情預測研究與輿情態(tài)勢分析功能，“再·醫(yī)”平臺依托國家衛(wèi)健委、國資委、國家疾控中心、國家氣象局、中國人壽、丁香醫(yī)生及多家國內(nèi)科技企業(yè)，充分發(fā)揮政企協(xié)同優(yōu)勢，匯聚疫情防控、疫情預警、疫情地圖、實時播報、辟謠與防護、在線就醫(yī)診療等方面的數(shù)據(jù)和專業(yè)服務能力。其中，“共抗疫情”頻道開辟“風險自評、疫情動態(tài)、疫情預測”欄目，幫助海外國人提升疫情風險防控意識，增加風險抵御技能，提供更全面的智能化疫情防控服務，共同守護“一帶一路”沿線國家國人的健康。

在“停課不停學”背景下，山東財經(jīng)大學應用“智疫通”將疫情大數(shù)據(jù)建模與預測融入遠程實踐教學，組織近百名師生進行線上模擬預測與分析實戰(zhàn)，產(chǎn)生良好的示范作用，促進校企融合“復學復課”，為進一步建立長效合作機制，服務社會提供了契機。

將來，“智疫通”還將根據(jù)疫情演變情況，進一步研發(fā)拓展其功能，為公眾提供更全面的風險感知預警服務，數(shù)據(jù)不僅覆蓋國家衛(wèi)健委、各地衛(wèi)健委、權威媒體官網(wǎng)的公開信息，更依托“天璣數(shù)據(jù)大腦”，不斷學習矯正，確保數(shù)據(jù)信息安全可靠、實時全面。

關于中科天璣

中科天璣數(shù)據(jù)科技股份有限公司成立于2010年1月，是中國科學院計算技術研究所（簡稱“中科院計算所”）控股的大數(shù)據(jù)方向高新技術企業(yè)，是中科院計算所加速大數(shù)據(jù)技術成果轉化，在大數(shù)據(jù)方向唯一的產(chǎn)業(yè)化平臺。公司以大數(shù)據(jù)智能計算引擎、人工智能算法為核心，圍繞大數(shù)據(jù)平臺、自然語言處理、機器學習、知識圖譜、人工智能等方面不斷拓展。

中科天璣是大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)國家工程實驗室的重要共建單位和示范應用基地，承建的大數(shù)據(jù)引擎及情報分析系統(tǒng)實驗室致力于推進大數(shù)據(jù)基礎設施、大數(shù)據(jù)分析和情報大數(shù)據(jù)示范應用三大方向技術研究和大數(shù)據(jù)產(chǎn)品的定型推廣。

中科天璣技術力量雄厚，專業(yè)人才濟濟，博士、碩士人數(shù)占總人數(shù)的35%以上，核心成員承擔過國家863計劃、國家973計劃、國家自然科學基金及國家信息安全重大專項等多項重大課題的研究，并多次榮獲國家重大獎項。

中科天璣始終踐行“深挖價值、服務國家、惠及大眾”的愿景，致力于打造安全可信、智慧敏捷的大數(shù)據(jù)基礎平臺產(chǎn)品和行業(yè)大數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)，建設情報大數(shù)據(jù)分析第一品牌，為用戶提供大數(shù)據(jù)整體解決方案，助力中國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

來源： 數(shù)據(jù)猿