如何利用数据科学应对全球大流行的新冠肺炎。。。

　　2020年03月27日09：08科学大家
　　出品：新浪科技《科学大家》
　　撰文：EricPeraksli前FDA首席科学家兼首席信息官，前哈佛医学院生物信息学中心执行主任，马萨诸塞州剑桥市武田制药国际有限公司高级副总裁
　　本文发表在CellPress细胞出版社旗下数据科学开放获取期刊Patterns。经《科学大家》栏目编辑修改发布。
　　新型冠状病毒席卷全球，截至2020年3月，除南极洲外，所有地区均已出现暴发。毫无疑问，新型冠状病毒对于人类而言是前所未有的挑战，那么据科学家可以在抗疫过程中发挥哪些重要功能呢？
　　此前我曾在一篇文章中简要地回顾了生物防御领域发展史，并重点介绍了风险评估与抗风险能力（resilience）的重要性（所谓抗风险能力指的是在灾难或其他难以预见的危机之中维持日常运转的能力）1。今天，我将进一步介绍生物防御政策，并指出数据科学家们可以采取的一些具体措施来助力构建抗风险能力、疫情应对以及灾后重建。
　　美国的生物防御政策是什么？
　　从顶层设计角度更深入地理解美国的风险应对与抗风险能力构建，我们会发现大部分政策都源于第21号国土安全总统政令（HomelandSecurityPresidentialDirective21），该文件勾勒出了公共卫生与医疗应急准备相关政策和战略的总体框架2。2002年，乔治布什签署了第10号国土安全总统政令《21世纪生物防御》。第21号国土安全总统政令正是在这一文件的基础上进一步完善而成，其关键部分为生物监测、应对措施发布、大规模伤病救治以及社区抗风险能力构建。“生物防御政策全景分析工具”提供了大量政策细节，包括各联邦机构之间复杂的角色和责任关系网3。
　　这些政策的批评意见中，有一些与当前的疫情高度相关，比如这些政策太过宽泛，其最初的目的是防范生物武器，不适用于包括当前新冠疫情在内的一些威胁；相比之下，信息驱动的生物安全战略关注和平时期的所有威胁，能够更好地服务大众4。在我看来这些批评是非常合理的，尤其是考虑到截至目前为止，美国政府对新型冠状病毒的应对乏善可陈。我们不清楚的是，这样的局面到底是因为政策执行出了问题，还是因为这些政策确实无助于应对和平时期的公共卫生威胁。
　　理解抗风险能力最有效的方式：具备系统性思维
　　目前很多关于最小化灾害冲击、保障灾害期间商业运行的同行评议论文，以及大部分综合性的工具包，都聚焦于生物安全保障（即妥善处理生物试剂），或传统生物安全（人为生物威胁的防范策略）5。随着新冠病毒在社区间不断传播且难以溯源，人们开始将扩大社交距离作为首要预防和抗风险策略。全球很多机构都开始采取限制旅行、实行在家办公、分发个人防护设备。这些措施很重要，但是社区传播愈演愈烈，公共卫生官员开始从单一的遏制策略转向遏制和缓解相结合，企业也应当关注这方面的内容。本次疫情已过了预防的时间节点，目前的应对措施应该关注如何将疫情影响最小化。
　　理解抗风险能力最有效的方式之一，便是回顾薄弱环节和具备系统性思维。假如孩子所在的学校关闭，你不得不和他们一起在家隔离，你有后援吗？可以远程工作吗？你所依赖的卖家、承包商或供应商呢？你的供应链是否备货充足？你所在的机构是否早已习惯虚拟会议？大家习惯视频会议吗？手头上有必要的相关技术工具吗？新来的的同事知道自己该怎么办吗？
　　人性化的应对措施有一个令人着迷的特点：目标清晰。不需要没完没了地开会讨论长期策略，也不用每做一个决定都得经过数周的挣扎。优先事项往往每天更新，每个人都知道自己的任务和角色。额外活动就是不必要的。要清醒地设定优先事项，取消非必须的事务，节省资源给亟需处理的事宜。
　　风险应对：从预防转向抗疫
　　在生物防御战略中，将重心由遏制转向缓解，标志着我们进入了直接应对阶段，亦即从预防转向抗疫。正如飞机上总是指导乘客先戴好氧气面罩再帮助其他乘客一样，人们在帮助他人前也必须先保证自己及所在的机构是安全的。数据科学家能做的贡献非常多，会写代码的应当寻找编程的机会；同样，分析师、统计学家、高内涵数据专家、数据政策和法规专家、付款与报销政策专家等也应该在各自的领域寻找贡献点。
　　帮忙的同时要量力而行，但与此同时我们也应该记住，即使是对每一个个体而言，总体的力量也是大于各部分之和的。20142015年埃博拉病毒暴发的时候，我在塞拉利昂一个偏僻的诊所提供技术支持。因为医院供水还未通过检查或认证，诊所无法开业，而我的本科专业恰好是化学工程，因而帮上了忙，我很高兴。所以，要有想象力！
　　就具体技术及相关应用而言，远程医疗不仅前景可期，也得到了广泛的宣传，但是目前的应用零零星星，快速落地还需要专家指导。具体而言，我们需要监管、地理定位和报销这些专业技能，才能充分发挥远程医疗的潜能去抗击疫情。
　　对于那些具备研究和流行病学技能的人，你们大概已经应接不暇了；如果您还有时间和精力，您可以和所在的州、县、区、镇卫生局或同类机构取得联系，他们肯定非常需要您的帮助。如果您在做生物医药产品研发，那么您所在的公司很可能需要并且正在制定计划以保障临床试验基地和受试者的抗风险能力。从定义上来说，参与临床试验的患者都有一些基础疾病，而许多病都会导致他们在感染新冠病毒后的重症风险加大。药品及其原材料短缺已然对临床供应链造成威胁。临床试验偏离预期路径、调整试验设计等问题都将需要生物统计和数据科学的支持。
　　这个清单还可以往下列。沟通策略务求完备有效，相关事实的发布要清晰且有证据支持。无论何时何地，只要有需要，必须能针对疫情暴发、传播、应对、供应链等方面进行复合模拟。错误信息的传播必须得到遏制。目前在社交网站上广泛传播的“压低疫情流行高峰”等宣传，具备确凿的事实依据，对于教育公众非常有帮助，能够帮助民众理解：无论疫情发展到何种程度，减缓疫情传播都是非常重要的。此外，教育患者和医务人员，节约新冠病毒检测试剂盒等宝贵的医疗资源也很重要。“上网自诊狂”是一个真实存在的问题，很多人可能只是出现了轻微的症状、实际感染风险很低，便急切地寻求医疗救助。
　　对程序员和流行病学家来说，目前已有一些强大的专业平台可供建设、调试和部署移动应用，以监测和应对新冠疫情。我自己这些年来一直在用的一款快速开发和应用工具是由Dimagi推出的CommCare，他们已经针对新冠疫情专门推出了工具盒和应用指南6。
　　《冠状病毒技术手册》（CoronavirusTechHandbook）是另一款出色的针对新冠疫情的众包工具7。除了这两款，市面上还有很多其他工具，请选择最符合你当前需求的工具并尽快行动起来。重要的是，疫情当前，时间非常宝贵，不要浪费时间去从头开发，而应该找到有效的工具并将其交给有需要的人。
　　当然，这仅仅是几个例子，实际工作中的机会是很多的，要充分利用自己的职业和社交网络，寻找合适的机会去做贡献。如果你不是适合某个岗位的最佳人选，运用人脉关系去实现人力资源和当前问题的最佳匹配。每一个解决方案都很重要。
　　灾后重建：进一步完善医疗体系
　　感染性疾病暴发的一个特点是很难确定疫情开始和结束的时间点。以20142015年西非埃博拉病毒暴发为例，疫情结束得十分突然，甚至有些出人意料，针对疫情的应对措施也很快从“启动”模式走向“关停”模式8。那次疫情期间，我最后一趟到西非就是为了重建当地的基础设施，使卫生系统恢复到完全运行的状态，包括有能力接诊埃博拉病毒感染者。卫生体系因感染性疾病暴发而崩溃，这并不是低收入和中等收入国家才有的问题。在美国，我们也看到季节性流感暴发严重到医院不得不搭设帐篷来应对大量患者。医疗人员感染是不可避免的，诊所将出现人手不足、物资匮乏的现象，有些诊所将不得不关闭，从而把压力转移到其他地方。重建医疗服务、保障人力资源并帮助医疗机构度过重新营业和扩大服务的脆弱阶段，这是第三个需求点，也是数据科学可以有所为的另一个机遇。
　　灾难性事件过后，必须重新建立沟通渠道，做到信息明确并保障权威性。学校和商业场所也应该做好重新开放的准备，旅行和交通基础设施也需要重建，所有这些活动在起始阶段都是脆弱的，需要得到支持。这有可能需要新的数据系统。在埃博拉疫情过后的重建工作中，我们收到的任务不仅包括帮助医疗机构为传统医疗服务做好准备，还要帮助医院应对以后可能再次出现的埃博拉感染者。重建医疗体系不可或缺的一个环节，就是特别设计的分诊应用，这种应用内嵌了算法指导的诊断步骤，可以帮助新晋的医务人员熟悉疾病诊断。
　　积极应对的另一个要素就是落实相关项目，以应对下一次暴发或大流行。在现代社会，工作中的优先事项转变和人员流动的速度之快是令人震惊的。随着西非迅速结束针对埃博拉疫情的应对举措，很多事项也都不了了之，直到两年后埃博拉疫情在刚果民主共和国再次暴发后才被重新提起。如果当初相关的团队得到了资源支持，能够完成、打包并封装完备的解决方案，那么在刚果民主共和国再次暴发埃博拉疫情时，便可以节省几个月的时间。正如美国应急药品国家战略储备（StrategicNationalStockpile）保障了许多救命药品和医疗物资的供应，我们也需要一个对应的技术和数据储备，并且妥善维护，随时准备在下一次疾病暴发时投入使用。人们往往在暴发早期浪费了大量时间，而疫情也正是在这一阶段迅速发酵。
　　这个阶段也是到现场的好时机，你可以为当地的医疗和公共卫生服务提供任何帮助。此时的感染风险已经大大降低，而人多力量大，不论是写代码、分析数据，还是敲锤子、刷油漆、采购，亦或是帮忙记录和公布数据、诊疗和或研究结果，这不仅仅是恢复期，更是提升期。众所周知，一个强大、具备抗风险能力的医疗体系永远都是对抗流行病的第一战线。重建阶段的目标，不应该仅仅是将其恢复到疫情暴发前的水平，而应该进一步完善医疗体系，未雨绸缪，毕竟下一次疫情随时都有可能来到。
　　最后，在考虑、执行上述任何意见之前，要照顾好自己和家人，保障自己的生活和社区秩序。得病的人越少，在疫情期间以及后续必不可少的重建期，才能有越多的人能够去帮助他人。
　　查阅英文原文，请至CellPress官网，原文标题：APrimeronBiodefenseDataScienceforPandemicPreparedness
　　参考文献
　　https：forge。duke。edublogprimerbiodefensedatascienceandtechnologypandemicpreparedness
　　https：fas。orgirpoffdocsnspdhspd21。htm
　　https：bplat。pnnl。gov
　　https：mwi。usma。edudontneedanothernationalbiodefensestrategy
　　https：www。cdc。govcoronavirus2019ncovlabbiosafetyfaqs。html
　　https：cdn2。hubspot。nethubfs503070CommCare20for20COVID1920Outbreak20Response。pdf
　　https：coronavirustechhandbook。com
　　ColtartCE，LindseyB，GhinaiI，JohnsonAM，HeymannDL。TheEbolaoutbreak，20132016：oldlessonsfornewepidemics。PhilosTransRSocLondBBiolSci。2017；372（1721）：20160297。doi：10。1098rstb。2016。0297