抗击传染病的大胆创意(IDEA)
有时,人类遭遇的灾难波及范围过大,不容忽视。传染病夺去大量生命就是这样一场灾难,年复一年,一波疫情尚未平息,一波新疾又起。
作者:Fady Jameel – Abdul Latif Jameel 副总裁兼副主席
这对我们道德上的要求尤其迫切,因为受传染病影响最严重的地区(较贫穷的所谓的第三世界国家)通常位于那些缺乏资源来紧急采取应对措施的国家。
但一切并不一定要变成为这样。我相信,现代技术和数据智能已使我们能够准确有效解决这种全球性灾难。因此,我们面临的问题非常明显:如何利用我们掌握的新工具来抗击这一日益增长的威胁,并开始拯救更多的生命。
图表中数据令人震惊。
根据世界卫生组织 (WHO) 数据显示,传染病每年夺去近 900 万人的生命,其中许多是五岁以下的儿童。有幸存活下来的人也可能会面临终身残疾。[1]
传染病是全球十大死亡原因之一。2016 年,下呼吸道感染(典型肺炎)导致约 300 万人死亡;痢疾导致约 140 万人死亡;肺结核导致约 130 万人死亡;而艾滋病又导致约 100 万人死亡。[2]
然而,这只是真正灾难的的冰山一角,因为新闻头条证实埃博拉、霍乱、寨卡病毒和中东呼吸综合征再度爆发,全球死亡人数剧增。
绘制蔓延轨迹
迅速发展的流行病学帮助我们追踪新疾病爆发的地点和扩散速度。它还允许我们判断流行病(某一人群中某一疾病病例的突然激增)何时演变成流行病(一次蔓延到几个国家甚至几大洲)。
例如,世卫组织将 2014-2016 年在西非爆发的埃博拉疫情描述为自 1976 年首次发现该病毒以来最严重的流行病,疫情始于几内亚,随后蔓延至塞拉利昂和利比里亚。几内亚死亡人数超过 2,500 人,塞拉利昂死亡人数约 4,000 人,利比里亚死亡人数接近 5,000 人。目前,刚果民主共和国东部地区正在爆发疫情。[3]
霍乱从未远离我们,霍乱近期又在安哥拉、埃塞俄比亚、索马里、苏丹、越南、津巴布韦、赞比亚和南非爆发。2008 年,津巴布韦爆发了一场流行病,持续了将近一年,蔓延到全国以及邻国赞比亚和南非。世卫组织将也门 2016 年的霍乱疫情描述为“世界上最严重的霍乱疫情”。据估计,全球每年霍乱感染者约为 300 至 500 万人,感染致死人数约为 100,000 至 130,000 人。[1]
寨卡病毒其实早在 20 世纪 50 年代就已在非洲和亚洲被发现,尽管最近才引起全球关注。直到 2013 年,寨卡才进入大洋洲地区,但随后很快就渗透到了美洲。2015 年,爆发于巴西的疫情迅速蔓延到南美、中美洲、北美和加勒比地区的其他国家。仅在巴西就记录了约 150 万例寨卡病毒病例。寨卡是一种非常可怕的病毒,可以由孕妇传播给未出生的婴儿,经常导致被称为小头畸形的生命限制性疾病。
欧洲疾病预防和控制中心(ECDPC) 报告称,2015-2016 年疫情爆发后,巴西约有 1,500 起小头畸形病例。[1]
中东呼吸综合征 (MERS-COV),呼吸道感染,又称“骆驼流感”,是另一种需要我们日益警惕的极端威胁性疾病。
中东呼吸综合征最初于 2012 年在沙特阿拉伯出现,并蔓延至阿拉伯半岛,患病死亡率超过三分之一。
同年,伦敦发现一例中东呼吸综合征患者,疾病跨境速度之快令人震惊。三年后,韩国疫情大规模爆发。疫情期间,约 6,508 人被隔离,184 例确诊病例和 19 例死亡病例。 [1]
一连串的灾难事件暴露了人类的脆弱性
我们当今生活的世界与几十年前的世界截然不同。人口激增给基础设施和资源带来了新的压力。在许多国家,越来越多的人生活在比以往更狭窄的范围内,人口密度越来越大。
气候变化导致洪水和飓风等自然灾害的发生率增加,这些自然灾害摧毁了生活条件,并使许多人生活在不卫生的环境中。战争和边境冲突等其他人为因素也会产生类似影响。
与此同时,全球流动性呈指数级增长,这意味着地方性流行病现已遍及全球。这场“连串的灾难”使人们需要更迫切地努力应对这些灾难性疾病(通常是可预防的)传染病的爆发和蔓延。
NCBI 为美国国家卫生研究所编写的报告,例如,跟踪自然灾害后发生的疾病爆发。[1]
报告记录了以下事件:2004 年孟加拉国洪水后爆发痢疾,涉及 17,000 多起病例;1998 年西孟加拉邦洪水后爆发霍乱,涉及 16,000 多起病例。
1991 年菲律宾皮纳图博火山爆发,导致人口密集区流离失所人口中约 18,000 例麻疹病例。2005 年东南亚地震后,巴基斯坦登记了 400 多名麻疹患者。1991 年哥斯达黎加疟疾病例的急剧上升与同年该国大西洋地区的地震有关。
从另一个角度来看,2002 年在知名医学杂志《柳叶刀》上发表的一份报告研究了终极人为灾难——战争(战争期间和战后)对疾病的影响。
报告确定了 25 个受战争冲突影响的国家,大部分位于撒哈拉以南非洲,呼吸道感染、痢疾、麻疹和疟疾致死人数占总死亡人数的 70%。
该报告估计,大规模流离失所后的“粗略死亡率”比基线死亡率高 60 多倍,并强调 1994 年 6 月戈马爆发霍乱和痢疾后有 12,000 名卢旺达难民死亡。[1]
图片可能较暗,图案清晰,但信息没有丢失。随着危险的增加,我们的应对手段也在增加。正是在此处,我确定 Abdul Latif Jameel 可以发挥重要作用。
自然灾害的技术解决方案
人工智能 (AI) 正在成为我们抗击传染病的最有价值武器。使用先进的计算机系统,我们越来越能够破解之前不可预测的表象和传播。
在最基本的层面上,人工智能使我们能够在发生新的传染病爆发时收集实时数据,并通过将这些数据与现有模型进行映射来预测其可能的行为。反过来,这可以帮助应急小组和科学家设计出最迅速、最有效的策略来遏制威胁,甚至有可能在疫情爆发之前就将其阻止。
深入研究,人工智能可以加强我们抵御传染病的领域几乎可以无限延伸。考虑实时分析和建模以控制疫情的价值;改进现场数据采集,挖掘隐藏线索;确定保护流离失所的平民的更可靠方法;更好地理解易感性和弹性因素;加强疾病热点地区的卫生系统;并加速获得紧急治疗。
我们还只是触及了表面,然而这些好处远远超出了仅仅是假设的范围,技术现在就在我们身边,而且已经开始在世界各地产生影响。
如果人工智能处于一种相对初期的状态,我们所面临的挑战就变成了让它走向成熟,并使其改善生活的潜力最大化。
资助颠覆性新创意(IDEA)
令人鼓舞的是,虽然看起来困难重重,但我们改变游戏规则的能力也很强。人工智能有潜力每年拯救数万人的生命,从长远来看,可能是数百万人,我们有责任采取行动。
这就是贾米尔社区对于能与伦敦帝国理工学院合作建立 Abdul Latif Jameel 疾病和紧急情况分析研究所感到很自豪的原因。
j-IDEAS 是预测和预防全球健康危机的快速反应研究中心。
世界各国政府都在投资改善健康状况,但在预算受限的情况下,最有效地利用资源至关重要。通过将世界上最重要的流行病学家、生物统计学家和数据统计学家与医生、决策者和援助工作者汇聚一堂,J-IDEA 将加快制定有效和价格亲民的医疗保健方案,特别是在中低收入国家。J-IDEA 的数据分析将提供证据,证明政府和国际组织需要瞄定医疗保健介入和有限的医疗保健预算,以产生最大限度的影响。
帝国理工学院在这方面的专业能力无人可比。
其研究团队的工作跨越一系列疾病领域(新出现的传染病、艾滋病毒、疟疾、结核病、脊髓灰质炎、流感、被忽视的热带疾病等),采取整体方法,其研究范围涵盖传染病在人类和动物群体中的传播、演变和控制。将流行病学和遗传学分析与数学建模、实地和实验研究相结合,帝国理工学院已经成为这一领域决策者的的首选资源。
其现有的两个研究中心分别是 MRC 全球传染病分析中心 (MRC Centre for Global Infectious Disease Analysis)(该中心与国家和国际机构就传染病的政策和应对措施开展合作)和 NIHR 建模方法学健康保护研究单位 (NIHR Health Protection Research Unit in Modelling Methodology),后者开发突破性的分析和计算工具来改善公共卫生。
这一令人印象深刻的过往记录使帝国理工学院成为 J-IDEA 的主导者,J-IDEA 的愿景是成为先锋数据科学家、医务人员、流行病学家、生物统计学家和援助工作者的研究中心。
J-IDEA 的宗旨是改善世界上最弱势人群的生活。我们将通过使用数据分析和建模来探索全球健康和人道主义危机的原因,然后为政府、机构和社区找到全新的解决方案。
例如,在中东,MERS 冠状病毒正在危及生命,我们的团队正在使用建模方法来了解病毒在骆驼中的表现。在此过程中,我们同时计算了人类风险和新疫苗的效力。与此同时,在刚果民主共和国,J-IDEA 正在帮助全球努力遏制埃博拉疫情(已经对受影响最严重的地区产生了明显的影响)的不断升级。
我们很荣幸能请到流行病学家尼尔·弗格森 (Neil Ferguson) 教授担任我们的首任主任,他以建立诸如中东呼吸综合征、大流行性流感、埃博拉病毒、寨卡病毒和非典病毒等病原体传播的数学模型而闻名。弗格森教授得到了知名团队的支持,其中包括马吉德·埃扎蒂 (Majid Ezzati)教授(全球环境健康专家)、卡塔琳娜·豪克 (Katharina Hauck) 博士(传染病经济学领域的世界领先专家)和蒂姆·哈利特 (Tim Hallett) 教授(流行病学和艾滋病毒方面的权威)。
我们的共同目标是捍卫健康数据分析的力量,改善当地和世界各地的生活。
改善全球卫生的联合方法
当然,所有这些只是整个故事的一小部分。J-IDEA 旨在对贾米尔社区的另一个全球卫生合作项目 J-Clinic 的工作进行补充。
J-Clinic于去年与麻省理工学院 (MIT) 合作成立,专注于利用人工智能来预防、检测和治疗衰弱性非传染性疾病,如癌症、败血症、痴呆症和其他神经系统疾病。
其使命包括三个核心领域:设计新药来阻止非传染性疾病的传播;创建新的诊断测试以检测健康问题并加速其治疗;研究基于个性化治疗的尖端药物。
麻省理工学院的研究小组已经有了一个良好的开端,他们已开发出一种新的机器学习方法来增强抗生素杀菌的能力。小组还忙于创建一个新的预测模型,帮助医生在医院治疗败血症。研究的另一项重点是设计一套全新系统,在大规模药理数据中识别潜在的候选药物。
很明显,到目前为止,全世界在防止传染病扩散方面做得还不够。当我们本应团结起来共同应对威胁时,我们常常袖手旁观,让最脆弱的国家遭受沉重的打击。
J-IDEA 与 J-Clinic 的合作,是朝这一方向迈出的最新的关键一步。我非常想知道,当拥有如此宏大的的投资时,最优秀的人才能够取得什么样的成就。
[1] https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/44850/9789241564489_eng.pdf;jsessionid=2DCF58B1F3B535626C6C4E9C395F42EF?sequence=1
[2] https://www.who.int/en/news-room/fact-sheets/detail/the-top-10-causes-of-death
[3] https://www.who.int/en/news-room/fact-sheets/detail/ebola-virus-disease
[4] https://www.who.int/wer/2010/wer8513.pdf
[5] https://www.ecdc.europa.eu/en/news-events/recent-scientific-findings-association-between-zika-virus-infection-and-microcephaly
[6] https://www.independent.ie/world-news/fifth-mers-death-in-south-korea-31284293.html
[7] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2725828/
[8] https://www.thelancet.com/pdfs/journals/lancet/PIIS0140-6736(02)11807-1.pdf