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面向新冠疫情的數據可視化分析與模擬預測——陳寶權教授團隊疫情分析研究紀實

來源🛀👂🏽:意昂体育新聞網 時間:2020-04-23

2020年1月以來👋,新冠疫情的傳播引發了廣泛關註,全國人民通過捐獻物資、在家隔離🧑🏻‍⚖️、支援前線等各種方式為戰疫工作作出貢獻。意昂体育平台陳寶權教授團隊通過可視化技術分析現有的疫情發展,並通過改進經典的傳染病模型SEIR用於分析新冠疫情時存在的缺陷🪡,提出C-SEIR模型🏋️‍♂️,對疫情的發展趨勢進行了預測,並對封城等控疫措施的有效性進行了分析。相關工作2月10日在公眾號上推送,馬上被眾多平臺轉載👂🏼,短短幾天時間就收獲了10萬+的閱讀量🤳🏽,產生了廣泛的影響。隨著近期新冠肺炎在世界範圍內產生影響,該文章也受到了國際上的關註👈🏼,被刊登在知名國際科學期刊Frontiers of ScienceInternational Journal of Educational Excellence上🚭。

距離“面向新冠疫情的數據可視化分析與模擬預測”推送發出時間已有2個月,從最開始以為疫情防控貢獻一份力量為出發點🦺,到現在研究成果得到廣泛關註與認可。陳寶權教授深有感慨:“我很高興我們的努力對疫情防控產生了那麽一點影響🧑‍🦰,但還有更多問題有待解決。科研工作者應當為更好的社會服務不懈努力👩‍🦽。”

發揮優勢 大膽創新

新冠疫情的發展變化牽動著全國人民的心🍉,盡管通過封城👩🏻‍🔬、隔離等措施,疫情已得到初步控製👨🏻‍🏫,但依然有許多問題縈繞在大家心裏:病毒到底是如何傳播發展的👦?不同省市疫情的發展有怎樣的差別😶?拐點何時才能出現?陳寶權教授團隊在可視化方面有多年的研究經驗和技術積累#️⃣🥷,為發揮優勢🙇🏼‍♂️,以人口流動與疫情發展關系的可視化研究為切入點🏵,團隊很快進入了科研狀態🍻。

圖1. 可視化結果 (左) 春節前由武漢市流向各省市的輸入人流量,(中) 1月31日各省市確診感染總人數,(右) 2月9日各省市確診感染總人數

基於可靠性原則,團隊選取了可信度較高的國家衛健委發布的疫情感染人數和百度人口遷徙統計數據🙌🏽,在時間維度和空間維度對二者進行了全面的相關性分析。為了得到直觀準確的可視化,團隊經過多次嘗試和討論,對比了各種可視化方法與模型參數,從多個角度分析疫情的傳播趨勢與規律,並提出了二級傳播模型🚍。在此基礎上🔻🫰🏽,為了建立更加嚴謹的疫情模型,團隊參考並分析了國內外科學家發表的多篇分析新冠疫情在中國傳播發展模型的文章😖🫸🏻,並針對其中存在的缺陷進行改進。

經過反復討論,陳寶權教授團隊在經典的傳染病模型SEIR基礎上💸,結合實際情況🧙‍♂️,提出C-SEIR模型🪗,將原有的人群四分類拓展到六分類🧰🥄,將本次疫情提到的疑似病人進行單獨分類。該模型對各省份疫情人數發展趨勢都能實現更好的擬合效果,說明了封城與隔離措施對疫情防控的重要意義🐠,也驗證了在可視化階段發現的二級傳播模型。

圖2.通過C-SEIR模型預測對比:在不同時間點實施封城手段的疫情的影響🏖,虛線為累計確診,實線為當天新增確診,可以看到🤾🏻🏃🏻‍➡️,封城時間對累計感染確診人數會有較大影響

細化分工 同心協作

疫情使得團隊中的同學們只能在家辦公,如何實現高效的溝通和合作?團隊采取了金字塔管理模式🤸‍♂️,陳寶權教授負責總指揮和方向把握🤾,團隊成員分成兩個小組🧑🏻‍✈️,每個小組組長負責分配任務、成果匯總與進展匯報🛏;利用網絡平臺的優勢,協同完成代碼與撰寫報告;將任務細化🦣,收集數據、建立模型、實現模擬,每項任務責任落實到人……由於疫情發展迅速🎨🤹🏻‍♂️,為了加快推進研究👶🏿👇🏽,團隊每天都要召開會議,及時同步進展🪴,更新數據並製定下一步研究方向⛹🏿‍♂️。

圖3.項目任務分工示意圖

通過合理的規劃,遠程協作依然取得了很高的科研效率🚺。在疫情形勢的督促下,團隊成員僅僅花了一周的時間就實現了從零到推出科研成果的過程。很多團隊成員為了及時完成任務加班加點👩🏼‍✈️,“疫情不等人👩🏽‍🦳,成果早一些出來📞👨🏿‍🔧,可能就有更大的作用👨🏿‍🏭。”

推廣工作 助力抗“疫”

為了對抗擊疫情作出貢獻,讓更多人了解疫情傳播的規律💁🏽‍♀️,陳寶權教授團隊選擇了首先通過微信平臺的方式傳播,短短幾天時間就收獲了上萬的閱讀量,被眾多平臺轉載🍪。之後,該成果被撰寫成規範論文並上傳到論文預印本網站上🧎‍♀️,其成果對國際上關於新冠肺炎的研究也產生了影響🤳🏿,被翻譯成西班牙語刊登在知名國際期刊上🎧。

圖4.文章被翻譯成西班牙語版本刊登在Frontiers of Science

回望這段時間對新冠疫情傳播研究的科研攻關過程,陳寶權教授及團隊成員深感大數據對於社會重大事件的分析與指導的重要性✌🏽。在本次疫情發展過程中,各地感染人數的實時情況對於把控疫情的發展趨勢🎐,建立有效模型是至關重要的👩‍⚖️。政府正確的決策部署也為控製疫情蔓延起到了重要作用。在疫情之後👘,如何復工復產,在有效控疫與社會發展之間尋找一個平衡點👩🏻‍🔬,將是一個更大的課題👩‍💻。

圖5.團隊核心成員

團隊核心成員包括:陳寶權教授、博士生葛彤、博士生蔣鴻達⌛️🧗‍♀️、碩士生史明鎰、碩士生周強、本科生倪星宇、本科生阮良旺、本科生宋振華、本科生王夢迪、本科生姚賀源等。

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