E&T创新奖:控制登革热疫情

E&T:首先，你能告诉我们这个问题有多严重吗?什么是登革热，它有多危险，在哪里发生?

Quillon Harpham博士:登革热是一个严重的问题。这是一种病毒性疾病。它由伊蚊传播;伊蚊是体型较小的蚊子，所以与传播疟疾的蚊子不同。登革热会让你出现非常严重的流感样症状。所以它会给我们带来剧烈的头痛、高烧、恶心、呕吐和全身疼痛——这是一种非常不容易感染的疾病。这种疾病有四种不同的血清型或菌株，这使得它难以控制。它们关系密切，但又不同。所以当你第一次感染登革热时，你会对你感染的血清型免疫，但第二次感染将是不同的血清型，这可能导致更严重的发烧，死亡率为2.5%。所以第二次会更严重，你更有可能死于它。

全球每年控制登革热的成本约为90亿美元。更具体地说，霍乱需要30亿美元，肠胃炎只有20亿美元，所以登革热的90亿美元远远超过了两者的总和。登革热的发病率也在显著上升。事实上，在1970年，有9个国家报告了登革热病例，大约每年15000例。今天，有超过140个国家报告登革热病例，每年可能有4亿例病例。这不仅发生在东南亚;它分布在非洲、美洲，甚至地中海东部和西太平洋地区。每年有4万人死于登革热，约40亿人面临感染的风险。

E&T:据我所知，以越南为例，其中一个问题是，疾病爆发显然是随机发生的。一旦发生，要有效解决就太晚了。在疾病爆发的早期阶段捕捉到它，甚至在它发生之前预测它有多重要?

这么多:如果可能的话，这样做很重要。目前还没有针对登革热的抗病毒治疗方法。各公司正在尽快开发疫苗，但目前疫苗接种仅限于血清呈阳性的人，即感染过该病毒或具有该病毒抗体的人。在越南，2017年至2019年期间，每年向卫生部报告的病例超过20万例，当然，这代表着相当大的痛苦，许多病例死亡，以及巨大的经济负担——目前可能每年1亿美元。因此，预防登革热爆发，或至少在它们变得太严重之前控制它们，肯定比试图在它们发生时治愈它们要好。

E&T:如果已预测或及早发现疫情，可采取哪些步骤将其影响降至最低?

这么多:不同的活动可以在不同的提前时间完成。在潜在疫情爆发之前，可能是一周之前，也可能是几个月之前，社区可以采取行动。他们可以盖住他们的水容器;这些国家的很多人把水储存在水屁股里，但那是蚊子繁殖和繁殖的地方，所以他们把水屁股盖起来。(它们可以)减少周围的死水或水坑;他们可以睡在蚊帐里，或者穿正确的衣服来防止被咬。

再过一段时间，也许两周到两个月，当地卫生部就会采取行动。他们可以在他们知道蚊子存在的地方喷洒杀虫剂，他们可以向社区发出警报，让社区采取行动。

然后可能提前5到6个月，国家卫生部可以做预算规划和分配。因此，预计今年天气会更严重的地区可以获得更高的预算拨款，用于提前应对。

E&T:这就引出了D-Moss。也许你可以先告诉我们这个项目是如何产生的，谁是其中的合作伙伴。显然不只是HR Wallingford?

这么多:HR Wallingford本身就对水循环中的水进行研究和咨询。任何与水有关的东西，我们都知道。我们意识到水循环涉及到生活的很多方面。几年前，我们意识到水循环与蚊子和蚊媒疾病有联系，因为它们在死水中大量繁殖。因此，系统中的水越多，蚊子传播疾病的可能性就越大——这就是理论。

我们开始与其他相关方进行讨论，最终产生了登革热，因为登革热正在迅速上升，因为它现在被列为一种被忽视的热带疾病。尽管它有很大的影响力，但并没有得到太多的关注，所以我们组建了一个团队，并向英国航天局的国际合作伙伴计划申请资金，团队由英国合作伙伴和当地合作伙伴组成。例如，在英国，我们与伦敦卫生和热带医学学院、英国气象局和牛津政策管理学院合作。

越南实施D-Moss的机构包括世界卫生组织和联合国开发计划署、政府个预防医学总局、巴斯德研究所和卫生和流行病学研究所，以及气象、水文和气候变化研究所。

马来西亚的实施包括国际医科大学和医学研究所，在斯里兰卡，我们直接与那里的卫生部合作，所以任何D-Moss实施都有英国和当地的组成部分。

E&T:你的团队真大啊。能描述D-Moss是什么吗?你使用什么技术?

这么多:D-Moss是“登革热预测模型卫星系统”的缩写。所以在这个名字里有一些线索。这是首个有效的登革热早期预警系统。它使用卫星地球观测数据、现场观测数据和季节性气候预报，并定期发布登革热预报，最多提前6个月发布。这是基于10年的研究之一…现在可能需要15-20年的研究……来自HR Wallingford的信息学和地表水可用性模型。
伦敦卫生和热带医学学院一直在研究统计流行病学，英国气象局多年来在季节预测方面做了大量研究。这三条研究线索结合在一起，我们得到了D-Moss。

E&T:所以这不仅仅是一个卫星数据，这也是一个非常本地化的项目?

这么多:就利益相关者的参与而言，这是非常重要的。我们也使用一些实地信息。我们使用了卫生部最近记录的登革热病例。如果存在现场设备数据，可以测量水文气象参数，比如气温或降水，那么我们也会使用这些数据。

E&T:当D-Moss开始运作时，到底是谁在运营，在哪里?是英国的HR Wallingford，还是受影响国家的当地团队?

这么多:D-Moss几乎是完全自动的，因此数据采集器、数据标量、标准化器、格式化器和数据库都是自动运行的。他们在卫星服务可用时从卫星服务中收集数据。

产生预测的模型全部自动运行，并自动更新用户界面。整个系统托管在云端，用户可以通过私人网站访问。因此，人力资源部沃灵福德提供技术支持，卫生部提供最新的登革热病例，这是一种半自动更新。然后我们将其格式化，添加到系统中，这就触发了一个新的预测。

E&T:你如何判断这个项目是否成功?你能详细说明D-Moss是如何帮助对抗登革热的吗?

这么多:是的，这对我们来说非常重要。任何人都可以说“这是登革热的预报”。但对我们来说，确保它真正起作用并增加价值是非常重要的。我们对预测进行了详细的准确性评估，以确保预测是准确的。所以我们知道在哪里更准确，什么时候更准确，以及随着时间的推移准确性如何下降，预测会延伸到更远的未来。我们知道它在最初几个月是非常准确的，然后逐渐恶化，但它仍然是增值到六个月。

越南各机构几年来一直在使用它，作为其预算规划、干预和程序的一部分，它正在改变越南的反应性方法，将预防和控制考虑为更积极主动的方法，以便他们能够提前处理登革热。

我们有用户的证词，并收集了很多关于用户如何使用它的引用——他们一直在疫情爆发之前使用它来提前预防控制登革热。我们对当地用户进行了广泛的匿名调查，他们估计，长期使用D-Moss将减少15%的登革热发病率，减少15%的控制资源。我们为该运营系统计算的成本效益比相当惊人——在30-1和222-1之间——因此，该系统的成本效益非常大，远远超过通常的投资门槛。

我们还不时收到用户的报告——马来西亚用户去年向我们报告，在预测到疫情爆发后，他们能够采取行动，减少了病例数。

E&T:不可思议的结果。从技术的角度来看，D-Moss有哪些突出的成就，这些成就在去年年底给评委留下了深刻的印象?

这么多:我很想问你还有多少时间!D-Moss完全沉浸在我之前提到的三个研究方向的创新中。似乎有很多东西共同构成了我们的系统，所以我会在我想到的时候列出一些。

我们发现了描述地表水和登革热的参数之间的新联系。一段时间以来，人们已经知道气象条件，如温度或降水，与登革热有关，但我们发现地表水参数，如土壤湿度或径流，也与登革热有关。

建模方法是作为一个统计超级集合用于该系统的——它包含了各种不同的参数——所以我前面提到的地表水参数，以及气象参数，甚至像太平洋的厄尔尼诺现象，已经被证明会影响东南亚的登革热。所有这些都进入这个统计超级集成模型，整个系统就像一个机器学习算法。所以当它得到更多的数据时，它就会学习;当它得到更多的数据时，它会重新校准自己，所以，随着它的发展，它会变得越来越准确。

整个系统被设计成能够快速重新部署和易于扩展。这只是一个配置开箱即用组件以在其他地方重新实现的问题，因为我们已经做了很多信息学和标准研究，并将其内置到系统中。

我们还引入了后处理地球观测数据的新技术，比如填补空白、地面真相，以及使用原位数据偏差校正预测。气象预报员知道他们的预报在一年中的某些时间对某些地方有偏差。这些问题也已得到纠正。

我想最后但并非最不重要的是，D-Moss作为副产品生产了水资源可用性预测。所以我们先预测水的可用性，然后再预测登革热的可用性。但是，水资源可得性预测当然也有其自身的用途——在传统的水资源管理中，水资源管理者也可以将其用于气候变化适应措施。

E&T:你一定对你在E&T去年获得了创新奖。这样的奖励和认可对你的工作有帮助吗?

这么多:绝对的。我们对获得这些奖项感到高兴。这对推广和提升形象非常重要。我们从不羞于在社交媒体和采访中告诉人们我们的成功。这太棒了，我们很高兴。

E&T:对于参与项目的团队来说，内部的认可可能也同样不错。

这么多:绝对的。我是说，我们很享受获奖。把它们放在一起很有趣;参加颁奖典礼本身就很有趣。我认为，对于团队中的许多人来说，这是一个真正的职业亮点，将会出现在我们所有人的简历上!