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中国数字化公共卫生应急管理体系建设的科技策略建议

张新 林晖 王劲峰 徐成东 胡茂桂 孟斌 刘冬林 徐敏 朱长明 王刚 曹春香 骆剑承 肖桂荣 卢毅敏 杨宇 智国庆

张新, 林晖, 王劲峰, 徐成东, 胡茂桂, 孟斌, 刘冬林, 徐敏, 朱长明, 王刚, 曹春香, 骆剑承, 肖桂荣, 卢毅敏, 杨宇, 智国庆. 中国数字化公共卫生应急管理体系建设的科技策略建议[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2020, 45(5): 633-639. doi: 10.13203/j.whugis20200151
引用本文: 张新, 林晖, 王劲峰, 徐成东, 胡茂桂, 孟斌, 刘冬林, 徐敏, 朱长明, 王刚, 曹春香, 骆剑承, 肖桂荣, 卢毅敏, 杨宇, 智国庆. 中国数字化公共卫生应急管理体系建设的科技策略建议[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2020, 45(5): 633-639. doi: 10.13203/j.whugis20200151
ZHANG Xin, LIN Hui, WANG Jinfeng, XU Chengdong, HU Maogui, MENG Bin, LIU Donglin, XU Min, ZHU Changming, WANG Gang, CAO Chunxiang, LUO Jiancheng, XIAO Guirong, LU Yimin, YANG Yu, ZHI Guoqing. Scientific and Technological Strategies Proposal for the Construction of Digital Public Health Emergency Management System in China[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2020, 45(5): 633-639. doi: 10.13203/j.whugis20200151
Citation: ZHANG Xin, LIN Hui, WANG Jinfeng, XU Chengdong, HU Maogui, MENG Bin, LIU Donglin, XU Min, ZHU Changming, WANG Gang, CAO Chunxiang, LUO Jiancheng, XIAO Guirong, LU Yimin, YANG Yu, ZHI Guoqing. Scientific and Technological Strategies Proposal for the Construction of Digital Public Health Emergency Management System in China[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2020, 45(5): 633-639. doi: 10.13203/j.whugis20200151

中国数字化公共卫生应急管理体系建设的科技策略建议

doi: 10.13203/j.whugis20200151
基金项目: 

国家重点研发计划 2017YFB0504201

国家自然科学基金 61473286

详细信息
    作者简介:

    张新, 博士, 研究员, 主要从事地理时空分析与过程计算模拟研究。zhangxin@radi.ac.cn

  • 中图分类号: P208

Scientific and Technological Strategies Proposal for the Construction of Digital Public Health Emergency Management System in China

Funds: 

The National Key Research and Development Program of China 2017YFB0504201

the National Natural Science Foundation of China 61473286

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    Author Bio:

    ZHANG Xin, PhD, professor, majors in geographical space-time analysis and process analysis and simulation research. E-mail:zhangxin@radi.ac.cn

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出版历程
  • 收稿日期:  2020-04-13
  • 刊出日期:  2020-05-05

中国数字化公共卫生应急管理体系建设的科技策略建议

doi: 10.13203/j.whugis20200151
    基金项目:

    国家重点研发计划 2017YFB0504201

    国家自然科学基金 61473286

    作者简介:

    张新, 博士, 研究员, 主要从事地理时空分析与过程计算模拟研究。zhangxin@radi.ac.cn

  • 中图分类号: P208

摘要: 重大突发性公共卫生事件应急防控的关键是速度,时间、数据、信息和资源是决定管理效率的重要因素。结合中国在新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019,COVID-19)疫情中存在的问题与挑战,基于“让数据多跑路,靠信息精准服务,电磁波跑赢病毒”的思路,将垂直体系和水平体系相结合,提出了完善中国数字化公共卫生应急管理体系建设的科技策略建议,主要包括:(1)完善标准统一的数字化疫情信息采集体系,动态感知民情;(2)建设统一时空基准的公共卫生大数据中心,实现跨区域、跨行业数据的汇聚、融合与共享;(3)强化疫情监测、预测与风险研判的人工智能技术,提高管控精准度和筛查效率;(4)发展情势推演与优化调控计算技术,服务科学调度与应急指挥;(5)完善运行体制机制,保障常态化、安全、稳定运行。

English Abstract

张新, 林晖, 王劲峰, 徐成东, 胡茂桂, 孟斌, 刘冬林, 徐敏, 朱长明, 王刚, 曹春香, 骆剑承, 肖桂荣, 卢毅敏, 杨宇, 智国庆. 中国数字化公共卫生应急管理体系建设的科技策略建议[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2020, 45(5): 633-639. doi: 10.13203/j.whugis20200151
引用本文: 张新, 林晖, 王劲峰, 徐成东, 胡茂桂, 孟斌, 刘冬林, 徐敏, 朱长明, 王刚, 曹春香, 骆剑承, 肖桂荣, 卢毅敏, 杨宇, 智国庆. 中国数字化公共卫生应急管理体系建设的科技策略建议[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2020, 45(5): 633-639. doi: 10.13203/j.whugis20200151
ZHANG Xin, LIN Hui, WANG Jinfeng, XU Chengdong, HU Maogui, MENG Bin, LIU Donglin, XU Min, ZHU Changming, WANG Gang, CAO Chunxiang, LUO Jiancheng, XIAO Guirong, LU Yimin, YANG Yu, ZHI Guoqing. Scientific and Technological Strategies Proposal for the Construction of Digital Public Health Emergency Management System in China[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2020, 45(5): 633-639. doi: 10.13203/j.whugis20200151
Citation: ZHANG Xin, LIN Hui, WANG Jinfeng, XU Chengdong, HU Maogui, MENG Bin, LIU Donglin, XU Min, ZHU Changming, WANG Gang, CAO Chunxiang, LUO Jiancheng, XIAO Guirong, LU Yimin, YANG Yu, ZHI Guoqing. Scientific and Technological Strategies Proposal for the Construction of Digital Public Health Emergency Management System in China[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2020, 45(5): 633-639. doi: 10.13203/j.whugis20200151
  • 在新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019,COVID-19)疫情期间,构建数字化公共卫生应急管理体系有利于减缓疫情以及提供科学决策。在信息化时代,数据流呈现出爆发式增长,数字化给公共管理带来了挑战和机遇。在COVID-19疫情的发展初期,因互联网所具有的互联互通的技术特征,“互联网+”成为中国医疗服务体系应对疫情的技术突破口[1]。各级政府也迅速搭建数字化治理平台,助力科学防控、精准施控[2]。在大数据时代,数据不再主要来自政府,而是可以从更加多元化的企业中收集[3]。以数据为基础的信息指令的准确表达、相关组织机构的高度配合、人员安排的及时响应、构建科学公共卫生体系、协同治理工程等系列信息服务于社会的科学问题亟待解决。这次疫情防控是对国家治理体系和治理能力的一次考验,对中国公共卫生应急管理体系的一次全面检查,对中国的科学与技术支撑能力提出了新的需求和挑战。

    随着COVID-19疫情日益严峻,科学防疫刻不容缓,国内外专家学者都高度关注,文献[4]在北京重症急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrome,SARS)疾控中,利用连接技术空间统计方法,推估了疫情空间扩散过程,用以提供精准决策;文献[5]采用前瞻性时空扫描统计方法快速检测了美国COVID-19疫情活跃范围,有效地提供了公共卫生服务决策;文献[6]提出改进禁忌搜索算法,提高了地区企业复工复产规划问题的求解效率,在社会受疫情冲击后,最大化减少了疫情的不利影响,保证了公共服务有序运作。

    本文结合参加国务院联防联控机制疫情防控组大数据分析专题组的实际工作体会,对中国COVID-19疫情防控中存在的问题与挑战进行了深入思考与总结,并由此提出了加强中国数字化公共卫生应急管理体系建设的科技策略建议。

    • 应对重大传染性疫情的关键是速度,随着响应时间的增加,感染人数可能呈指数级增长。因此,耽搁时间越长,后患问题就越大,时间、数据、信息和资源是决定管理效率的重要因素。

      本文结合中国应对COVID-19疫情中存在的不足之处,从数字化科技支撑角度,认为在疫情前期、中期、后期3个阶段,存在如下问题需要在后续公共卫生应急管理体系建设中重点考虑和解决:(1)构建网络化、扁平化、透明化、精准化,对分布式的新发病毒、可疑感染、潜在疫情信息进行上报、汇总和综合研判的系统。(2)完善平战结合的全生命周期、全域的健康管理系统,根据区域人群结构,按照生长周期、病种进行分类,分属综合医院专科医院治疗。应急状态下,根据医院服务能力(床位、医生、护士等)、服务范围、潜在的患病数等,提前作出所需医疗物资、资源配备的预警;日常做到底数清、责任明,筑牢防御工事,做好长远准备,科学预测风险。(3)疫情发生以后,应实现快速、精准追溯、定位传染源,划定影响范围,快速制定管控措施,实现时空精准布防,做到疫来有序、快速歼灭。(4)疫情当前,应更加快速、公开、透明、科学地回答百姓普遍关切的问题,例如周围密切接触者的情况、是否有潜在传染风险、生活区域是否存在风险、消毒防疫情况、健康出行情况等。(5)实现政府应急管理事项的全覆盖、应急管理过程的全记录、应急管理工作的可追溯、应急管理问题责任的可追究,以及对应急管理的可监管。(6)更好地对疫情区域进行空间精准化管理,快速划定电子安全围栏、电子安全警戒线,开展数字化、信息化流行病学调查,实现病例发生及其影响范围的全数据化、全流程的管理和回溯,保障安心复工、复产、复学。

      中国是一个有着14亿多人口的大国,面向2035年实现国家治理体系和治理能力现代化的目标,构建以人民为中心的智慧社会[7],需要将建设现代化疫病防控和公共卫生应急体系作为是国家重点发展战略,通过科技创新、机制完善,切实保障人民群众生命安全和身体健康。

    • 中国积极应对COVID-19疫情,快速分离出COVID-19病毒,开展基因组测序并与国际同行共享,采取严格的群防群控政策,为世界其他国家探索了经验,赢得了预防和应对时间。此次COVID-19疫情应急防控中,以大数据、人工智能、空天信息技术为代表的数字化技术得到高度重视并发挥了重要作用。中央人民政府及时成立了国务院应对COVID-19疫情联防联控工作机制,其中疫情防控组专门设立了大数据分析工作专题组,科研攻关组成立了信息化专班,来开展大数据分析与信息化支撑工作。综合应用了国家卫生与健康委员会、交通运输部、铁路总公司和民航总局等多家部委提供的全国确诊、疑似病例、密切接触者、外来流入人口、地理空间数据、人口数据、遥感监测等数据,开展病毒溯源、传播链分析、疫情预测与监测和风险评估等综合性研判工作。在疫情风险监测与预警方面,截至2020-03-02,密切接触者测量仪累计查询已达2.2亿次,自我发现的COVID-19患者密切接触者超过16万人;在病毒溯源、疫情监测方面,无人机遥感、航天遥感等多星协同与立体监测技术体系从多角度、多尺度、多时相等维度对疫情态势及影响进行观测,形成了全国覆盖、重点城市(群)等系列的解译信息产品,在疫情防控中发挥了不可替代的作用;在疫情风险评估方面,每日更新风险人群数据,动态评估全国2 846个县域风险等级,并对湖北、北京、福建、河南、湖南、黑龙江、山东等重点省市提供了风险研判报告;另外,在重点区域精准管控、疫情传播的时空规律分析、医治效率的区域差异特征、基于手机信令的疫情风险预测[8]等方面,数字化技术也发挥了重要的支撑作用。

      尽管如此,此次COVID-19疫情防控中依然存在很多问题和挑战,需要从系统化的角度去总结、分析、完善和提升,及时总结经验和教训,才能为将来类似卫生事件的防控提供有力保障。主要包括以下几个方面:

      1)数据获取、共享和治理能力有待大幅提升。数字化技术能助力提升决策的科学化水平,提高对风险因素的感知、预测、防范能力,使决策方式由经验决策转向数据决策、由事后诸葛转向事前预警[7],然而数据的获取能力、共享程度和治理能力会直接影响公共卫生应急管理水平和决策的科学性。这次疫情防控中出现的手动填表、重复填表、数据误报瞒报等现象,充分暴露了基层数据采集与获取中存在的地区差异和不足,导致了拉网式排查时效低等问题,一定程度上延误了疫情防控的进展。重大突发性公共卫生事件的应急防控是一个全国一盘棋的系统工程,需要多类、多部门、多行业数据的综合分析与研判,才能做出最科学的决策。然而,这次疫情应对中依然存在数据共享难、“数据孤岛”、“数据烟囱”的现象,造成了工作重复、结果片面等问题,严重影响了应急防控的效率和科学定策。层层上报的数据质量和标准也存在很多不足,主要包括数据陈旧、数据项不完整、数据错误、数据不一致、数据时空基准不统一等,产生了大量的缺陷数据甚至垃圾数据,这些问题都会导致应急管理体系效率的下降,甚至可能因为垃圾数据导致一些错误言论和决策,延误最佳的应急响应时机。在大数据时代,数据是基础的资源,也是最宝贵的资源,只有充分利用高新技术在数据上下功夫,才能够把数据的海洋变成聚宝盆。

      2)多种技术手段和软件系统需要加强联通、融合,形成综合集成体系中国2003年SARS疫情以后,公共卫生管理信息程度大幅提高,构建了多个网络化业务系统,在这次COVID-19疫情防控中发挥了重要作用,然而现有的应用系统依然存在技术封闭、系统孤立等不足。COVID-19疫情发生后,大批的客户端信息采集、疫情监测、应急防控等软件系统涌现出来,同样存在数据接口封闭、功能同质化重复、操作简单粗略、系统鲁棒性差等问题。比较典型的应用弊端包括多处扫码、码码不通,多系统填报、基层用户任务繁重,多口径、多系统的风险评估和疫情预测不一致导致权威性难辨等等。这就需要加强顶层设计,对技术和软件系统进行综合集成,采取从上到下和从下到上相结合的路线,采取人机结合,人网结合,从整体到部分再从部分到整体,形成一体化集成系统。

      3)信息产品、应急预案需要标准化、归一化和动态更新。为了满足疫情应急条件下的快速反应,需要制作标准化的信息产品和应急预案。只有信息产品和应急预案规范化、标准化,才能够提高使用效率,加强综合应用效果。对外发布需要通过统一的政府渠道,保证行动的一致性。另外,基础信息产品需要定期更新,保证应急应用的现势性和科学性。

      4)精准服务对象需要下沉至每个基层单元和个体。在重大疫情应急处理过程中,会涉及到社会的每个角落、每个阶层,只有服务对象一直下沉至基层单元和个体,才能真正做到拉网式排查的精准、精确、精细。传统的应急管理体系缺乏高科技应用、精细化管理,无法实现此目标。从地球空间信息学角度,必须充分利用中国在地理信息系统、北斗卫星导航、室内外导航定位等领域取得的成果,建成常态化、精细化的基于时空位置大数据的疫情防控系统[9-10]

    • 病毒传播、疫情扩散,本质上是一个时空过程演变问题。目前,全球信息化与工业化快速发展,涵盖了无线通信、移动互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能、卫星导航定位、空天遥感等的数字化技术体系,为快速定位病毒源、切断传播路径、精准管控疫情发生区域、提前预警防护等提供了支撑条件。时间上,无线通信技术、高性能大数据分析与处理和人工智能技术等已经极大缩短了人们获取所需信息的延迟;空间上,天基空间信息网络实现了对全球表面分米级空间分辨率、小时级时间分辨率的数据采集和米级精度的导航定位服务,在时空大数据、云计算和天基信息服务智能终端支持下,通过天地通信网络全球无缝的互联互通,可以实时地为国民经济各部门、各行业和广大手机用户提供定位、导航、授时、遥感、通信服务[11]。由此可见,数字化技术通过“让数据多跑路,靠信息精准服务,电磁波跑赢病毒”,可以实现从时空维度阻断病毒传播、控制疫情扩散的目标。

    • 中国数字化公共卫生应急管理体系建设,需要涵盖到从中央到地方的全国一盘棋模式的一体化纵向垂直管理,也需要同时协调不同领域、不同部门之间的信息融通,因此需要构建垂直体系和水平体系相结合的体系架构。这就需要面向区域综合应用、区域专题应用、公众应用等不同应用环境和需求,构建多级政府部门垂直信息交互和广域协同共享相耦合的公共卫生应急管理新模式,实现基于行业专网、互联网的多级信息共享和纵向信息推送与反馈。

      在垂直体系方面,需要整合、联通国家、省、市、县四级多类采集终端的数字化信息,获取硬件网络,构建全空间覆盖、全过程记录、历史数据可追溯、阻塞环节可追责的精准防控动态监测数据动态汇聚系统,形成共享、共融、共通的一体化大数据体系。在水平体系方面,建立突发重大公共卫生事件应急协同调度指挥平台,开展重大疫情外来输入和内部扩散过程复盘模拟和未来情势的动态情景推演,形成应急反应预案。推动公共部门运用新技术,创新公共治理方式,优化公共联动流程,提高公共服务效能,推动政府治理体系和治理能力现代化[7]

    • 在重大疫情和突发事件面前,第一时间获取多源的数据,对于风险评价、疫情防控以及领导决策支持具有重大意义。时间就是生命、滞后就是风险,让“电磁波与病毒赛跑”,为风险应对提供高效全面的数据支持。主要包括以下几方面:

      1) 疫情风险源头和影响区域的数字化排查与空间锁定。基于疫情基础数据库,通过系统定制,构建并动态更新确诊、疑似、密接人群数据库,对外来人口信息进行电子排查。基于风险源数据,实现空间范围锁定(交通工具及线路、街道、建筑物、商场等),通过缓冲区分析、空间聚类,制定疫情风险防控的分区、分级的街区图。

      2) 全数字化采集下沉到医院、机场、车站、港口等前沿防线。通过多种渠道,动态采集飞机航站楼、火车站、公路卡口相关的人流健康信息,做好外来输入型潜在风险源的历史备案、防控措施和预案,根据疫情传播的时间窗口,动态调整风险等级,更新潜在风险人口数据库。构建省-市-县联动的全数字化精准信息采集系统。重点对医院、车站、商场、公共交通、办公大楼等公共空间设定数据采集系统,制定联控措施。医院对病患人员实施全数字化流行病学调查,避免信息瞒报、漏报、误报。政府通过风险区域和等级宏观引导人流、车流时间段和范围。

    • 在应急条件下,精准的数据是科学防控的重要依据。中国急需建设统一时空基准的公共卫生应急管理大数据中心,实现跨区域、跨行业数据的汇聚、融合与共享,重要数据内容包括传染病专题数据、基础地理数据、医疗设施数据、应急救助数据、交通及流量数据、公共安全治理数据、居住区房屋的实有人口数据、病例动态数据及其完备的轨迹信息等等。主要包括以下几个方面:

      1) 完善数字化疫情数据集采集标准,促进数据共享、共通。联合医疗救治、应急防控、疫情监测分析、病毒溯源、资源调配等方面的专家,共同制定数字化疫情数据集采集标准,便于大数据综合分析和数据质量检核、数据清洗和信息提取,进而实现社会调查统计网、交通网、快递网、高速网、视频监控网、通信网、互联网、卫星网等多源数据的一体化融通和共享。

      2) 完善数据脱敏与保密的机制和法律,实现数据共建、共享。在国家突发公共卫生或安全事件一级响应情况下,为了保证国家和人民的安全,确定具有保密资质的国家公共安全信息维护部门组织相关部门获得过滤个人私人信息以外的时空活动信息,将所有相关数据尽快脱敏,以提供分析服务。在使用机制方面,病例数据库在系统后台运行,公众只能查看自身及其周边的情况,不必获取病例的数据资料,从而进一步保障数据安全问题。

    • 精准防控监测数据的动态汇聚,能够为构建共享、共融、共通的一体化大数据体系和科学定策、精准施策提供保障。基于人工智能、大数据分析等高新技术,加强高精度、智能化疫情监测、预测与风险研判技术研究,提高管控精准度和筛查效率。

      在市、县、社区等多级区域开展安全风险评估与监测。通过时间和空间信息的融入,基于不同区域传播风险的差异、不同阶段传播风险特征,精确评估、刻画区域疫情的时空相对风险格局及变化规律。根据本单位的人员结构、当前疫情和过去一段时间内进出人员的活动轨迹,对单位进行疫情风险等级评估。根据风险评估结果,对实体单位相应人员的行动进行合理管控,避免感染风险;及时全面掌握确诊和疑似病例的密切接触者,辅助疾控机构开展病例流行病学调查和密切接触者追踪管理,并启动相应的防控程序,尽力将疫情聚集性暴发的影响降低到最小。

    • 疫情防控的关键在于防患于未然,因此,健全疫情预警机制就显得尤为重要。特别是在疫情后期,社会陆续恢复正常生产生活和经济活动之后,当出现新增病例时,需要平战结合, 发展情势推演与优化调控技术,服务科学的协同调度与应急指挥, 做到传染规模可控、危害程度最小。

      结合传染病学原理、地理学知识和大数据分析技术,对已发生疫情的时空扩散过程进行分析,掌握病例个案和聚集性病例发展趋势和传播规律。进而在高校、大型商业中心等人员密集场所开展突发疫情防控的模拟演练,指导制订详细的应急处置方案,提高突发疫情应急处置的能力。当疫情发生时,能够快速追踪潜在风险人群、可能的传播范围和传播规模,为采取精准、果断的防控措施提供支持,满足疫情预警的决策需求。

      通过使用高精度定位、大数据、人工智能等手段,充分利用用户手机精确位置信息、疫情数据、通勤路线数据等大数据信息,通过智能感知模型分析计算和推理,在海量数据中辨识出与确诊和疑似病例的密切接触人员, 便于政府部门管理者在第一时间全面掌握准确的密切接触者信息,有效落实早发现、早报告、早隔离、早诊断、早治疗,切实保障有序复工后不会出现疫情的二次暴发。

    • 构建科学的重大疫情应急响应机制和应急管理体制。根据事态发展的状况,开展统一防控救治、人员指挥、资源调配等,支撑集中、统一、高效的领导指挥,直接服务于指令清晰、系统有序、条块畅达、执行有力的应急管理,精准解决疫情第一线问题。保障全国与地方疫情防控数据需相互配合(内外联防联控),有效整合移动通信、网络运营商数据和社交媒体等大数据内容,实现数据交换与共享。实时分析区域间人口流动,特别是主要高风险区的人口迁移状况,精准恢复病例历史活动的时空轨迹,确定潜在感染区和感染人群;以单位、社区、村镇为基本单元,推进疫情扩散的精准空间管制,保障应急管理体系常态化、安全、稳定、高效运行。

    • COVID-19发生以来,中国始终把人民群众生命安全和身体健康放在第一位,采取了系列有效手段和严格防控政策,取得了积极效果,为世界其他国家赢得了预防时间、积累了宝贵经验。同时也暴露了中国在公共卫生应急管理体系存在的不足,及时总结教训, 补齐短板,对实现2035年国家治理体系和治理能力现代化的宏伟目标意义重大。以数字化技术为主体支撑,加强中国垂直体系和水平体系相结合的公共卫生应急管理体系建设是当今信息化时代的必然途径。中国在这方面已经有了坚实的基础,展现出巨大的潜力,只要进一步深化顶层设计,打通数据共享、共通脉络,贯通多级行政管理部门之间数据传输渠道,做实做细基层服务网络,就一定能够早日建成完善的数字化公共卫生应急管理体系的“钢铁长城”,为人民群众生命时时守护。

参考文献 (11)

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