關(guān)于COVID-19的許多未解決的科學(xué)問題之一是，它是否像流感一樣在季節(jié)性下發(fā)生-在溫暖的夏季逐漸減弱，然后在秋季和冬季恢復(fù)?，F(xiàn)在，勞倫斯·伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（伯克利實(shí)驗(yàn)室）的科學(xué)家正在啟動(dòng)一個(gè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目將機(jī)器學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于大量健康和環(huán)境數(shù)據(jù)集，并結(jié)合高分辨率氣候模型和季節(jié)預(yù)報(bào)來找出答案。

“環(huán)境變量，例如溫度，濕度和紫外線（紫外線）暴露，在生存能力方面可以直接影響病毒。它們還可以影響病毒的傳播和氣溶膠的形成，”他說。伯克利實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家Eoin Brodie，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。“我們將使用最先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，將社會(huì)因素和環(huán)境因素的貢獻(xiàn)區(qū)分開來，試圖確定那些疾病動(dòng)態(tài)最敏感的環(huán)境變量?！?/p>

研究團(tuán)隊(duì)將利用縣級(jí)的大量健康數(shù)據(jù)，例如COVID-19暴發(fā)的嚴(yán)重程度，分布和持續(xù)時(shí)間，以及何時(shí)實(shí)施的公共衛(wèi)生干預(yù)措施以及人口統(tǒng)計(jì)，氣候變化和天氣因素，以及借助智能手機(jī)數(shù)據(jù)，人口流動(dòng)動(dòng)態(tài)。該研究的最初目標(biāo)是針對(duì)美國(guó)每個(gè)縣預(yù)測(cè)環(huán)境因素如何影響SARS-CoV-2病毒的傳播，該病毒會(huì)導(dǎo)致COVID-19。

多學(xué)科團(tuán)隊(duì)解決復(fù)雜問題

將環(huán)境因素與社會(huì)和健康因素區(qū)分開來是一個(gè)棘手的問題，其中涉及許多變量，它們以不同的方式相互作用。最重要的是，氣候和天氣不僅影響病毒，還影響人類的生理和行為。例如，取決于天氣，人們可能會(huì)在室內(nèi)花更多或更少的時(shí)間。而且它們的免疫系統(tǒng)也會(huì)隨著季節(jié)而變化。

這是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)據(jù)問題，與伯克利實(shí)驗(yàn)室的研究人員研究流域和農(nóng)業(yè)等系統(tǒng)時(shí)所解決的問題類似。挑戰(zhàn)涉及跨尺度集成數(shù)據(jù)以在本地進(jìn)行預(yù)測(cè)。布羅迪說：“降低氣候信息的規(guī)模是我們通常要做的，以了解氣候如何影響生態(tài)系統(tǒng)過程?！?“它涉及相同類型的變量-溫度，濕度，太陽輻射?！?/p>

伯克利實(shí)驗(yàn)室氣候與生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)部副主任布羅迪（Brodie）領(lǐng)導(dǎo)著一支由科學(xué)家組成的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)，他們?cè)跉夂蚪?，?shù)據(jù)分析，機(jī)器學(xué)習(xí)和地理空間分析方面擁有專業(yè)知識(shí)。伯克利實(shí)驗(yàn)室生物科學(xué)領(lǐng)域的計(jì)算生物學(xué)家本·布朗（Ben Brown）正在領(lǐng)導(dǎo)機(jī)器學(xué)習(xí)分析。他們的主要目標(biāo)之一是了解氣候和天氣如何與社會(huì)因素相互作用。

布朗說：“我們并不一定期望氣候本身會(huì)造成巨大的影響或主導(dǎo)作用。這并不會(huì)勝過哪個(gè)城市何時(shí)關(guān)閉?！?“但是，［變量之間］可能存在一些真正重要的相互作用。例如，以紐約和加利福尼亞為例，即使考慮到國(guó)家采取干預(yù)措施的時(shí)機(jī)之間的差異，紐約的死亡率也可能比美國(guó)高出四倍。在加利福尼亞州，盡管需要確定一些隨機(jī)樣本進(jìn)行額外的測(cè)試。了解環(huán)境的相互作用可能有助于解釋為什么這些模式似乎正在出現(xiàn)。這是機(jī)器學(xué)習(xí)和AI（人工智能）的典型問題?！?/p>

計(jì)算工作將在國(guó)家能源研究科學(xué)計(jì)算中心（NERSC）進(jìn)行，該中心是位于伯克利實(shí)驗(yàn)室的DOE科學(xué)辦公室用戶設(shè)施。

氣候影響的跡象

研究人員指出，已經(jīng)報(bào)道了該疾病行為的地理差異。在統(tǒng)計(jì)上，溫度，濕度和紫外線指數(shù)均與COVID-19的傳播速率相關(guān)，盡管接觸率仍然是疾病傳播的主要影響因素。在南半球，例如，當(dāng)它目前下跌，疾病的傳播已經(jīng)比北半球慢。布羅迪說：“與此相關(guān)的還有其他潛在因素。” “問題是，當(dāng)南半球進(jìn)入冬季時(shí)，傳輸率會(huì)上升嗎？或者在秋天和2020年冬季導(dǎo)致在沒有干預(yù)的情況下在整個(gè)美國(guó)復(fù)蘇？”

印度是COVID-19似乎還沒有致命的地方。布朗說：“有些城市表現(xiàn)得好像是有史以來最傳染病。然后有些城市表現(xiàn)得更像流感?！?“了解為什么我們看到這些巨大差異真的很關(guān)鍵?！?/p>

布朗指出，其他實(shí)驗(yàn)表明SARS-CoV-2病毒可能是季節(jié)性的。國(guó)家生物防御分析和對(duì)策中心（NBACC）特別評(píng)估了該病毒在各種表面上的壽命。布朗說：“在陽光和潮濕條件下，他們發(fā)現(xiàn)該病毒在60分鐘內(nèi)喪失了生存能力。” “但是在黑暗和低溫下，它可以穩(wěn)定八天。有一些非常嚴(yán)重的差異需要調(diào)查。”

伯克利實(shí)驗(yàn)室小組認(rèn)為，現(xiàn)在可以提供足夠的數(shù)據(jù)來確定哪些環(huán)境因素可能會(huì)影響病毒的毒性。布朗說：“現(xiàn)在我們應(yīng)該有來自世界各地的足夠數(shù)據(jù)來真正進(jìn)行評(píng)估?！?/p>

團(tuán)隊(duì)希望在夏末或初秋之前提供分析的第一階段。下一階段將是在不同情況下進(jìn)行預(yù)測(cè)，這將有助于公共衛(wèi)生決策。

“我們將使用模型來預(yù)測(cè)不同國(guó)家的天氣情況，不同的健康干預(yù)情況，例如持續(xù)的社會(huì)距離或是否在該國(guó)不同地區(qū)進(jìn)行疫苗接種或某種程度的畜群免疫。例如，我們希望成為可以說，如果您的孩子在這種環(huán)境下重返校園，那么該地區(qū)的氣候和天氣將以這種程度影響潛在的傳播?！?“這將是我們要完成的一項(xiàng)長(zhǎng)期任務(wù)?！?/p>