成功大學資訊工程學系助理教授莊坤達表示,防疫的困難在於跨領域知識、跨部門的整合,而團隊默契是臺南市成功的關鍵。

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去年臺南爆發登革熱,總共有22,754名確診案例,也造成112人死亡,而隨著氣候變遷,日漸升高的氣溫則利於病媒蚊滋生,因此登革熱、茲卡病毒等傳染疾病,也逐漸從熱帶、亞熱帶區,移動至溫帶區域,讓公共衛生成為政府未來面臨的一大挑戰。

而如此嚴重的疫情讓臺南市政府措手不及,為了穩定局勢,臺南市政府也找上了成功大學,希望借重學界的知識,一同對抗登革熱。

為此,成功大學協同數學系、資工系及醫學系等學系的教授,利用政府開放資料及跨領域知識,打造「預測登革熱疫情巨量資料平臺」,讓臺南市衛生局判斷何處為潛在疫情高峰區,藉以提前準備防疫宣導及撲殺病媒蚊等措施,同時,亦可告知民眾即時的疫情資訊。

因此,登革熱疫情從2015年9月最高峰時期、每日新增700名感染者,逐漸下降至300名,到去年11月就成功控制疫情,而成功大學資訊工程學系助理教授莊坤達正是此計畫中建置資訊平臺的關鍵角色。

釐清何種因素促成疫情擴散

想要讓疫情獲得控制,首先必須釐清,讓該地成為登革熱高風險區域的因素,或是影響疫情從A區轉移至B區的要件。

莊坤達表示,在發布登革熱確診病例通報的時候,當局也會對患者進行調查,整理出其過去完整的活動範圍區域,並且詢問患者何時開始出現症狀,「開始計算哪些地區的民眾是高危險族群。」

例如,某學生經診斷後,確定為登革熱個案,除了其住家必須進行防護之外,該生逗留時間達2小時以上的區域,也會列為高風險區,像是學校、補習班、宿舍區域。而這些資訊,也都成為系統判定該區是否為高風險區的指標。

此外,「延遲就醫也會增加該地的風險係數」,莊坤達解釋,絕大多數的登革熱患者初期都屬輕度症狀,然而就醫時,病情往往都已經相當嚴重,例如某些店家可能為了維持生意,即使工作人員出現與登革熱相關的病徵,也會忍著而不就醫,因此人潮眾多的市場、攤販,也變成散播疫情的溫床。

透過臺南市開放資料平臺中的資料,使用者只要點擊地圖,系統就可顯示出7天內500公尺以內的登革熱事件。(圖片來源/用數據看臺灣)

擷取臉書打卡資訊,提前預警疫情熱點

除了病患就醫資料、開放資料外,讓人想不到的是,時下臉書中熱門的打卡功能,也是莊坤達評估疫情潛在熱點的資訊來源。

他解釋,臉書的打卡資訊之中,總共包含了兩大資訊:該地區的打卡人數,以及使用者的打卡時間,因此透過打卡資訊,也能夠評估該地在某時段中,是否有高密度的人流。

不僅利用不同人流密度地區的打卡資訊,莊坤達也結合開放資料的病媒蚊資料、病例重鎮區,使用不同深淺的顏色、熱點大小的視覺畫面,呈現該區是否為登革熱高風險區。

不過莊坤達也表示,此作法的困難之處在於「不能過於頻繁地」存取臉書的打卡資訊,而必須設計出複雜的爬蟲程式,利用迂迴的方式截取打卡資訊,避免被臉書屏蔽,而禁止連結打卡資料。

比起資料規模,他認為利用資料最難的地方在於「資料的異質性」,由於平臺總共串接了水利資料、病媒蚊資料、病歷資料、建築資料等。想要混合各類資訊,轉換成可用的加值應用,「背後必須憑藉各領域知識的整合。」

為了預測疫情高風險區,莊坤達也引入了機器學習中的SVM(Support Vector Machine)演算法,對登革熱疫情擴散進行模擬。

他解釋,假設現階段疫情在臺南某區域爆發,「可以按照過去的慣性,預測未來它可能會蔓延到何處」,以此條件為前提,大量模擬各種可能狀況後,得到最有可能是高風險區的結果。

莊坤達表示:「這是一種概率分析,跟傳統的預測不一樣」,傳統的迴歸分析統計方法,若要預測某地是否為潛在疫區,只能夠給出非黑即白的答案。

但是,使用SVM演算法進行模擬的結果,「並不只有0或1的答案,我認為它的結果是登革熱的或然率、風險」,如果不同的模擬結果,都顯示出某地可能成為未來的登革熱溫床,莊坤達也會加重當地的權重係數,以調高該區域的風險指數。

要讓使用者有感,才是成功的資料視覺化

莊坤達的研究方向主攻資料分析、資料探勘,不過只有資訊、資料還不夠,還要憑藉資料視覺化,使用者才能快速的從中擷取有用的資訊,莊坤達更認為:「資料視覺化是未來趨勢,一種互動式的網站呈現技術」。

他進一步表示,要發揮此類地圖資訊系統(GIS)的威力,最重要同時也最困難的是「讓使用者馬上看到自己所需要的資訊。」

他解釋,大部分民眾不太想要在系統中看見太多的統計數據,因此,一個系統即使擁有相當豐富的資訊,使用者也不會有太大的共鳴。因此,他認為,視覺化最重要的關鍵是:「讓使用者願意使用,並且方便其進行決策。」

但是,要如何讓使用者對登革熱資訊平臺有感呢?莊坤達笑說:「讓使用者知道自己是不是位在疫情的熱區就好」,因為民眾往往對於貼近生活周遭的事物感受最強。

同時,開放資料結合網頁開發技術,更可加強資料視覺化的威力。莊坤達表示,系統藉由網站形式呈現,使用者可以即時提出新增功能的需求,開發者也能針對相關回饋,馬上修改系統。

例如,他把網頁連結提供給臺南市衛生局局長時,局長在試用過後,也立即回饋相關意見。若當時不是使用網頁呈現,而是改採開發單機版本的系統,莊坤達就無法如此迅速與使用者互動。

面對不同專長的成員,莊坤達表示:「做資料科學的人,要勇敢發問」,雖然他一開始並不熟悉傳染病的知識,但是身為具備資工背景的人,有時也能提出與他人不同的觀點、見解。

例如,過去團隊成員曾經感到相當困擾,究竟要透過何種方式,才能掌握人流移動、人口活躍活動的區域,而莊坤達直接聯想到,可以使用臉書的打卡資訊,來掌握部分的人流訊息。

信心、由上而下的推力,都是打贏防疫戰的關鍵

「防疫最重要的是信心」,莊坤達表示,一開始臺南市並沒有抓到防疫作戰的節奏,而登革熱又在去年9月時達到最高峰期,疾病的擴散率也一直往上飆升。

但是,藉由臺南市政府與成功大學的合作,「就像提供了市政一對眼睛」,協助衛生局鎖定最多疫情區域,直接規畫防疫計畫,因此登革熱擴散率也漸漸降低,在去年11月就完全消除了疫情。

在最高峰時,臺南市每日總共會新增多達700名病患,但是隨著防疫計畫的進行,每天新增病患數也下降到300、400人,數字也直接反映了平臺的效果。

莊坤達表示,傳染病趨勢,往往會跟隨常態分配的模式,一旦度過最高峰後,疫情就會漸進趨緩。

然而,其他縣市是否能夠複製臺南市的成功經驗呢?莊坤達表示,防疫的難度在於跨領域知識、跨部門的整合,「團隊默契是成功的關鍵」。

同時,他也表示,由上而下的推力相當重要,臺南市市長賴清德、成功大學校長蘇慧貞,都具備公共衛生的學位背景,對於登革熱防治相當重視,皆要求各單位盡力配合。因此,「一旦具備了天時、地利、人和」,臺南市才可在這場防疫大戰中獲得勝利。


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