Nowy model transmisji SARS-CoV-2 opracowywany przez Spyrosoft

Czy atak zombie może mieć coś wspólnego z modelem rozwoju pandemii? Czym jest model agentowy? Zespół Spyrosoft kierowany przez CTO, Marcina Zygę wraz z naukowcami z wrocławskiej spółki U+GEO, pracuje nad projektem, który pozwoli przewidywać rozpowszechnianie się wirusa SARS-CoV-2.

Projekt „Opracowanie wysokorozdzielczego systemu symulacji mobilności ludności, opartego na danych geolokalizowanych i dużych, rozproszonych zbiorach danych, do modelowania i predykcji rozwoju pandemii chorób zakaźnych, w szczególności SARS-CoV-2" jest opracowywany wspólnie z U+GEO, spółką, której jednym z udziałowców jest Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu. Celem projektu jest opracowanie systemu do symulacji przemieszczania się ludzi w gęsto zaludnionym i dynamicznym środowisku i oparta o nią predykcja rozprzestrzeniania się chorób zakaźnych przenoszonych drogą kropelkową przy możliwym zadawaniu odpowiednich scenariuszy obostrzeń.

Czym wyróżnia się system Spyrosoft?

Projekt realizowany w Spyrosoft wykorzystuje model agentowy, który odwzorowuje rzeczywiste wzorce przemieszczania się ludzi w oparciu o rozwiązania Artificial Intelligence, dane geolokalizacyjne, prawa statystyczne i mapy punktów zainteresowań. W tym modelu pojedyncza osoba jest tzw. agentem, którego aktywność przestrzenna jest śledzona i analizowana pod kątem prawdopodobieństwa spotkania osoby zarażonej oraz dalszej transmisji choroby. Dzięki temu, model będzie pozwalał na przewidywanie rozwoju pandemii w skali makro – dla krajów lub miast, jak i także w skali mikro – dla poszczególnych dzielnic czy nawet ulic.

Przykładowa prezentacja wykorzystania danych przestrzennych

Powstałe prognozy mogą służyć władzom lokalnym do przygotowania własnych scenariuszy działania np. które szkoły lub parki powinno się zamknąć, czy wprowadzić godziny dla seniorów, jaki wpływ na rozwój pandemii będzie miało zamknięcie lokali gastronomicznych. Co ważne, model będzie pokazywać, jak te decyzje mogą wpływać na wzrost ilości zarażonych osób, przed ich wprowadzeniem, tym samym odpowiadając na pytanie o zasadność tych działań. W tym modelu możliwe jest również modelowanie, jaki wpływ na rozprzestrzenianie choroby ma zaszczepienie się przez określony procent społeczeństwa.

Podejście to samo w sobie jest innowacyjne, ponieważ najczęściej obecnie stosowane są modele epidemiologiczne typu SIR (czyli takie, które wykorzystują liczby osób podatnych, zakażonych i ozdrowiałych do modelowania przebiegu chorób zakaźnych; od angielskiego Susceptible-Infected-Recovered) oparte o równania różniczkowe, które do prawidłowego wyliczania ilości nowych przypadków choroby potrzebują danych historycznych. Modele te, w przeciwieństwie do modelu opracowywanego przez Spyrosoft, nie pozwalają na przewidywanie zmiany trendów pandemicznych w zależności od lokalizacji wprowadzonych różnych obostrzeń.

Jak mówi Marcin Zyga, Chief Technology Officer w Spyrosoft, pomysł na opracowanie modelu powstał w nietypowy sposób.

Moje zainteresowanie modelami epidemiologicznymi wzięło się z zafascynowania popkulturowym fenomenem zombie jak i również grami komputerowymi. Natknąłem się na prace badawczą, która przy użyciu modelu pochodnego SIR obrazowała, jak mogłaby w rzeczywistymi świecie wyglądać apokalipsa zombie. Temat ten zafascynował mnie do tego stopnia, że postanowiłem dogłębnie zrozumieć, jak budowane są takie modele matematyczne oraz na czym one polegają, odkrywając przy okazji ich słabości i ograniczenia. Ze strony gier komputerowych, jako jedną ze składowych inspiracji, dołożymy do tego eksperymenty epidemiologiczne w jednej z największych gier MMORPG, które odbiły się szerokim echem wśród społeczności graczy, ponieważ to kierowane przez nich postacie były agentami w symulacji. Dzięki ukierunkowaniu Spyrosoftu na integrację biznesu z nauką mieliśmy również świadomość rozległej wiedzy i kompetencji zespołu po stronie U+Geo, który stworzył wcześniejszą wersję system predykcji mobilności ludzi (3W – Who, Where, When). Kiedy połączy się te wszystkie rzeczy, pomysł na projekt pojawił się niejako sam, komentuje Marcin Zyga, Chief Technology Officer - Spyrosoft.

Harmonogram projektu przewiduje jego ukończenie do lipca 2022 roku, a końcowym rezultatem będzie interaktywna platforma wizualizacyjna, która pozwoli na pokazanie przepływu ludności i charakterystyki rozprzestrzeniania się choroby zakaźnej z wykorzystaniem określonych parametrów i możliwością dodawania własnych scenariuszu, np. w wyżej wymienionych przypadkach zamknięcia określonych części miasta lub obszarów gospodarki.

Model oraz sama platforma docelowo mogą być wykorzystywane przede wszystkim, przez sektor rządowy i samorządowy, ale zespół Spyrosoft nie wyklucza też udostępnienia ich komercyjnym firmom, które potrzebują systemów geolokalizacyjnych przewidujących skutki migracji ludności. Zaangażowanie w projekt ze strony Spyrosoft było możliwe dzięki kompetencjom rozwijanym w ramach Business Unitu Geospatial, który od kilku lat zajmuje się wsparciem produktów oraz rozwiązań tworzonych z wykorzystaniem danych geolokalizacyjnych.

Spyrosoft