谷歌流感預(yù)測——大數(shù)據(jù)在公共衛(wèi)生領(lǐng)域的嘗試

1、生堡亟隨醫(yī)堂苤志2 Q 1 5 生§旦筮塑鲞筮§期￡叢Ⅱ』￡翌! 叢趟：』! ! 12 Q ! 』，y ! ! ：塑，盟! ：魚谷歌流感預(yù)測——大數(shù)據(jù)在公共衛(wèi)生領(lǐng)域的嘗試鄒曉輝朱聞斐楊磊舒躍龍【摘要】谷歌流感預(yù)測( G o o g l eF l uT r e n d s ，G F v r ) 是大數(shù)據(jù)在公共衛(wèi)生領(lǐng)域的首次嘗試，自2 0 0 9年上線以來，受到了各方的廣泛關(guān)注。上線初期，G 丌預(yù)測結(jié)果與美國c D c

2、數(shù)據(jù)高度相關(guān)，但隨后G F T 未能預(yù)測到2 0 0 9 年甲流大流行，并在2 叭2 —2 0 1 4 年季度持續(xù)高估了美國流感的流行態(tài)勢。自2 0 0 9 年以來，G ?！Ｐ徒?jīng)過3 次升級，其預(yù)測偏差得到了有效糾正。本文綜述了G f v r 模型預(yù)測流感的原理，模型升級的策略，及其對公共衛(wèi)生的意義?！娟P(guān)鍵詞】公共衛(wèi)生；預(yù)測；大數(shù)據(jù)；谷歌流感預(yù)測G o o g l eF l uT r e n d s —t h e i I I i t

3、i a I a p p n ∞t i o no fb i gd a t a i np u b I i ch e a l t h Z b u 尉o o ^ u i ，2 h “耽咖i ，y n 幾g k i ，．s 危u №f o 昭．A k ￡i o 眥f 脅謝￡u 把如r Ⅵr n Z D 厶e n s e C o 凡f r o f o n d 尸n 移e n 砌幾，m i 聊s e ＆凡￡e r 加rD 如e 0 5 ec o 凡￡

4、r o f 帆d P r e 口帆渤凡，B e 咖增J D 2 2 0 6 ，C ^ i mC o r ，_ e 印o n d 西增。M ￡危o rJ s ^ “l(fā) ，u e f o ，l 為—E } ，孔Ⅱi ! ? ，博^ “@ c 凡i c ．o ，侈c 凡【A b s t r a c t 】 G o 0 9 1 e F l uT r e n d s ( G F T ) w a st h ef i r s t a p p l i

5、c a t i o no f b i gd a t ai n t h ep u b l i c h e a l t hf i e l d ．G F T w a s o p e n o n l i n ei n2 0 0 9a n d a t t r a c t e dw o r l d w i d ea t t e n t i o n i m m e d i a t e l y ．H o w e v e r ，G F Tf a i l

6、e dc a t c h i n gt h e2 0 0 9p a n d e m i cH 1 N 1a n dk e p to v e r e s t i m a t i n gt h ei n t e n s i t vo f i n n u e n z a —l i k ei 1 1 n e s si nt h e 2 0 1 2 —2 0 1 4s e a s o ni nt h eU n i t e dS t a t e s

7、 ．G I 叮m o d e lh a sb e e nu p d a t e df b rt h r e et i m e ss i n c e2 0 0 9 ，m a k i n gi t s p r e d i c t i o nb i a s c o n t r o l l e d ．H e r e ，w es u m m a r i z e dt h em e c h a n i s mG I 叩w o r k e d ，t

8、h es t r a t e g yG F T u s e dt ou p d a t e ，a n di t si n n u e n c e o np u b l i ch e a l t h ．【K e yw o r d s 】 P u b l i ch e a l I h ； F o r e c a s t i n g ； B i gd a t a ； G o o g l eF 1 uT r e n d s2 l 世紀(jì)是大數(shù)據(jù)的

9、時(shí)代，大數(shù)據(jù)也稱巨量數(shù)據(jù)，指利用常規(guī)工具無法獲得、儲存、處理和分析的數(shù)據(jù)集合，常常需要一系列的技術(shù)和手段整合才能挖掘其內(nèi)部價(jià)值，具有多樣性、復(fù)雜性和數(shù)據(jù)量龐大的特點(diǎn)?。這種定義非常主觀，因?yàn)槟銦o法定義數(shù)據(jù)量超過多少即為大數(shù)據(jù)。我們只能確定，隨著技術(shù)的進(jìn)步，大數(shù)據(jù)包含的內(nèi)容也會不斷擴(kuò)大。大數(shù)據(jù)無疑是下一輪創(chuàng)新、競爭和生產(chǎn)力進(jìn)步的前沿陣地。在亞馬遜、沃爾瑪、特斯科等巨頭相繼通過實(shí)例證明了大數(shù)據(jù)的威力后?，作為互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代王者的谷歌公司當(dāng)然不甘

10、落后，在2 0 0 8 年1 1 月上線了“谷歌流感預(yù)測( G 0 0 9 l eF 1 uT r e n d s ，G F ’r r ) ”。谷歌公司關(guān)于G F T 的論文發(fā)表在國際著名期刊《自然》( №￡u 旭) 上，迄今為止該論文已被引用了l 0 0 0 多次Ⅲ。一、G F T 的原理G F T 的運(yùn)行原理很簡單：如果一個(gè)人患了流感，那么他很可能上網(wǎng)搜索流感相關(guān)信息。通過監(jiān)測一個(gè)地區(qū)某些與流感相關(guān)檢索詞的數(shù)量，就有可能估計(jì)出該地區(qū)

11、流感流行的情況。當(dāng)然，并不是每個(gè)檢索流感的人都會患流感，但是將制所D O I ：1 0 ．3 7 6 0 ／c m a ．j ．i s s n ．0 2 5 3 —9 6 2 4 ．2 0 1 5 ．0 6 ．0 2 6基金項(xiàng)目：國家科技重大專項(xiàng)( 2 0 1 4 Z X l 0 0 0 4 0 0 2 )作者單位：1 0 2 2 0 6 北京，中國疾病預(yù)防控制中心病毒病預(yù)防控通信作者：舒躍龍，E m a i l ：y s h u @

12、c n i c ?g ．c n· 5 8 1·．綜述．所有的流感相關(guān)的檢索詞匯總后，就會發(fā)現(xiàn)有一些詞匯在流感流行的高峰期檢索總數(shù)目明顯升高，通過計(jì)算這些詞匯被檢索的頻率，就有可能獲得該地區(qū)流感流行的趨勢”l 。G F T r 據(jù)此建立了模型來預(yù)測某個(gè)地區(qū)居民流感樣病例( I n n u e n z a —l i k e i l l n e s s ，I L I ) 相關(guān)的就診比例，即I L I 相關(guān)的就診比例。自變量

13、為相同地區(qū)I L I 相關(guān)的檢索詞被檢索的頻率，對該地區(qū)I L I 就診概率與I L I 相關(guān)檢索詞的檢索率取對數(shù)并擬合出一個(gè)線性模型”l 。以美國c D c 流感監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)作為模型中因變量，谷歌對其數(shù)據(jù)庫中的50 0 0 萬個(gè)常用檢索詞分別進(jìn)行擬合，并根據(jù)擬合的效果打分，然后由一種自動(dòng)選擇程序根據(jù)檢索詞得分的高低自動(dòng)排序。為了確定哪些檢索詞應(yīng)該被G 丌模型所采納和作為其評估I L I 流行的依據(jù)，谷歌依次取前Ⅳ個(gè)打分最高的檢索詞的搜

14、索次數(shù)的總和來評估模型預(yù)測I L I 流行的能力，將預(yù)測的結(jié)果與美國C D C 2 0 0 3 至2 0 0 7 年監(jiān)測到結(jié)果相比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ⅳ= 4 5時(shí)，模型預(yù)測結(jié)果與美國c D c I L I 監(jiān)測結(jié)果最為相似。因此，谷歌將這4 5 個(gè)檢索詞作為G f Y r 模型監(jiān)測的對象，并依據(jù)他們的檢索量來預(yù)測I L I 的流行趨勢( 圖1 ) 。依據(jù)該預(yù)測模型，G F T r 可以在1d 之后給出每周的流感流行報(bào)告，這比美國C D C 的

15、I L I 官方報(bào)告早了1 0 ～1 4 d 。二、G F T 預(yù)測I L I 的準(zhǔn)確性G 丌模型在2 0 0 8 年季度預(yù)測的結(jié)果與美國C D CI L I 監(jiān)測結(jié)果高度相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0 ．9 7 | z - 。因此，谷歌在2 0 0 8 年1 1 月正式上線了G 丌( G f Y r1 ．0 ) ，在開始運(yùn)行的幾個(gè)萬方數(shù)據(jù)生堡亟隨醫(yī)堂基盍2 Q 1 5 生§月笙壘! 鲞箜§期￡h i ! 』￡塑! 叢!

16、d ：』g n l 2 Q 1 5 ，y Q ! ：塑，盥! ：§過美國C D CI L I 監(jiān)測結(jié)果來評估的。有證據(jù)顯示，在甲型H l N l 流感流行的第一波，門診病例I L l 的比例( 6 1 ％) 高于第二波( 4 3 ％) ，這可能與在疫情初期人們更加敏感，有輕微癥狀時(shí)也會去就診，這有可能造成C D C I L I 數(shù)據(jù)比實(shí)際I L I發(fā)生率偏高，進(jìn)而造成G 盯預(yù)測結(jié)果的偏低”4 ?！?。第三，在一個(gè)新型流感流行的初

17、期，一些“非常規(guī)”的與疫情相關(guān)的詞匯有可能得到大量檢索。如甲型H l N l 流感流行期間，“豬流感”等詞匯被大量檢索，但這類詞匯的檢索趨勢與先前季節(jié)性流感流行的趨勢并不相關(guān)，因而并未計(jì)入G f Y I ’1 ．0模型，導(dǎo)致了G 丌預(yù)測結(jié)果的偏差。認(rèn)識到G 丌1 ．0 存在的問題后，谷歌分別在2 0 0 9 年9 月( G F T l l2 ．0 ) 和2 0 1 3 年1 0 月( G F v r3 ．0 ) 對G F v r 進(jìn)行了

18、升級。但G F v r 2 ．0 和G F T3 ．0 持續(xù)高估了近兩年美國流感流行程度，盡管G 丌3 ．0 預(yù)測偏差較G F 1 r 1 1 2 ．0 低。有研究認(rèn)為2 0 1 2 —2 0 1 3 年媒體對流感的高漲報(bào)道是造成G F T 預(yù)測過高的原因，包括2 0 1 3 年1 月紐約州因流感活動(dòng)加強(qiáng)而宣布進(jìn)入公共衛(wèi)生緊急狀態(tài)等事件，促使大量未患流感的人檢索流感相關(guān)詞匯u “。媒體報(bào)道會影響G F T 預(yù)測結(jié)果，但媒體在2 0 0

19、5 —2 0 0 6 年對H 5 N 1 禽流感和在2 0 0 9 年對甲型H l N l 流感的報(bào)道程度更甚于2 0 1 2 —2 0 1 3 年，而G f v r 預(yù)測結(jié)果并未偏高。因此，造成G f v l l 預(yù)測過高另有其他原因。造成G 丌2 ．0 及G ?！? ．0 預(yù)測過高最有可能原因是谷歌搜索算法本身一l 。谷歌掌握著互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最先進(jìn)的搜索技術(shù)，其算法并不是一成不變的。谷歌的T 程師不斷修正其算法以提供更好的商業(yè)服務(wù)。谷歌

20、的商業(yè)模式包括兩部分，一方面為用戶快速提供有用的信息，另一方面，獲得更多的廣告收入，谷歌的搜索算法也是根據(jù)這兩個(gè)目的進(jìn)行改進(jìn)，而這勢必會影響到某些檢索詞“自發(fā)的”檢索量。如谷歌的“推薦搜索”，是根據(jù)其他人的搜索記錄推薦用戶某些檢索詞，這種“推薦搜索”的服務(wù)會增加某些檢索詞非自發(fā)的檢索量增加，對G 丌預(yù)測產(chǎn)生不利影響。谷歌在第二次模型升級后將關(guān)鍵詞數(shù)目提高到了1 6 0 個(gè)，加之谷歌的關(guān)鍵詞提示搜索，會引導(dǎo)人們使用相似的檢索詞，導(dǎo)致某些檢

21、索詞的搜索次數(shù)呈指數(shù)升高，從而導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果偏高。六、G F T 對公共衛(wèi)生的啟示G F T 是大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的一次耀眼嘗試，使大數(shù)據(jù)在公共衛(wèi)生領(lǐng)域真正從理論走向?qū)嶋H，因而從上線之日起就獲得了巨大關(guān)注。盡管在最近兩年其預(yù)測結(jié)果_ } f { 現(xiàn)偏差，但總體預(yù)測結(jié)果與美國c D c IL I 監(jiān)測結(jié)果相關(guān)。隨著模型的不斷升級，G 盯預(yù)測偏差得到了明屁的控制，因此在大數(shù)據(jù)時(shí)代，技術(shù)的進(jìn)步總會不斷地解決層_ 【f { 不窮的問題。G 丌預(yù)測流感

22、的成就也促使其他信息巨頭嘗試?yán)米约赫莆盏臄?shù)據(jù)來預(yù)測流感，如T w i I I e r 通過監(jiān)測患者抱怨疾病的信息來預(yù)測疾病的發(fā)生情況，其對流感的預(yù)測結(jié)果與傳統(tǒng)方法監(jiān)測到結(jié)果高度相關(guān)”7 l ；又如維基百科通過監(jiān)測流感相關(guān)網(wǎng)頁每天瀏覽的比率來預(yù)測美國I L I 流行水平，該模型在媒體熱點(diǎn)時(shí)期和季節(jié)性流感嚴(yán)重流行期均表現(xiàn)良好”?。此外，在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上，谷歌也有新的動(dòng)作，在2 0 1 4 年6 月· 5 8 3的谷歌開發(fā)者年度會議

23、上，谷歌發(fā)布了G o o g l e F i t 應(yīng)用平臺”，。該平臺可使手機(jī)上的A P P 具備監(jiān)測用戶的健康數(shù)據(jù)的能力，甚至根據(jù)監(jiān)測結(jié)果給用戶提f { { 針對性的建議。作為谷歌公司的老對手，蘋果公司在早些時(shí)候宣布擴(kuò)展其H e a l t h K i t 健康平臺，該平臺能將用戶的健康和身體數(shù)據(jù)直接傳送至醫(yī)療中心的數(shù)據(jù)庫，利用大數(shù)據(jù)評估用戶的健康指標(biāo)”?。大數(shù)據(jù)時(shí)代有可能將徹底改變我們的傳染病監(jiān)測模式，例如當(dāng)某種傳染病開始暴發(fā)時(shí)，及

24、早發(fā)現(xiàn)并采取干預(yù)措施非常重要，傳統(tǒng)的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)依靠報(bào)告和匯總，其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足快速反應(yīng)的需要；而大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)對疾病的監(jiān)測幾乎是實(shí)時(shí)的，像G 丌這類監(jiān)測T - 具能在一天后評估某地區(qū)疾病流行情況，因此這種全面快速的監(jiān)測方式將使公共衛(wèi)生監(jiān)控的變得更加靈敏。又比如傳統(tǒng)的監(jiān)測方法僅能覆蓋一個(gè)國家或者一個(gè)地區(qū)的若干國家，而類似G 盯這樣的公共衛(wèi)生監(jiān)測T 具能監(jiān)測到全球大部分地區(qū)，為全球防控提供數(shù)據(jù)。如大數(shù)據(jù)收集和分析系統(tǒng)H e a l t h m

25、a p ，通過收集媒體、政府部門、學(xué)術(shù)期刊、智能手機(jī)應(yīng)用上面的傳染病信息來監(jiān)測和顯示全球的傳染病暴發(fā)情況。H e a l t h m a p 在2 0 1 4年3 月便監(jiān)測到關(guān)于西非出血熱的報(bào)道，隨后被w H 0 鑒定為埃博拉m 血熱”?。當(dāng)然，大數(shù)據(jù)在公共衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用還需要解決很多關(guān)鍵問題，首先是“大數(shù)據(jù)傲慢”問題一l 。“大數(shù)據(jù)傲慢”指潛意識里認(rèn)為大數(shù)據(jù)可以替代，而不是補(bǔ)充，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集和分析方法?！按髷?shù)據(jù)傲慢”是一種錯(cuò)誤的思維

26、方式，誤認(rèn)為大數(shù)據(jù)模式算m 的“統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)性”能直接取代事物之間真實(shí)的因果和聯(lián)系，從而過度應(yīng)用和相信這種技術(shù)。換言之，即認(rèn)為大數(shù)據(jù)可以解決一切數(shù)據(jù)收集和分析的問題，傳統(tǒng)的方法已落后、過時(shí)，應(yīng)該予以摒棄。然而事實(shí)上，數(shù)據(jù)量上的大并不意味著可以忽略數(shù)據(jù)測量的基礎(chǔ)問題，以及數(shù)據(jù)的有效性、可靠性和獨(dú)立性。另外越是大數(shù)據(jù)時(shí)代，越是有可能帶來壟斷，因?yàn)橹挥心切┨貏e強(qiáng)大的公司才會在大數(shù)據(jù)時(shí)代有所作為，但這帶來的直接后果就是公眾一直擔(dān)心這些大數(shù)據(jù)及分析

27、方法掌握在大公司手上是否合適。此外，這些公司對個(gè)人數(shù)據(jù)的收集、使用及存儲的法律依據(jù)，是否侵犯了個(gè)人隱私、數(shù)據(jù)所有權(quán)等依然存在爭議。谷歌公司一直拒絕公布G 門所采納的檢索詞，也未說明G 丌數(shù)據(jù)是如何收集和采用的，因此其他科學(xué)家也無法重復(fù)G 丌預(yù)測結(jié)果”o 】。G 胛數(shù)據(jù)上的不透明也是谷歌公司最受詬病的地方，正如《哈佛商業(yè)評論》所說的那樣，“如果一個(gè)公司想?yún)⑴c科學(xué)事業(yè)，那么他應(yīng)該表現(xiàn)的像個(gè)科學(xué)家”””。但是大數(shù)據(jù)無疑是未來發(fā)展的趨勢，大數(shù)據(jù)