羅鐵堅(jiān)，孫一涵，羅晨希

“直面新型冠狀病毒肺炎：重大疫情防控的跨學(xué)科研究”?？?/p>

突發(fā)公共衛(wèi)生事件監(jiān)測(cè)與防控體系的軟件設(shè)計(jì)

羅鐵堅(jiān)1，孫一涵1，羅晨希2

（1. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 101407；2. 中國(guó)科學(xué)院軟件研究所智能軟件研究中心，北京 100190）

突發(fā)公共衛(wèi)生事件是指在某些國(guó)家或地區(qū)突然發(fā)生的，使民眾生命、生活、生產(chǎn)受到嚴(yán)重威脅的大規(guī)模傳染性流行疾病事件。在現(xiàn)代社會(huì)中，個(gè)體接受的信息多、隨機(jī)移動(dòng)半徑大且移動(dòng)速度快、進(jìn)入密集人群的可能性大，當(dāng)發(fā)生突發(fā)公共衛(wèi)生事件時(shí)，采用傳統(tǒng)流行病學(xué)調(diào)查等手段，不能準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)到個(gè)體行為軌跡和接觸史，很難建立起有效阻止疾病蔓延的防控體系。觀察了我國(guó)近期發(fā)生的新冠肺炎大規(guī)模流行事件和抗擊疫情中的信息化應(yīng)用狀況；特別查閱了世界衛(wèi)生組織針對(duì)流行疾病提出的防控措施，分析了公共突發(fā)事件監(jiān)測(cè)與防控的主要需求和應(yīng)用場(chǎng)景；結(jié)合國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)新成果，提出一種面向抗擊大規(guī)模疫情蔓延的防控軟件的技術(shù)架構(gòu)及其開(kāi)發(fā)方法和運(yùn)營(yíng)模式。此軟件平臺(tái)作為國(guó)家突發(fā)公共衛(wèi)生事件監(jiān)測(cè)與防控長(zhǎng)效體系的有機(jī)組成部分，將助力提升我國(guó)傳染病防控體系的水平。

新冠肺炎；公共衛(wèi)生事件；監(jiān)測(cè)與防控；軟件工程；應(yīng)急響應(yīng)

引言

幾千年來(lái)，饑荒、瘟疫和戰(zhàn)爭(zhēng)永遠(yuǎn)都是人類的心頭大患。盡管一代又一代人類發(fā)明了無(wú)數(shù)的工具、制度和社會(huì)系統(tǒng)，但每年仍然有數(shù)百萬(wàn)人死于饑餓、瘟疫和暴力[1]。其中，瘟疫是一種典型的突發(fā)公共衛(wèi)生事件。人類歷史上有10多起重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件，那些大瘟疫給人類帶來(lái)的后果包括人口死亡、經(jīng)濟(jì)下滑以及其他次生災(zāi)害帶來(lái)的損失。比較典型的突發(fā)公共衛(wèi)生事件列舉如下。（1）“雅典鼠疫（公元前430~前427年）：導(dǎo)致雅典近1/2人口死亡，整個(gè)雅典幾乎被摧毀?！盵2]（2）“古羅馬‘安東尼瘟疫’（公元164~180年）：估計(jì)總死亡人數(shù)高達(dá)五百萬(wàn)?！盵2]（3）“查士丁尼瘟疫（公元541~542年）：地中海世界爆發(fā)的第一次大規(guī)模鼠疫”[2]，使君士坦丁堡40%的城市居民死亡。鼠疫對(duì)拜占庭帝國(guó)的破壞程度極深，導(dǎo)致其最終崩潰。（4）黑死?。ü?347~ 1351年）：全世界死亡人數(shù)高達(dá)7500萬(wàn)，其中歐洲的死亡人數(shù)為2500萬(wàn)到5000萬(wàn)?！昂谒啦□遘k整個(gè)歐洲大陸，再傳播到俄羅斯，導(dǎo)致俄羅斯近三分之一至一半的人口死亡?！盵2]（5）“美洲瘟疫（16世紀(jì)）：歐洲人到來(lái)之前，美洲居住著400萬(wàn)到500萬(wàn)的原住民，其中大多數(shù)都在16世紀(jì)幾十年間死去，奪取印第安人生命的最直接殺手不是歐洲人的槍炮，而是他們所帶來(lái)的瘟疫（包括腮腺炎、麻疹、天花、霍亂、淋病和黃熱病等）?！盵2]（6）意大利米蘭大瘟疫（公元1629~1631年）：造成大約28萬(wàn)人死亡。（7）英國(guó)倫敦大瘟疫（公元1665~1666年）：“在這場(chǎng)瘟疫中，有七萬(wàn)五千到十萬(wàn)人喪生，超過(guò)當(dāng)時(shí)倫敦總?cè)丝诘奈宸种弧！盵2]（8）法國(guó)馬賽大瘟疫（公元1720~1722年）：造成10萬(wàn)人死亡。（9）第三次鼠疫大流行（公元1885年~19世紀(jì)50年代）：“這場(chǎng)鼠疫起源于云南，蔓延到所有有人居住的大陸。從云南傳入貴州、廣州、香港、福州、廈門(mén)等地后，這些地方死亡人數(shù)就達(dá)10萬(wàn)多人。隨后的10 年間傳到77個(gè)港口的60多個(gè)國(guó)家。單在印度和中國(guó)，就有超過(guò)1200萬(wàn)人死于這場(chǎng)鼠疫?！盵2]（10）2003年廣東的SARS肆虐：短短3個(gè)月就席卷全球，未知病毒給全國(guó)人民帶來(lái)了巨大的恐懼。全球因非典死亡人數(shù)919人，從死亡人數(shù)來(lái)看與歷次瘟疫相比很少，但是對(duì)全民的心靈震撼卻是深遠(yuǎn)的。

“各種傳染病對(duì)人類健康、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定和國(guó)家安全造成巨大威脅。在全球經(jīng)濟(jì)一體化大背景下，世界范圍的艾滋病、傳染性非典型肺炎（SARS）、高致病性禽流感、甲型H1N1流感、中東呼吸綜合征（MERS）、人感染H7N9禽流感、埃博拉出血熱等新發(fā)傳染病此起伏彼，嚴(yán)重影響了社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?！盵3]

從2020年1月11日武漢市衛(wèi)健委首次公布確診新型冠狀病毒肺炎感染病例開(kāi)始算起，到筆者成文時(shí)，時(shí)間已經(jīng)過(guò)去了28天。在這28天中，全國(guó)統(tǒng)計(jì)的確診病例數(shù)從41例增加到了34000多例，新冠病毒的傳播版圖從武漢一地蔓延至全國(guó)34個(gè)省級(jí)行政區(qū)及其他24個(gè)國(guó)家，疫情的發(fā)展非常迅猛。[4]

有效抗擊大規(guī)模疫情蔓延的監(jiān)測(cè)與防控體系，必須具備三方面的能力。第一，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并隔離4類人員（確診患者、疑似患者、無(wú)法排除感染可能的發(fā)熱患者、確診患者的密切接觸者）；第二，集中收治確診患者，隔離疑似患者，隔離觀察發(fā)熱患者、密切接觸者；第三，提高收治確診患者治愈率。經(jīng)過(guò)幾百年的醫(yī)療實(shí)踐，醫(yī)學(xué)和流行病學(xué)專家普遍認(rèn)為，對(duì)于提升第二和第三種能力，已經(jīng)總結(jié)出行之有效的流程方法（SOP）來(lái)解決。一方面，在社區(qū)發(fā)現(xiàn)疑似病人（如發(fā)熱癥狀或有接觸史等）如何處理、集中收治的醫(yī)院如何接診、如何隔離或處置病人等有相關(guān)處置流程可參考；另一方面，國(guó)家也在持續(xù)優(yōu)化配置一線、二線和后備醫(yī)療人力和設(shè)施，并對(duì)專業(yè)人員或志愿者進(jìn)行定期培訓(xùn)和實(shí)戰(zhàn)演練。

若要及時(shí)徹底地控制傳染源，迅速阻斷傳播途徑，則必須大力提升第一種能力，也就是必須準(zhǔn)確了解到個(gè)體行為軌跡和接觸史，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并隔離4類人員。哈佛大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)博士、北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院寧毅教授等流行病學(xué)專家普遍認(rèn)為，任何傳染病，如果預(yù)防做不好，病人的數(shù)量會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，疫情會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。寧毅先生還認(rèn)為目前最大的問(wèn)題是疫情監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的失靈，嚴(yán)重貽誤了控制疫情的多次機(jī)會(huì)，一定程度上造成了今天代價(jià)沉重且極為被動(dòng)的局面。事實(shí)證明國(guó)內(nèi)疫情防控管理和軟實(shí)力建設(shè)需要加強(qiáng)，需要著力考慮如何讓新發(fā)傳染病的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更敏感、更實(shí)用。疫情防控面臨著各種艱巨的挑戰(zhàn)，需要從整體效率出發(fā)，多個(gè)角度考慮防控新發(fā)傳染病的策略和措施。這次疫情爆發(fā)之后，暴露了在應(yīng)對(duì)突發(fā)傳染病時(shí)，當(dāng)前的社會(huì)體系仍然存在諸多值得改善的地方[4]。因此，及時(shí)徹底地控制傳染源和迅速阻斷傳播途徑，需要人民“戰(zhàn)爭(zhēng)”，即人人做好預(yù)防。但是，需要做什么和如何做，尚沒(méi)有很好的答案。

針對(duì)如何從整體上持續(xù)提升我國(guó)疫情防控管理水平等問(wèn)題，本文首先分析當(dāng)前疫情防控中信息化應(yīng)用案例，并從世界衛(wèi)生組織針對(duì)流行疾病提出的防控措施、比爾蓋茨的論述、國(guó)內(nèi)學(xué)者訴求、部分媒體提問(wèn)等4個(gè)方面梳理公共突發(fā)事件監(jiān)測(cè)與防控軟件的需求；其次，結(jié)合國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)新成果，提出一種新型的抗擊大規(guī)模疫情蔓延的防控軟件技術(shù)架構(gòu)；隨后，論述了一種低成本高質(zhì)量的開(kāi)發(fā)模式與運(yùn)營(yíng)方式。

1 現(xiàn)狀分析

以下是當(dāng)前疫情防控中，新聞報(bào)道中提及的以及筆者實(shí)際體驗(yàn)的部分計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)應(yīng)用案例。

（1）“新聞報(bào)道”——某部委領(lǐng)導(dǎo)表態(tài)，下一步，將加強(qiáng)協(xié)同，會(huì)同衛(wèi)健、網(wǎng)信、交通等多部門(mén)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)信息共享，通過(guò)多渠道、多種類、多維度數(shù)據(jù)的整合，提升大數(shù)據(jù)技術(shù)支撐疫情防控的能力水平（圖1）。

（2）“新聞報(bào)道” ——大數(shù)據(jù)應(yīng)用，即對(duì)以往歷史數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計(jì)分析，相關(guān)工作用傳統(tǒng)IT技術(shù)即可完成，沒(méi)有涉及與業(yè)務(wù)相關(guān)的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、知識(shí)挖掘和智能分析。

圖1 大數(shù)據(jù)應(yīng)用的可視化圖

圖2為四川美術(shù)學(xué)院設(shè)計(jì)學(xué)院數(shù)字媒體藝術(shù)系師生根據(jù)國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)和丁香園公布的數(shù)據(jù)制作的湖北省各地級(jí)行政區(qū)疫情可視化圖。

疫情發(fā)生后，全國(guó)科研力量發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，積極開(kāi)發(fā)相關(guān)軟件，對(duì)公開(kāi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和可視化，幫助公眾了解疫情，是值得提倡和贊揚(yáng)的。但是，這類數(shù)據(jù)分析的軟件應(yīng)注意以下問(wèn)題：1）用戶需要了解數(shù)據(jù)來(lái)源；2）數(shù)據(jù)分析方法的科學(xué)性；3）分析工具代碼應(yīng)該開(kāi)源，以便重復(fù)驗(yàn)證。

（3）“新聞報(bào)道” ——用戶通過(guò)搜索引擎、信息流、社交網(wǎng)絡(luò)、社交媒體、新聞客戶端得以實(shí)時(shí)獲取疫情動(dòng)態(tài)和防疫知識(shí)，也可以知曉和關(guān)切疫區(qū)人民的狀態(tài)。由于可能存在數(shù)據(jù)來(lái)源及信息本身真實(shí)性的問(wèn)題，這些平臺(tái)應(yīng)該高度自律，不應(yīng)未經(jīng)證實(shí)而隨意傳播相關(guān)內(nèi)容。

（4）“新聞報(bào)道” ——某公司建成全網(wǎng)集中化大數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過(guò)2萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器集群的統(tǒng)一調(diào)度，日均匯聚數(shù)據(jù)超過(guò)1100TB，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)超80PB。實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)信令等數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集及分析處理，敏捷響應(yīng)各項(xiàng)疫情防控分析需求。

（5）“新聞報(bào)道” ——中國(guó)移動(dòng)提供“漫游地查詢”服務(wù)（圖3），通過(guò)短信自我查詢15天和30天內(nèi)行程，解決部分客戶無(wú)法自證過(guò)往行程、無(wú)法返回居住地或工作地等問(wèn)題。這個(gè)功能與抗疫情有相關(guān)性，但沒(méi)有做深和做實(shí)，比如不能自動(dòng)篩選出與他臨近的已經(jīng)感染的人群等。

（6）“新聞報(bào)道” ——在視頻方面，姜堰區(qū)人民法院通過(guò)移動(dòng)云視訊線上方式“隔空”開(kāi)庭審結(jié)?！耙咔槠陂g，利用這種線上庭審方式，能減少人員聚集可能帶來(lái)的感染風(fēng)險(xiǎn)，保障人民群眾生命健康安全，也保證了訴訟成效”，姜堰區(qū)法院、檢察院和公安各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)此次移動(dòng)云視訊的助力給予高度評(píng)價(jià)。

（7）“新聞報(bào)道” ——在醫(yī)療方面，九江實(shí)現(xiàn)了省城專家與縣醫(yī)院病床上的患者面對(duì)面交流問(wèn)診?！斑h(yuǎn)程會(huì)診”充分發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)高速率、低延時(shí)的優(yōu)勢(shì)，為江西省醫(yī)療救治專家組與省內(nèi)106家新型冠狀病毒醫(yī)療救治定點(diǎn)醫(yī)院搭起了迅捷而又穩(wěn)定的溝通橋梁。浙大二院新冠肺炎重癥患者隔離病區(qū)上線了“重癥監(jiān)護(hù)室遠(yuǎn)程觀察及指導(dǎo)系統(tǒng)”。該系統(tǒng)有效提升了病區(qū)管理的智能化和安全性，分擔(dān)了醫(yī)護(hù)人員的壓力。云端智能機(jī)器人在“戰(zhàn)疫”前線正式上崗。醫(yī)院里導(dǎo)診臺(tái)是人流量最大、最擁擠的區(qū)域，智能服務(wù)機(jī)器人可以在醫(yī)院大廳導(dǎo)診、宣傳防疫知識(shí)，這將在很大程度上分擔(dān)導(dǎo)診臺(tái)人員的工作量，減少人流交叉感染機(jī)會(huì)。

圖2 湖北省各地級(jí)行政區(qū)疫情可視化圖

圖3 中國(guó)移動(dòng)提供的“漫游地查詢”服務(wù)

（8）“新聞報(bào)道” ——在教育方面，北京市教委開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)授課，使用云視訊同步課堂、“和教育”名師直播課堂、幼兒防疫解決方案三套遠(yuǎn)程教育方案，利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)“停課不停學(xué)”，以信息化手段助力疫情期間網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工作。

（9）“作者體驗(yàn)” ——信息報(bào)送系統(tǒng)（圖4）。該系統(tǒng)基于騰訊小程序平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。筆者單位部署此軟件系統(tǒng)后，個(gè)人用戶借助手機(jī)、PC瀏覽器等通過(guò)微信掃碼接入使用。用戶每日填報(bào)“一日一報(bào)”信息。單位管理員可以查詢當(dāng)日上報(bào)、未上報(bào)、感染情況，并將未上報(bào)人員、病患列表快速顯示，以便于聯(lián)絡(luò)人催辦上報(bào)；可統(tǒng)計(jì)在疫區(qū)接觸、返鄉(xiāng)、旅游人員；亦可導(dǎo)出日?qǐng)?bào)表。系統(tǒng)部署成本包括：1）公有云或私有云服務(wù)費(fèi)；2）配備8核心CPU、8G內(nèi)存、150G硬盤(pán)的服務(wù)器，CentOS 7.0或Windows 2012R2操作系統(tǒng)；3）可訪問(wèn)IP端口的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)；4）接入校園APP等身份認(rèn)證的開(kāi)發(fā)費(fèi)用。若全國(guó)有10萬(wàn)個(gè)單位使用，按1萬(wàn)元/每單位測(cè)算，將耗去10億元費(fèi)用。如果用集約化模式開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)，可以為國(guó)家節(jié)省近10億元。

（10）“作者體驗(yàn)” ——疫情實(shí)時(shí)跟蹤（圖5）。該軟件是騰訊公司主導(dǎo)，基于騰訊小程序平臺(tái)開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)。系統(tǒng)收集了國(guó)家及各地衛(wèi)健委網(wǎng)站數(shù)據(jù)，并進(jìn)行可視化直觀表現(xiàn)。軟件系統(tǒng)中的戰(zhàn)疫分析、病患軌跡和同程查詢的服務(wù)質(zhì)量有待考證；另外，還要評(píng)估其所暴露信息對(duì)個(gè)體心理的影響情況。

從以上的新聞報(bào)道和作者體驗(yàn)的若干應(yīng)用案例中，經(jīng)分析研究，得出了以下三點(diǎn)結(jié)論。

（1）新聞報(bào)道稱“中國(guó)正在借助大數(shù)據(jù)的力量與新型冠狀病毒肺炎展開(kāi)一場(chǎng)無(wú)硝煙的戰(zhàn)斗”，認(rèn)為大數(shù)據(jù)可以借助5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、AI等技術(shù)的不斷發(fā)展再次來(lái)到爆發(fā)窗口，并期望借助大數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)疫情進(jìn)行防控。但由于對(duì)應(yīng)用的需求分析和軟件的功能定位比較模糊，實(shí)際所展現(xiàn)的軟件系統(tǒng)尚沒(méi)有解決提升本文前述三大能力的根本問(wèn)題。

圖4 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)開(kāi)發(fā)的信息報(bào)送系統(tǒng)

（2）按照有效抗擊大規(guī)模疫情蔓延的監(jiān)測(cè)與防控體系要求來(lái)看，目前筆者觀察到的抗擊疫情的應(yīng)用大部分是數(shù)據(jù)填報(bào)或統(tǒng)計(jì)分析；而且，數(shù)據(jù)比較分散，以點(diǎn)為主，臨時(shí)應(yīng)急，缺乏體系，成本效益比較低，不利于可持續(xù)發(fā)展。

（3）面向全國(guó)和基于長(zhǎng)效來(lái)考慮，需要認(rèn)真分析，“抗疫”真實(shí)的應(yīng)用需求到底是什么。我們認(rèn)為，應(yīng)該以“體系化”和“一盤(pán)棋”出發(fā)，綜合利用計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信技術(shù)，逐步有序地解決抗擊疫情的關(guān)鍵問(wèn)題，形成一個(gè)國(guó)家級(jí)的突發(fā)公共衛(wèi)生事件監(jiān)測(cè)和防控的基礎(chǔ)設(shè)施。

圖5 疫情數(shù)據(jù)可視化和跟蹤信息

2 需求分析

我們從互聯(lián)網(wǎng)上查閱了大量信息，經(jīng)分析研判，認(rèn)為下面的信息資料與擬設(shè)計(jì)的“突發(fā)公共衛(wèi)生事件的監(jiān)測(cè)與防控體系軟件”的相關(guān)度高。這些資料包括世衛(wèi)組織衛(wèi)生條例和防控指南、比爾蓋茨應(yīng)對(duì)疫情的倡議文章、國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)疫情的憂思和呼吁、部分媒體對(duì)流行病學(xué)專家的提問(wèn)等4個(gè)方面的內(nèi)容。本文將從上述文檔中梳理出主要數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)和相應(yīng)服務(wù)功能。

2.1 世界衛(wèi)生組織的衛(wèi)生條例和防控指南

《國(guó)際衛(wèi)生條例（2005）》（International Health Regulations，IHR）是一部具有普遍約束力的國(guó)際衛(wèi)生法，共有194個(gè)國(guó)家（包括中國(guó)）簽署了該條例。條例要求各締約國(guó)應(yīng)當(dāng)發(fā)展、加強(qiáng)和保持其快速有效應(yīng)對(duì)國(guó)際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件的應(yīng)急核心能力；并在發(fā)現(xiàn)、評(píng)估、報(bào)告、通報(bào)和處置突發(fā)公共衛(wèi)生事件的能力上全部達(dá)標(biāo)。

（1）預(yù)警和應(yīng)對(duì)任務(wù)

1）入境點(diǎn)有常規(guī)措施、訓(xùn)練有素的工作人員、適當(dāng)?shù)目臻g和充足的設(shè)備，以便檢查評(píng)估和管理在旅行前、在交通工具（如飛機(jī)和船舶）上以及抵達(dá)入境點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的患病旅行者；

2）建立交通工具和入境點(diǎn)之間以及在入境點(diǎn)和國(guó)家衛(wèi)生部門(mén)之間通報(bào)信息的程序和途徑；

3）安排有癥狀的旅行者被安全送至醫(yī)院或定點(diǎn)設(shè)施進(jìn)行臨床評(píng)估和治療；

4）制訂有效的入境點(diǎn)公共衛(wèi)生應(yīng)急計(jì)劃，以應(yīng)對(duì)公共衛(wèi)生事件。

（2）警報(bào)信息報(bào)送工作

1）流行病情報(bào)；

2）核實(shí)事件；

3）信息管理和傳播；

4）實(shí)時(shí)預(yù)警；

5）協(xié)調(diào)的快速爆發(fā)應(yīng)對(duì)；

6）爆發(fā)應(yīng)對(duì)后勤工作。

（3）實(shí)施工作的新理念

1）各國(guó)監(jiān)測(cè)疾病、向世衛(wèi)組織通報(bào)和報(bào)告公共衛(wèi)生事件和風(fēng)險(xiǎn)的具體程序；

2）世衛(wèi)組織對(duì)核實(shí)各國(guó)內(nèi)部發(fā)生的公共衛(wèi)生事件的要求；

3）與各國(guó)一起并幫助各國(guó)開(kāi)展快速合作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；

4）確定某個(gè)事件是否構(gòu)成國(guó)際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件；

5）協(xié)調(diào)國(guó)際應(yīng)對(duì)措施。

（4）國(guó)際疾病爆發(fā)預(yù)警和反應(yīng)的綜合事件管理4大任務(wù)

1）建立綜合性數(shù)據(jù)庫(kù)，管理流行病情報(bào)、核實(shí)工作現(xiàn)狀、實(shí)驗(yàn)室調(diào)查和業(yè)務(wù)信息等；跟蹤和紀(jì)錄疾病爆發(fā)史、關(guān)鍵性決定、世衛(wèi)組織和各伙伴的重要行動(dòng)以及重點(diǎn)文件；管理后勤支持及專用應(yīng)對(duì)設(shè)備、材料和物資。

2）建立人力資源和機(jī)構(gòu)能力數(shù)據(jù)庫(kù)，管理應(yīng)對(duì)小組國(guó)際專家的技能、經(jīng)驗(yàn)和證書(shū)認(rèn)證課程等；維護(hù)全球疫情警報(bào)和反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中技術(shù)機(jī)構(gòu)的概況，支持國(guó)際疾病爆發(fā)反應(yīng)的準(zhǔn)備工作和能力等情況。

3）收集公開(kāi)數(shù)據(jù)，發(fā)布信息產(chǎn)品，服務(wù)于會(huì)員國(guó)、公共衛(wèi)生官員、媒體和公眾。

4）搭建與全球疫情預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)溝通平臺(tái)，分享業(yè)務(wù)信息和協(xié)調(diào)工作。

在世界衛(wèi)生組織發(fā)布的指導(dǎo)和協(xié)調(diào)國(guó)家及國(guó)際流感大流行準(zhǔn)備和應(yīng)對(duì)的行動(dòng)指南中，我們發(fā)現(xiàn)他們對(duì)疫情預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)的業(yè)務(wù)關(guān)注點(diǎn)為：

（1）新病例的累積發(fā)生率有多快？

（2）已觀察到了什么類型的疾病和并發(fā)癥？

（3）哪些人群（例如年齡組或有嚴(yán)重疾病后果的易感人群）可發(fā)生重癥并死亡？

（4）病毒是否對(duì)抗病毒藥物敏感？

（5）有多少人會(huì)發(fā)病？

（6）對(duì)衛(wèi)生服務(wù)部門(mén)的影響，包括醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)利用等因素及衛(wèi)生服務(wù)人力資源的影響？

2.2 比爾蓋茨應(yīng)對(duì)疫情的倡議文章

2015年3月18日，比爾蓋茨在新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志上發(fā)表文章[6]提出，世界需要建立一個(gè)疫情預(yù)警和反應(yīng)系統(tǒng)。此系統(tǒng)應(yīng)具備以下能力：

（1）建立一個(gè)獲得足夠權(quán)力和資金支持、行之有效地應(yīng)對(duì)疫情的全球性協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)；此機(jī)構(gòu)在危機(jī)來(lái)臨時(shí)，能夠在全球范圍內(nèi)快速?zèng)Q策；

（2）擴(kuò)大并保障科技的研發(fā)投入，梳理清楚對(duì)開(kāi)發(fā)新工具和方法有效監(jiān)管的途徑；

（3）改進(jìn)早期預(yù)警和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確保常規(guī)衛(wèi)生系統(tǒng)的正常運(yùn)行，以便在疫情發(fā)生期間，能及時(shí)擴(kuò)展其服務(wù)能力；

（4）組建和培訓(xùn)一支由訓(xùn)練有素的人員和志愿者組成的后備隊(duì)伍；

（5）加強(qiáng)低收入和中等收入國(guó)家的衛(wèi)生系統(tǒng)；

（6）把疫情預(yù)警和反應(yīng)系統(tǒng)納入常規(guī)的備災(zāi)工作中進(jìn)行經(jīng)常性演練，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)需要改進(jìn)的地方。

2.3 國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)疫情的憂思和呼吁

2020年1月29日，盧錫雷先生指出我國(guó)面臨新社會(huì)形態(tài)、新疫情挑戰(zhàn)，主要包括以下內(nèi)容。

（1）新社會(huì)形態(tài)，表現(xiàn)為：高鐵時(shí)代——交通人員遷移速度快、范圍分布廣；春運(yùn)時(shí)段——人流量超大，環(huán)境密閉，接觸緊密；低溫天氣——適合新型冠狀病毒生存、傳播；春節(jié)時(shí)節(jié)——接觸多、距離近、頻度高；信息傳播——廣泛、快速、多樣。

（2）新防疫情形，“前期癥狀不典型”、“潛伏周期長(zhǎng)而隱”、“傳染已經(jīng)很廣泛”、“傳染途徑多而雜”、“預(yù)防沒(méi)有好方法”、“治療方案無(wú)捷徑”、“科研尚在探索中”、“醫(yī)療資源很緊缺”；病種的疊加：感冒、流感、新冠肺炎的疊加，甑別需要成本和時(shí)間，因此存在“就診難”、“確診難”、“治愈難”的實(shí)際困難。

針對(duì)上述新挑戰(zhàn)，他呼吁國(guó)家有關(guān)部門(mén)要重視和解決如下問(wèn)題：

（1）科研項(xiàng)目需解決實(shí)際問(wèn)題，需做看得懂的科學(xué)普及，預(yù)案預(yù)演對(duì)接實(shí)戰(zhàn)實(shí)況；

（2）應(yīng)急管理需科學(xué)化、民主化和實(shí)效化；

（3）應(yīng)徹底打碎官僚主義、形式主義的行政作風(fēng)；

（4）需要領(lǐng)導(dǎo)有力、資源保障、專業(yè)水準(zhǔn)的基礎(chǔ)防疫體系，尤其是健全的組織體系和應(yīng)急管理體系；

（5）需要反應(yīng)迅速、傳達(dá)準(zhǔn)確、透明公開(kāi)的信息傳播和監(jiān)督機(jī)制；

（6）需要先進(jìn)的科技手段、通信和醫(yī)療儀器設(shè)備保障；

（7）切不可松懈、麻痹、輕敵，需要慎重、果決、嚴(yán)謹(jǐn)，有持續(xù)作戰(zhàn)的準(zhǔn)備；

（8）系統(tǒng)性的科學(xué)知識(shí)體系，能幫助我們認(rèn)清“敵情”的“兇惡與殘酷”，應(yīng)不僅僅是專家權(quán)威的安慰與勸導(dǎo)，也不僅僅是雞湯文、口號(hào)語(yǔ)，更不需要不屑、冷漠、拒絕和謾罵！

2020年2月5日，中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（CCF）大數(shù)據(jù)專業(yè)委員會(huì)“關(guān)于征集大數(shù)據(jù)賦能的防疫（以及重大災(zāi)害）治理體系與治理能力現(xiàn)代化建設(shè)等方面建議的通知”提出，針對(duì)當(dāng)前的疫情防控形勢(shì)，廣泛征集以下兩方面的項(xiàng)目建議：

（1）從監(jiān)測(cè)、分析、預(yù)警、防護(hù)、檢測(cè)、診斷、物資調(diào)配、謠言鑒別等角度提出應(yīng)急技術(shù)或應(yīng)急管理方法建議；

（2）從國(guó)家治理體系和能力現(xiàn)代化角度，對(duì)解決重大公共衛(wèi)生健康問(wèn)題（包括其他重大災(zāi)害問(wèn)題）的具體技術(shù)研究或政策建議。

2.4 部分媒體對(duì)流行病學(xué)專家的提問(wèn)[4]

（1）最近幾天，全國(guó)新增的確診和死亡病例仍在每天增加，你認(rèn)為原因是什么？

（2）疫情現(xiàn)在處于什么階段，未來(lái)會(huì)有怎樣的發(fā)展趨勢(shì)，你有什么防控建議？

（3）對(duì)武漢之外地區(qū)的防疫有什么建議嗎？

（4）什么樣的點(diǎn)是一個(gè)拐點(diǎn)，判斷的依據(jù)或者說(shuō)標(biāo)準(zhǔn)是什么？

（5）能否推測(cè)拐點(diǎn)的出現(xiàn)大概還要多久？

（6）現(xiàn)在也是感冒和流感的高發(fā)季。剛才你也提到，現(xiàn)在其實(shí)有很多患者可能只是患了普通的感冒和肺炎。如果現(xiàn)在有一個(gè)人出現(xiàn)了感冒癥狀，他應(yīng)該怎么做？

（7）目前湖北省外的病死率不到0.2%，而湖北省內(nèi)的病死率則在3%左右，你如何看待這中間的巨大差距？你之前認(rèn)為新型冠狀病毒感染者的病死率未來(lái)在3.5%左右，做出這樣判斷的依據(jù)是什么？

（8）有很多媒體報(bào)道了武漢床位緊缺的情況，很多病例沒(méi)有辦法得到及時(shí)的確診和治療。對(duì)于武漢床位緊張的現(xiàn)狀，你有沒(méi)有什么建議來(lái)改善這個(gè)狀況？

（9）你覺(jué)得對(duì)于湖北省內(nèi)和湖北省外的普通市民來(lái)說(shuō)，他們的個(gè)人防護(hù)需要注意什么？

（10）有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，新冠病毒的毒力會(huì)在傳播的過(guò)程慢慢降低，未來(lái)有可能會(huì)成為像流感一樣的季節(jié)性疾病，對(duì)此你怎么看？

2.5 分析結(jié)論

結(jié)合本文第1部分的現(xiàn)狀分析和對(duì)以上4類材料的內(nèi)容解讀，我們對(duì)突發(fā)公共衛(wèi)生事件監(jiān)測(cè)與防控體系的軟件需求有了一個(gè)總體印象。第一，目前沒(méi)有一個(gè)可持續(xù)迭代升級(jí)的綜合性軟件平臺(tái)來(lái)支撐世界或我國(guó)突發(fā)公共衛(wèi)生事件監(jiān)測(cè)與防控體系。第二，要解決突發(fā)公共衛(wèi)生事件的監(jiān)測(cè)與防控的長(zhǎng)期性問(wèn)題。若采取各自為政、應(yīng)急開(kāi)發(fā)、一次性使用、低層次重復(fù)、無(wú)繼承積累等方式，可以預(yù)見(jiàn)，項(xiàng)目成本將居高不下，軟件質(zhì)量和研發(fā)效率低下、應(yīng)用效果不佳的情況將會(huì)發(fā)生。第三，面對(duì)前述多種多樣、縱橫交錯(cuò)的應(yīng)用需求，我們必須采用系統(tǒng)思維對(duì)業(yè)務(wù)共性和差異進(jìn)行分類，找到業(yè)務(wù)問(wèn)題的數(shù)據(jù)模型和有價(jià)值的功能。

下面是我們對(duì)這4類材料的業(yè)務(wù)價(jià)值的基本判斷，它們將為我們構(gòu)思創(chuàng)新性的軟件應(yīng)用場(chǎng)景提供參考。

（1）世衛(wèi)組織衛(wèi)生條例和防控指南

這些文檔提供了20多個(gè)業(yè)務(wù)詞匯，是應(yīng)用架構(gòu)主要術(shù)語(yǔ)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。它是設(shè)計(jì)國(guó)家層面的核心能力的應(yīng)用業(yè)務(wù)功能依據(jù)，但對(duì)國(guó)家內(nèi)部如何預(yù)警和防控措施如何執(zhí)行沒(méi)有直接的指導(dǎo)意義。

（2）比爾蓋茨應(yīng)對(duì)疫情的倡議文章

提醒世界各國(guó)把預(yù)警和應(yīng)對(duì)疫情當(dāng)作一項(xiàng)經(jīng)常性工程來(lái)看。希望投入資金、科技、人才和建立可持續(xù)發(fā)展的體系。

（3）國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)疫情的憂思和呼吁

所求很多，擔(dān)憂很多，希望解決的問(wèn)題太多，沒(méi)有注意社會(huì)分工和如何利用各類專業(yè)人士形成合力，設(shè)計(jì)有條不紊的解決方案。

（4）部分媒體對(duì)流行病學(xué)專家的提問(wèn)

希望快速解決目前的問(wèn)題，但這些提問(wèn)對(duì)解決方案的形成仍缺乏有價(jià)值的啟發(fā)性。

如前所述，有效抗擊大規(guī)模疫情蔓延的監(jiān)測(cè)與防控體系，必須具備三方面能力。若要所設(shè)計(jì)的支持突發(fā)公共衛(wèi)生事件的監(jiān)測(cè)與防控體系的軟件系統(tǒng)具備上述三種能力，必須回答如下的問(wèn)題：

（1）系統(tǒng)的主要用戶角色是誰(shuí)？他們有什么訴求？需要什么服務(wù)？如何評(píng)價(jià)這些服務(wù)質(zhì)量？誰(shuí)來(lái)建設(shè)和維護(hù)？

（2）主要應(yīng)用場(chǎng)景是什么？收集什么數(shù)據(jù)信息？如何組織數(shù)據(jù)？如何定義每個(gè)功能點(diǎn)？

根據(jù)以上分析思路，下文將給出軟件的應(yīng)用場(chǎng)景及其系統(tǒng)架構(gòu)。

3 應(yīng)用場(chǎng)景及系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 應(yīng)用場(chǎng)景

經(jīng)初步分析，建議第1版本的軟件系統(tǒng)分2大類，共6種角色。下面是一個(gè)示意性的框架，根據(jù)需求可以增減角色和服務(wù)功能。

第1類：部門(mén)用戶

（1.1）管理部門(mén)（國(guó)家級(jí)）

1）制定防止國(guó)內(nèi)和國(guó)際傳播的控制措施；

2）指派專業(yè)人員對(duì)樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析；

3）提供需要的現(xiàn)場(chǎng)援助，以補(bǔ)充當(dāng)?shù)氐恼{(diào)查；

4）批準(zhǔn)和執(zhí)行遏制與控制措施（與WHO合作）；

5）與其他有關(guān)政府部門(mén)建立直接聯(lián)系；

6）對(duì)醫(yī)院、診所、機(jī)場(chǎng)、港口、陸路口岸、實(shí)驗(yàn)室和其他重要的業(yè)務(wù)部門(mén)就發(fā)生事件提供處置信息和建議；

7）制定、實(shí)施和保持國(guó)家突發(fā)公共衛(wèi)生事件應(yīng)急預(yù)案，包括建立多學(xué)科、多部門(mén)工作組以應(yīng)對(duì)可構(gòu)成國(guó)際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生情況的事件。

（1.2）管理部門(mén)（省部級(jí)）

1）及時(shí)發(fā)現(xiàn)在所管地區(qū)發(fā)生的超過(guò)預(yù)期水平的疾病或死亡事件；

2）向上級(jí)報(bào)告所掌握的一切重要信息，包括：臨床記錄、實(shí)驗(yàn)室結(jié)果、風(fēng)險(xiǎn)的來(lái)源和類型、患病人數(shù)和死亡人數(shù)、影響疾病傳播的條件和所采取的衛(wèi)生措施等；

3）立即采取初步控制措施。

（2）醫(yī)療機(jī)構(gòu)

1）及時(shí)獲取有效和合理的治療方案；

2）確認(rèn)所報(bào)告事件的狀況并支持或采取額外控制措施；

3）立即評(píng)估報(bào)告的事件，如發(fā)現(xiàn)情況緊急，則向上級(jí)報(bào)告所有重要信息，包括嚴(yán)重的公共衛(wèi)生影響和（或）不尋?；蛞馔獾摹⒕哂芯薮髠鞑摿Φ奶匦?。

（3）研究機(jī)構(gòu)

1）了解疫情的科研數(shù)據(jù)、新工具和方法；

2）對(duì)公眾提供準(zhǔn)確的疫情相關(guān)知識(shí)。

第2類：個(gè)人用戶

（1）醫(yī)療服務(wù)人員

1）使其理解有效的防護(hù)、治療工具和方法；

2）使其及時(shí)獲取可回答病人問(wèn)詢的醫(yī)療保健問(wèn)題參考答案。

（2）病人

1）使其了解病情和如何配合治療的知識(shí)；

2）幫助其回憶過(guò)往的他人接觸史。

（3）未發(fā)病的人員

1）使其了解科學(xué)有效的個(gè)人防控措施；

2）幫助其避開(kāi)接觸病人和疑似病人。

我們建議對(duì)上述2大類、6種角色的軟件需求，采用“用戶故事”方式進(jìn)行描述。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，用戶故事=用戶+故事=人+故+事，也就是一個(gè)人因?yàn)槭裁丛蛞鍪裁词?，提煉出的三要素就是“who、why、what”。從需求角度來(lái)看就是一個(gè)用來(lái)確認(rèn)用戶和用戶需求的簡(jiǎn)短描述。用戶故事通常的表達(dá)格式為：作為一個(gè)<用戶角色>, 我想要<完成活動(dòng)>, 以便于<實(shí)現(xiàn)價(jià)值>。

一個(gè)完整的用戶故事包含三個(gè)要素：

（1）角色（who）：誰(shuí)要使用這個(gè)；

（2）活動(dòng)（what）：要完成什么活動(dòng)；

（3）價(jià)值（value）：為什么要這么做，這么做能帶來(lái)什么價(jià)值。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

架構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是駕馭軟件的復(fù)雜性，即需求變化和技術(shù)多樣。通過(guò)組織人員和技術(shù)，低成本地滿足需求以及需求的變化，保障軟件的穩(wěn)定高效運(yùn)行。架構(gòu)設(shè)計(jì)要完成如下任務(wù)。

（1）將3.1節(jié)歸納的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行抽象和分解，分別映射到業(yè)務(wù)實(shí)體集合、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型和服務(wù)功能集合中。

（2）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)和應(yīng)用功能API。

（3）定義應(yīng)用功能和系統(tǒng)邊界。應(yīng)滿足如下原則：對(duì)其他服務(wù)的依賴盡量少，功能明確，測(cè)試用例清楚。

（4）分析應(yīng)用功能采集的數(shù)據(jù)未來(lái)是否需要修改和進(jìn)行趨勢(shì)分析？對(duì)個(gè)人信息的使用是否違反倫理道德和隱私保護(hù)條例（如PII（personally identifiable information）、HIPAA 或GDPR等）？

（5）應(yīng)用服務(wù)功能的數(shù)據(jù)是否來(lái)自多個(gè)系統(tǒng)？是否需要清洗、合并等操作？應(yīng)用服務(wù)功能是否允許停機(jī)？

（6）數(shù)據(jù)管理和代碼管理的方法。

（7）采用基于微服務(wù)的應(yīng)用架構(gòu)（圖6）。

這類架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)為：1）快速發(fā)布新服務(wù)功能；2）用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能不影響原有的正常功能；3）各個(gè)服務(wù)功能的依賴性低；4）容易擴(kuò)展服務(wù)更大規(guī)模用戶的能力。但這些優(yōu)勢(shì)也需要采用新的工程實(shí)踐方法。這一工程實(shí)踐方法工作內(nèi)容包括：運(yùn)維、監(jiān)測(cè)、協(xié)作、事件&報(bào)警、事故根源分析等5個(gè)方面。

圖6 系統(tǒng)架構(gòu)圖

（1）運(yùn)維

規(guī)劃應(yīng)用系統(tǒng)負(fù)載容量，并根據(jù)用戶使用量進(jìn)行自動(dòng)擴(kuò)容?？紤]使用開(kāi)源Kubernetes系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的自動(dòng)化部署、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容和其他運(yùn)維任務(wù)（如，按資源情況安排應(yīng)用負(fù)載、自動(dòng)部署或回滾應(yīng)用、負(fù)載均衡、水平擴(kuò)展、自修復(fù)、備份和歸檔等）。

（2）監(jiān)測(cè)

應(yīng)用系統(tǒng)的前端是服務(wù)于人，后端是系統(tǒng)軟件或硬件。典型的軟件監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括：可用性、性能、響應(yīng)時(shí)間、時(shí)間延遲或錯(cuò)誤率等。若應(yīng)用部署在云平臺(tái)（IaaS和PaaS）上，云平臺(tái)提供系統(tǒng)軟件和硬件運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。為了完成監(jiān)測(cè)任務(wù)，可以采用開(kāi)源的Prometheus監(jiān)測(cè)軟件和Fluntd日志采集軟件。監(jiān)測(cè)任務(wù)中的重要工作是應(yīng)用運(yùn)行的日志管理和分析服務(wù)。事件&報(bào)警和事故根源分析等任務(wù)依賴于好的日志管理軟件?？梢钥紤]采用OpenTracing 來(lái)進(jìn)行應(yīng)用行為跟蹤和異常事故的分析和診斷。

（3）協(xié)作

開(kāi)發(fā)與運(yùn)維人員協(xié)作處理異常事件。異常發(fā)生時(shí)，分析事故根源，進(jìn)行診斷排查，對(duì)出錯(cuò)部位進(jìn)行隔離，盡快恢復(fù)服務(wù)。由于基于服務(wù)的技術(shù)架構(gòu)中的服務(wù)往往依賴其他服務(wù)或組件，因此，需要找到負(fù)責(zé)相應(yīng)組件的開(kāi)發(fā)或運(yùn)維人員介入支撐排查診斷或恢復(fù)服務(wù)。應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的儀表盤(pán)，來(lái)可視化應(yīng)用的依賴關(guān)系、部署的位置、運(yùn)行狀態(tài)、應(yīng)用服務(wù)和相關(guān)性能指標(biāo)項(xiàng)等信息。

（4）事件&報(bào)警

監(jiān)測(cè)事件包括正?；虍惓＃瑢?duì)于異常事件，要及時(shí)通過(guò)電子郵件、短信或微信等通知相關(guān)人員處理。

（5）事故根源分析

為了避免事故的再次發(fā)生，采用5H方法來(lái)分析診斷事故的根源。5H問(wèn)題根源分析診斷方法舉例如下。

1）為何服務(wù)中斷？回答：數(shù)據(jù)庫(kù)被鎖。

2）為何數(shù)據(jù)庫(kù)被鎖？回答：對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行寫(xiě)操作的請(qǐng)求過(guò)多。

3）為何會(huì)有過(guò)載的寫(xiě)數(shù)據(jù)操作？回答：設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有預(yù)見(jiàn)這種情況發(fā)生，也沒(méi)有進(jìn)行壓力測(cè)試。

4）為何對(duì)負(fù)載變化沒(méi)有進(jìn)行測(cè)試？回答：在開(kāi)發(fā)流程中，沒(méi)有規(guī)定應(yīng)該測(cè)試負(fù)載變化的情況。

5）為何在開(kāi)發(fā)流程中，沒(méi)有規(guī)定應(yīng)該測(cè)試負(fù)載變化的情況？回答：沒(méi)有做大量負(fù)載測(cè)試來(lái)達(dá)到支持更高數(shù)量級(jí)的用戶訪問(wèn)規(guī)模。

4 開(kāi)發(fā)模式和運(yùn)營(yíng)方式

完美地設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)任何一個(gè)軟件系統(tǒng)，必須充分挖掘有價(jià)值的需求，不斷迭代開(kāi)發(fā)和演進(jìn)，最終才能真正支撐應(yīng)對(duì)突發(fā)公共衛(wèi)生事件的業(yè)務(wù)工作。為了提升開(kāi)發(fā)人員的生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)低成本、高質(zhì)量、快交付的目標(biāo)，必須采用現(xiàn)代先進(jìn)的開(kāi)發(fā)模式和運(yùn)營(yíng)方式。經(jīng)過(guò)近70年的軟件工程實(shí)踐，業(yè)界已經(jīng)總結(jié)了大量有效的理論和方法。本文認(rèn)為應(yīng)該遵循如下的軟件開(kāi)發(fā)和運(yùn)維的規(guī)范要求。

（1）減少開(kāi)發(fā)者理解和學(xué)習(xí)的成本，使用開(kāi)發(fā)與運(yùn)維一體化平臺(tái)。

（2）確保應(yīng)用系統(tǒng)的可移植性，與應(yīng)用支撐環(huán)境（如OS、DB）解耦。

（3）為節(jié)省服務(wù)器和系統(tǒng)管理成本，使用云平臺(tái)部署應(yīng)用。

為滿足上述開(kāi)發(fā)與運(yùn)維的要求，應(yīng)完成以下11項(xiàng)任務(wù)，即：1）一份基準(zhǔn)代碼，多份部署；2）顯式聲明應(yīng)用中類庫(kù)的依賴關(guān)系，并在運(yùn)行環(huán)境中存儲(chǔ)配置；3）靈活添加后端服務(wù)資源；4）嚴(yán)格分離應(yīng)用的構(gòu)建、發(fā)布和運(yùn)行；5）以一個(gè)或多個(gè)無(wú)狀態(tài)進(jìn)程運(yùn)行應(yīng)用；6）以端口關(guān)聯(lián)應(yīng)用服務(wù)；7）使用并發(fā)進(jìn)程模型進(jìn)行擴(kuò)展；8）通過(guò)快速啟動(dòng)和優(yōu)雅終止確保服務(wù)的健壯性；9）保持開(kāi)發(fā)、預(yù)發(fā)布、線上環(huán)境一致性；10）建立日志管理，確保故障診斷的準(zhǔn)確快捷；11）按一次性進(jìn)程運(yùn)行模式管理后臺(tái)任務(wù)。關(guān)于這些任務(wù)的詳細(xì)內(nèi)容可參見(jiàn)文獻(xiàn)[9]。

5 總結(jié)

公共衛(wèi)生安全是國(guó)際社會(huì)所面臨的共同挑戰(zhàn)，人類社會(huì)在同各種疾病進(jìn)行抗?fàn)幍倪^(guò)程中不斷發(fā)展。在疫情中和疫情后，我國(guó)專家學(xué)者和廣大從業(yè)人員都在積極總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)相關(guān)的軟件系統(tǒng)。軟件平臺(tái)應(yīng)作為國(guó)家突發(fā)公共衛(wèi)生事件監(jiān)測(cè)與防控長(zhǎng)效體系的有機(jī)組成部分，并進(jìn)行持續(xù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

針對(duì)如何提升我國(guó)疫情防控管理水平等問(wèn)題，本文分析了疫情防控信息化應(yīng)用案例。從世界衛(wèi)生組織針對(duì)流行疾病提出的防控措施等4個(gè)方面的材料中梳理出了公共突發(fā)事件監(jiān)測(cè)與防控軟件應(yīng)用需求；提出了新型的抗擊大規(guī)模疫情蔓延的防控體系和相應(yīng)的軟件架構(gòu)，明確指出開(kāi)發(fā)突發(fā)公共衛(wèi)生事件的監(jiān)測(cè)與防控軟件必須圍繞快速排查潛在的傳染對(duì)象、及時(shí)隔離和收治、盡快讓其康復(fù)等三大中心任務(wù)來(lái)展開(kāi)。未來(lái)，我們還將深化理解和歸納應(yīng)用需求，修改完善軟件技術(shù)架構(gòu)，建立開(kāi)發(fā)運(yùn)維一體化平臺(tái)，開(kāi)發(fā)出可運(yùn)行版本，發(fā)布于GitHub網(wǎng)站，為志愿者提供驗(yàn)證和批改。

[1] [以色列] 尤瓦爾·赫拉利_著, 林俊雄_譯. 未來(lái)簡(jiǎn)史——從智人到智神（第一版）[M]. 中信出版社, 2017, 2.

[2] David Li. 史上十大最嚴(yán)重的瘟疫[EB/OL]. (2009-6-23) [引用日期：2020-2-18]. http://www.360doc. com/content/ 09/0623/20/152695_4008826. shtml.

[3] 做好傳染病防治人員安全防護(hù)提升傳染病防控體系水平——中國(guó)疾控中心主任王宇解讀《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加強(qiáng)傳染傳染病防治人員安全防護(hù)的意見(jiàn)》[J]. 首都公共衛(wèi)生, 2015, 9(2): 93-94.

[4] 夏志堅(jiān). “病”和“疫”非常不一樣，防控疫情要有系統(tǒng)思維[EB/OL]. (2020-2-10)[引用日期：2020-2-18]. https://tech. sina.com.cn/d/f/2020-02-10/doc-iimxyqvz1618918.shtml.

[5] WHO. Report of the Review Committee on the Functioning of the International Health Regulations (2005) in relation to Pandemic (H1N1) 2009[R]. 2011.

[6] Gates, Bill. The Next Epidemic-Lessons from Ebola[J]. New England Journal of Medicine, 2015, 372(15): 1381-1384.

[7] Daigneau, Robert. Service Design Patterns: Fundamental Design Solutions for SOAP/WSDL and RESTful Web Services[M]. Boston: Addison-Wesley, 2011.

[8] Evans E. Domain-Driven Design: Tackling Complexity in the Heart of Software[J]. Domain-driven design: tackling complexity in the heart of software, 2002.

[9] Adam Wiggins. The Tewlve-Factor App[EB/OL]. (2017) [引用日期：2020-2-18]. https://12factor.net/.

Designing Monitoring and Prevention Software for Public Health Systems in Emergencies

Luo Tiejian1, Sun Yihan1, Luo Chenxi2

(1. School of Computer Science and Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, 101407, China)(2. Intelligent Software Research Center, Institute of Software, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)

Public health emergencies refer to large-scale infectious diseases in some countries or regions, which seriously threaten people’s life, living and production. In modern society, due to the large amount of information received by individuals, the large and fast random moving radius, and the possibility of entering dense populations, it is difficult to establish an effective system to prevent and control the spread of disease using traditional epidemiological survey and other means when public health emergencies occur. This is because those methods cannot accurately track individuals’ behavior and their detailed contact history. The author observed the novel coronavirus pneumonia epidemic in China recently, as well as the application of information technology in the fight against the epidemic, consulted the preventive and control measures against epidemic diseases from WHO, analyzed the main demands and application scenarios of public emergency monitoring and prevention, and based on the new achievements in computer and communication technology at home and abroad, put forward a technical framework, development method, and operation mode for preventing and controlling the spread of a large-scale epidemic. As an organic part of the long-term monitoring and control system of national public health emergencies, the software platform will help to improve the level of China’s prevention and control system for infectious diseases.

COVID-19; public health events; monitoring and prevention; software engineering; emergency response

2020–02–01;

2020–02–17

羅鐵堅(jiān)（1962–），男，博士，教授、博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)閷W(xué)習(xí)科學(xué)、機(jī)器智能、軟件系統(tǒng)等。E-mail: tjluo@ucas.ac.cn

孫一涵（1994–），女，博士研究生，研究方向?yàn)閷W(xué)習(xí)科學(xué)、機(jī)器智能等。E-mail: sunny_alice@126.com

羅晨希（1991–），女，碩士，工程師，研究方向?yàn)橹悄苘浖?，?shù)據(jù)科學(xué)等。E-mail: luochenxi@iscas.ac.cn

10.3724/SP.J.1224.2020.00072

TP3；N03

A

1674-4969(2020)01-0072-12