疫情@"虚拟战场"：在计算机上通过提前虚拟预演，精准探寻最优解
国防科技大学系统工程学院副研究员陈彬为您讲述——
“虚拟战疫”：精准探寻最优解
【疫情@"虚拟战场"：在计算机上通过提前虚拟预演，精准探寻最优解】■杨 妹 凡 宁 解放军报特约通讯员 方姝阳
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图为新冠病毒传播预测和防控措施评估系统组成示意图 。陈 彬供
4月8日零时 ， 因受新冠病毒侵袭而封城76天的武汉终于解封 ， 人们兴奋地看到了“武汉重启”！
而在一座特殊的“城市”里 ， 人们也开始了新的工作和生活 ， 居民小A在日志表中列出了离开武汉的计划 ， 学生小B准备出门购买几本急需的专业书籍……看到这一幕 ， 科研人员的情绪也随之好转 ， 按下了演化“快进键” 。
小A、小B居住的这座“城市”可不一般 ， 它被建在有“国之重器”之称的“天河”超级计算机上——这是一个具有1108.1万人口、198个街道办事处或社区的人工城市 ， 搭建了社区、工厂、学校等典型场景 。在那里 ， 生活着很多虚拟居民 ， 他们和我们一样 ， 居住在家庭和社区中 ， 也有亲人、朋友、同学、同事等 。他们每天的行为模式也和真实世界中的我们相仿 ， 有的去学校上学 ， 有的去公司上班 ， 有的去逛商场……
建起这样一座“城市” ， 目的只有一个——通过模拟新冠病毒传播、优化疫情防控方案 。
只为打“有准备之仗”
当前抗击新冠肺炎疫情 ， 是一场没有硝烟的战“疫” 。人类需要共同面对的 ， 是极其凶险狡猾又看不见的敌人——新冠病毒 。
德国军事理论家克劳塞维茨认为 ， 战争是充满不确定性的领域 ， 战争中行动所依据的情况有四分之三好像隐藏在云雾里一样 。现代战史也证明 ， 战争是复杂巨大的系统 ， 其结果难以预测 。因此 ， 在计算机上构设接近实战的“虚拟战场” ， 是一种通过提前虚拟预演 ， 为军事人员解开战争迷雾的有力手段 。
通俗地说 ， “虚拟战场”是一个与真实战场相似的虚拟环境 ， 基于相似原理 ， 运用计算机技术、虚拟现实技术、仿真技术、应用领域相关技术等构建而成 。
面对全球蔓延的新冠肺炎疫情 ， 如何科学防疫是个复杂的系统工程 ， 需要通过反复实验和效果评估才能得出最优解 。然而 ， 真实社会经不起反复实验 ， 同样也需要用仿真方式模拟一个“虚拟战场” ， 在其中演化疫情传播过程 ， 让各种防控措施和病毒展开对抗 ， 检验防控效果 。
放眼全球 ， 使用数学和计算机模拟方法研究疫情的传播和防控 ， 国外已有很多成果 。例如美国东北大学和ISI基金会共同研发的GLEAM模型 ， 是基于常微分方程（ODE）研究传染病传播的代表 ， 能够支持埃博拉病毒、疟疾、禽流感等传染病模型 。在此次抗击新冠肺炎疫情行动中 ， 这些模型都在不约而同地开展着同一项工作：基于全球各城市真实人口和人口迁移数据 ， 得出新增病例数、传播高峰期等量化数据 ， 模拟出可能的流行病传播结果 。
这些模型 ， 为研究传染病传播规律提供了各种途径 。但研究目的各不相同：有的聚焦于揭示统计学规律 ， 有的着重研究城市间交通对全球传播的影响 。研究的方法也存在种种不足和短板：有的不支持对重点区域的研究 ， 有的没有考虑个体差异对病毒传播的影响 ， 有的没有考虑疫情防控手段的实施效果 ， 有的无法支持实时数据的快速调整 。尤其是分析我国的疫情防控措施时 ， 由于地区文化、人口分布、人群出行、通勤能力差异等因素 ， 无法支持定量精准的计算和评估 ， 也就无法科学指导如何应对疫情防控这类突发事件 。不过 ， 这为我国科研人员提供了研究灵感 。
不见硝烟却似实战
结合对2009年H1N1疫情、2014年埃博拉疫情进行计算实验的经验 ， 由国防科技大学系统工程学院平行仿真团队、中南大学湘雅三医院、湖南大学国家超算长沙中心携手组建的联合攻关团队 ， 通过基于多Agent的计算实验方法（从微观个体角度 ， 结合宏观政策开展实验） ， 构建了一个不见硝烟却似实战的“虚拟战场”——新冠病毒传播预测和防控措施评估系统 。
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