Koleran taudinpurkaukset: Maapallolta kiertäviltä satelliiteilta otetut ilmastotiedot yhdistettynä koneoppimistekniikoihin auttavat ennustamaan paremmin koleran puhkeamista ja mahdollisesti pelastamaan ihmishenkiä.

Kolera on vesipitoinen sairaus, joka johtuu veden tai ruoan nauttimisesta, joka on saastunut Vibrio cholerae -bakteerilla, jota voi esiintyä monilla rannikkoalueilla ympäri maailmaa, erityisesti tiheästi asutuilla trooppisilla alueilla.

Koleran puhkeaminen, ESA yhdistää tekoälyn ja mahdollistavien ympäristöjen tuntemuksen

Vastuussa oleva taudinaiheuttaja elää yleensä lämpimissä lämpötiloissa, kohtuullisella suolapitoisuudella ja sameudella, ja plankton ja detritus voivat peittää sen vedessä.

Ilmaston lämpeneminen ja äärimmäisten sääilmiöiden lisääntyminen aiheuttavat koleran puhkeamisen - tauti, joka vaikuttaa vuosittain maailmanlaajuisesti 1.3–4 miljoonaan ihmiseen ja aiheuttaa jopa 143 000 kuolemantapausta.

Uusi tutkimus osoittaa, kuinka koleran puhkeaminen Intian rannikkoalueilla voidaan ennustaa 89%: n onnistumisprosentilla, ensimmäisessä esimerkissä merenpinnan suolapitoisuuden käytöstä koleran ennustamiseen.

Eilen International Journal of Environmental Research and Public Health -lehdessä julkaistu tutkimus keskittyy ennustamaan koleran puhkeamista Intian valtameren pohjoisosassa, jossa yli puolet maailmanlaajuisista tautitapauksista raportoitiin vuosina 2010-16.

Koleran ilmaantumisen ympäristötekijöiden suhde on monimutkainen ja vaihtelee vuodenaikojen mukaan, ja sillä on erilaisia ​​viivästyneitä vaikutuksia, esimerkiksi monsuunikausi.

Koneoppimisalgoritmit voivat auttaa näiden ongelmien ratkaisemisessa oppimalla tunnistamaan kuviot suurissa tietojoukoissa testattavien ennusteiden tekemiseksi.

Koleran taudinpurkaustutkimusta johti Amy Campbell vuoden kestäneen jatko-harjoittelun aikana ESA: n ilmastotoimistossa

Amy, yhdessä Plymouth Marine Laboratoryn (PML) kirjoittajien kanssa, käytti ympäristötieteellisissä sovelluksissa suosittua koneoppimisalgoritmia - satunnaista metsäluokitinta - joka tunnistaa pitkien tietojoukkojen mallit ja antaa testattavia ennusteita.

Algoritmi koulutettiin Intian rannikkoalueilla vuosina 2010--2018 ilmoitettuihin tautipesäkkeisiin, ja se oppi yhteydet ESA: n Climate Change Initiativen (CCI) tuottamaan kuuteen satelliittipohjaiseen ilmastotietueeseen.

Sisällyttämällä tai poistamalla ympäristömuuttujia ja aliasetuksia eri vuodenaikoina algoritmi tunnisti tärkeimmät muuttujat koleran puhkeamisen ennustamiseksi maanpinnan lämpötilana, merenpinnan suolapitoisuutena, klorofylli-a-pitoisuutena ja merenpinnan erotuksena keskimääräisestä (merenpinnan poikkeama).

Amy Campbell sanoi: "Malli osoitti lupaavia tuloksia, ja tämän työn kehittämiseen on paljon mahdollisuuksia käyttämällä erilaisia ​​koleravalvonta-aineistoja tai eri paikoissa.

Tutkimuksessamme testasimme erilaisia ​​koneoppimistekniikoita ja löysimme satunnaisen metsäluokittelijan olevan paras, mutta tutkittavia tekniikoita on paljon enemmän.

"Olisi mielenkiintoista testata sosioekonomisten aineistojen sisällyttämisen vaikutuksia; kaukokartoitustietoja voitaisiin käyttää tietueiden kehittämiseen koleran esiintyvyyden kannalta tärkeiden inhimillisten tekijöiden, kuten vesivarojen saatavuuden huomioon ottamiseksi. "

Tutkimus ja sen uudet oivallukset ovat myötävaikuttaneet UKRI-NERC Pathways Of Dispersal for Cholera And Solution Tools (PODCAST) -hankkeeseen, jonka johtaa PML: ssä mukana toimiva Marie-Fanny Racault, joka arvioi ilmaston lämpenemisen ja äärimmäisyyksien vaikutuksia elinympäristöihin. sopii Vibrio cholerae -bakteerille.

Tutkimuksen tulokset osoitetaan UNFCCC: n COP26-kokouksessa vuonna 2021 verkkopohjaisen ennustustyökalun avulla osana PODCAST-DEMO-projektia.

Tätä tukee ESA-Future Earth -yhteisohjelma ja se toteutetaan yhteistyössä Future Earth's Health Knowledge-Action -verkoston kanssa.

Euroopan avaruusjärjestö johtaa uusien koleratapausten havaitsemiseen, tutkimus julkaistu

ijerph-17-09378-v2

Lue myös: 

COVID-19-huumeet, Remdesivir-tutkimus jatkuu kansainvälisellä avaruusasemalla

Lue Italian artikkeli

Lähde:

ESA: n virallinen verkkosivusto