Wybuchy cholery: dane klimatyczne pobrane z satelitów okrążających Ziemię w połączeniu z technikami uczenia maszynowego pomagają lepiej przewidywać wybuchy cholery i potencjalnie ratować życie.

Cholera jest chorobą przenoszoną przez wodę, wywoływaną przez spożycie wody lub żywności skażonej bakterią Vibrio cholerae, którą można znaleźć w wielu regionach przybrzeżnych na całym świecie, zwłaszcza w gęsto zaludnionych obszarach tropikalnych.

Epidemie cholery, ESA łączy sztuczną inteligencję i wiedzę o sprzyjających środowiskach

Odpowiedzialny patogen na ogół żyje w wysokich temperaturach, umiarkowanym zasoleniu i zmętnieniu, a w wodzie może być siedliskiem planktonu i detrytusu.

Globalne ocieplenie i wzrost liczby ekstremalnych zjawisk pogodowych powodują wybuchy cholery - choroby, która dotyka od 1.3 do 4 milionów ludzi każdego roku na całym świecie i powoduje nawet 143 000 zgonów.

Nowe badanie pokazuje, w jaki sposób można przewidzieć wybuchy cholery w przybrzeżnych regionach Indii z 89% wskaźnikiem sukcesu, w pierwszej demonstracji wykorzystania zasolenia powierzchni morza do prognozowania cholery.

Badania opublikowane wczoraj w International Journal of Environmental Research and Public Health koncentrują się na przewidywaniu wybuchów cholery na północy Oceanu Indyjskiego, gdzie w latach 2010-16 zgłoszono ponad połowę przypadków zachorowań na świecie.

Zależności między środowiskowymi czynnikami wywołującymi zachorowalność na cholerę są złożone i zmieniają się sezonowo, z różnymi opóźnieniami, na przykład od pory monsunowej.

Algorytmy uczenia maszynowego mogą pomóc w rozwiązaniu tych problemów, ucząc się rozpoznawania wzorców w dużych zbiorach danych w celu tworzenia możliwych do przetestowania prognoz.

Badanie dotyczące epidemii cholery zostało przeprowadzone przez Amy Campbell podczas rocznego stażu dla absolwentów w Biurze Klimatycznym ESA

Amy, wraz ze swoimi współautorami z Plymouth Marine Laboratory (PML), użyła algorytmu uczenia maszynowego popularnego w zastosowaniach środowiskowych - losowego klasyfikatora lasu - który może rozpoznawać wzorce w długich zbiorach danych i dokonywać testowalnych prognoz.

Algorytm został przeszkolony w zakresie ognisk chorób zgłaszanych w dystryktach przybrzeżnych Indii w latach 2010-2018 i poznał powiązania z sześcioma satelitarnymi zapisami klimatycznymi wygenerowanymi przez inicjatywę Climate Change Initiative (CCI) ESA.

Uwzględniając lub usuwając zmienne środowiskowe i ustawienia cząstkowe dla różnych pór roku, algorytm zidentyfikował kluczowe zmienne do przewidywania wybuchów cholery, takie jak temperatura powierzchni ziemi, zasolenie powierzchni morza, stężenie chlorofilu-a i różnica poziomu morza od średniej (anomalia poziomu morza).

Amy Campbell powiedziała: „Model wykazał obiecujące wyniki i istnieje wiele możliwości opracowania tej pracy przy użyciu różnych zbiorów danych z obserwacji cholery lub w różnych lokalizacjach.

W naszym badaniu przetestowaliśmy różne techniki uczenia maszynowego i stwierdziliśmy, że losowy klasyfikator lasu jest najlepszy, ale istnieje znacznie więcej technik, które można zbadać.

„Byłoby interesujące zbadanie wpływu uwzględnienia zbiorów danych społeczno-ekonomicznych; dane teledetekcyjne można wykorzystać do opracowania zapisów uwzględniających czynniki ludzkie, które są ważne dla zachorowalności na cholerę, takie jak dostęp do zasobów wodnych ”.

Badanie i nowe spostrzeżenia przyczyniły się do powstania projektu UKRI-NERC Pathways of Dispersal for Cholera And Solution Tools (PODCAST), kierowanego przez współautorkę Marie-Fanny Racault z PML, który ocenia wpływ ocieplenia klimatu i ekstremalnych zjawisk klimatycznych na siedliska nadaje się do Vibrio cholerae.

Wyniki badania zostaną zaprezentowane na spotkaniu UNFCCC COP26 w 2021 r. Za pośrednictwem internetowego narzędzia prognostycznego w ramach projektu PODCAST-DEMO.

Jest to wspierane przez wspólny program ESA-Future Earth i realizowany we współpracy z siecią Future Earth's Health Knowledge-Action.

Według opublikowanych badań, Europejska Agencja Kosmiczna prowadzi wykrywanie nowych ognisk cholery

ijerph-17-09378-v2

Czytaj także: 

COVID-19 Drugs, Trial on Remdesivir trwa na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

Przeczytaj artykuł włoski

Źródło:

Oficjalna strona ESA