Artykuł opublikowany na naszej stronie dzięki uprzejmości autorów aplikacji: Witolda Rohma, Krzysztofa Knopa, Kamila Smolaka i Mariusza Korczyńskiego
Patogen
Od kilku lat w Europie dominuje blisko spokrewniona grupa wirusów grypy posiadających hemaglutyninę typu 5 (H5), które charakteryzują się dużą skłonnością do wymiany genów z wirusami grypy o niskiej zjadliwości (LPAI) a występującymi u dzikich ptaków. Przez lata powstały liczne kombinacje i odmian określane wspólnym terminem „H5Nx”. Posiadają one wysoką patogenność dla drobiu, lepsze przystosowanie do organizmów ptaków i łatwiejsze przenoszenie przez dzikie ptaki.
Migracje ptaków
Wirus grypy może być przenoszony zarówno z dzikich ptaków na drób hodowlany, jak i odwrotnie. Migracje dzikich ptaków uzależnione są od wielu czynników, między innymi od warunków atmosferycznych, takich jak: temperatura powietrza, wielkość opadu atmosferycznego, prędkość i kierunek wiatru. Wirus grypy wykazuje długotrwałą przeżywalność w niskich temperaturach: w temperaturze +4°C (temperatura lodówki) ponad 2 miesiące, natomiast w zamrożeniu wiele miesięcy, a nawet lat. Istotne znaczenie w rozprzestrzenianiu się grypy ptaków mogą mieć miejsca koncentracji ptactwa wodnego na zimowiskach i na trasach migracji.
Model predykcyjny
Możliwość wcześniejszego określenia prawdopodobnego miejsca i czasu pojawienia się osobników mogących przenosić wirus grypy ptaków, pozwoli na odpowiednio szybką reakcję i zapobieganie zakażeniu np. poprzez wzmocnienie zasad bioasekuracji na fermach i izolacja w zamknięciu drobiu w hodowlach przyzagrodowych. Przeprowadzenie analiz na zbiorach danych dotyczących czynników wpływających na przebieg migracji i połączenie ich z informacjami o historycznych epizodach wystąpienia tej choroby posłużyło do budowy naszego serwisu.
Rys. 1 Czynniki wpływające na system predykcji wystąpienia wirusa
Wzięliśmy pod uwagę następujące czynniki:
- Dane meteorologiczne z globalnych, sprawdzonych operacyjnie, modeli prognostycznych rozwijanych przez National Oceanic and Atmospheric Administration. W naszym modelu wykorzystujemy kombinacje parametrów meteorologicznych, takich jak opady, temperatura i ciśnienie.
- Dane na temat historycznych trajektorii przelotu ptaków dzikich, gatunków potencjalnie przenoszących wirusa ptasiej grypy pozyskaliśmy z otwartych źródeł naukowych.
- Lokalizacje najważniejszych, z punktu widzenia produkcji drobiarskiej, obiektów pozyskaliśmy dzięki naszym kontaktom B2B oraz powszechnie dostępnym, otwartym danym przestrzennym.
- Dane na temat gęstości zaludnienia zostały pozyskane z ogólnodostępnych danych statystycznych o spisie powszechnym ludności w Polsce
- Pokrycie terenu na obszarze Polski uzyskaliśmy z danych teledetekcyjnych, spektralnych, aktualizowanych corocznie, wraz ze zmieniającymi się warunkami środowiska.
- W naszym modelu bierzemy pod uwagę wirusy nisko zjadliwej grypy ptaków (LPAI), które z dzikiego ptactwa wodnego mogą być przenoszone na drób domowy i ewoluować w wysoce zjadliwe wirusy ptasiej grypy (HPAI).
- Dane na temat wystąpienia ognisk grypy u ptaków dzikich i hodowlanych pobieramy z oficjalnego rejestru przypadków. W naszych prognozach wykorzystujemy dane z lat 2016 - 2022, które służą do trenowania naszych modeli.
- W naszych produkcyjnym modelu wykorzystaliśmy efektywne metody uczenia maszynowego XGBoost oraz Random Forest, zintegrowane przy pomocy wspólnego filtra.
Weryfikacja działania
Model trenowany jest na powyższych danych dla lat 2016-2021 a następnie weryfikowana jest jakość prognoz dla sezonu 2022/2023. Do tej pory uzyskaliśmy jakość naszych prognoz na poziomie czułości 60%, a dokładności 92%. W miarę dodawania kolejnych sezonów niezawodność modelu będzie rosła.
Rys. 2 Przykładowa predykcja wystąpienia ognisk grypy ptaków na 21.04.2021 wraz z ogniskami na ten dzień.
Serwis Flualert.pl
Na stronie flualert.pl dostępna jest testowa wersja systemu, która dla wskazanych lokalizacji, generuje ryzyko wystąpienia ogniska grypy ptaków - zapraszamy do korzystania i dzielenia się swoimi uwagami na temat działania serwisu. W przyszłości serwis zostanie rozszerzony o kolejne kraje UE, zwiększona zostanie rozdzielczość przestrzenna i horyzont czasowy prognoz.