Věda | Software | Medicína

Jak se simuluje smrtící pandemie. Fiktivní brněnská chřipka zničí lidstvo do měsíce

  • Čína si v posledních dnech oblíbila hru Plague
  • Na mobilu si můžete nasimulovat pandemii chřipky
  • My si vyzkoušíme pokročilejší model GLEAM

Pokud jste v posledních několika týdnech navštívili Facebook, nejspíše jste neunikli nějakému tomu zábavnému snímku z mobilní aplikace s poetickým názvem Plague – Mor. Většinou šlo o obrázek s mapou světa, který se utápěl v rudých barvách poté, co do něj autor vypustil svůj vlastní virus a sledoval, jak postupně ničí české vesnice, světové aglomerace, a nakonec i celé státy.

Popularita Plague, jenž je dnes k dispozici prakticky pro všechny platformy, vystřelila v novém roce do raketových výšin, každý si chtěl totiž na svém mobilu nebo PC nasimulovat fiktivní koronavirus – konkrétně jeho poslední verzi 2019-nCoV, která aktuálně straší svět kvůli epidemii, i když zatím zasáhla především Čínu.

Klepněte pro větší obrázek
Je libo zničit svět? Nainstalujte si simulátor Plague

A právě v Číně je dnes o mobilní Plague zdaleka největší zájem – verze pro iPhone se tam už minulý týden stala podle analytiků nejstahovanější aplikací a i webové stránky hry se v posledních dnech pod náporem zájemců několikrát zhroutily.

Byť Plague jako vzdělávací aplikaci doporučuje i slovutná americká agentura CDC, tedy Centers for Disease Control and Prevention, samotní autoři ze studia Ndemic Creators čerstvě upozorňují, že skutečný koronavirus v něm opravdu nenasimulujete. Je to jen velmi jednoduchý model.

Global Epidemic and Mobility Model

Nabízí se tedy otázka, jestli tu není něco lepšího. Je! Pokud si chcete po večerech hrát na Boha a na poněkud sofistikovanější úrovni, můžete si stáhnout třeba GLEAMviz, za kterým stojí vědci z bostonské Severovýchodní univerzity a italského Institutu pro vědeckou výměnu ISI Foundation. Na podzim loňského roku se dočkal nové verze 7.0

Podívejte se, jak se v GLEAMviz šíří nákaza po celém světě:

GLEAMviz je simulátor a vizualizátor šíření infekční nákazy, který používá pokročilý model GLEAMGLobal Epidemic And Mobility. Skládá se ze tří vrstev.

Tou první je samotný epidemiologický model konkrétní infekční nemoci, který musí brát v potaz všechna známá specifika samotného viru. To znamená jeho inkubační dobu, způsob šíření, nakažlivost, úmrtnost apod.

Klepněte pro větší obrázek
Struktura modelu GLEAM

3 800 světových letišť

Druhá vrstva je už obecná a se samotným virem přímo nesouvisí. Je to model lidské mobility, tedy to, jak a kdy cestujeme. Dopravní model bere v potaz jak letecké cestování mezi klíčovými světovými huby, tak lokální dojíždění v dané zemi. Zde je třeba podotknout, že model mobility opravdu vychází z reálných dat a je tedy pro výpočet rizika a globální pandemie naprosto klíčový.

Klepněte pro větší obrázek
Dopravní model bere v potaz jak letecké cestování (vpravo), tak dojíždění (vlevo)

Poslední verze modelu čítá 3 800 civilních letišť ve zhruba 230 zemích světa a zároveň 4 miliony spojení mezi každým z nich, které zjednodušeně odpovídají reálným rezervacím letenek mezi jednotlivými městy. Autoři samozřejmě mysleli i na každodenní dojíždění do práce a školy. Zde jako zdroj dat posloužily statistické úřady ze čtyřiceti zemí na pěti kontinentech a data pokrývají na 78 000 správních jednotek (okresů aj.).

Model lidské populace

A konečně tu máme ještě třetí vrstvu, kterou je model rozložení lidské populace s rozlišením na čtverce o rozměrech 25×25 kilometrů. Tato vrstva společně s těmi předchozími dodá ucelený obraz o tom, jak se bude lišit charakter šíření viru ve středočeských Kozojedech a jak v nešťastné devítimilionové wu-chanské aglomeraci, jejíž širší zázemí čítá dokonce 19 milionů duší.

Klepněte pro větší obrázek
Populační model obsahuje rozložení obyvatelstva s rozlišením 25×25 kilometrů

Populační model bere v potaz počet a hustotu obyvatel v jednotlivých sídelních jednotkách a k dokonalosti už chybí jen socioekonomický model, který by do hry zapojil i kvalitu zdravotnictví v daném místě a další společenské a ekonomické aspekty. Uzavření metropole velikosti Wu-chanu je totiž nejspíše možné opravdu jen v Číně a jen těžko si představíme, že by to bylo tak snadné třeba v případě Paříže, Londýna nebo New Yorku.

Vytváříme pandemii snadno a rychle

Simulátor si můžete stáhnout na svůj počítač, přičemž je k dispozici jak pro Windows, tak pro Mac a Linux. Poté už stačí vytvořit scénář šíření hypotetické nemoci. GLEAMviz vám v tom pomůže, na webu totiž najdete několik základních modelů šíření.

My si níže vyzkoušíme model SI, ačkoliv v nabídce je třeba i definice pro šíření poněkud komplexnější prasečí chřipky způsobené virem H1N1 z roku 2009.

Klepněte pro větší obrázek
Schéma modelu SI

Princip modelu SI je jednoduchý: Když se zdravá osoba (susceptible) dostane do kontaktu s infikovaným (infectious), onemocní podle stanovené nakažlivosti (beta). 

Jen pro srovnání, logický strom už zmíněné a mnohem komplikovanější nákazy virem H1N1 vypadal v roce 2009 zhruba takto:

Klepněte pro větší obrázek
Schéma modelu prasečí chřipky H1N1 z roku 2009

Ale zpět k našemu modelu SI. Čím více lidí se potká, tím bude více nemocných. Definici průběhu nákazy lze stáhnout jako XML soubor, který vložíme do GLEAMvizu a v samotném simulátoru můžete upravit desítky dalších parametrů od nakažlivosti po počet prvních případů. A také město, kde vše vypukne.

500 turistů z Prahy a děsivá brněnská chřipka

Naše infekční nemoc se bude jmenovat brněnská chřipka, propukne pochopitelně v Brně a simulace bude trvat jeden rok. Abychom to urychlili, na počátku stanovíme 500 infikovaných – zájezd z Prahy, který se zajel podívat na zdejší orloj a dal si v přilehlé ulici ke svačině burek z okénka.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek
Základní konfigurace šíření našeho viru a spuštění simulace na serveru provozovatele. Během několika minut bude hotovo, načež si můžete prohlédnout výsledky.

Nebohý burek je však plný cizopasníků brněnské chřipky a s každým novým polknutím mění návštěvníky na šiřitele viru.

Simulace probíhá na výkonném serveru

Simulace probíhá na serverech GLEAMviz, a tak je třeba se před spuštěním ještě přihlásit ke svému účtu. Ale nebojte se, registrace je bezplatná a díky vzdálené simulaci může vše proběhnout na výkonném počítači, aniž byste museli stahovat gigabajty dat – instalátor má všeho všudy 100 MB. Na serveru se simulace zpracuje během několika minut, načež si ji můžete stáhnout a otevřít vizualizátor výsledků.

Klepněte pro větší obrázek
Následky jednoho špatně propečeného burku 12. února 2020. Pražský zájezd se už domů nevrátil, leží v jedné z fakultních nemocnic a nákaza se šíří z Moravy dál do republiky a zahraničí.

Autoři mu říkají Dashboard Simulation a pomocí časové osy si na mapě světa prohlédnete, jak se nákaza postupně šíří v nejbližším místě, pak do ostatních zemí a nakonec i na další kontinenty.

V grafech nechybí zobrazení celé infekční sítě, míra zasažení jednotlivých kontinentů a také rychlost šíření. Veškerý vývoj má skvělé rozlišení na jeden den, stejně tak se ale můžete přepnout na týdenní a měsíční agregované pohledy a skokově přecházet dál.

Klepněte pro větší obrázek
Na sklonku února je už mohutně zasažený také Londýn a Moskva. Model s nimi pracuje jako s častými destinacemi letů z Prahy.

Jelikož je brněnská chřipka vysoce agresivní a zájezd z Prahy byl opravdu velký (připomeneme, že turistů bylo rovných 500 a měli vypravený speciální vlak Českých drah), během několika týdnů je zasažena cela republika a po měsíci téměř všechny světové aglomerace.

Klepněte pro větší obrázek
O pár týdnů později se pandemie rozjíždí v globálním měřítku. Všimněte si, že Česko opět potemnělo, už tu totiž není nikdo, kdo by se mohl dále nakazit.

Letecká doprava se spolehlivě postará o to, aby virus přeskakoval na jednotlivé kontinenty rychlostí několika málo hodin.

Klepněte pro větší obrázek
Chřipka se během prvních měsíců přežene skrze západní země, poté přechází do Asie a Afriky. Šíření do Asie by bylo ve skutečnosti asi mnohem rychlejší.

Je třeba připomenout, že naše simulace předpokládá opravdu vysoce nakažlivou infekci, a byť bere v potaz hustotu sítě nemocničních zařízení v dané zemi, ignoruje některé další faktory – třeba právě aktuální schopnost miliardové Číny prakticky ze dne na den uzavřít celá města a zabránit obyvatelům Šanghaje v cestě do Českého Krumlova.

Klepněte pro větší obrázek
V květnu je hotovo. Už není koho dalšího nakazit. Model šíření brněnské chřipky byl za účelem jednoduché demonstrace příliš jednoduchý, GLEAMviz toho ale umí mnohem více.

Nic z toho zatím GLEAMviz neumí, a tak nabízí vlastně ten nejčernější možný scénář. I tak je ale mnohem realističtější než herní simulace Plague.

Diskuze (22) Další článek: Konec podpory neznamená, že zařízení přestane fungovat, musí vysvětlovat Sonos

Témata článku: Zdraví, Věda, Software, Windows, Medicína, iPhone, Čína, Facebook, Lidé, Výzkum, Brno, Afrika, Praha, Simulace, Sociologie, České dráhy, Londýn, Paříž, Potaz, CDC, Chřipka, Virus, Moskva, Nákaza, Kozojedy


Určitě si přečtěte

37 nejstrašnějších počítačů, které jste kdy viděli

37 nejstrašnějších počítačů, které jste kdy viděli

** Přehled nejhorších počítačů na světě ** Šílené konstrukce a materiály ** Jak to dopadne, když se o počítač nestaráte

Karel Javůrek | 22

Nový Edge je opravdu Chrome! Prohnali jsme prohlížeče benchmarky i vlastním unikátním testem

Nový Edge je opravdu Chrome! Prohnali jsme prohlížeče benchmarky i vlastním unikátním testem

** Nový Edge je postavený na Chromiu ** Prohnali jsme ho benchmarky a srovnali s ostatními ** Potvrdily nám, že je prakticky stejný jako Chrome a Opera

Jakub Čížek | 65

Podívejte se, jak umírá váš laptop. Desítky na to mají mocný nástroj powercfg

Podívejte se, jak umírá váš laptop. Desítky na to mají mocný nástroj powercfg

** Hardware současných laptopů už tak rychle nestárne ** Tedy až na baterie – ty umírají děsivou rychlostí ** Ve Windows to můžete sledovat skoro v přímém přenosu

Jakub Čížek | 72

Měření rychlosti internetu: Populární Speedtest.net neřekne o skutečné rychlosti internetu téměř nic

Měření rychlosti internetu: Populární Speedtest.net neřekne o skutečné rychlosti internetu téměř nic

** Speedtest stále častěji měří jen rychlost na poslední míli ** Ta však ale neodpovídá reálnému surfování ** Jak se tedy pokusit změřit tu skutečnou?

Jakub Čížek | 85

10 mýtů a polopravd o bateriích, kterým možná ještě věříte

10 mýtů a polopravd o bateriích, kterým možná ještě věříte

** Kolem baterií a akumulátorů koluje řada mýtů, nepravd a polopravd ** Dnes vám devět z nich zkusíme vyvrátit na základě faktů ** Většina z nich totiž neplatí pro moderní lithiové baterie

Karel Kilián, David Polesný | 102



Aktuální číslo časopisu Computer

Megatest 12 bezdrátových sluchátek

Vyplatí se Apple z bazaru?

Test batohů pro notebooky

Vybíráme nejlepší sportovní hodinky