2018 年，佛罗里达州萨拉索塔军事学院预备学校爆发了一场致命疫情。一群身穿防护服、佩戴口罩的中学生聚集在一起，分发药物，互相检查健康状况，偶尔还会用担架将感染者抬到隔离区。
回过头看，这种情况具有预见性，尽管并非真实发生。那些四处奔跑的学生是基于应用程序的教育模拟的一部分，他们应对的病原体是通过近距离感应蓝牙通信传播的虚拟病原体。其他所有元素都不过是道具。
这个名为“爆发行动”的体验式教育平台，最初是佛罗里达西南部一位前教师 Todd Brown 提出的一个简单教学计划。他回忆说，一切始于 2015 年，一个七年级学生提出的一个问题。从那时起，他表示，“它已经发展到我们现在所做的程度”。
那个问题是：如果一种类似埃博拉的病毒传入美国怎么办？一次讨论和一个为期两周的后续课程计划由此产生，深入探讨了谁将负责什么、资金来自哪里、实际情况如何、不同部门如何互相汇报等细节。随后，他们推出了该模拟的早期模拟版本，病毒通过近距离接触的贴纸系统传播。他们将学生分为医生、分诊人员、流行病学家、媒体、政府和普通民众等小组。
然后，就在同一年，Brown 突发奇想，联系了哈佛大学计算遗传学家兼教授 Pardis Sabeti。
Sabeti 此前曾研究过埃博拉病毒等传染病。从 2014 年到 2016 年，她和她实验室的计算研究员 Andrés Colubri 一直在开发支持诊断、预后预测和数字接触者追踪的应用程序。“任何经历过疫情的人都认识到这是必需的，”Sabeti 说。“整个世界在新冠疫情期间都认识到了这一点，但我们早在埃博拉疫情和麻疹疫情之前就已经认识到了，因为我们清楚病毒是通过接触传播的。”
Sabeti 在了解 Brown 工作的同时，她和 Colubri 正在讨论如何获取可靠数据并模拟疫情的各个方面。他们被 Brown 提到的校园项目所吸引，因为他们认为这是一个让学生的体验尽可能引人入胜和超逼真的机会，同时也能深入了解人类对疫苗接种或隔离等缓解措施的实际反应。“在那时，这些方面似乎都联系起来了，我们觉得‘等等，最好的办法就是模拟一场疫情’，”她说。“而且用手机（通过应用程序）模拟是最好的，因为你可以在其中加入所有能让模拟更逼真的元素，并收集数据。”
2017 年底，Colubri、Sabeti 和 Brown 推出了“爆发行动”智能手机应用程序和配套网络平台的第一版。
以下是它的工作原理
“爆发行动”是一个面向学校和教育机构的项目。所有参与者必须下载“爆发行动”应用程序（可在 iOS 和 Android 应用商店下载）来设置模拟。
虽然“爆发行动”主要与学校合作（学校可以联系团队获取激活应用程序的代码），但他们正朝着更加去中心化的方向努力，让任何学校或组织都能创建模拟并使用该应用程序。哈佛和麻省理工学院的“布罗德研究所”的“爆发行动”项目经理 Kian Sani 表示：“我们目前正在研究最适合的监管水平，以及是否可能需要监管。”
虚拟病原体通过蓝牙在手机之间传播。每个用户的应用程序都会显示一个显示其健康状况的头像（显示为笑脸表情或生病表情）。该应用程序使用 p2pkit、Herald 和 Estimote 等软件来检测附近设备的近距离和接触。它以一秒的精度记录用户之间所有距离小于 10 英尺的交互。
如果手机靠近一名具有传染性的人，虚拟病原体就可能传播，在一定时间内的传播概率是提前在模拟参数中预设的。该应用程序还可以模拟干预措施（如诊断测试、疫苗、口罩或个人防护设备）的影响。学生通过扫描会降低他们感染病毒概率的二维码来获得这些干预措施。Sani 说，例如，在激活了无症状传播的版本中，用户可以拥有看起来健康但携带病毒的头像，并且只有通过扫描诊断测试二维码才能发现自己被感染。
在模拟过程中发生的每一次互动和接触都会被记录到一个 Web 服务器中，该服务器可用于实时观察正在发生的情况，或在模拟后分析模式（就像电子游戏的“上帝视角”功能）。Web 门户还允许组织者获取病例数量、每个参与者的健康状况的数据，并调整疫情的各种参数，包括用户数量、持续时间、症状、康复时间、病毒传播性、资金和资源分配等。它创建了一个微观世界，其中公共政策、经济和个人决策在技术限制内展开。
“每一次疫情[模拟]，都能产生更多有关实际应对措施的见解，”Sabeti 说。“基本上，这些疫情可以模拟你在警察紧张、政府不信任、疫苗护照和人们作弊等情况中可能经历的一切。”
尽管该团队仍在新冠疫情期间运行模拟，但他们注意到的一些令人震惊的相关见解源于 2018 年和 2019 年初进行的试验。例如，在其中一次新冠疫情前的设置中，被分配了政府角色的参与者决定向普通民众撒谎，以让他们做某些事情。然后，一名举报人将其泄露给媒体，媒体向普通民众进行了报道。
“一切都失控了，”Brown 说。“这些都是我们看到这类行为的年轻孩子。”
在另一次模拟中，人们根据自己的健康状况被限制去某些地方。“总有一些人不愿意遵守规则，以便为自己谋取利益。所以他们会截图健康表情符号来伪造通行证，以便进入某些区域。”
模拟中还有一个金融系统，可以随机分配家庭获得的援助金额，财富分配不均。在这些场景中，尽管一些拥有“巨额”财富的人决定帮助那些一无所有的人，但也有人利用额外的资本囤积口罩等物资，试图以更高的价格转售，尽管 Brown 指出，“最终拥有财富并没有带来任何好处”。
“看着其中一些情况，看着人们抗议政府的决定，看着人们互相生气……这太超现实了，”Brown 说。他认为，模拟与现实生活之间的某些“宇宙般的奇怪”联系。在美国宣布进入国家紧急状态一年前的同一天，该团队在《连线》杂志上发表了一篇社论，阐述了为什么我们不应该等到大流行病发生才为人们可能面临的情况做好准备。同年，他们开始运行一种模仿 SARS 的病毒版本，该病毒会无症状传播，以增加参与者的挑战性。前学生甚至在新冠疫情期间给他发邮件，说成年人的行为几乎和他们中学时一样，这很奇怪。“这太像《阴阳魔界》了，”Brown 说。
最初，模拟中学生的目标是生存。但他们一直在测试其他集体获胜的指标，例如特定的生存百分比。“我认为随着应用程序中有关疫苗接种策略和戴口罩的新增功能，这会发生变化，”Brown 说。在最近与杨百翰大学（Brigham Young University）的一次 2021 年模拟中，他们甚至利用该模拟来探索激励更多人接种疫苗的方案。
真实疫情的模型
除了利用这项技术为学生创造更具沉浸感的环境外，“爆发行动”团队还希望他们的模拟数据能够帮助创建更好的预测模型，以预测真实疫情的演变。该团队已经在《细胞》评论和《medRxiv》的预印本文章中发表了一些初步发现。
一个好处是，这些模拟疫情可以让团队的研究人员完全描绘出正在发生的一切——谁感染了谁——这在真实疫情中很难追踪。“在真实疫情中，我们总是只能看到一部分情况。我们需要对每个人进行检测——这是不可能做到的，”Colubri 说。“通过这次模拟的数据，我们可以获得原始地面数据，也就是发生了什么的答案。”
他们然后可以利用这些数据来推断人群可能如何相互作用并在社区中传播病原体，并构建暴露风险模型或新算法，以预测真实疫情中可能发生的情况。
另一个特点是，“爆发行动”的模拟受益于人类的输入。“有一种运行疫情模拟的完整方法，即基于代理的模型，这基本上就像运行一个《模拟城市》游戏，计算机模拟每个代理，”Colubri 说。“但在现实中，个体是真实的人，他们可能会做出你未曾预料到的事情。这种模拟中存在的不可预测行为的元素，使其有别于那些一切都已编程到系统中的模型。”
从这里来看，这种类型的研究有很多吸引人的可能性，尽管目前很多仍处于推测阶段。例如，“爆发行动”可以被用作测试公共政策或干预技术的试验场。或者，他们可以将模拟派生的模型作为基础，构建一个实时风险计算器，该计算器可以接收来自真实世界蓝牙接触的数据（它可能看起来像苹果和谷歌在 2020 年 4 月合作创建的系统）。
他们并非唯一一个考虑将社会关系纳入疫情模型的研究小组。一些研究小组已经研究了社会接触的动态、行为的文化影响以及限制措施和疫苗接种速度等因素如何影响人群对这些新出现的公共卫生威胁的总体反应。
康涅狄格大学应用统计学家兼助理教授 Ran Xu（未参与“爆发行动”）表示，他看到了这类模拟练习的价值。
“疾病模拟已被广泛用于政策规划和教育目的，”他说。“这个项目似乎特别有趣，因为参与者可以在疾病爆发期间扮演角色，并了解他们的行为如何影响疾病传播。许多文章都指出了人类行为在流行病学中的重要作用。”他和他的同事上个月在《PLOS 计算生物学》上发表了一篇论文，该论文表明，详细描述疾病如何影响行为以及反之亦然，对于构建更好的大流行预测模型至关重要。但他认为，任何行为见解都应在之后通过真实数据进行更严格的测试。
还有一些局限性需要考虑。“这可能无法完全代表下一次疾病爆发时会发生什么，这取决于人们对此的认真程度，”Xu 指出。“但这适用于任何模拟。”
对疫情的展望
除了“爆发行动”之外，Sabeti 还参与了许多其他与大流行相关的项目，这些项目大多集中在遗传学、流行病学和技术交叉领域。此外，Sabeti 和她的同事一直在开发一款名为 Scout 的新冠感染症状追踪应用程序，他们已在科罗拉多梅萨大学（Colorado Mesa University）进行了测试。
Sabeti 认为，能够进行接触者追踪、健康状况监测和病毒追踪的数字平台将是控制和管理新发传染病传播的关键。但隐私问题仍然是一个障碍。“令我着迷的是，在疫情爆发期间，每个人都对自己的隐私感到极度恐慌，”她说。“我们在 TikTok 上分享我们的每一个个人想法。但不知何故，可能拯救你免于致命病毒的数据，却是你想要保护的东西。”
“不信任感非常高，而且在这一过程中变得越来越严重，”Sabeti 补充道。“令人难以置信的是，我们需要克服多少困难才能达到这样一个地步，即让这些技术（如接触者追踪和健康监测应用程序）不再让人感到恐惧。”
Sabeti 估计，她花在“爆发行动”上的时间比实验室里的任何其他项目都多。这些时间分为调整应用程序和制定模拟计划，但也包括编辑一本关于疫情科学的教科书（预计明年出版）。“这可能是我能做的最重要的事情——教育一代理解这些技术并领会要点的人。”
事实上，教育仍然是“爆发行动”的核心使命。“你可能会争辩说，人们已经经历了两年多的疫情，为什么还要用应用程序来玩？答案是，我们从新闻和社交媒体获得的信息往往是相互矛盾的，[并且]包含大量错误信息，这真的无济于事，”Colubri 说。“通过创建这些沉浸式的模拟场景，我们可以帮助理解发生了什么。”
通过反复运行，学生们变得更加体贴，学会了合作，学会了表达自己的需求，并最终学会了更好地对抗病原体。
该项目的目标是，在引发关于人类在灾难中行为的引人深思的问题的同时，也能为下一代科学家、公共卫生官员和卫生响应者做好准备，让他们思考自己在这些情况下的立场，了解自己的角色如何与社会其他部分协同工作，并理解他们作为个体或集体所做的事情可能如何影响他人。
“我问过一群老师：有多少人对美国作为一个整体应对此次疫情的方式感到满意？几乎没有人举手，”Brown 补充道。“如果普通民众对疫情科学、意识和应对有更好的了解，这场大流行会有何不同？到目前为止，结果与现实相比会有何不同？”
“同理心”因素
这个模拟的一个关键组成部分是疫情后练习，Brown 在项目开始时就将其纳入其中，为学生提供了一个机会来反思自己或他人为什么会做出某种行为，并讨论他们的决定是否对他们自己或对整个群体最有利。
“我们遇到过这样的情况，即沟通、政府信任、对基本科学原理的信念或理解，这些因素我们发现始终处于决策链的底层。因此，这改变了人们的行为，”Brown 说。“但孩子们会学习。他们会意识到，这可能不是做事情的最佳方式。”
通过反复运行，学生们变得更加体贴，学会了合作，学会了表达自己的需求，并最终学会了更好地对抗病原体。
“有趣的是，它在某种程度上让学生们对别人的处境产生了同理心，在一个风险不高、不那么动荡的情况下，”Sabeti 补充道。
“爆发行动”项目的研究人员强调，迫切需要让年轻一代充分了解如何应对这些压力大、混乱的全球公共卫生紧急事件，而这是大多数学校课程中都缺乏的，特别是考虑到统计数据显示，类似新冠的疫情只会变得越来越频繁和严重。
新冠疫情，已有有效的疫苗，已在美国造成超过一百万人死亡。但令人惊讶的是，这仍然不是 Sabeti 认为的“大流行”。
“这是一个非常可怕的时期，”Sabeti 说。“如果我们真的遇到了一个‘大流行’，可能会立即杀死我们所有人（无论年龄），我们该怎么办？这一切会如何发展？”
