Wahrscheinlichkeiten, keine Versprechungen: Wie Computermodelle für die Notfallvorsorge und -reaktion verwendet werden
- Technologie
- 02.12.2020
Computermodelle sind keine Kristallkugeln. Sie sind das Ergebnis der Verarbeitung einer Reihe von Variablen durch mathematische Algorithmen. Das Ergebnis ist eine Simulation dessen, was passieren könnte, wenn echte Wahrheiten genaue Vorhersagen für zukünftige Trends wären. Modelle zeigen Wahrscheinlichkeiten; sie machen keine versprechungen.
Modelle haben viele Anwendungen. Epidemiologen verwenden sie, um Krankheitsausbrüche vorherzusagen. Logistiker nutzen sie, um Angebot und Nachfrage abzuschätzen. Meteorologen verwenden sie, um den Verlauf von Unwettern vorherzusagen. In den meisten Fällen helfen Modelle den Beamten, fundierte Entscheidungen zu treffen, einschließlich solcher, die sich auf die Notfallvorsorge und -reaktion auswirken.
Waldbrände modellieren
Waldbrände sind notorisch unberechenbar. Abhängig von den Launen von Wind und Temperatur ist das Brandverhalten, einschließlich seiner Ursachen, Folgen und Vorteile, eine Wissenschaft für sich.
Ein Verfahren zum Verhindern großer Brände ist ein geplantes oder geplantes Feuer. Feuerwehrleute können eine Reinigung „vorschreiben“, um Brennstoff (wie Gras, Sträucher und Bäume) in der Nähe eines bebauten Gebiets zu entfernen, um Ressourcen zu nutzen oder um zu forschen.
Ein Feuerrezept legt Ziele, Brennstoffe, Größe und Umgebungsbedingungen fest, wann es brennen soll und wann nicht.
Feuerwehrchefs verwenden Modelle, um vorgeschriebene Brände zu simulieren, damit sie sicher sein können, dass sie das richtige Feuer zur richtigen Zeit anzünden. FIRETEC ist ein 3D-Simulationsprogramm, das Physik nutzt, um die sich ständig ändernde interaktive Beziehung zwischen Feuer und Umgebung zu modellieren. Modelle modellieren Faktoren wie Vegetation, Gelände, Luftstrom und Verbrennungsrate, damit Brandmanager sich vorstellen können, wie kontrollierte Verbrennungen zu einem bestimmten Zeitpunkt und an einem bestimmten Ort stattfinden können. Ein Feuer zuerst mit einem fiktiven Feuer zu löschen, ist eine Möglichkeit, wie die Simulation Leben retten und den Verlust von Eigentum verhindern kann.
Influenza-Vorhersage
Im Jahr 2013 begann die CDC Influenza Division mit Wissenschaftlern im ganzen Land zusammenzuarbeiten, um Computersimulationen in einem echten Grippevorhersageproblem namens FluSight einzusetzen.
Von Oktober bis Mai nutzen Teams an Universitäten und Labors die Modelle, um wöchentliche Prognosen für die Entwicklung der saisonalen Influenza zu erstellen. In der Lage zu sein, vorherzusehen, wann und wo die Influenza zunehmen wird, wie lange die Infektionsaktivität andauern wird und wann ein Rückgang auftreten wird, ermöglicht es der CDC, den Gesundheitsbehörden und den Gesundheitsdienstleistern, die potenziellen Auswirkungen auf die Gemeinden im ganzen Land vorherzusehen.
Es ist leicht, die Schwere der Grippe und ihre verheerenden Auswirkungen auf das tägliche Leben zu unterschätzen. Menschen mit Grippe verpassen oft Arbeit, Schule oder Freizeitaktivitäten. Schwere Erkrankungen mit der Grippe können sogar zu Krankenhausaufenthalten und in einigen Fällen zum Tod führen. Influenza hat auch wirtschaftliche Auswirkungen auf das Leben der Menschen und ihre Gemeinschaften. Die Grippevorhersage liefert Informationen, die Menschen helfen können, gesund zu bleiben und die Auswirkungen von Krankheiten zu verringern.
Modellierung der Blutversorgung
Wie bei Konsumgütern gibt es auch bei Spenderblut ein System von Angebot und Nachfrage. Wenn Notfälle in irgendeinem Teil des Landes zu einem Mangel führen, muss Blut schnell und effizient transportiert werden, um den Bedarf zu decken.
Um solche Herausforderungen vorhersagen und sich darauf vorbereiten zu können, hat die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) ein Blutversorgungsmodell entwickelt, um abzuschätzen, wie viel Blut sich unter normalen und Notfallbedingungen in der Versorgung des Landes befindet. (2)
Das Modell schätzt, wie viel Blut während einer Grippepandemie und Massenverlusten zur Verfügung steht. Jeder dieser Vorfälle könnte die Zahl der Menschen verringern, die bereit sind, Blut zu spenden, und/oder die Menge an Blut erhöhen, die für die Reaktion benötigt wird.
Die effiziente Verwaltung der Blutversorgung einer Nation kann für eine große Anzahl von Menschen schnell zu einer Frage von Leben und Tod werden. Computersimulationen helfen Gesundheitsbeamten, Versorgungsengpässe vorherzusehen und Strategien zu entwickeln, um die Auswirkungen des Notfalls auf die Blutspende abzumildern (oder zu verringern).
Simulation von Hurrikanpfaden
Das National Hurricane Center (NHC) verwendet Vorhersagemodelle, um vorherzusagen, wohin Hurrikane gehen könnten. Prognostiker verwenden komplexe Vorhersagemodelle und andere Daten, um die Pfade von Stürmen vorherzusagen.
Sie haben vielleicht schon gehört, dass Prognostiker den Ausdruck „Kegel der Unsicherheit“ verwenden, wenn sie über den Weg eines Hurrikans sprechen. Der NHC nennt dies den Pfadvorhersagekegel und repräsentiert den wahrscheinlichen Pfad zum Zentrum des Sturms. Der Kegel zeigt jedoch weder die Größe des Sturms noch an, wo Kollisionen auftreten könnten, da Gefahren wie Sturmfluten, Wind und Regen häufig außerhalb des Kegels auftreten.
Um Flugbahnvorhersagen zu erstellen, verwendet das NHC dynamische Modelle, die komplexe Gleichungen lösen, die die Bewegung der Atmosphäre steuern und vorhersagen, wohin ein Hurrikan ziehen könnte.
Die prognostizierte Kegelgröße basiert auf NHC-Prognosefehlern der letzten 5 Jahre. Der Kegel ist so gezeichnet, dass erwartet wird, dass das Zentrum eines tropischen Wirbelsturms etwa 67 Prozent der Zeit innerhalb des Kegels bleibt.
Während der Track-Prognosekegel den wahrscheinlichen Weg zum Zentrum des Sturms anzeigt, bietet das NHC Produkte an, die speziell auf Gefahren wie Sturmflut und Wind ausgerichtet sind, sowie Uhren und Warnungen, um staatliche und lokale Behörden mit den erforderlichen Informationen zu versorgen sich schützen. – Handlungsentscheidungen.
Die Zukunft der Simulation
Da Computerprogrammierer und -programme beim Auffinden, Sammeln und Verwenden von Informationen immer besser werden, sind genauere Modelle das erwartete Ergebnis. Die Zeit wird zeigen, wie neue Forschungsbereiche wie künstliche Intelligenz die Computermodellierung verändern und die öffentliche Gesundheit verbessern können.
Verknüpfungen
Vielen Dank im Voraus für Ihre Fragen und Kommentare zu diesem Beitrag zu Public Health Matters. Bitte beachten Sie, dass die CDC keine persönliche medizinische Beratung anbietet. Wenn Sie sich Sorgen um Ihre Krankheit oder Ihren Zustand machen, sprechen Sie mit Ihrem Arzt.
