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来自互联网搜索和社交媒体的“数字痕迹”能否预测COVID-19的爆发?
你的谷歌搜索和推特账户会提醒营销人员你可能会购买什么商品——当新冠病毒水平即将上升时，它们是否也可以作为早期预警系统?
一个包括东北大学机器学习专家在内的科学家团队raybet雷竞技雷竞技app最新版Mauricio Santillana互联网用户的“数字痕迹”可用于在大规模疫情爆发前一至六周向县级公共卫生官员发出COVID-19疫情急剧增加的警报。
在1月18日星期三发表在《科学进展》上的一篇论文中，Santillana和其他作者说数字数据将有助于缩小信息差距现有的监控方法留下的。
东北大学网络科学研究所促进健康和环境改善机器智能小组主任Santillana说，对数据流的分析将使政策制定者能够迅速做出决定，例如是否重新发布屏蔽建议，或增加疫苗接种和促进运动
桑蒂拉纳说:“我们渴望做的是使用谷歌或亚马逊或任何这些大公司用来向你发送广告的相同信息”，在疫情爆发的早期为公共卫生决策提供信息。
与COVID-19相关的数字流包括互联网上对发烧的搜索，临床医生对COVID-19治疗方法的搜索，以及推特用户关于病得太重无法工作的评论等等。
研究人员还使用了机器学习方法，从2020年1月1日到2022年，美国97个县的疫情中获取历史信息，并将它们结合起来，创建一个单一的预测指标。
Santillana说:“我们的目标不一定是量化有多少感染，而是量化感染急剧增加的时间。”Santillana与波士顿儿童医院、哈佛医学院、俄克拉荷马州立大学和其他组织的科学家一起参与了这项研究。
研究人员发现，州一级和县一级的预测能力大致相似——早期预警系统在县一级提前一到六周部署，在州一级提前四到六周部署。
该研究表示，数字数据将有助于填补疾病控制和预防中心的重要缺失信息，该中心未能可靠地预测“报告病例和住院治疗趋势的快速变化”。
Santillana说:“当疾病控制与预防中心与公众分享COVID-19预测时，他们经常错过疫情爆发的时间。”他说，在统计实际病例数时，激增已经开始。
“下一章将是疾病预防控制中心说，‘我们知道这是一种预测疫情的替代和补充方式。我们将在内部实施它，我们将把它作为工具箱中的一个额外工具，”Santillana说。
“他说，这项研究是由拜登总统发起的疾病预防控制中心新倡议的一部分，该倡议被称为疾病预防控制中心内的预测和疫情分析中心。”
Santillana说:“正是在这种努力下，我们完成了这篇论文中的工作。”这篇论文发表在美国科学促进会的一份开放获取期刊上。
他说，他和他的团队已经与疾病预防控制中心合作了三到四年，在预测流感发病率和流感住院治疗方面，但他对疾病预防控制中心无法将基于互联网的新型信息来源纳入他们的预测系统感到不满。
“当新冠肺炎来袭时，他们打电话说，‘我们需要所有人齐心协力。所以请尽你所能。’”
“我问他们是否可以灵活一些，因为我和我的团队对创新感兴趣，而不是继续实施完全相同的模型，”Santillana说。
“这个模式并不完美，”他说
根据这篇关于使用数字痕迹建立前瞻性和实时县级预警系统的论文，研究的县只是美国3006个县的一小部分。
论文称:“我们基于互联网搜索的方法在识字率低和互联网资源有限的地区可能难以发挥良好作用。”
研究人员说，对于互联网接入差或识字困难的县来说，一个可能的解决方案可能是使用州级早期预警系统来指导县级决策。
“当我们在电脑或手机上浏览互联网时，它会留下痕迹，”Santillana说。
他说:“不管我们喜欢与否，现实是大多数公司都利用这些信息来提高利润或利润率。”
“相反，我们希望利用这些信息通知公职人员下一次疫情爆发的时间。”
本文最初发表于《东北环球》新
摄影:Matthew Modoono/东北大学raybet雷竞技雷竞技app最新版
HBO电视剧《最后生还者》(The Last of Us)中的真菌僵尸是基于真实而可怕的生物学
在HBO大制作视频游戏改编的《最后生存者》(the Last of Us)的首映中，一位科学家在20世纪60年代迪克·卡维特(Dick cavett)式的脱口秀节目中提出了一个观点，即真菌而不是病毒感染将导致人类的终结。从表面上看，这个想法很可笑，主持人和观众都笑得很困惑。
但当这位科学家解释他的理论时，房间里的能量慢慢地从娱乐变成了恐惧。他说，只要真菌中的一个基因发生突变，它就会突然“能够钻进我们的大脑，控制不是数百万人，而是数十亿人”。“数十亿个思想被毒害的傀儡，永久地盯住一个统一的目标:用任何必要的手段将感染传播给每一个活着的人。”
这位科学家接着说，目前还没有治疗这种感染的方法。只有一个可能的结论:“我们输了。”
在《最后生还者》(the Last of Us)的世界里，这些话是预言性的。2003年，一种真菌感染肆虐世界，将人类变成了贪婪的、受精神控制的僵尸。HBO的最新的打击这款游戏可能听起来像纯粹的科幻小说，但它实际上是基于真实而可怕的科学。
《最后生还者》(The Last of Us)的开发商Naughty Dog从虫草真菌中获得了真菌僵尸的灵感。一种寄生真菌，可以感染昆虫，在某些情况下，也可以感染植物，是自然界的僵尸化剂
虫草散布的孢子在土壤中附着在昆虫身上。在24到48小时内，寄生虫会生长到昆虫体内，然后在几周内扩散到全身。
“它已经开始改变宿主的神经生物学，基本上使其成为僵尸生物，这意味着这种寄生虫接管了宿主，产生某种神经毒素或神经调节剂，改变宿主的行为，”他说Rebeca Rosengaus他是东北大学海洋与环境科学副教授。
这种寄生虫包围着昆虫的肌肉，影响它的运动神经元，把宿主变成一个牵线木偶。昆虫学家大卫·休斯(David Hughes)是游戏《最后生还者》(The Last of Us)的顾问，他说，虚构的感染者和他研究过的蚂蚁身上的寄生虫有明显的相似之处。
起初，在《最后生还者》中，被感染的人不会立即表现出感染的迹象。然而，这种情况很快就会改变。他们开始抽搐，变得咄咄逼人，精力过剩。《最后生还者》(The Last of Us)中的幸存者称这一阶段的感染者为“逃亡者”。
休斯说，这种行为在某种程度上是基于现实的。虫草寄生虫会释放一种化合物，使昆虫抽搐。
休斯说:“它们不会进入大脑，但它们所做的是通过血脑屏障将化学物质推入大脑，这样它们就可以在一定距离内控制大脑。”
感染了虫草寄生虫的蚂蚁也开始变得更加反社会，这在高度社会化的蚂蚁社会中是一个显著的转变，并离开了蚁群的其他部分。同样，剧中被感染的人类失去了所有说话的能力，取而代之的是在愤怒和痛苦中尖叫。
但寄生虫不仅仅是强迫宿主无意识地游荡。受感染的蚂蚁——以及它们虚构的对手——在哪里游荡是有意图和目的的。
蚂蚁非常擅长通过改变化学物质和气味来检测其群体中受感染的成员。如果一只蚂蚁生病了，它会被杀死，尸体会被放在蚁群外面。为了避免这种情况，如果寄生虫有希望感染更多的宿主，就需要让它的宿主在蜂群外死亡。
这体现在一种叫做顶峰的行为上。被感染的寄主会爬到一定高度，然后将下颌骨挂在树枝、茎或叶子上。在此之前，宿主还活着，但完全无法控制自己的运动。然而，在这一点上，真菌开始从内部吃掉宿主，然后长出长长的卷须状茎和“子实体”来传播孢子。从高处，孢子随风飘散，可以感染更大的区域。
休斯说:“蚂蚁每天被迫出去寻找食物，所以当它们出去时，它们会从挂在叶子下面的死去兄弟姐妹的狙击巷子下面走过，这些兄弟姐妹会产生孢子。”“你可以想象，蚂蚁每天都要经过的蚁群周围有一个死亡圆顶，这就是真菌获胜的原因。”
尽管2013年的电子游戏将孢子作为一种感染方式，但HBO改编的《最后生还者》(the Last of Us)却有都被消灭了这标志着它与科学灵感的最大背离。
至于我们是否会面临真菌僵尸爆发，休斯说没有理由担心。蚂蚁和人类的运动系统有很大的不同，因此虫草无法进入人类体内，但这并不意味着真菌不能影响我们的行为，甚至不能感染我们的身体。
当然，LSD是从致幻真菌中提取的。但其他种类的真菌可能有更危险的影响。球虫真菌吸入时会引起一种叫做山谷热的疾病，特别是在加州监狱．
2022年，世界卫生组织发布了第一份威胁健康的真菌名单，其中包括19种“对公众健康构成最大威胁”的真菌。根据这份报告在美国，真菌感染每年导致约160万人死亡，对已经免疫功能低下的重症患者尤其危险。由于全球变暖以及国际旅行和贸易的增加，真菌疾病的频率和地理范围也在增加。
”从细菌抗微生物药物耐药性大流行的阴影中走出来的真菌感染正在增长，而且对治疗的耐药性越来越强，成为世界范围内的一个公共卫生问题，”世卫组织抗微生物药物耐药性事务助理司长Hanan Balkhy博士说
休斯和罗森格斯都认为，虽然真菌感染越来越普遍，但真菌末日的想法仍然是科幻小说里的东西。然而，Rosengaus说，真菌寄生虫仍然可以提供一个新的视角，通过它来观察更常见的病毒感染，如流感甚至COVID-19。当我们患流感时打喷嚏和咳嗽是有原因的。
“我们所说的‘症状’这个词，是的，它们是这种疾病的症状，但我认为有趣的问题是，这些症状真的反映了(病毒)操纵我们的生理和行为，以便更有利于传播疾病吗?”Rosengaus说。“令人惊讶的是，这些寄生虫能够来回进化，以操纵宿主的行为。
本文最初发表于《东北环球》新闻。
图片来源:HBO Max
什么是大气河?气候变化会让它们变得更糟吗?
在加利福尼亚州上空，流动的蒸汽流被称为大气河，造成了创纪录的降雨和致命的洪水，数百万人被迫撤离。
下周，该州将迎来另一轮大气河流，来自东北大学的专家解释了这一天气事件背后的科学原理，以及气候变化和全球变暖是否会增加与这些天空河流相关的降雨强度。raybet雷竞技雷竞技app最新版
大气河流负责将淡水从温暖的热带地区向东运送到美国西部，在那里相关的蒸汽凝结成雨，有时还会下雪。
“菠萝快车”
“这些充满水分的空气带从热带地区延伸出去，”他说塞缪尔·穆尼奥斯他是东北大学海洋科学中心的海洋和环境科学助理教授沿海可持续发展研究所．
他说:“当它们与海岸相撞时，这就是加州和美国西部大部分地区以及加拿大西北太平洋地区降雨的主要机制。”
由于大气河流发源于太平洋热带地区，如夏威夷，气象学家称它们为“菠萝快车”，东北大学的博士生林赛·劳伦斯(Lindsay Lawrence)说，她拥有气象学学士和硕士学位。
劳伦斯说:“一般来说，大气河流在冬季的12月、1月和2月最为极端。”
即使在正常季节，大气河流也会造成严重破坏。
这些河流宽300英里，长数千英里，富含水分，其承载的水量是密西西比河的数倍Auroop Ganguly，该中心主任可持续发展与数据科学实验室在东北。
“当这些巨大的海滨——地球上最大的淡水运输者——撞击陆地时，通常会导致大规模的雨雪事件，最终导致毁灭性的洪水。”
并非所有的大气河流事件都是灾难性的，但像菠萝快车这样的事件有能力在短时间内倾倒大量的雨雪国家海洋和大气管理局．
“过去两周我们经历了六场风暴。据报道，加州副州长Eleni Kounalakis周三说:“这是你一年中都会遇到的天气，我们把它压缩到两周内。美国有线电视新闻网据报道，还有四条大气河流预计将在下周左右袭击该州。
这些新事件是在已经发生的5起事件之上的，这些事件与19人的死亡有关，其中包括一名被洪水冲走的5岁男孩。
穆尼奥斯说:“他们一个接一个地来了。“这导致大量的水一下子被输送出去。”
气候变化的影响
科学家们说，大气河流可能在未来带来更多的降雨。
“正在进行的研究表明，它们可能会在气候变化中变得更加强烈，”冈古利说。
穆尼奥斯说，随着大气变暖，它会容纳更多的水分。与飓风一样，一些研究将增加的水分与更强的降雨联系起来。
穆尼奥斯说，其他科学家正在研究气候变化是否与大气河流登陆地点的变化有关，这些河流可能会向南移动。
劳伦斯说，大气河流有位于低压中心的冷锋和暖锋。
她说，当河流向西流动时，冷锋试图赶上暖锋，形成一条狭窄的水汽带。
劳伦斯说，如果低压的位置发生变化，整个系统就会移动。“不幸的是，现在还很难说他们会去哪里。”
穆尼奥斯说，灾难性的大气河流事件似乎每100到200年就会发生一次，这种现象导致了1862年的大洪水。据报道，洪水已造成加州4000人死亡《今日美国》还有其他来源。
野火和干旱使洪水更加严重
与气候变化本身有关的历史性野火和干旱加剧了加州目前的洪水。
穆尼奥斯说:“当你烧毁森林时，有机化合物的燃烧会产生疏水化合物，它们会排斥水。”
他说，当雨水落在火山灰上时，雨水不太可能渗入土壤并重新流入地下水，而更有可能流向溪流、河流和湖泊。
穆尼奥斯说，径流导致了洪水。
他说，干旱也会造成洪水风险，因为土壤会变得非常干燥，失去吸收水分的能力，有点像太干的海绵。
“当它们非常干燥时，它们吸收水分的能力就会降低。”
规划未来
“加州是一个极端的世界，”穆尼奥斯说。
“他们确实经历了长时间的干旱，而且情况越来越严重。但它们也有导致洪水的严重大气河流事件的历史。未来这类事件可能会变得更加严重。”
穆尼奥斯说，由于加州的供水问题如此严重，他认为官员们需要找到在洪水期间捕获和储存水的方法，作为未来规划的一部分。
现在，加州和地方官员都在关注如何挽救生命和基础设施。
但在风暴结束后，穆尼奥斯表示，官员们将面临有关供水的重要和持续的问题。
“我们有办法储存这些现在储量丰富但很快就会流回大海的水吗?他问道。“有什么方法可以捕捉到这一点吗?”
本文最初发表于(电子邮件保护)
David McNew/Getty Images拍摄
为什么科学家借出而不是丢弃南极标本是至关重要的
不是每个人都能一次去南极洲旅行几个月，研究这片大陆独特的生态、动植物。
现在，美国东北大雷竞技app最新版raybet雷竞技学(Northeastern University)的两位教授呼吁建立南极生物资源库，以确保任何想要研究南极鸟类、动物、植物和微生物的严肃研究人员都有机会这样做。
根据丹尼尔Distel海洋基因组遗产中心主任，以及威廉·德特里希他是东北大学的名誉教授海洋科学中心，该储存库将有助于保存南大洋和大陆丰富的生物多样性记录，这些地区特别容易受到全球变暖的影响。
南极洲是地球上最冷的地方，也是变暖最快的地方，Distel说。他说，研究人员需要获得该地区的生物样本，以了解“全球变暖如何影响南极物种，并更好地了解如何保护它们。”
“生物储存库将有助于科学的民主化，特别是生物科学，”德特里希说，并补充说，“有更多的科学家想要研究南极洲的物种，而不是真正能够到达那里。”
南极生物储存库网络将作为一个网络运行，人们可以从美国各地借来冷冻组织样本和干燥的生物标本
“人们将能够进入一个中央数据库，并找到材料的位置，”Distel说。
德特里希和迪斯特尔是为12月8日的一份报告做出贡献的近24名科学家中的两名PNAS评论他呼吁美国国家科学基金会为南极生物储存库网络提供资金。
目前，珍贵的标本分散在数十个私人收藏和大学实验室中。一些也被收藏在博物馆里。
Detrich说，这些标本不仅很难找到，而且当科学家退休时，它们有被丢弃的危险。
以德特里希为例，他的冰箱里装满了生物样本——这些样本是他在20多次南极探险中收集的——当他和迪斯特尔想到在南极建立一个极地基因组收集库时，他从垃圾堆中拯救了出来海洋基因组遗产中心马萨诸塞州纳汉特的海洋科学中心和海岸可持续发展研究所。
“美国南极项目在我的冰上研究项目上投资了数百万美元。这数百万美元现在在我东北大学的冰箱里，”德特里希说。
海洋基因组遗产中心现在收藏了3万多份海洋DNA样本，不仅来自德特里希的南极探险，还来自世界各地海洋科学家的研究。
Distel和Detrich说，研究人员已经能够从OGL借来样本，但建立一个国家南极生物储存库将使借出过程更容易，也更统一。
“目前，研究人员以他们自己的方式收集和存储他们的材料，以他们自己的方式存储数据，”Distel说。统一的标准将使贷款过程更容易，并增加对样本和数据可靠性的信心。
Distel说，在2019冠状病毒病大流行之后，阿拉斯加大学的Kristin M. O 'Brien于2月召集了一个为期三天的虚拟研讨会，与会者认识到缺乏生物储存库是“一个失去的机会”。
“他们意识到，还有大量的资源没有被充分开发，”迪斯特尔说。研讨会上发表的白皮书发表在美国国家科学院杂志上，作者是奥布莱恩和俄亥俄大学的伊丽莎白·l·克罗克特，迪斯特尔和德特里希也参与了这篇文章的撰写。
作为一个研究对象，南极洲是独一无二的，拥有关于地球健康状况的重要线索。
南极大陆的冰鞘是地球上最大的，包含了世界上90%的冰以及70%的淡水。
迪斯特尔和德特里希说，由于非洲大陆及其海洋变暖的速度比地球上任何其他地方都快，研究其生物多样性的机会越来越多，其中大部分是海洋生物。
“我们需要能够预测生态系统的生物学将会发生什么样的变化，”德特里希说。
“我们能对南大洋食物网的未来做出什么样的预测?”有些动物或浮游植物比其他的更敏感吗?如果我们有基因组资源，我们可以非常密切、非常仔细地研究这些过程。”
关于南极洲的生命形式，还有很多有待发现的地方，迪斯特尔说。
他说:“我们知道所有这些生物都面临着威胁，但我们还没有完全编目。”
“很多东西仍然是未知的，所以有可能在我们知道它们存在之前就失去它们。”
教学责任和研究经费的缺乏使许多潜在的南极研究人员——尤其是那些年轻的或来自代表性不足的社区的人——无法研究南极“冰上”的动物群，用德特里希的话来说。
德特里希的南极探险始于1981年，通常持续两到三个月，一方面是因为他的研究需要，另一方面是因为坐船穿越未结冰的海洋到帕尔默站的主要基地的时间有限。
德特里希说:“帕尔默站在6月初关闭，进入冬季运营，并在11月初重新开放，”这是南半球的春天。
德特里希非常清楚去南极洲旅行的挑战。
在2018年的最后一次旅行中，巨浪击中了他所乘坐的结冰的船只，将他从双层床上抛了下来，导致髋关节和骨盆骨折。
小组的其他成员，包括一名东北大学的合作学生，都能够完成探险，但德特里希必须飞回美国做手术。
“穿越德雷克海峡绝非易事，”德特里希说。“大多数人都会晕船。”
南极生物储存库网络的建立将意味着那些不能或不想前往南极大陆的研究人员可以获得任何东西，从软体动物和冰鱼的基因组数据到活体鲸鱼和企鹅的组织塞。
Distel说，下一步是让O 'Brien和Crockett写一份从国家科学基金会申请资金的提案，以支付建立连接不同藏品的软件、雇佣协调员、建立目录和运输协议的费用。
德特里希说:“推动科学民主化和挽救退休人员的收藏是生物储存库背后的两大理念。”
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摄影:Matthew Modoono/东北大学raybet雷竞技雷竞技app最新版