以下文章經 The Conversation 許可轉載，這是一個涵蓋最新研究的線上出版物。
密歇根州弗林特的水危機突顯了一系列嚴重問題：公共衛生爆發、城市基礎設施不足、環境不公正和政治失誤。但就復甦而言，核心挑戰，也是相對較少受到關注的一個挑戰，是我們缺乏有用的資訊和理解。
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誰的風險最大？有害的鉛源在哪裡？資源應該分配到哪裡？利用現代大資料工具，我們可以回答這些問題，並幫助指導應對這場危機。
在我們 密歇根大學學生團隊 的支援下，我們彙總了有關弗林特水問題的現有資料，包括水質測試結果、向家庭供水的服務管線記錄、土地和用水資訊。利用新的演算法和統計工具，我們能夠更全面地瞭解弗林特的風險和挑戰。
這些方法與 Facebook、亞馬遜和其他大型科技公司使用的方法非常相似，這些公司從使用者那裡收集大量資料。但 Facebook 的演算法會處理上傳的照片以檢測人臉，而亞馬遜的模型會預測您會喜歡哪些產品，我們則使用這些分析工具來檢測鉛汙染風險高的房屋，並預測埋在地下或隱藏在居民家中的鉛管位置。
我們學到了什麼？以下是我們研究的一些要點。
鉛汙染在各個家庭之間差異很大，並且在弗林特周圍高度分散，但它出奇地可預測
關於弗林特的頭條新聞很容易讓人相信，該市所有家庭的鉛含量都非常高。但事實上，使用該州的 哨兵計劃 的資料，我們發現在 2 月份的某個時期，只有 8% 到 15% 的家庭的鉛含量高於聯邦行動水平 15 ppb（十億分之一）。
事實上，根據哨兵計劃的測試資料，從 2016 年 1 月到 8 月，情況一直在改善。基於對大約 750 個家庭的反覆監測，隨著時間的推移，測試結果高於行動水平的家庭越來越少。幾乎一半的樣本幾乎沒有可檢測到的水平（低於 1 ppb）。
當我們不知道哪些家庭處於危險之中時，這些低數字並不能提供多少安慰。根據政府資料，弗林特只有大約 30% 的家庭進行了水質測試，而且這些水質測試並不能保證安全；它們只能識別危險。此外，從資料中可以清楚地看出，較慢進行水樣檢測的家庭往往是那些風險更大的家庭。
那麼我們能找到這些家庭嗎？答案是肯定的，在一定程度上是準確的。我們構建了基於幾個屬性（建造年份、位置、價值、大小等）分析家庭情況的統計模型，並提供風險等級的估計。
這些模型的質量受到水樣大量資料的驅動，這些水樣由居民提交，並由政府官員在危機發生後進行測試。這為我們提供了一個測量資料庫，其中包括自 2015 年 11 月至今在弗林特採集的 20,000 多個水樣，覆蓋了大約 10,000 個家庭。我們已將我們的風險評估提供給政府官員，並正在將其納入一個移動應用程式，該應用程式由 谷歌資助，並由弗林特大學的學生構建，使弗林特居民可以瞭解他們房屋的風險等級。
這些統計模型不僅提供預測；它們還讓人們更好地瞭解問題。這具有更廣泛的意義，因為這些預測鉛的因素可能會推廣到弗林特以外的地區。
資料表明，鉛汙染與許多因素有關；例如，較舊的房屋往往風險較高，而房屋價值較低的房屋也往往風險較高。價值較低的房屋也往往是水樣檢測率最低的房屋。此外，雖然最高的讀數在地理上是分散的，但預測為高風險的房屋往往聚集在特定的社群。
弗林特的鉛管記錄零散且混亂，但統計方法可以顯著填補空白
媒體報道和政治努力繼續關注所謂的“水服務管線”，這些管線將每棟房屋連線到街道上的配水系統。假設是帶有鉛服務管線的房屋最容易受到鉛暴露和中毒的風險。因此，大部分注意力都集中在定位和更換這些管線上。
密歇根州議會已撥款超過 2500 萬美元用於更換有害管線，首先是 大約 250 個家庭的試點階段。這項工作由 國民警衛隊准將邁克爾·麥克丹尼爾 領導的團隊負責。
然而，問題不僅在於由鉛材料製成的管線：鉛顆粒會積聚在腐蝕的鍍鋅鋼管的內壁上。另一方面，由銅或塑膠製成的管道通常被認為是安全的。
但是，管線更換計劃面臨著直接的挑戰。最明顯的問題是：這些危險的管道在哪裡？
不幸的是，該市沒有保持關於服務管線安裝和材料的一致記錄。但市政官員最終在經過一番搜尋後發現了一套帶有手寫註釋的地圖（最後更新於 1984 年），這些記錄由 馬蒂·考夫曼教授領導的弗林特大學研究團隊進行了數字化處理。這些記錄似乎確定了弗林特大多數住宅地塊的服務管線材料。
這些記錄的完整性和準確性如何？不幸的是，不太好。對於超過 30% 的家庭，要麼缺少標籤，要麼記錄與服務管線一部分的房屋檢查不符。
我們可以再次藉助演算法和資料來填補空白。透過查詢現有記錄中的模式，統計工具可以對家庭服務管線中的材料型別做出合理的“有根據的猜測”。我們一直在與邁克爾·麥克丹尼爾准將的管線更換團隊直接合作，提供統計估計，表明最有可能發現鉛管的位置，這指導了他們對更換資源的定位。
我們的建議正在適應傳入的資料，使用線上廣告實驗或臨床試驗中應用的技術，以快速有效地識別有風險的房屋。
我們的機器學習技術利用所有可用的城市資料、地塊記錄和 3,000 多份檢查報告的資料庫，能夠以高於 80% 的準確率估計管線材料。例如，我們發現，1920 年代至 1940 年代建造的房屋比 1960 年之後建造的房屋服務管線中存在鉛的可能性高出許多倍。我們的猜測絕非完美，但這種水平的估計可以為恢復工作節省數百萬美元。
家庭服務管線可能不是鉛的最大貢獻者
儘管媒體對服務管線給予了極大的關注，但我們分析的主要結論之一是，這些服務管線可能不是弗林特飲用水中鉛的主要驅動因素。是的，事實是，服務管線中帶有銅的房屋的鉛含量平均低於服務管線中帶有鉛的房屋。但是，當您仔細檢視水質測試資料時，差異比您想象的要小得多。
雖然由於記錄零散，很難確定，但我們發現的是，無論是否帶有鉛服務管線，房屋中都會出現大量鉛峰值。這表明，大部分危險高鉛讀數可能不是由服務管線材料驅動的，而是由其他因素驅動的。 研究這些問題的土木工程師報告說，鉛會從多個來源浸出，包括家庭內部管道、水龍頭裝置和老化的管道焊料。
我們可以得出的結論是，公民和政策制定者可能需要將他們的注意力擴大到服務管線材料之外，並考慮其他措施來解決其他鉛來源。更換服務管線當然是解決方案的必要組成部分，但這還不夠。
為了解決更廣泛的問題，資料和統計工具可以幫助大大降低風險，而且成本更低，而且對弗林特問題的以資料為導向的理解可以指導解決 其他地區鉛問題的努力。
欲瞭解更多關於獲取濾水器和檢測水質的資訊，請訪問 michigan.gov/flintwater/
本文最初發表於 The Conversation。閱讀原文。