Ingeniører udvikler muligheder for mere sikre blockchain-applikationer

Vanderbilts ingeniører har med succes udviklet og valideret gennemførligheden af ​​blockchain-baserede teknologier til sikker, fortrolig deling af patientjournaler i et casestudie, der viser, hvordan blockchain kunne løse en enorm sundhedsudfordring.

Sundheds-IT-interoperabilitet har været et uhåndgribeligt mål, med datasiloer mellem hospitaler, klinikker, apoteker, og betalere gør udveksling af oplysninger vanskelig. Vanderbilt-casestudiet viser, hvordan blockchain-teknologi sikkert kunne strømline processen.

Væsentligt, forskere samarbejder også med en Nashville-virksomhed, der planlægger at bruge blockchain-teknologi til at tackle landets opioidafhængighedskriser.

Disse udviklinger er en del af en større indsats på Vanderbilts Institute for Software Integrated Systems for at nærme problemerne og løftet om blockchain på en holistisk måde. Forskere har skabt en række væsentlige kapaciteter, herunder en arkitektur, der understøtter sikker informationsadgang til designstandarder for bedste praksis, matematisk verifikation af, at den underliggende kode er korrekt, og en testseng, hvor forskere kan afprøve deres ideer.

Ud over sundhedsvæsenet, de arbejder på blockchain-testcases med smart, forbundne byer, elnet applikationer, og leverandørrisikostyring.

"For et par år siden troede folk, at blockchain-teknologier ville løse alle tænkelige problemer, " sagde Cornelius Vanderbilt professor i ingeniørvidenskab Douglas C. Schmidt. "Folk indser, at dette mål simpelthen ikke er realistisk og ser nu mere omhyggeligt på, hvornår og hvor disse teknologier kan være nyttige."

Ud over hypen og høje Bitcoin-priser, konventionel blockchain-teknologi har været problematisk for udbredte applikationer. Dets tekniske fundament har eksisteret i årtier, baseret på begrebet offentlighed, fordelt hovedbog. Selve den underliggende kode er buggy, og den konventionelle model understøtter ikke store mængder transaktioner med strenge tidsbegrænsninger.

Men den potentielle kraft af blockchain-teknologi i sundhedsvæsenet – især deling af patientdata for at understøtte mere rettidig diagnose og behandling – kommer tættere på.

Deling af medicinske data uden en mellemmand

Casestudiet, som involverede et tumorstyre på landet, såvel som blockchain-arkitekturen, der understøtter, at sikker informationsudveksling diskuteres i teamets papir, "FHIRChain:Anvendelse af Blockchain til sikker og skalerbar deling af kliniske data." Den er tilgængelig som fortryk og er blevet indsendt til Computational and Structural Biotechnology Journal.

Forskere fra Vanderbilt og Varian Medical Systems evaluerede FHIRChain, som de døbte teknologien. Udtales som "ild, " FHIR står for Fast Healthcare Interoperability Resources.

Deres mål var at designe et blockchain-baseret system, der overholdt standarder etableret af Office of the National Coordinator for Health Information Technology - kaldet Shared Nationwide Interoperability Roadmap.

Sundhedsselskaber indgår typisk kontrakter med tredjeparter for at udveksle patientmedicinske oplysninger sikkert, sagde studie medforfatter Dana Zhang, en Vanderbilt datalogi Ph.D. kandidat. Denne tredjepartsformidler fungerer som den betroede agent, som verificerer sikre transaktioner. For eksempel, Sygehus A, sender helbredsoplysninger til en betroet agent, som sender det til en kræftspecialist på klinik B.

I modsætning, FHIRChain er en tillidsfri udveksling uden centraliseret tredjepart. Vanderbilt/Varian-teamet forestiller sig et system af offentlige og private nøgler, der giver en identificeret læge eller klinik adgang til helbredsoplysninger på Hospital A i en bestemt periode. Tænk på e-mails med nulstilling af adgangskode, der kræver handling inden for 24 timer.

Under dette scenarie forlader selve dataene aldrig Hospital A.

Zhang, som har været praktikant hos Varian, et medicinsk udstyr og software firma baseret i Californien, samt det Nashville-baserede Center for Medical Interoperability, sagde, at holdet ønskede at bruge blockchain som en decentral adgangsmekanisme for at lette udveksling af tilladelser til lægejournaler. Casestudiet er ikke ulig en patient, der ønsker en second opinion om et medicinsk spørgsmål fra en ekstern specialist, fordi bestyrelsesmedlemmerne er spredt geografisk.

"Problemet er altid at få data til en anden læge, " sagde hun. "I denne tilgang, dataene åbnes i en midlertidig periode (med en dekrypteringsnøgle), men den oprindelige facilitet eller læge er stadig dataejeren."

Nøglerne, eller lang, komplekse adgangskoder genereret af systemet, gøre adgang til data lettere, men også give alle parter, herunder patienten, tillid til systemets sikkerhed.

Afbalancering af decentralisering og fortrolighed

Blockchain-teknologier giver et decentraliseret peer-to-peer-netværk, hvilket indebærer nogle afvejninger. Forskere hos Vanderbilt og andre steder fokuserer deres indsats på applikationer i domæner, hvor disintermediation (dvs. at have ingen central myndighed) er vigtigere end streng fortrolighed, sagde Schmidt.

"Ideen er, at der er styrke i antallet, " sagde han. "Fordi du ikke vil have nogen med ansvaret, du er villig til at opgive en vis fortrolighed. Du ved måske, at part A solgte noget til part B, og selvom du ikke ved, hvem de er, du ved, at der fandt en transaktion sted."

Et sådant system er "manipulationsbevidst, " sagde Schmidt.

På området for humanitær bistand, hvor blockchain allerede bliver testet, Prioriteten er at sikre, at bistanden kommer i de rigtige hænder, til de rigtige formål, og ingen koger bøgerne. Anvendelser inden for vedvarende energi involverer at vedligeholde en registrering af, hvem der køber og sælger strøm fra deres solpaneler og vindmølleparker til nettet.

Den bredere indsats hos Vanderbilt er at tackle blockchain fundamentals. Det omfatter udvikling af mere sikre "smarte kontrakter", der er et fundament for teknologien. Jules hvid, en lektor i datalogi, sagde en meta-analyse af 20, 000 smarte kontrakter fundet 8, 000 med sikkerhedsproblemer.

"De store fejl kom faktisk fra skaberne af blockchain-platforme, " han sagde.

Alligevel er varighed en del af klassisk blockchain-teori - ideen om, at hvert trin i en transaktion er en finanspost, der ikke kan ændres. Når problemer, herunder alvorlige sikkerhedsbrud, overfladen er rettelserne ikke nemme.

Eksperter hos Vanderbilt angriber dette problem fra flere fronter, herunder at udvikle en sikker testseng, hvor forskere og udviklere kan afprøve deres ideer.

"Hvis du ikke kan ændre noget, hvordan lærer du af dine fejl?" sagde Abhishek Dubey, adjunkt i datalogi og datateknik. "Vi skaber et miljø i laboratoriet, der indeholder værktøjer til at bygge blockchain smarte kontrakter og sikre, at de er korrekte."

Anastasia Mavridou, en post-doc forsker på holdet, fokuserer på korrekte-by-design smarte kontrakter. Avancerede matematikteknikker kan bevise kodens forsvarlighed; prøvesengen, eller støberi, bruger verificerede blockchain-"opskrifter" som udgangspunkt og undersøger ny kode baseret på mønstre, der vides at være fejlfrie.

Applikationen genererer kode, samt validerer det.

Fremme af blockchain-teknologi er en prioritet i Nashville

Udnyttelse af komponenter fra tidligere arbejde udført for DARPA, hospitalsudstyr, og satellitsikkerhed, Vanderbilts eksperter ved Institute for Software Integrated Systems ønsker at fremskynde udviklingen af ​​sikker blockchain-teknologi for at løse nogle vanskelige problemer med transaktioner, der involverer digitale aktiver.

Det omfattende skub bidrager også til Nashvilles ry som et knudepunkt for IT-innovation i sundhedssektoren, herunder teknologier med rødder i blockchain fundamentals. Jumpstart Foundry moderselskab Briovation, for eksempel, lancerede for nylig en investeringsfond for sundhedsspecifikke blockchain-teknologier. Music City rangerer som nr. 17 på en liste over storbyområder for blockchain-jobs i USA, ifølge en nylig undersøgelse foretaget af CyrptoFundResearch – foran Oakland, Santa Clara og Washington D.C.

Center for Medicinsk Interoperabilitet, et nonprofit kooperativt forsknings- og udviklingslaboratorium grundlagt af store sundhedssystemer, er baseret her, sigter på at forenkle datadeling mellem medicinske systemer og teknologier. IT-udbydere i sundhedssektoren har deres egne proprietære blockchain-relaterede produkter på vej, og til en vis grad, på markedet.

Vanderbilt forskere, imidlertid, tilgang til blockchain-baserede applikationer fra en open source-tankegang. De arbejder allerede med byens ledere for økonomisk udvikling, der anser udvikling af blockchain-teknologi til sundhedsvæsenet som afgørende for byens konkurrenceevne.

Greater Nashville er hjemsted for sundhedsvirksomheder med $84 milliarder i årlig omsætning, og industrien er moden til teknologisk disruption. Vanderbilts dybe ekspertise på dette område er blandt de aktiver, Nashville udnytter til at lede forstyrrelsen – ikke følge den eller blive helt efterladt.