Bluetooth-signaler fra din smartphone kan automatisere Covid-19-kontaktsporing og samtidig bevare privatlivets fred

Forestil dig, at du er blevet diagnosticeret som COVID-19 positiv. Sundhedsmyndigheder begynder kontaktsporing for at indeholde infektioner, beder dig om at identificere personer, som du har været i tæt kontakt med. De åbenlyse mennesker kommer til at tænke på - din familie, dine kolleger. Men hvad med kvinden foran dig i kø i sidste uge på apoteket? eller manden, der pakker dine dagligvarer? Eller nogen af ​​de andre fremmede, du måske har været tæt på inden for de sidste 14 dage?

Et hold ledet af MIT-forskere og inklusive eksperter fra mange institutioner er ved at udvikle et system, der øger "manuel" kontaktsporing af offentlige sundhedsembedsmænd, samtidig med at alle individers privatliv bevares. Systemet er afhængigt af kortdistance Bluetooth-signaler, der udsendes fra folks smartphones. Disse signaler repræsenterer tilfældige rækker af tal, sammenlignes med "kvidren", som andre nærliggende smartphones kan huske at have hørt.

Hvis en person tester positiv, de kan uploade listen over bip, deres telefon har udsendt inden for de seneste 14 dage, til en database. Andre mennesker kan derefter scanne databasen for at se, om nogen af ​​disse kvidren stemmer overens med dem, der blev opfanget af deres telefoner. Hvis der er et match, en meddelelse vil informere denne person om, at de kan have været udsat for virussen, og vil omfatte oplysninger fra offentlige sundhedsmyndigheder om de næste skridt, der skal tages. Vitalt, Hele denne proces foregår samtidig med, at privatlivets fred bevares for dem, der er COVID-19-positive, og dem, der ønsker at tjekke, om de har været i kontakt med en inficeret person.

"Jeg holder styr på, hvad jeg har udsendt, og du holder styr på, hvad du har hørt, og dette vil give os mulighed for at fortælle, om nogen var i nærheden af ​​en inficeret person, " siger Ron Rivest, MIT Institute Professor og hovedforsker af projektet. "Men for disse udsendelser, vi bruger kryptografiske teknikker til at generere tilfældige, roterende tal, der ikke kun er anonyme, men pseudonym, konstant ændre deres 'ID, ' og det kan ikke spores tilbage til et individ."

Denne tilgang til private, automatisk kontaktsporing vil være tilgængelig på en række måder, herunder gennem privatlivets første indsats lanceret på MIT som reaktion på COVID-19 kaldet SafePaths. Dette brede sæt af mobile apps er under udvikling af et team ledet af Ramesh Raskar fra Media Lab. Designet af det nye Bluetooth-baserede system har nydt godt af SafePaths' tidlige arbejde på dette område.

Bluetooth-udvekslinger

Smartphones har allerede mulighed for at annoncere deres tilstedeværelse til andre enheder via Bluetooth. Apples "Find My"-funktion, for eksempel, bruger bip fra en mistet iPhone eller MacBook til at fange opmærksomheden fra andre Apple-enheder, hjælper ejeren af ​​den tabte enhed til til sidst at finde den.

"Find My inspirerede dette system. Hvis min telefon går tabt, den kan begynde at udsende et Bluetooth-signal, der kun er et tilfældigt tal; det er som at være midt i havet og vifte med et lys. Hvis nogen går forbi med Bluetooth aktiveret, deres telefon ved ikke noget om mig; det vil bare fortælle Apple, 'Hej, Jeg så dette lys, " siger Marc Zissman, associeret leder af MIT Lincoln Laboratory's Cyber ​​Security and Information Science Division og co-principal investigator af projektet.

Med deres system, holdet beder i det væsentlige en telefon om at udsende denne form for tilfældige signaler hele tiden og føre en log over disse signaler. På samme tid, telefonen registrerer kvidren, den har opfanget fra andre telefoner, og registrerer kun kvidren, der ville være medicinsk betydningsfulde for kontaktsporing - dem, der udsendes inden for en radius på cirka 6 fod og opfanges i et vist tidsrum, sige 10 minutter.

Telefonejere ville blive involveret ved at downloade en app, der aktiverer dette system. Efter en positiv diagnose, en person ville modtage en QR-kode fra en sundhedsembedsmand. Ved at scanne koden gennem den app, denne person kan uploade sin log til skyen. Enhver med appen kunne derefter starte deres telefoner med at scanne disse logfiler. En meddelelse, hvis der er et match, kunne fortælle en bruger, hvor længe de var i nærheden af ​​en inficeret person og den omtrentlige afstand.

Privatlivsbevarende teknologi

Nogle lande, der har størst succes med at begrænse spredningen af ​​COVID-19, har brugt smartphone-baserede tilgange til at udføre kontaktsporing, alligevel bemærker forskerne, at disse tilgange ikke altid har beskyttet individets privatliv. Sydkorea, for eksempel, har implementeret apps, der underretter embedsmænd, hvis en diagnosticeret person har forladt deres hjem, og kan bruge folks GPS-data for at lokalisere præcis, hvor de har været.

"Vi sporer ikke placering, ikke bruger GPS, ikke vedhæfter dit personlige ID eller telefonnummer til nogen af ​​disse tilfældige numre, som din telefon udsender, " siger Daniel Weitzner, en hovedforsker i MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) og co-principal investigator af denne indsats. "Det, vi ønsker, er at gøre det muligt for alle at deltage i en fælles proces for at se, om du måske har været i kontakt, uden at afsløre, eller tvinge nogen til at afsløre, hvad som helst."

Valget er nøglen. Weitzner ser systemet som en virtuel bank på døren, der bevarer folks ret til ikke at svare på det. Håbet, selvom, er, at alle, der kan tilmelde sig, ville gøre det for at hjælpe med at begrænse spredningen af ​​COVID-19. "Vi har brug for en stor procentdel af befolkningen til at tilmelde sig, for at dette system virkelig fungerer. Vi bekymrer os om hver eneste Bluetooth-enhed derude; det er virkelig afgørende at gøre dette til et helt økosystem, " han siger.

Indvirkning på folkesundheden

Gennem hele udviklingsprocessen, forskerne har arbejdet tæt sammen med et medicinsk rådgivende team for at sikre, at dette system effektivt ville bidrage til kontaktopsporingsindsatsen. Dette hold ledes af Louise Ivers, som er ekspert i infektionssygdomme, lektor ved Harvard Medical School, og administrerende direktør for Massachusetts General Hospital Center for Global Health.

"For at USA virkelig kan begrænse denne epidemi, vi er nødt til at have en meget mere proaktiv tilgang, der giver os mulighed for at spore flere kontakter for bekræftede tilfælde. Denne automatiserede og privatlivsbeskyttende tilgang kunne virkelig transformere vores evne til at få epidemien under kontrol her og kunne tilpasses til brug i andre globale omgivelser, " siger Ivers. "Det, der også er fantastisk, er, at teknologien kan være fleksibel i forhold til, hvordan offentlige sundhedsmyndigheder ønsker at håndtere kontakter med udsatte sager i deres specifikke region, som kan ændre sig over tid."

For eksempel, systemet kunne give nogen besked om, at de skulle isolere sig selv, eller det kan anmode om, at de tjekker ind gennem appen for at få kontakt med specialister vedrørende daglige symptomer og velvære. Under andre omstændigheder, offentlige sundhedsembedsmænd kunne anmode om, at denne person blev testet, hvis de bemærkede en klynge af tilfælde.

Evnen til at udføre kontaktsporing hurtigt og i stor skala kan ikke kun være effektiv til at udjævne kurven for udbruddet, men også for at give folk mulighed for sikkert at komme ind i det offentlige liv, når et samfund er på den nedadgående side af kurven. "Vi ønsker at være i stand til at lade folk omhyggeligt komme tilbage til det normale liv, samtidig med at vi har denne evne til omhyggeligt at sætte karantæne og identificere visse vektorer af et udbrud, " siger Rivest.

På vej mod implementering

Lincoln Laboratory ingeniører har ledet prototyping af systemet. En af de sværeste tekniske udfordringer har været at opnå interoperabilitet, det er, gør det muligt for en kvidren fra en iPhone at blive opfanget af en Android-enhed og omvendt. En test på laboratoriet i slutningen af ​​sidste uge viste, at de opnåede denne evne, og at kvidren kunne opfanges af andre telefoner af forskellige mærker og modeller.

Et vigtigt næste skridt hen imod implementering er at engagere sig med smartphone-producenterne og softwareudviklerne – Apple, Google, og Microsoft. "De har en kritisk rolle her. Målet med prototypen er at bevise over for disse udviklere, at det er muligt for dem at implementere, " siger Rivest. Efterhånden som disse samarbejder dannes, holdet demonstrerer også sit prototypesystem for statslige og føderale regeringsorganer.

Rivest understreger, at samarbejdet har gjort dette projekt muligt. Disse samarbejdspartnere omfatter Massachusetts General Hospital Center for Global Health, CSAIL, MIT Lincoln Laboratory, Boston University, Brown University, MIT Media Lab, Weizmann Institute of Science, og SRI International.

Holdet sigter også efter at spille en central, koordinerende rolle med andre bestræbelser rundt om i landet og i Europa for at udvikle lignende, kontaktsporingssystemer, der beskytter privatlivets fred.

"Dette projekt bliver udført i ægte akademisk stil. Det er ikke en konkurrence; det er en kollektiv indsats fra manges side, mange mennesker for at få et system til at virke, " siger Rivest.