Bluetooth-Signale von Ihrem Smartphone können die Covid-19-Kontaktverfolgung automatisieren und gleichzeitig die Privatsphäre schützen

Ein neues System basiert auf Bluetooth-Signalen mit kurzer Reichweite, die von den Smartphones der Benutzer gesendet werden, um festzustellen, mit wem sie in Kontakt waren. Diese Signale stellen zufällige Zahlenfolgen dar, die mit „Zwitschern“ verglichen werden, an die sich andere Smartphones in der Nähe erinnern können, und bieten eine Möglichkeit, Personen zu finden, die möglicherweise mit Personen in Kontakt waren, die positiv auf Covid-19 getestet wurden. 

Stellen Sie sich vor, Sie wurden als COVID-19-positiv diagnostiziert. Gesundheitsbeamte beginnen mit der Kontaktverfolgung, um Infektionen einzudämmen, und bitten Sie, Personen zu identifizieren, mit denen Sie in engem Kontakt standen. Die offensichtlichen Menschen kommen mir in den Sinn - Ihre Familie, Ihre Mitarbeiter. Aber was ist mit der Frau, die letzte Woche in der Apotheke in der Schlange steht, oder dem Mann, der Ihre Lebensmittel einpackt? Oder einer der anderen Fremden, denen Sie in den letzten 14 Tagen nahe gekommen sind?

Ein Team unter der Leitung von MIT-Forschern und Experten aus vielen Institutionen entwickelt ein System, das die "manuelle" Kontaktverfolgung durch Beamte des öffentlichen Gesundheitswesens erweitert und gleichzeitig die Privatsphäre aller Personen schützt. Das System basiert auf Bluetooth-Signalen mit kurzer Reichweite, die von den Smartphones der Benutzer gesendet werden. Diese Signale stellen zufällige Zahlenfolgen dar, die mit "Zwitschern" verglichen werden, an die sich andere Smartphones in der Nähe erinnern können.

Wenn eine Person positiv testet, kann sie die Liste der Zwitschern, die ihr Telefon in den letzten 14 Tagen ausgegeben hat, in eine Datenbank hochladen. Andere Personen können dann die Datenbank durchsuchen, um festzustellen, ob eines dieser Zwitschern mit dem von ihren Telefonen aufgenommenen übereinstimmt. Wenn es eine Übereinstimmung gibt, informiert eine Benachrichtigung diese Person darüber, dass sie möglicherweise dem Virus ausgesetzt war, und enthält Informationen von Gesundheitsbehörden über die nächsten Schritte. Dieser gesamte Prozess wird unter Wahrung der Privatsphäre derjenigen durchgeführt, die COVID-19-positiv sind und die überprüfen möchten, ob sie mit einer infizierten Person in Kontakt gekommen sind.

"Ich verfolge, was ich gesendet habe, und Sie verfolgen, was Sie gehört haben. Auf diese Weise können wir feststellen, ob sich jemand in unmittelbarer Nähe einer infizierten Person befand", sagt Ron Rivest, Professor und Direktor des MIT-Instituts Ermittler des Projekts. "Aber für diese Sendungen verwenden wir kryptografische Techniken, um zufällige, rotierende Zahlen zu generieren, die nicht nur anonym, sondern auch pseudonym sind, ihre 'ID' ständig ändern und die nicht auf eine Person zurückgeführt werden können."

Dieser Ansatz für die private, automatisierte Kontaktverfolgung wird auf verschiedene Weise verfügbar sein, unter anderem durch die am MIT als Reaktion auf COVID-19 namens SafePaths eingeleiteten Bemühungen um Datenschutz. Diese breite Palette mobiler Apps wird derzeit von einem Team unter der Leitung von Ramesh Raskar vom Media Lab entwickelt. Das Design des neuen Bluetooth-basierten Systems hat von den frühen Arbeiten von SafePaths in diesem Bereich profitiert.

Bluetooth-Austausch
Smartphones haben bereits die Möglichkeit, ihre Präsenz über Bluetooth auf anderen Geräten zu bewerben. Apples "Find My" -Funktion verwendet beispielsweise Zwitschern von einem verlorenen iPhone oder MacBook, um die Aufmerksamkeit anderer Apple-Geräte auf sich zu ziehen, und hilft dem Besitzer des verlorenen Geräts, es schließlich zu finden.

"Find My hat dieses System inspiriert. Wenn mein Telefon verloren geht, kann es ein Bluetooth-Signal senden, das nur eine Zufallszahl ist. Es ist, als wäre man mitten im Meer und winkt mit einem Licht. Wenn jemand mit aktiviertem Bluetooth vorbeikommt, sein Telefon Ich weiß nichts über mich, es wird Apple nur sagen: "Hey, ich habe dieses Licht gesehen", sagt Marc Zissman, stellvertretender Leiter der Abteilung für Cybersicherheit und Informationswissenschaft des MIT Lincoln Laboratory und Co-Principal Investigator des Projekts.

Mit ihrem System fordert das Team im Wesentlichen ein Telefon auf, diese Art von Zufallssignal ständig zu senden und ein Protokoll dieser Signale zu führen. Gleichzeitig erkennt das Telefon Zwitschern, das es von anderen Telefonen aufgenommen hat, und protokolliert nur Zwitschern, die für die Kontaktverfolgung von medizinischer Bedeutung sind - solche, die aus einem Radius von ungefähr 6 Fuß emittiert und für eine bestimmte Zeitdauer aufgenommen wurden. sag 10 Minuten.

Telefonbesitzer würden sich beteiligen, indem sie eine App herunterladen, die dieses System aktiviert. Nach einer positiven Diagnose würde eine Person einen QR-Code von einem Gesundheitsbeamten erhalten. Durch Scannen des Codes über diese App kann diese Person ihr Protokoll in die Cloud hochladen. Jeder mit der App kann dann seine Telefone veranlassen, diese Protokolle zu scannen. Eine Benachrichtigung, falls eine Übereinstimmung vorliegt, kann einem Benutzer mitteilen, wie lange er sich in der Nähe einer infizierten Person befand und wie weit er ungefähr entfernt ist.

Datenschutztechnologie
Einige Länder, die die Verbreitung von COVID-19 am erfolgreichsten eindämmen konnten, verwendeten Smartphone-basierte Ansätze zur Durchführung der Kontaktverfolgung. Die Forscher stellen jedoch fest, dass diese Ansätze die Privatsphäre des Einzelnen nicht immer geschützt haben. Südkorea hat beispielsweise Apps implementiert, die Beamte benachrichtigen, wenn eine diagnostizierte Person ihr Zuhause verlassen hat, und die GPS-Daten von Personen abrufen können, um genau zu bestimmen, wo sie sich befunden haben.

"Wir verfolgen keinen Standort, verwenden kein GPS, hängen Ihre persönliche ID oder Telefonnummer nicht an eine dieser Zufallszahlen an, die Ihr Telefon ausgibt", sagt Daniel Weitzner, leitender Wissenschaftler am MIT Computer Laboratory and Artificial Intelligence Laboratory ( CSAIL) und Co-Principal Investigator dieser Bemühungen. "Wir möchten, dass jeder an einem gemeinsamen Prozess teilnehmen kann, um festzustellen, ob Sie in Kontakt waren, ohne etwas preiszugeben oder jemanden zur Offenlegung zu zwingen."

Wahl ist der Schlüssel. Weitzner sieht das System als ein virtuelles Klopfen an der Tür, das das Recht der Menschen bewahrt, es nicht zu beantworten. Die Hoffnung ist jedoch, dass jeder, der sich dafür entscheiden kann, dies tun würde, um die Verbreitung von COVID-19 einzudämmen. "Wir brauchen einen großen Prozentsatz der Bevölkerung, um uns dafür zu entscheiden, dass dieses System wirklich funktioniert. Wir kümmern uns um jedes einzelne Bluetooth-Gerät da draußen. Es ist wirklich wichtig, dass dies ein ganzes Ökosystem wird", sagt er.

Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit
Während des gesamten Entwicklungsprozesses haben die Forscher eng mit einem medizinischen Beratungsteam zusammengearbeitet, um sicherzustellen, dass dieses System effektiv zur Kontaktverfolgung beiträgt. Dieses Team wird von Louise Ivers geleitet, einer Expertin für Infektionskrankheiten, außerordentliche Professorin an der Harvard Medical School und Geschäftsführerin des Massachusetts General Hospital Center für globale Gesundheit.

"Damit die USA diese Epidemie wirklich eindämmen können, müssen wir einen viel proaktiveren Ansatz verfolgen, der es uns ermöglicht, breitere Kontakte für bestätigte Fälle zu verfolgen. Dieser automatisierte und datenschutzschützende Ansatz könnte unsere Fähigkeit, die Epidemie zu bekämpfen, wirklich verändern Kontrolle hier und könnte angepasst werden, um in anderen globalen Einstellungen verwendet zu werden ", sagt Ivers. "Was auch großartig ist, ist, dass die Technologie flexibel sein kann, wie Beamte des öffentlichen Gesundheitswesens Kontakte mit exponierten Fällen in ihrer spezifischen Region verwalten möchten, was sich im Laufe der Zeit ändern kann."

Beispielsweise könnte das System jemanden benachrichtigen, dass er sich selbst isolieren sollte, oder es könnte verlangen, dass er über die App eincheckt, um sich mit Spezialisten über die täglichen Symptome und das Wohlbefinden in Verbindung zu setzen. Unter anderen Umständen könnten Beamte des öffentlichen Gesundheitswesens verlangen, dass diese Person getestet wird, wenn sie eine Gruppe von Fällen bemerkt.

Die Fähigkeit, Kontaktverfolgung schnell und in großem Maßstab durchzuführen, kann nicht nur die Kurve des Ausbruchs abflachen, sondern auch Menschen ermöglichen, sicher in das öffentliche Leben einzutreten, sobald sich eine Gemeinschaft auf der Abwärtsseite der Kurve befindet. "Wir möchten in der Lage sein, die Menschen vorsichtig zum normalen Leben zurückkehren zu lassen und gleichzeitig die Möglichkeit zu haben, bestimmte Vektoren eines Ausbruchs sorgfältig unter Quarantäne zu stellen und zu identifizieren", sagt Rivest.

Auf dem Weg zur Umsetzung
Die Ingenieure des Lincoln Laboratory haben das Prototyping des Systems geleitet. Eine der schwierigsten technischen Herausforderungen bestand darin, Interoperabilität zu erreichen, dh, dass ein Zwitschern von einem iPhone von einem Android-Gerät erfasst werden kann und umgekehrt. Ein Test im Labor Ende letzter Woche hat gezeigt, dass sie diese Fähigkeit erreicht haben und dass Zwitschern von anderen Telefonen verschiedener Marken und Modelle aufgenommen werden kann.

Ein wichtiger nächster Schritt in Richtung Implementierung ist die Zusammenarbeit mit den Smartphone-Herstellern und Software-Entwicklern - Apple, Google und Microsoft. "Sie spielen hier eine entscheidende Rolle. Ziel des Prototyps ist es, diesen Entwicklern zu beweisen, dass dies für sie machbar ist", sagt Rivest. Während sich diese Kooperationen bilden, demonstriert das Team sein Prototypensystem auch staatlichen und bundesstaatlichen Behörden.

Rivest betont, dass die Zusammenarbeit dieses Projekt ermöglicht hat. Zu diesen Mitarbeitern gehören das Massachusetts General Hospital Center für globale Gesundheit, CSAIL, das MIT Lincoln Laboratory, die Boston University, die Brown University, das MIT Media Lab, das Weizmann Institute of Science und SRI International.

Das Team möchte auch eine zentrale, koordinierende Rolle bei anderen Bemühungen im ganzen Land und in Europa spielen, um ähnliche, datenschutzbewahrende Kontaktverfolgungssysteme zu entwickeln.

"Dieses Projekt wird im echten akademischen Stil durchgeführt. Es ist kein Wettbewerb; es ist eine gemeinsame Anstrengung vieler, vieler Menschen, ein System zum Laufen zu bringen", sagt Rivest.

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