Stel je voor dat je als COVID-19-positief bent gediagnosticeerd. Gezondheidsfunctionarissen beginnen contactopsporing om infecties in te dammen, u vragen om mensen te identificeren met wie u nauw contact hebt gehad. De voor de hand liggende mensen komen in je op:je familie, je collega's. Maar hoe zit het met de vrouw voor je in de rij vorige week bij de apotheek, of de man die je boodschappen doet? Of een van de andere vreemden waarmee u in de afgelopen 14 dagen in de buurt bent gekomen?

Een team onder leiding van MIT-onderzoekers en experts van vele instellingen ontwikkelt een systeem dat de "handmatige" contacttracering door volksgezondheidsfunctionarissen verbetert, met behoud van de privacy van alle personen. Het systeem maakt gebruik van Bluetooth-signalen op korte afstand die worden uitgezonden door smartphones van mensen. Deze signalen vertegenwoordigen willekeurige reeksen getallen, vergeleken met "piepgeluiden" die andere smartphones in de buurt zich kunnen herinneren.

Als een persoon positief test, ze kunnen de lijst met chirps die hun telefoon de afgelopen 14 dagen heeft uitgezonden, uploaden naar een database. Andere mensen kunnen dan de database scannen om te zien of een van die piepjes overeenkomt met de piepjes die door hun telefoon worden opgepikt. Als er een match is, een melding zal die persoon informeren dat ze mogelijk zijn blootgesteld aan het virus, en zal informatie bevatten van de volksgezondheidsautoriteiten over de volgende stappen die moeten worden genomen. Vitaal, dit hele proces wordt gedaan met behoud van de privacy van degenen die COVID-19-positief zijn en degenen die willen controleren of ze in contact zijn geweest met een besmette persoon.

"Ik houd bij wat ik heb uitgezonden, en je houdt bij wat je hebt gehoord, en dit zal ons in staat stellen om te zien of iemand in de buurt was van een geïnfecteerde persoon, " zegt Ron Rivest, MIT Institute Professor en hoofdonderzoeker van het project. "Maar voor deze uitzendingen, we gebruiken cryptografische technieken om willekeurige, roterende nummers die niet alleen anoniem zijn, maar pseudoniem, veranderen voortdurend hun 'ID, ' en dat is niet te herleiden tot een individu."

Deze benadering van privé, geautomatiseerde contacttracering zal op een aantal manieren beschikbaar zijn, onder meer via de privacy-first-inspanning die is gelanceerd bij MIT als reactie op COVID-19, SafePaths genaamd. Deze brede reeks mobiele apps wordt ontwikkeld door een team onder leiding van Ramesh Raskar van het Media Lab. Het ontwerp van het nieuwe op Bluetooth gebaseerde systeem heeft geprofiteerd van het vroege werk van SafePaths op dit gebied.

Bluetooth-uitwisselingen

Smartphones hebben al de mogelijkheid om hun aanwezigheid via Bluetooth op andere apparaten te adverteren. Apple's "Vind mijn"-functie, bijvoorbeeld, gebruikt piepjes van een verloren iPhone of MacBook om de aandacht van andere Apple-apparaten te trekken, het helpen van de eigenaar van het verloren apparaat om het uiteindelijk te vinden.

"Vind Mijn geïnspireerde dit systeem. Als mijn telefoon verloren is, het kan beginnen met het uitzenden van een Bluetooth-signaal dat slechts een willekeurig getal is; het is alsof je midden in de oceaan bent en met een licht zwaait. Als er iemand langsloopt met Bluetooth ingeschakeld, hun telefoon weet niets over mij; het zal Apple gewoon vertellen, 'Hallo, Ik zag dit licht, '" zegt Marc Zissman, het associate hoofd van de Cyber ​​Security and Information Science Division van MIT Lincoln Laboratory en co-hoofdonderzoeker van het project.

Met hun systeem het team vraagt ​​​​in wezen een telefoon om dit soort willekeurige signalen de hele tijd uit te zenden en een logboek bij te houden van deze signalen. Tegelijkertijd, de telefoon detecteert piepjes die hij van andere telefoons heeft opgevangen, en registreert alleen piepjes die medisch significant zouden zijn voor het traceren van contacten - die worden uitgezonden binnen een straal van ongeveer 2 meter en worden gedurende een bepaalde tijd opgepikt, zeg 10 minuten.

Telefoonbezitters zouden betrokken raken door een app te downloaden die dit systeem mogelijk maakt. Na een positieve diagnose, een persoon zou een QR-code ontvangen van een gezondheidsfunctionaris. Door de code via die app te scannen, die persoon kan zijn log naar de cloud uploaden. Iedereen met de app kan vervolgens zijn telefoon starten om deze logboeken te scannen. een melding, als er een match is, kon een gebruiker vertellen hoe lang ze in de buurt van een geïnfecteerde persoon waren en wat de geschatte afstand was.

Privacybehoudende technologie

Sommige landen die het meest succesvol zijn in het indammen van de verspreiding van COVID-19, gebruiken op smartphones gebaseerde benaderingen om contacttracering uit te voeren, toch merken de onderzoekers op dat deze benaderingen niet altijd de privacy van individuen hebben beschermd. Zuid-Korea, bijvoorbeeld, heeft apps geïmplementeerd die ambtenaren informeren als een gediagnosticeerde persoon zijn huis heeft verlaten, en kan gebruikmaken van de GPS-gegevens van mensen om precies te bepalen waar ze zijn geweest.

"We volgen de locatie niet, geen GPS gebruiken, uw persoonlijke ID of telefoonnummer niet koppelen aan een van deze willekeurige nummers die uw telefoon uitzendt, " zegt Daniël Weitzner, een hoofdonderzoeker in het MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) en co-hoofdonderzoeker van deze inspanning. "Wat we willen is dat iedereen kan deelnemen aan een gedeeld proces om te zien of je contact hebt gehad, zonder te onthullen, of iemand dwingen te onthullen, iets."

Keuze is de sleutel. Weitzner ziet het systeem als een virtuele klop op de deur die mensen het recht geeft om niet te antwoorden. De hoop, Hoewel, is dat iedereen die zich kan aanmelden, dit zou doen om de verspreiding van COVID-19 tegen te gaan. "We hebben een groot percentage van de bevolking nodig om ervoor te zorgen dat dit systeem echt werkt. We geven om elk afzonderlijk Bluetooth-apparaat dat er is; het is echt van cruciaal belang om hier een heel ecosysteem van te maken, " hij zegt.

Impact op de volksgezondheid

Gedurende het hele ontwikkelingsproces, de onderzoekers hebben nauw samengewerkt met een medisch adviesteam om ervoor te zorgen dat dit systeem effectief zou bijdragen aan de inspanningen voor het opsporen van contacten. Dit team wordt geleid door Louise Ivers, wie is een expert op het gebied van infectieziekten, universitair hoofddocent aan de Harvard Medical School, en uitvoerend directeur van het Massachusetts General Hospital Center for Global Health.

"Om ervoor te zorgen dat de VS deze epidemie echt in bedwang houdt, we hebben een veel proactievere aanpak nodig die ons in staat stelt om op grotere schaal contacten voor bevestigde gevallen te traceren. Deze geautomatiseerde en privacybeschermende aanpak zou ons vermogen om de epidemie hier onder controle te krijgen echt kunnen transformeren en zou kunnen worden aangepast voor gebruik in andere wereldwijde omgevingen, Ivers zegt. "Wat ook geweldig is, is dat de technologie flexibel kan zijn voor hoe volksgezondheidsfunctionarissen contacten met blootgestelde gevallen in hun specifieke regio willen beheren, die in de loop van de tijd kan veranderen."

Bijvoorbeeld, het systeem kan iemand laten weten dat ze zichzelf moeten isoleren, of het kan vragen dat ze via de app inchecken om contact te maken met specialisten over dagelijkse symptomen en welzijn. In andere omstandigheden, volksgezondheidsfunctionarissen zouden kunnen vragen dat deze persoon wordt getest als ze een cluster van gevallen opmerken.

De mogelijkheid om snel en op grote schaal contactopsporing uit te voeren, kan niet alleen effectief zijn om de curve van de uitbraak af te vlakken, maar ook om mensen in staat te stellen veilig het openbare leven te betreden als een gemeenschap zich aan de neerwaartse kant van de curve bevindt. "We willen mensen voorzichtig weer naar het normale leven laten gaan, terwijl we ook de mogelijkheid hebben om zorgvuldig in quarantaine te gaan en bepaalde vectoren van een uitbraak te identificeren, ' zegt Rivest.

Op weg naar implementatie

De ingenieurs van Lincoln Laboratory hebben de prototypes van het systeem geleid. Een van de moeilijkste technische uitdagingen was het bereiken van interoperabiliteit, dat is, waardoor het mogelijk is dat een chirp van een iPhone wordt opgepikt door een Android-apparaat en vice versa. Een test in het laboratorium eind vorige week bewees dat ze dit vermogen bereikten, en dat getjilp kan worden opgepikt door andere telefoons van verschillende merken en modellen.

Een essentiële volgende stap in de richting van implementatie is de samenwerking met de smartphonefabrikanten en softwareontwikkelaars:Apple, Google, en Microsoft. "Ze hebben hier een cruciale rol. Het doel van het prototype is om aan deze ontwikkelaars te bewijzen dat dit voor hen haalbaar is om te implementeren, " zegt Rivest. Terwijl die samenwerkingen zich vormen, het team demonstreert ook zijn prototypesysteem aan staats- en federale overheidsinstanties.

Rivest benadrukt dat samenwerking dit project mogelijk heeft gemaakt. Deze medewerkers zijn onder meer het Massachusetts General Hospital Center for Global Health, CSAIL, MIT Lincoln-laboratorium, De Universiteit van Boston, bruine universiteit, MIT Medialab, Het Weizmann Instituut voor Wetenschap, en SRI International.

Het team wil ook een centrale, coördinerende rol met andere inspanningen in het hele land en in Europa om soortgelijke, privacy-behoudende contact-tracing systemen.

"Dit project wordt gedaan in een echte academische stijl. Het is geen wedstrijd; het is een collectieve inspanning van velen, veel mensen om een ​​systeem werkend te krijgen, ' zegt Rivest.