智能手机蓝牙信号可自动追踪COVID-19接触者

假设你被诊断为COVID-19阳性。卫生官员开始追踪接触者以控制感染，要求你确定与你有过密切接触的人。你会想到那些显而易见的人——你的家人，你的同事。但上周在药店排在你前面的那位女士呢?或者为你装杂货的那位男士呢?或者过去14天里你可能接触过的其他陌生人?

由麻省理工学院的研究人员领导的一个团队，其中包括来自许多机构的专家，正在开发一种系统，可以增强公共卫生官员的“手动”接触追踪，同时保护所有个人的隐私。该系统依赖于人们智能手机发出的短距离蓝牙信号。这些信号代表一串随机数字，就像附近其他智能手机能记得听到的“啁啾”。

如果一个人的检测呈阳性，他们可以将过去14天内手机发出的啁啾声列表上传到数据库。其他人可以扫描数据库，看看这些啁啾是否与他们手机捕捉到的啁啾相匹配。如果匹配，则会通知该人他们可能接触过病毒，并将包括公共卫生当局关于下一步应采取措施的信息。至关重要的是，在完成整个过程的同时，要保护COVID-19阳性患者和希望检查自己是否与感染者有过接触的人的隐私。

麻省理工学院教授、该项目的首席研究员罗恩·里维斯特说:“我记录我所广播的内容，你记录你所听到的内容，这将使我们能够判断是否有人与感染者接触过。”“但对于这些广播，我们使用加密技术来生成随机的、旋转的数字，这些数字不仅是匿名的，而且是假名的，不断改变他们的‘ID’，而且无法追踪到个人。”

这种私密的自动接触追踪方法将以多种方式提供，包括麻省理工学院为应对COVID-19而发起的“隐私优先”项目“安全路径”。麻省理工学院媒体实验室的拉梅什·拉斯卡尔领导的团队正在开发这一系列广泛的移动应用程序。基于蓝牙的新系统的设计得益于safeppaths在这一领域的早期工作。

蓝牙交流

智能手机已经具备了通过蓝牙向其他设备发布自己存在信息的能力。例如，苹果公司的“找到我”功能，利用丢失的iPhone或MacBook发出的啁啾来吸引其他苹果设备的注意，帮助丢失设备的主人最终找到它。

“Find My”启发了这个系统。如果我的手机丢了，它可以开始广播一个蓝牙信号，这只是一个随机数;就像在海洋中央挥舞着一盏灯。如果有人开着蓝牙从我身边走过，他们的手机对我一无所知;它只会告诉苹果，‘嘿，我看到了这道光，’”麻省理工学院林肯实验室网络安全和信息科学部副主任、该项目的联合首席研究员马克·齐斯曼说。

通过他们的系统，该团队实际上是要求手机一直发出这种随机信号，并记录这些信号。与此同时，这款手机还能检测从其他手机接收到的啁啾信号，并只记录对追踪接触者有医学意义的啁啾信号——那些在大约6英尺半径内发出的、持续了一段时间(比如10分钟)的啁啾信号。

手机用户可以下载一款支持该系统的应用程序。在诊断呈阳性后，一个人将从卫生官员那里收到一个二维码。通过该应用程序扫描代码，用户可以将他们的日志上传到云端。任何使用该应用程序的人都可以启动他们的手机来扫描这些日志。如果有匹配，通知可以告诉用户他们接近感染者的时间和大致距离。

保护隐私的技术

一些在遏制COVID-19传播方面最成功的国家一直在使用基于智能手机的方法进行接触者追踪，但研究人员指出，这些方法并不总是能保护个人隐私。例如，韩国已经实施了应用程序，如果被确诊的人离开了家，就会通知官员，并且可以利用人们的GPS数据来精确定位他们去过的地方。

麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的首席研究员丹尼尔·韦茨纳(Daniel Weitzner)说:“我们没有跟踪位置，没有使用GPS，没有将你的个人ID或电话号码绑定到你手机发出的任何随机数字上。”他也是这项研究的联合首席研究员。“我们想要的是让每个人都能参与一个共享的过程，看看你是否有联系，而不是透露或强迫任何人透露任何东西。”

选择是关键。韦茨纳认为这个系统就像一个虚拟的敲门声，保护了人们不应门的权利。不过，希望每个可以选择加入的人都能这样做，以帮助控制COVID-19的传播。“我们需要很大比例的人口选择加入这个系统，让它真正发挥作用。我们关心每一个蓝牙设备;让这成为一个完整的生态系统真的很关键，”他说。

公共卫生影响

在整个开发过程中，研究人员与一个医疗咨询团队密切合作，以确保该系统将有效地促进接触者追踪工作。该团队由路易斯·艾佛斯(Louise Ivers)领导，她是传染病专家，哈佛医学院副教授，马萨诸塞州总医院全球卫生中心执行主任。

“为了让美国真正遏制这种流行病，我们需要采取更积极主动的方法，使我们能够更广泛地追踪确诊病例的接触者。这种自动化和隐私保护的方法可以真正改变我们控制疫情的能力，并可以适用于其他全球环境，”Ivers说。“另一个伟大的地方是，这项技术可以灵活地适应公共卫生官员在特定地区如何管理与暴露病例的接触者，这可能会随着时间的推移而改变。”

例如，系统可以通知某人应该自我隔离，或者可以要求他们通过应用程序检查，就日常症状和健康状况与专家联系。在其他情况下，如果公共卫生官员注意到聚集性病例，他们可以要求该人进行检测。

快速和大规模追踪接触者的能力不仅可以有效地使疫情曲线变平，而且可以在社区处于曲线下行时使人们能够安全地进入公共生活。里维斯特说:“我们希望能够让人们谨慎地恢复正常生活，同时也有能力仔细隔离和识别某些爆发的媒介。”

对实现

林肯实验室的工程师们领导了该系统的原型设计。最难的技术挑战之一是实现互操作性，也就是说，如何让iPhone发出的啁啾信号被Android设备接收，反之亦然。上周晚些时候在实验室进行的测试证明，他们实现了这一功能，而且不同品牌和型号的其他手机都可以接收到啁啾。

实现的关键下一步是与智能手机制造商和软件开发商——苹果、谷歌和微软——合作。

“他们在这里发挥着关键作用。这个原型的目的是向这些开发人员证明，这对他们来说是可行的。”随着这些合作的形成，该团队也在向州和联邦政府机构演示其原型系统。

里维斯特强调，合作使这个项目成为可能。这些合作者包括麻省总医院全球健康中心、CSAIL、麻省理工学院林肯实验室、波士顿大学、布朗大学、麻省理工学院媒体实验室、魏茨曼科学研究所和SRI国际。

该团队还旨在与全国和欧洲的其他努力发挥核心协调作用，开发类似的、保护隐私的接触追踪系统。

“这个项目是以真正的学术风格进行的。这不是比赛;这是很多很多人的集体努力，让一个系统运转起来。”

麻省理工学院

www.mit.edu

-副主编克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。