Недорогая радиосистема может помочь отследить распространение болезни

Стремясь ограничить распространение болезней при сохранении конфиденциальности, междисциплинарная исследовательская группа Национального института стандартов и технологий (NIST) разработала и испытала недорогие устройства и методы, которые могут определять, когда люди или животные вступают в тесный контакт с каждым из них. другое.

Носимые устройства сочетают в себе коммерческое радиооборудование Bluetooth с криптографическими функциями NIST. Хотя система NIST не всегда надежна при оценке расстояния между пользователями, она может быть полезна для исследования того, как люди и животные перемещаются в пространстве и взаимодействуют друг с другом. Система может иметь преимущества по сравнению с отслеживанием контактов с помощью смартфонов, которые не используются постоянно в определенных условиях и могут быть менее конфиденциальными.

Семнадцать добровольцев из 10 домохозяйств участвовали в исследовании NIST производительности системы во время обычной деятельности. Устройства либо носили, либо размещали в доме для сбора данных не менее одного часа в день. Исследователи измерили мощность радиосигналов, принимаемых устройствами, чтобы оценить расстояние между добровольцами. Они определили «столкновение» как происходящее, когда носители устройства находились на расстоянии двух метров друг от друга в течение не менее 15 минут, основываясь на определении близкого контакта Центров по контролю и профилактике заболеваний. Участников также попросили вручную записывать, когда и как долго, по их мнению, у них была встреча.

Результаты показали некоторую корреляцию между силой принимаемого радиосигнала и расстоянием между пользователями, но оценки были ненадежными из-за влияния переменных, таких как направление, в котором смотрел пользователь. Также существовала неопределенность в отношении того, как обрабатывать компромиссы, например, допустима ли ошибка в расстоянии или правильно ли определены близкие контакты с точки зрения их возможного влияния на передачу болезни.

«Я не думаю, что кто-то понимает этот компромисс — никто не знает, как провести оптимизацию, чтобы остановить распространение болезни», — сказал сотрудник NIST Сае Ву Нам. «Однако эта система позволяет нам начать собирать данные о том, как люди встречаются друг с другом, что может помочь нам разработать меры, помогающие остановить распространение болезни».

Производительность устройства может быть улучшена за счет использования большего количества радиоканалов, более качественных антенн или добавления дополнительных методов обнаружения, таких как ультразвуковая дальнометрия. Но даже в нынешнем виде метод NIST может помочь выявить контакты с некоторым потенциалом передачи переносимого по воздуху вируса, например того, который вызывает COVID-19.

По словам Нама, система может помочь в проектировании зданий с учетом устойчивости к пандемии путем установки устройств в фиксированных точках в местах с плохой вентиляцией, таких как лифты. Система может быть полезна в таких условиях, как дома престарелых, где смартфоны не отслеживаются постоянно, а также для отслеживания животных, чтобы понять их взаимодействие с целью ограничения распространения болезней.

«Болезнь уничтожает целые стада животных и ставит под угрозу наши запасы продовольствия», — сказал Нам. «Это то, о чем мы должны думать для обеспечения продовольственной безопасности. Мы также хотим относиться к животным гуманно, и это инструмент, который поможет предотвратить заболевание животных и поможет понять, как они заболевают».

Система NIST использует криптографический метод, аналогичный тому, который используется в безопасных веб-транзакциях. Он объединяет открытые ключи шифрования, передаваемые по радио, чтобы создать общий секретный ключ, уникальный для каждой встречи. Когда два устройства чувствуют, что они находятся рядом, они генерируют уникальный зашифрованный идентификатор встречи на основе случайного числа. Это предотвращает кибератаки, которые могут возникнуть в результате трансляции идентификаторов устройств. Идентификатор столкновения не связан с устройствами или людьми, которые его носят, что обеспечивает конфиденциальность. Анонимные данные о столкновениях предоставляют информацию об использовании зданий (или других помещений), которая может помочь принять решение о безопасном количестве людей и контроле окружающей среды.