Bluetooth-kontaktsporing har brug for større, bedre data

Hvor godt kan kontaktsporingsapps fungere i vanskelige situationer som en overfyldt metro? Foto af KE ATLAS på Unsplash

Du kender måske Bluetooth bedst til at hjælpe dig med at parre dine hovedtelefoner og smartphone, men den 21 år gamle trådløse teknologi får en ny bølge af opmærksomhed, nu hvor den er kernen i kontaktsporingsapps designet til at vise, om du måske er blevet afsløret til den nye coronavirus.

Google og Apple er for eksempel ved at bygge et system til at spore kontakt mellem mennesker, der kan sprede sygdommen. Ideen er enkel: Da Bluetooth konstant scanner efter andre enheder, kan din telefon bruge trådløse signaler til at se, hvem du har været i nærheden af. En person, der får en positiv diagnose, kan fortælle appen, som vil informere alle andre, der har været i nærheden, for at advare dem om risici for mulig overførsel.

I virkeligheden kan det dog være en kompliceret og teknisk vanskelig opgave at få de rigtige oplysninger fra Bluetooth, som eksperter arbejder hårdt på at perfektionere i tide. Besvarelse af et spørgsmål som Hvor tæt skal du være på en person og hvor længe for at være i fare? er svært, men selv at få nøjagtige målinger fra Bluetooth-signaler er et meget svært problem.

Relateret historie

Hvordan Apple og Google tackler deres covid-privatlivsproblem At aktivere kontaktsporing på milliarder af telefoner er et vigtigt skridt. Men vil folk stole nok på dem til at gøre det vellykket?

Sådan måler Bluetooth afstand

Bluetooth er den valgte løsning til de fleste kontaktsporing, fordi det er et laveffektsignal, der er til stede i de fleste telefoner, er meget modstandsdygtigt over for blokering og kan bruges på en måde, der bevarer privatlivets fred. Som en del af dens normale drift kan den måle styrken af ​​et signal fra en anden telefon (kendt som RSSI eller modtaget signalstyrkeindikator). I teorien er mængden af ​​strøm proportional med afstanden, så den kan bruges til at måle, hvor langt de to telefoner er fra hinanden. Et stærkt signal betyder tæt nærhed; en svag betyder, at telefonerne er længere fra hinanden. En vis signalstyrke mellem to telefoner kan således indikere en kontaktbegivenhed mellem deres ejere.

Hvordan Bluetooth-signaler bliver komplicerede

I virkeligheden kan mange ting ødelægge det signal og gøre dataene forkerte. Ting som vægge, menneskekroppe, lommer eller endda nærhed til flere telefoner på én gang kan kaste målingerne væk. I en nylig nyhedsbrev , talte Verge's Casey Newton med den tidligere nationale koordinator for sundhedsinformationsteknologi ved Department of Health and Human Services, Farzad Mostashari, som er skeptisk over, at Bluetooth kan få arbejdet gjort.

Et problem er, at sådan et system kan give mange falske positiver, sagde Mostashari til Newton. Hvis jeg er i det åbne, kan min Bluetooth og din Bluetooth pinge hinanden, selvom du er meget mere end seks fod væk, sagde han. Du kunne være gennem væggen fra mig i en lejlighed, og det kunne pinge, at vi har en nærhedsbegivenhed. Du kan være på en anden etage i bygningen, og det kan ping. Du kunne cykle forbi mig i det fri, og det kunne pinge.

Hvordan Bluetooth kan få det galt

Der er mange andre potentielle fejlkilder. For eksempel, hvis din telefon står op i lommen – i portræt i stedet for liggende – kan den ændre mængden af ​​modtaget strøm betydeligt. Alene det kan få det til at se ud, som om nogen på tværs af lokalet kun er et par meter fra dig.

'Det er slet ikke håbløst... Der er også andre sensorer på din telefon.'

En anden enkel, men farlig måde, Bluetooth kunne få det galt på, har at gøre med den måde, signalet passerer gennem menneskekroppen. Hvis du og jeg står ryg mod ryg, bogstaveligt talt rørende, bør det registreres som en kontaktbegivenhed. Men hvis vi holder telefoner, der sender signalerne gennem vores kroppe, kan aflæsningen være svag og blive misfortolket som afstand. På den anden side, hvis vi er adskilt af papirtynde lejlighedsvægge, kan det læses som en kontaktbegivenhed, når det bestemt ikke er en. Alle objekter og overflader omkring dig kan påvirke signalet på den ene eller den anden måde, og selv softwaren – for eksempel hvis du bruger en Android, og jeg bruger en iPhone – kan skabe forvirring.

Bare disse få problemer kan tilføje op til betydelige fejl, hvis de ikke tages korrekt i betragtning.

Eksperter som Swarun Kumar, lederen af ​​Emerging Technology Lab ved Carnegie Mellon University, er enige om, at det er svært at få den rigtige nærhedsføling. For fem år siden, Kumar's Ph.d.-afhandling involveret forskning i præcis trådløs lokaliseringssporing.

Dette er en stor udfordring for enhver kontaktsporingsapp, som vi bygger, sagde han på MIT's ImPACT 2020, en nylig konference om privatlivsbeskyttende kontaktsporing .

Hvad teknologer gør for at få det rigtigt

Situationen kan dog forbedres ved at tage flere data i betragtning og lære mere om, hvordan man korrekt fortolker signaler, sagde Kumar.

Det er slet ikke håbløst, sagde han. Der er også andre sensorer på din telefon. For eksempel kan den omgivende lyssensor fortælle dig, om din telefon er i din lomme eller pung, hvilket fortæller dig om potentielle blokeringer. Dine accelerometre hjælper; dit kompas og gyroskop kan fortælle dig, hvordan en enhed er orienteret på flere planer.

Jennifer Watson, en forsker ved MITs Lincoln Laboratory, har ledet et projekt, hvor teammedlemmer i karantæne målte i deres eget hjem, hvordan variabler som placering, telefonorientering, andre telefoner, indikatorer for udendørs versus indendørs og forskellige materialer kan påvirke signaler.

Der er enorm variation i modtagne signaler, sagde hun til ImPACT. Det, vi ønskede at gøre, er at få styr på dette meget hurtigt på en enkel måde.

Relateret historie

Hvad verden kan lære af Kerala om, hvordan man bekæmper covid-19 Den indre historie om, hvordan en indisk stat flader kurven ud gennem episke niveauer af kontaktopsporing og social bistand.

At forstå denne variabilitet og dens kilder er nøglen til at forstå signalvanviddet. I stedet for at måle den nøjagtige afstand, forsøger Watsons team at forenkle problemet og bare forstå, om to personer er tæt på eller langt fra hinanden. Indsamlingen af ​​målinger fra en telefons sensorer hjælper med at måle sandsynligheden for nærhed og risiko. Målet er at bruge en kombination af forskellige værktøjer til at opbygge tillid til målinger i en arena med masser af plads til tvivl.

Hverken Apple eller Google svarede på de seneste spørgsmål om Bluetooth-teknologien, men i den sidste uge eller så har begge sagt, at de er ved at undersøge problemerne.

Hvorfor dette er så vigtigt

Teknologer og medicinske eksperter ved begge, at det er afgørende at få dette rigtigt - eller så tæt på det rigtige som muligt. De ved også, at teknologien vil være et supplement til den form for manuel kontaktsporing, som epidemiologer har stolet på i det sidste århundrede: mennesker, der taler med folk og sporer sygdom gennem en-til-en samtaler.

For den højteknologiske tilgang mener eksperter dog, at nøglen er at indsamle mange uafhængige målinger fra flere kilder.

Jo flere observationer vi har, jo mere robust ydeevne kan vi få ud af en detektor, sagde Watson. En enkelt observation vil medføre en masse falske alarmer. Jo flere observationer jeg har ... jo mere robust ydeevne. Det er ikke en sølvkugle, men dette er en tilgang til at få tillid til automatisk kontaktsporing, så vi kan øge de tilgange, som de offentlige sundhedsafdelinger virkelig knækker ryggen i forsøget på at gøre.

skjule