NISTの低コストBluetoothシステム、プライバシー保護しながら疾病拡散を追跡

疾病拡散を抑制しつつプライバシーを保護する取り組みにおいて、国立標準技術研究所（NIST）の学際研究チームは、人や動物が互いに密接接触したときを検出できる低コストデバイスと手法を設計・テストしました。

着用型デバイスは市販のBluetooth無線ハードウェアとNISTの暗号機能を組み合わせています。着用者間の距離推定が常に信頼できるわけではありませんが、NISTシステムは人と動物が空間をどう移動し相互作用するかの研究に有用かもしれません。スマートフォンを用いた接触追跡より利点があるかもしれません——スマートフォンは特定の場面で一貫して使用されず、プライバシー保護が弱い可能性があります。

10世帯の17人のボランティアが、通常活動中のシステム性能に関するNIST研究に参加しました。デバイスは着用または家屋に設置され、少なくとも1日1時間データを収集しました。研究者たちはデバイスが受信した無線信号強度を測定し、ボランティア間の距離を推定しました。CDCの濃厚接触定義に基づき、デバイス着用者が2メートル以内に少なくとも15分間いたときを「遭遇」と定義しました。参加者は手動で、いつどのくらい遭遇があったと思われるか記録しました。

結果は、受信無線信号強度と着用者間距離にある程度の相関を示しましたが、ユーザーが向いている方向などの変数の影響で推定は信頼できませんでした。また、距離の誤差をどの程度許容するか、濃厚接触が疾病伝播への影響の観点から適切に定義されているかなど、トレードオフの処理方法についても不確実性がありました。

「誰もそのトレードオフを理解していないと思います——疾病拡散を止めるためにどう最適化するか、誰も知りません」とNISTフェローのサエ・ウー・ナム氏は言います。「しかし、このシステムでは人々がどう遭遇し合うかについてデータを収集し始められ、疾病拡散を止める介入策の策定に役立ちます。」

より多くの無線チャネル、より良いアンテナ、超音波測距などの追加センシング手法でデバイス性能は改善可能かもしれません。しかし現状でも、NIST手法はCOVID-19を引き起こすような空気感染ウイルスの伝播可能性のある接触を特定するのに役立つかもしれません。

このシステムは、換気の悪いエレベーターなどの場所に固定ポイントでデバイスを設置することで、パンデミック対応ビル設計を支援できるかもしれません、とナム氏は言います。スマートフォンが常時監視されていない介護施設などや、疾病拡散抑制のため動物の相互作用を理解するための動物追跡でも有用かもしれません。

「疾病は群れ全体を壊滅させ、食糧供給を脅かします」とナム氏は言います。「これは食糧安全保障の観点から考えるべきことです。また動物を人道的に扱いたい、病気から守り、どう病気になるか理解するツールになります。」

NISTシステムは、安全なWeb取引で使用されるものと類似の暗号手法を使用します。無線で送信される公開暗号鍵を組み合わせ、各遭遇固有の共有秘密鍵を作成します。2台のデバイスが接近を感知すると、ランダム数に基づく一意の暗号化遭遇IDを生成します。これにより、デバイスIDのブロードキャストから生じるサイバー攻撃を防ぎます。遭遇IDはデバイスや着用者とリンクされず、プライバシーを保護します。匿名化された遭遇データは、建物（や他の空間）の利用状況についての情報を提供し、安全な定員数と環境制御の決定に役立ちます。