Bluetooth-kontaktspårning behöver större, bättre data

Hur bra kan kontaktspårningsappar fungera i knepiga situationer som en fullsatt tunnelbana? Foto av KE ATLAS på Unsplash

Du kanske känner till Bluetooth bäst för att hjälpa dig att para ihop dina hörlurar och smartphone, men den 21-åriga trådlösa tekniken får en ny våg av uppmärksamhet nu när den är i hjärtat av kontaktspårningsappar som är utformade för att visa om du kan ha blivit utsatt till det nya coronaviruset.

Google och Apple, till exempel, bygger ett system för att spåra kontakter mellan människor som kan sprida sjukdomen. Tanken är enkel: eftersom Bluetooth ständigt söker efter andra enheter kan din telefon använda trådlösa signaler för att se vem du har varit nära. Någon som får en positiv diagnos kan berätta för appen, som informerar alla andra som har varit i närheten för att varna dem om risker för eventuell överföring.

I verkligheten kan dock att få rätt information från Bluetooth vara en komplicerad och tekniskt svår uppgift som experter arbetar hårt för att fullända i tid. Att svara på en fråga som Hur nära måste man vara en person och hur länge för att vara i riskzonen? är svårt, men även att få exakta mätningar från Bluetooth-signaler är ett mycket svårt problem.

Relaterad berättelse

Hur Apple och Google tar itu med sitt covid-integritetsproblem Att möjliggöra kontaktspårning på miljarder telefoner är ett viktigt steg. Men kommer folk att lita på dem tillräckligt för att göra det framgångsrikt?

Hur Bluetooth mäter avstånd

Bluetooth är den valda lösningen för de flesta kontaktspårning eftersom det är en lågeffektssignal som finns i de flesta telefoner, är mycket resistent mot blockering och kan användas på ett sätt som bevarar integriteten. Som en del av sin normala drift kan den mäta styrkan på en signal från en annan telefon (känd som RSSI eller mottagen signalstyrka). I teorin är mängden ström proportionell mot avståndet, så den kan användas för att mäta hur långt de två telefonerna är från varandra. En stark signal betyder närhet; en svag betyder att telefonerna är längre ifrån varandra. En viss signalstyrka mellan två telefoner kan således indikera en kontakthändelse mellan deras ägare.

Hur Bluetooth-signaler blir komplicerade

I verkligheten kan många saker förstöra den signalen och göra uppgifterna felaktiga. Saker som väggar, människokroppar, fickor eller till och med närhet till flera telefoner på en gång kan förkasta måtten. I en nyligen nyhetsbrev , pratade Casey Newton från Verge med den tidigare nationella samordnaren för hälsoinformationsteknologi vid Department of Health and Human Services, Farzad Mostashari, som är skeptisk till att Bluetooth kan få jobbet gjort.

Ett problem är att ett sådant system kan ge många falska positiva resultat, sa Mostashari till Newton. Om jag är vid öppningen kan min Bluetooth och din Bluetooth pinga varandra även om du är mycket mer än sex fot bort, sa han. Du kan vara genom väggen från mig i en lägenhet, och det kan plinga att vi har en närhetshändelse. Du kan vara på en annan våning i byggnaden och det kan plinga. Du kan cykla bredvid mig i det fria och det kan plinga.

Hur Bluetooth kan göra fel

Det finns många andra potentiella felkällor. Till exempel, om din telefon står upp i fickan – i stående snarare än liggande läge – kan det avsevärt ändra mängden mottagen ström. Bara det kan få det att se ut som om någon på andra sidan rummet är bara ett par meter från dig.

'Det är inte alls hopplöst... Det finns andra sensorer på din telefon också.'

Ett annat enkelt men farligt sätt som Bluetooth kan göra fel på har att göra med hur signalen passerar genom människokroppen. Om du och jag står rygg mot rygg, bokstavligen rörande, bör det registreras som en kontakthändelse. Men om vi håller i telefoner som skickar signalerna genom våra kroppar kan avläsningen vara svag och misstolkas som avstånd. Å andra sidan, om vi är åtskilda av papperstunna lägenhetsväggar skulle det kunna läsas som en kontakthändelse när det definitivt inte är en. Alla objekt och ytor runt omkring dig kan påverka signalen på ett eller annat sätt, och även programvaran – till exempel om du använder en Android och jag använder en iPhone – kan skapa förvirring.

Bara dessa få problem kan leda till betydande fel om de inte beaktas korrekt.

Experter som Swarun Kumar, ledaren för Emerging Technology Lab vid Carnegie Mellon University, är överens om att det är svårt att få närhetsavkänning rätt. För fem år sedan, Kumars doktorsavhandling involverade forskning om exakt trådlös platsspårning.

Det här är en stor utmaning för alla kontaktspårningsappar som vi bygger, sa han vid MIT:s ImPACT 2020, en nyligen genomförd konferens om integritetsskyddande kontaktspårning .

Vad teknologer gör för att få det rätt

Men situationen kan förbättras genom att ta hänsyn till mer data och lära sig mer om hur man korrekt tolkar signaler, sa Kumar.

Det är inte alls hopplöst, sa han. Det finns andra sensorer på din telefon också. Till exempel kan sensorn för omgivande ljus tala om för dig om din telefon ligger i fickan eller handväskan, vilket talar om för dig om potentiella blockeringar. Dina accelerometrar hjälper; din kompass och gyroskop kan berätta hur en enhet är orienterad på flera plan.

Jennifer Watson, en forskare vid MIT:s Lincoln Laboratory, har lett ett projekt där gruppmedlemmar i karantän mätte i sina egna hem hur variabler som plats, telefonorientering, andra telefoner, indikatorer för utomhus kontra inomhus och olika material kan påverka signaler.

Det finns en enorm variation i mottagna signaler, sa hon på ImPACT. Det vi ville göra är att få grepp om detta väldigt snabbt på ett enkelt sätt.

Relaterad berättelse

Vad världen kan lära sig av Kerala om hur man bekämpar covid-19 Den inre berättelsen om hur en indisk stat planar ut kurvan genom episka nivåer av kontaktspårning och social hjälp.

Att förstå denna variation och dess källor är nyckeln till att förstå signalgalenskapen. Istället för att mäta det exakta avståndet försöker Watsons team förenkla problemet och bara förstå om två personer är nära eller långt ifrån varandra. Insamlingen av mätningar från en telefons sensorer hjälper till att mäta sannolikheten för närhet och risk. Målet är att använda en kombination av olika verktyg för att bygga upp förtroende kring mätningar på en arena med mycket utrymme för tvivel.

Varken Apple eller Google svarade på de senaste frågorna om Bluetooth-tekniken, men under den senaste veckan eller så har båda sagt att de undersöker problemen.

Varför detta är så viktigt

Teknologer och medicinska experter vet båda att det är avgörande att få detta rätt - eller så nära rätt som möjligt - är avgörande. De vet också att tekniken kommer att vara ett komplement till den typ av manuell kontaktspårning som epidemiologer har förlitat sig på under det senaste århundradet: människor som pratar med människor och spårar sjukdomar genom en-till-en-konversationer.

Men för det högteknologiska tillvägagångssättet tror experter att nyckeln är att samla in många oberoende mätningar från flera källor.

Ju fler observationer vi har, desto mer robust prestanda kan vi få ut ur en detektor, sa Watson. En enda observation kommer att medföra många falska larm. Ju fler observationer jag har ... desto mer robust prestanda. Det är ingen silverkula, men det här är ett tillvägagångssätt för att få förtroende för automatisk kontaktspårning så att vi kan utöka de tillvägagångssätt som folkhälsoavdelningarna verkligen bryter ryggen och försöker göra.

Dölj