Stellen Sie sich vor, Sie wurden mit Covid-19 diagnostiziert. Die Gesundheitsbehörden beginnen mit der Kontaktnachverfolgung, um die Ausbreitung einzudämmen, und bitten Sie, die Personen zu nennen, mit denen Sie in engem Kontakt standen. Die naheliegendsten Personen: Ihre Familie, Ihre Kollegen. Aber was ist mit der Frau vor Ihnen in der Schlange an der Apotheke letzte Woche oder dem Mann, der Ihre Einkäufe einpackt? Oder all den anderen Fremden, denen Sie in den letzten 14 Tagen nahe waren? Ein Team unter der Leitung von MIT-Forschern und mit Experten zahlreicher Institutionen entwickelt ein System, das die manuelle Kontaktnachverfolgung durch Gesundheitsbehörden ergänzt und gleichzeitig die Privatsphäre aller Beteiligten wahrt. Das System nutzt Bluetooth-Signale mit kurzer Reichweite, die von Smartphones ausgesendet werden. Diese Signale bestehen aus zufälligen Zahlenfolgen, ähnlich den Pieptönen, die andere Smartphones in der Nähe möglicherweise empfangen.
Wenn jemand positiv getestet wird, kann er eine Liste der Pieptöne seines Handys der letzten 14 Tage in eine Datenbank hochladen. Andere können diese Datenbank dann durchsuchen und prüfen, ob einer dieser Töne mit den von ihren Handys aufgezeichneten übereinstimmt. Bei einer Übereinstimmung erhält die betroffene Person eine Benachrichtigung, dass sie möglicherweise dem Virus ausgesetzt war, und Informationen der Gesundheitsbehörden zum weiteren Vorgehen. Wichtig ist, dass dieser gesamte Prozess unter Wahrung der Privatsphäre von COVID-19-Positiven und Kontaktpersonen durchgeführt wird.
„Ich protokolliere, was ich übermittelt habe, und Sie protokollieren, was Sie gehört haben. Dadurch können wir feststellen, ob sich jemand in der Nähe einer infizierten Person aufgehalten hat“, erklärt Ron Rivest, Professor und Direktor des MIT-Instituts sowie Forscher im Rahmen des Projekts. „Für diese Übermittlungen verwenden wir kryptografische Verfahren, um zufällige, rotierende Zahlen zu generieren, die nicht nur anonym, sondern auch pseudonym sind. Sie ändern ständig ihre ‚ID‘ und können nicht auf eine bestimmte Person zurückgeführt werden.“.
Dieser Ansatz zur privaten, automatisierten Kontaktnachverfolgung wird auf verschiedenen Wegen verfügbar sein, unter anderem über SafePaths, die erste Datenschutzinitiative des MIT, die als Reaktion auf COVID-19 ins Leben gerufen wurde. Diese umfassende Suite mobiler Anwendungen wird von einem Team unter der Leitung von Ramesh Raskar vom MIT Media Lab entwickelt. Das Design des neuen Bluetooth-basierten Systems profitierte von den Vorarbeiten von SafePaths in diesem Bereich.
Bluetooth-Freigabe:
Smartphones können bereits jetzt ihre Anwesenheit per Bluetooth an andere Geräte signalisieren. Apples „Wo ist?“-Funktion nutzt beispielsweise die Signaltöne eines verlorenen iPhones oder MacBooks, um die Aufmerksamkeit anderer Apple-Geräte zu erregen und dem Besitzer so zu helfen, das Gerät wiederzufinden.
„Die Funktion ‚Wo ist?‘ hat dieses System inspiriert. Wenn mein Handy verloren geht, kann es ein Bluetooth-Signal mit einer zufälligen Zahl aussenden – so, als würde man mitten im Ozean mit einer Lampe winken. Wenn jemand mit aktiviertem Bluetooth vorbeikommt, weiß dessen Handy nichts von mir; es meldet Apple lediglich: ‚Hey, ich habe dieses Licht gesehen‘“, erklärt Marc Zissman, stellvertretender Leiter der Abteilung für Informationswissenschaft und Cybersicherheit am Lincoln Lab des MIT und einer der Hauptforscher des Projekts.
Mit ihrem System fordert das Team im Prinzip ein Telefon auf, kontinuierlich ein solches Zufallssignal auszusenden und diese Signale aufzuzeichnen. Gleichzeitig erkennt das Telefon die Signale anderer Telefone und speichert nur diejenigen, die für die Kontaktverfolgung medizinisch relevant sind: Signale, die innerhalb eines Radius von etwa 1,8 Metern ausgesendet und über einen bestimmten Zeitraum, beispielsweise 10 Minuten, erfasst werden.
Smartphone-Besitzer können sich beteiligen, indem sie eine App herunterladen, die dieses System ermöglicht. Nach einer positiven Diagnose erhält die betroffene Person von einem Gesundheitsbeamten einen QR-Code. Durch Scannen des Codes mit der App kann die Person ihre Daten in die Cloud hochladen. Jeder, der die App nutzt, kann diese Daten dann mit seinem Smartphone scannen. Bei einer Übereinstimmung erhält der Nutzer eine Benachrichtigung, die ihm mitteilt, wie lange er sich in der Nähe einer infizierten Person aufgehalten hat und wie groß die ungefähre Entfernung war.
Datenschutzkonforme Technologie.
Einige der erfolgreichsten Länder bei der Eindämmung von Covid-19 haben Smartphone-basierte Verfahren zur Kontaktverfolgung eingesetzt. Forscher weisen jedoch darauf hin, dass diese Verfahren die Privatsphäre der Nutzer nicht immer ausreichend schützen. Südkorea beispielsweise nutzt Apps, die die Behörden benachrichtigen, wenn eine infizierte Person ihr Zuhause verlässt, und die GPS-Daten der Nutzer verwenden, um deren genauen Aufenthaltsort zu ermitteln.
„Wir erfassen weder Ihren Standort noch nutzen wir GPS, und wir verknüpfen weder Ihre persönliche ID noch Ihre Telefonnummer mit den zufälligen Nummern, die Ihr Telefon aussendet“, erklärt Daniel Weitzner, leitender Wissenschaftler am Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) des MIT und einer der Hauptverantwortlichen dieses Projekts. „Wir möchten allen die Möglichkeit geben, an einem gemeinsamen Prozess teilzunehmen, um festzustellen, ob Sie möglicherweise Kontakt hatten, ohne dabei Informationen preiszugeben oder jemanden dazu zu zwingen.“.
Wahlfreiheit ist entscheidend. Weitzner sieht das System als virtuelle Türklingel, die das Recht der Menschen wahrt, nicht zu öffnen. Man hofft jedoch, dass sich jeder, der die Möglichkeit dazu hat, anmeldet, um die Ausbreitung von Covid-19 einzudämmen. „Damit dieses System wirklich funktioniert, muss ein großer Teil der Bevölkerung teilnehmen. Uns sind alle Bluetooth-Geräte wichtig; es ist entscheidend, ein vollständiges Ökosystem zu schaffen“, sagt er.
Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit:
Während des gesamten Entwicklungsprozesses arbeiteten die Forscher eng mit einem medizinischen Beratungsteam zusammen, um sicherzustellen, dass dieses System effektiv zur Kontaktverfolgung beiträgt. Dieses Team wird von Louise Ivers geleitet, einer Expertin für Infektionskrankheiten, außerordentlichen Professorin an der Harvard Medical School und Geschäftsführerin des Zentrums für Globale Gesundheit am Massachusetts General Hospital.
„Damit die USA diese Epidemie wirklich eindämmen können, brauchen wir einen deutlich proaktiveren Ansatz, der es uns ermöglicht, Kontakte bestätigter Fälle umfassender nachzuverfolgen. Dieser automatisierte, datenschutzkonforme Ansatz könnte unsere Fähigkeit, die Epidemie hier zu kontrollieren, grundlegend verändern und ließe sich auch auf andere Länder übertragen“, so Ivers. „Ein weiterer großer Vorteil ist die Flexibilität der Technologie. Sie ermöglicht es den Gesundheitsbehörden, die Kontakte zu exponierten Fällen in ihrer jeweiligen Region flexibel zu verwalten, da sich dies im Laufe der Zeit ändern kann.“.
Das System könnte beispielsweise jemanden benachrichtigen, sich selbst zu isolieren, oder ihn auffordern, sich über die App zu registrieren, um mit medizinischem Fachpersonal über seine täglichen Symptome und sein Wohlbefinden in Kontakt zu treten. In anderen Fällen könnten Gesundheitsbehörden die betreffende Person zu einem Test auffordern, wenn sie ein gehäuftes Auftreten von Fällen feststellen.
Die Fähigkeit, Kontaktverfolgung schnell und in großem Umfang durchzuführen, kann nicht nur dazu beitragen, die Ausbreitung eines Ausbruchs einzudämmen, sondern auch eine sichere Rückkehr der Menschen in das öffentliche Leben ermöglichen, sobald sich die Lage in einer Gemeinde beruhigt hat. „Wir wollen den Menschen eine vorsichtige Rückkehr zum normalen Leben ermöglichen und gleichzeitig die Möglichkeit haben, bestimmte Infektionsherde zu isolieren und zu identifizieren“, so Rivest.
Auf dem Weg zur Implementierung:
Ingenieure des Lincoln Laboratory haben die Entwicklung des Prototyps geleitet. Eine der größten technischen Herausforderungen bestand darin, Interoperabilität zu erreichen – also die Möglichkeit zu schaffen, dass ein Android-Gerät einen Signalton von einem iPhone empfängt und umgekehrt. Ein Test, der Ende letzter Woche im Labor durchgeführt wurde, zeigte, dass diese Funktion erreicht wurde und dass auch andere Mobiltelefone verschiedener Hersteller und Modelle die Signaltöne empfangen konnten.
Der nächste entscheidende Schritt zur Umsetzung ist die Zusammenarbeit mit Smartphone-Herstellern und Softwareentwicklern: Apple, Google und Microsoft. „Sie spielen hier eine zentrale Rolle. Ziel des Prototyps ist es, diesen Entwicklern die Machbarkeit der Implementierung zu demonstrieren“, so Rivest. Parallel zur Anbahnung dieser Kooperationen präsentiert das Team sein Prototyp-System auch staatlichen und bundesstaatlichen Behörden.
Rivest betont, dass dieses Projekt nur durch die Zusammenarbeit möglich wurde. Zu diesen Kooperationspartnern gehören das Massachusetts General Hospital Center for Global Health (CSAIL), das MIT Lincoln Laboratory, die Boston University, die Brown University, das MIT Media Lab, das Weizmann Institute of Science und SRI International.
Das Team hat sich außerdem zum Ziel gesetzt, eine zentrale und koordinierende Rolle bei anderen Bemühungen im ganzen Land und in Europa zu spielen, um ähnliche datenschutzfreundliche Systeme zur Kontaktverfolgung zu entwickeln.
„Dieses Projekt wird in einem wahrhaft akademischen Stil durchgeführt. Es ist kein Wettbewerb, sondern eine gemeinsame Anstrengung von sehr vielen Menschen, um ein funktionierendes System zu schaffen“, sagt Rivest.
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Verfasst von Kylie Foy, Lincoln Lab
