Sistema de rádio de baixo custo pode ajudar a rastrear a propagação de doenças

Nos esforços para limitar a propagação de doenças, preservando a privacidade, uma equipe de pesquisa interdisciplinar do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) projetou e testou dispositivos e métodos de baixo custo que podem detectar quando pessoas ou animais entram em contato próximo. outro.

Os dispositivos vestíveis combinam hardware de rádio Bluetooth comercial com recursos criptográficos NIST. Embora nem sempre seja confiável para estimar a distância entre os usuários, o sistema NIST pode ser útil para pesquisas sobre como pessoas e animais se movem pelos espaços e interagem. O sistema pode oferecer vantagens em relação ao rastreamento de contatos por meio de smartphones, que não são usados ​​de forma consistente em determinadas configurações e podem ser menos privados.

Dezessete voluntários em 10 famílias participaram do estudo NIST de desempenho do sistema durante atividades normais. Dispositivos foram usados ​​ou colocados em casa para coletar dados por pelo menos uma hora por dia. Os pesquisadores mediram a força dos sinais de rádio recebidos pelos dispositivos para estimar a distância entre os voluntários. Eles definiram um “encontro” como ocorrendo quando os usuários do dispositivo ficaram a dois metros um do outro por pelo menos 15 minutos, com base na definição de contato próximo dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças. Os participantes também foram solicitados a registrar manualmente quando e por quanto tempo eles achavam que tiveram um encontro.

Os resultados mostraram alguma correlação entre a força do sinal de rádio recebido e a distância entre os usuários, mas as estimativas não eram confiáveis ​​devido aos efeitos de variáveis ​​como a direção em que o usuário estava voltado. Também havia incerteza sobre como processar compensações, como quanto de erro na distância era aceitável ou se os encontros imediatos foram definidos adequadamente em termos de seu possível efeito na transmissão de doenças.

“Acho que ninguém entende essa troca – ninguém sabe como fazer a otimização para impedir a propagação de doenças”, disse Sae Woo Nam, membro do NIST. “No entanto, esse sistema nos permite começar a coletar dados sobre como as pessoas se encontram, o que pode nos ajudar a criar intervenções para ajudar a impedir a propagação de doenças”.

O desempenho do dispositivo pode ser melhorado pelo uso de mais canais de rádio, antenas melhores ou adicionando mais métodos de detecção, como alcance ultrassônico. Mas mesmo assim, o método NIST pode ajudar a identificar contatos com algum potencial de transmissão de um vírus transmitido pelo ar, como o que causa o COVID-19.

O sistema pode ajudar a projetar edifícios para resiliência pandêmica montando dispositivos em pontos fixos em áreas com pouca ventilação, como elevadores, disse Nam. O sistema pode ser útil em ambientes como lares de idosos, onde os smartphones não são monitorados continuamente, bem como no rastreamento de animais para entender suas interações com o objetivo de limitar a propagação de doenças.

“A doença acaba com bandos inteiros de animais e prejudica nosso suprimento de alimentos”, disse Nam. “Isso é algo que devemos pensar para a segurança alimentar. Também queremos tratar os animais de forma humana, e esta é uma ferramenta para ajudar a evitar que os animais fiquem doentes e ajudar a entender como eles ficam doentes.”

O sistema NIST usa um método criptográfico, semelhante ao usado em transações seguras na web. Ele combina chaves de criptografia públicas transmitidas pelo rádio para criar uma chave secreta compartilhada exclusiva para cada encontro. Quando dois dispositivos percebem que estão próximos, eles geram um ID de encontro exclusivo e criptografado com base em um número aleatório. Isso evita ataques cibernéticos que podem resultar da transmissão de IDs de dispositivos. O ID do encontro não está vinculado aos dispositivos ou às pessoas que o usam, preservando a privacidade. Os dados anônimos sobre encontros fornecem informações sobre o uso de edifícios (ou outros espaços) que podem informar decisões sobre números seguros de ocupantes e controles ambientais.