Sistema Bluetooth de Baixo Custo do NIST Rastreia Disseminação de Doenças Protegendo Privacidade

Em 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 uns com os outros.

Os dispositivos vestíveis combinam hardware de rádio Bluetooth comercial com recursos criptográficos do NIST. Embora nem sempre confiáveis na estimativa da distância entre usuários, o sistema NIST pode ser útil para pesquisas sobre como pessoas e animais se movem por espaços e interagem. O sistema pode oferecer vantagens sobre rastreamento de contatos usando smartphones, que não são usados consistentemente em certos ambientes e podem ser menos privados.

Dezessete voluntários em 10 lares participaram do estudo do NIST sobre desempenho do sistema durante atividades normais. Dispositivos eram usados ou colocados na casa para coletar dados por pelo menos uma hora por dia. Pesquisadores mediram a força dos sinais de rádio recebidos pelos dispositivos para estimar distância entre os voluntários. Definiram um "encontro" como ocorrendo quando usuários de dispositivos ficavam a dois metros um do outro por pelo menos 15 minutos, baseado na definição dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças de contato próximo. Participantes também foram solicitados a registrar manualmente quando e por quanto tempo achavam que tiveram um encontro.

Os resultados mostraram alguma correlação entre a força do sinal de rádio recebido e a distância entre usuários, mas estimativas eram não confiáveis devido a efeitos de variáveis como a direção que o usuário estava olhando. Também havia incerteza sobre como processar trade-offs, como quanto erro de distância era aceitável ou se encontros próximos eram propriamente definidos em termos de seu possível efeito na transmissão de doenças.

"Não acho que ninguém entenda esse trade-off — ninguém sabe como fazer otimização para parar a propagação de doenças", disse o Fellow do NIST Sae Woo Nam. "No entanto, este sistema nos permite começar a coletar dados sobre como as pessoas se encontram que podem nos ajudar a criar intervenções para ajudar a parar a propagação de doenças."

Desempenho do dispositivo pode ser melhorado pelo uso de mais canais de rádio, melhores antenas ou adição de mais métodos de sensoriamento, como alcance ultrassônico. Mas mesmo como está, o método NIST pode ajudar a identificar contatos com algum potencial para transmissão de um vírus transportado pelo ar, como o que causa COVID-19.

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

"Doenças dizimam bandos inteiros de animais, e colocam em risco nosso suprimento de alimentos", disse Nam. "Isso é algo em que devemos pensar para segurança alimentar. Também queremos tratar animais humanamente, e esta é uma ferramenta para ajudar a prevenir que animais adoeçam e entender como adoecem."

O sistema NIST usa um método criptográfico, similar ao usado em transações web seguras. Combina chaves de criptografia pública transmitidas pelo rádio para criar uma chave secreta compartilhada única para cada encontro. Quando dois dispositivos sentem que estão próximos, eles geram um ID de encontro único e criptografado baseado em um número aleatório. Isso previne ciberataques que poderiam 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 anonimizados sobre encontros fornecem informações sobre o uso de edifícios (ou outros espaços) que podem informar decisões sobre números seguros de ocupantes e controles ambientais.