接触追跡アプリで Bluetooth が機能しない場合は、何が機能するのでしょうか?

先週、AppleとGoogleは、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の感染拡大防止に向けた接触追跡アプリの開発において、公衆衛生当局を支援するツールを共同で開発すると発表しました。これらのアプリのうち1つは現在、NHS（英国国民保健サービス）のデジタルイノベーション部門であるNHSXによって開発されており、陽性反応を示した人と接触した人に通知を送る仕組みになっています。

これらのアプリは、中国や韓国などの国で採用されている、テクノロジーを活用した接触追跡技術の積極的な導入に触発されたものと思われます。しかし、CCTV、聞き取り調査、クレジットカード情報、過去の位置情報を組み合わせて携帯電話基地局を通じて人々の居場所を追跡する韓国の接触追跡手法とは異なり、AppleとGoogleはBluetooth Low Energy（Bluetooth LE）を利用して人々の居場所を追跡します。

両社の二本柱によるアプローチの第一段階は、5月中旬に実施されるソフトウェアアップデートです。これにより、iOSおよびAndroidデバイスは、ユーザーのスマートフォンに搭載されているソフトウェアの種類に関わらず、接触追跡アプリを通じて匿名で通信できるようになります。第二段階は、ユーザーが接触追跡アプリをダウンロードしなくても位置情報を送信できるようになるソフトウェアアップデートです。両社によると、このアップデートはアプリと同様にオプトイン方式となります。

AppleとGoogleは公衆衛生当局と提携し、両社のアプリケーション・プログラミング・インターフェース（API）を用いてアプリを開発します。これにより、当局と住民はAndroidとiOSデバイス間での接触追跡が可能になります。このAPIにより、スマートフォンはBluetooth経由で匿名化された追跡キーを定期的に交換し、接触したすべての人のキーをローカルに保存できるようになります。

後日、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の検査で陽性反応が出た場合、アプリでステータスを更新できます。過去14日間に接触した人、およびスマートフォンでキーを交換した人全員に、あなたの同意を得た上で、次に何をすべきかに関するアドバイスを含むアラートが送信されます。これらの接触追跡キーは、中央サーバーではなく、デバイスに保存されます。

暗号鍵のローカル保存は非常に重要です。なぜなら、公衆衛生当局はAPIを利用するためにAppleとGoogleの厳格な仕様を遵守しなければならないからです。暗号鍵は15分ごとに更新され、匿名性が維持されるため、ユーザーのデータはプライバシーが確保されます。これは、シンガポールのTraceTogetherなどのアプリを悩ませている数々の問題を解決する優れたソリューションです。これらのアプリは、ユーザーが互いの居場所を積極的に追跡し続けるために、常にアプリを起動しておく必要があります。

マイケル・ヴィール氏は、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンでデジタル権利と規制の講師を務めており、AppleとGoogleが提案しているものと同様のオープンソースの接触追跡アプリを開発した、技術者、法律専門家、エンジニア、疫学者からなる国際コンソーシアムの一員です。ヴィール氏によると、Appleのアプローチでは、公衆衛生当局のアプリは、接触した人々のリストを要求することができなくなります。「つまり、シンガポールのTraceTogetherのような中央集権的なアプローチは、Appleがそれらの設計がプライバシー保護に適切ではないと判断したため、依然としてポケットの中に残らざるを得ないということです」とヴィール氏は言います。

しかし、これらのアプリは万能薬ではありません。英国では誰もがスマートフォンを持っているわけではありません。2019年に発表された統計によると、英国人の21%はスマートフォンを持っておらず、オックスフォード大学の研究者たちは、このアプリが効果を発揮するには人口の60%がスマートフォンアプリを使用する必要があると述べています。これは4,000万人に相当します。例えばシンガポールでは、わずか12%の人がTraceTogetherアプリをダウンロードしていました。

AppleとGoogleによる第2段階の接触追跡システムの導入により、接触追跡に同意する人々の採用率は向上する可能性があります。この導入では、人々の居場所を追跡するためのアプリが不要になるという重要な点がありますが、より広範な問題が残っています。これらのアプリは、動作にBluetooth LEという不正確な技術に依存しており、この無線技術規格には限界があります。

Bluetooth LEの通信範囲は、スマートフォンやBluetoothチップセットによって異なりますが、おおよそ10～30メートルです。NHS（英国国民保健サービス）は互いに2メートル離れることを推奨していますが、Bluetoothは30メートル以内であれば他のスマートフォンの通信をpingできるため、精度は高くなく、接触したことのない人物を誤検知してアプリが警告する可能性が高くなります。

エディンバラ大学情報学部のポール・パトラス講師は、これらの接触追跡アプリでは干渉が問題となる可能性があり、誤検知の報告が増幅される可能性があると述べています。「反射の影響で、必ずしも近くにあるとは限らない送信機から、良好な信号強度のパケットを受信する可能性があります」とパトラス氏は説明します。「同じ信号の複数のコピーが受信機に到達し、メッセージを増幅する可能性があります。これは、正確な距離評価に悪影響を及ぼす可能性があります。」

オックスフォード大学のコンピュータサイエンス准教授、カスパー・ラスムセン氏は、例えばアパートの1階に住んでいる場合、Bluetoothを使えば、窓の前を通る上階の住人と、話したこともない相手と暗号鍵を交換できる可能性があると指摘する。「結局のところ、誤検知が全くないと保証できる方法はありません」とラスムセン氏は言う。

Bluetoothは広範囲に通信できるため、近くにある他の携帯電話を検出できますが、例えば、その人がどの方向から来たのか、あるいは自分の携帯電話と比較してその人がどこにいるのかを正確に特定することはできませんでした。Bluetooth 5.1は方向探知機能と到達点検出機能を使用して、信号が携帯電話に送信された方向を特定しますが、この新しいチップセットを搭載しているスマートフォンはごくわずかです。

「理論上は、測距や到来角の推定を行う方法はあります。しかし、十分にテストされた商用ソリューションは知りません」とパトラス氏は言います。「外部のBluetoothビーコンやアンカーを用いた屋内位置特定に関する研究は行われていますが、コストが高くなる場合があります。」

では、Bluetooth には精度に関する問題が山積しているにもかかわらず、なぜ接触追跡に使われているのでしょうか？率直に言って、その技術がまだ存在していないからです。

Appleは、Bluetoothの不正確さを解決する解決策として、最新のiPhoneに超広帯域無線（UWB）チップを搭載することを決定しました。UWBは、広範囲の周波数にわたって数十億ものパルスを送信し、対応するパルスシーケンスからの応答を待ち受けます。

この種の技術は、感染者がどのくらい近く、どの方向に来たかを特定し、接触者追跡をはるかに容易にするのに役立つ可能性があります。しかし、同社はまだUWBを生活を変えるような形で活用していません。また、ほとんどの携帯電話に必要なコンポーネントが搭載されていないため、UWBは他のUWBチップセットとしか通信できず、その有用性ははるかに低くなります。「超広帯域無線（UWB）は、それほど多くの人が利用できる選択肢ではないと思います」とラスムセン氏は認めています。

パトラス氏は、Bluetoothの不正確さを解消するには、身の回りの携帯電話基地局を活用できたはずだと述べている。例えば、誰かが111番に電話をかければ、救急隊はその人の位置をかなり正確に特定できるだろうと彼は言う。そして、Bluetoothの代わりに携帯電話インフラを活用して接触者追跡マップを作成できるだろう。

しかし彼はこのアプローチに警鐘を鳴らしており、だからこそAppleとGoogleのBluetoothソリューションは、欠点はあるものの、最も洗練されたソリューションなのかもしれない。「大量のデータ処理が必要になることを念頭に置いてください。そして、それに伴うコストも発生します」とパトラス氏は言う。「誰もが常にどこにいるかを把握する必要はないので、プライバシーへの影響も懸念されます。」

ヴィール氏は、この技術には常に課題がつきものだと指摘する。「Bluetoothは接触追跡用に設計されたものではありませんが、その危険性について警鐘を鳴らすのは容易です」と彼は言う。「代替案として、GPSデータを使うという意見もありますが、GPSデータは屋内では機能しません。建物の何階にいるかも分かりません。しかも、精度が極めて低いのです。つまり、位置情報データは人と人をつなぐという用途には全く適さないツールなのです」

Bluetoothはそれほど正確ではないかもしれませんが、AppleとGoogleはユーザーのプライバシーを保護しながら、ユーザーの居住地域における感染リスクを大まかに推定することができます。これらのBluetoothベースの接触追跡アプリでは、誰がCOVID-19に感染したかはわかりませんが、一定期間内にその人の近くにいたことだけがわかります。Bluetoothは理想的ではありませんが、現時点では最も悪くない解決策かもしれません。

アレックス・リーはWIREDのライターです。@1AlexLからツイートしています。

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この記事はWIRED UKで最初に公開されました。