Exposure Notifications

Exposure Notifications

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Um die Rückverfolgung von Infektionsketten während der Coronavirus-Pandemie zu beschleunigen, wurde in Deutschland im Juni die Corona-Warn-App für Apple- und Android-Smartphones veröffentlicht. Das Smartphone versendet dabei wie ein Leuchtturm ständig ein Signal. Aus der Stärke des Signals lässt sich der Abstand zwischen Sender und Empfänger ableiten.

Exposure Notifications empfängt wie ein Smartphone die Signale der Corona-Warn-App in der näheren Umgebung. 25 rote Leuchtdioden stellen die empfangenen Kennungen dar. Jede LED entspricht einer Kennung. Die Helligkeit stellt die Stärke des empfangenen Signals dar - und damit die Intensität eines menschlichen Kontakts aus der Sicht eines Smartphones.

Der Name Exposure Notifications ergibt sich aus der Bezeichnung des Verfahrens zur Kontaktverfolgung. Dieses (ursprünglich DP-3T genannte) Verfahren wurde von mehreren europäischen Wissenschaftlern entwickelt und schließlich von Apple und Google unter dem Begriff ’Exposure Notification’ (Expositions-Benachrichtigung) in die Betriebssysteme der Smartphones integriert.
Kurz nach Veröffentlichung der Corona-Warn-App kam in Nerdkreisen schnell die Frage auf, wie verbreitet die App im täglichen Umfeld eigentlich ist. Es entstand der Wunsch, zu sehen, wieviele Kennungen (und damit App-Nutzer) sich gerade in der näheren Umgebung befinden.
Hierfür gibt es mittlerweile einige Smartphone-Apps, die Grundlage von Exposure Notifications ist jedoch ein Programm, welches man auf den BBC micro:bit oder Calliope Mini spielen kann: der microbit-corona-scanner. Näheres dazu findet sich im nächsten Abschnitt.

In einer Pandemie sind wir alle potentielle Vektoren - auch ohne es zu wissen. Diese unangenehme Tatsache wird uns immer wieder ins Gedächtnis gerufen - etwa wenn wir Menschen mit Masken sehen. Die Bluetooth-Signale zur Kontaktverfolgung werden im Englischen 'beacons' genannt, wie das Signalfeuer eines Leuchtturms, welches Schiffe vor Gefahren warnt. Diese Signale können wir mit unseren Sinnen nicht direkt wahrnehmen. Smartphones empfangen die stummen Warnungen und bewerten im Hintergrund unsere physische Distanz und mögliche Infektionsrisiken. Der microbit-corona-scanner und Exposure Notifications gewähren uns einen Einblick in die stille Kommunikation zwischen Maschinen. Die stummen Warnungen werden sichtbar.


Die Grundlage von Exposure Notifications ist das microbit-corona-scanner-Projekt. Der microbit-corona-scanner ist Open Source und verhält sich auf einem micro:bit oder Calliope Mini im Kleinen genau wie Exposure Notifications, bietet dort aber noch einige zusätzliche Funktionen - beispielsweise verschiedene Visualisierungsmodi, sowie eine akustische Ausgabe. Damit steht eine kleine, portable Mini-Version des Projekts für weitere Experimente zur Verfügung.
Hier findet sich eine Anleitung zur Nutzung des microbit-corona-scanner.



Um auch Nachbauten und Remixes von Exposure Notifications zu ermöglichen, wird dieses ebenfalls unter einer Open Source Lizenz freigegeben. Als Rahmen kommt ein gängiger RIBBA-Rahmen von IKEA zum Einsatz. In diesen wird ein micro:bit oder ein Calliope Mini eingebaut, sowie zwei zusätzliche Platinen. Die Design-Dateien für diese Platinen finden sich hier. Auf den micro:bit oder Calliope Mini wird die normale Version des microbit-corona-scanners aufgespielt. Diese unterstützt bereits den Exposure-Notifications-Modus: Die zusätzlichen Platinen werden bei Vorhandensein automatisch erkannt und genutzt.
Die Corona-Warn-App lässt sich nicht zur Überwachung nutzen. Kontaktdaten werden niemals an den Server gesendet, sondern nur im eigenen Smartphone gespeichert.

Die vom Smartphone via Bluetooth versandten Signale sind pseudonyme Kennungen. Diese lassen sich nur im näheren Umkreis des Smartphones empfangen. Die Kennungen ändern sich alle zehn bis zwanzig Minuten und erlauben keine direkte Zuordnung zu einer bestimmten Person. Empfangene Kennungen werden 14 Tage lang verschlüsselt im eigenen Smartphone gespeichert. Diese Liste wird - im eigenen Smartphone - täglich mit den als infiziert gemeldeten Kennungen verglichen und bei einer Übereinstimmung das Infektionsrisiko berechnet. Auch wenn man sich selbst als infiziert meldet, werden nur pseudonyme Kennungen, die sich nicht einer bestimmten Person zuordnen lassen, übermittelt.
Sehr schön erklärt ist das Verfahren auch hier in einem Comic.

Einige Aspekte der beschriebenen Funktionsweise lassen sich auch mit Exposure Notifications, oder dem microbit-corona-scanner nachvollziehen: Verschwindet eine Kennung, so erlischt die der Kennung zugeordnete LED. Welches Lämpchen der eigenen Kennung entspricht, lässt sich herausfinden, indem man Bluetooth am Smartphone deaktiviert. Die LED erlischt. Wird Bluetooth wieder aktiviert, so leuchtet sie wieder auf. Spätestens nach zwanzig Minuten wechselt die eigene Kennung. Eine LED erlischt und eine neue leuchtet auf. Die Reichweite und Stärke des Bluetooth-Signals lässt sich an der Helligkeit der LED ablesen. Je weiter entfernt ein Smartphone ist, desto schwächer leuchtet die LED. Wird eine Kennung nicht mehr empfangen, so wird die entsprechende LED dunkler und erlischt vollständig nach zwei Sekunden.

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