COVID-19來無影去無蹤且傳染力甚高，傳統人力追蹤COVID-19接觸者的方式已經不夠迅速，無法有效遏止COVID-19迅速蔓延。在通訊技術不斷發展下，藍牙技術可以快速找出所有與感染病例的接觸者並進行隔離，來縮短作業的延遲。
在設法控制肺炎病毒的國家中，韓國和德國正在運用數位追蹤技術，來控制和遏止此一病毒的流行。雖然此舉帶來了曙光，但必須聲明的是，技術只是一種工具，儘管很重要，但終究不是最終的全面性解決方案。
在投資於數位追蹤時，設計工程師必須持續根據成本和風險評估效益。隨著政府和人民高度渴望回到COVID-19之前的世界，人們殷切期盼新技術的開發能夠挽救生命並拯救經濟。
結合傳統與科技數位追蹤
數位追蹤應結合傳統的接觸者追蹤過程，而不是將之取代。由醫療專業人員進行的追蹤採訪是接觸者追蹤的基本過程，應與技術配合使用。目前工程師還沒有成熟可靠的追蹤技術，可用的技術容易出錯，其所帶來的風險，便包括偽陽性和偽陰性的錯誤。此外，在法律上沒有足夠的數據，聲明確認有關此病毒如何傳播的途徑跟方式。
低功耗藍牙(Bluetooth Low Energy)是一種廣泛使用與部署的成熟連接技術，具有實現數位追蹤的巨大潛力。每台現代智慧型手機都配備了藍牙無線電，而當前幾乎每個人都擁有智慧型手機。如果我們能以某種方式對智慧型手機的藍牙無線電重新編程，則有可能藉由智慧型手機來檢測哪些人曾經彼此直接接觸。
從技術角度來看，理論很簡單，每個智慧型手機的藍牙無線電都能被調整為可向附近的手機廣播隨機的短訊息，並對隨機短訊息加密簽名。同時，每台電話都能收到並記錄從附近裝置接收到的所有加密簽名。
之後，每部電話都將記錄與其聯繫的所有電話記錄，透過所蒐集的線上數據庫，工程師可以建構整個人口追蹤記錄。如果某個「A」被診斷出患有COVID-19，則可以立即向所有接觸者發送通知，要求他們進行自我隔離，以中斷病毒繼續在社區中傳播的風險。
數位追蹤的優點
基於藍牙的數位追蹤在下列幾個方面都優於傳統的接觸者追蹤方式：
1. 即時性：一旦確認案例，可以迅速通知接觸者。即時性對於我們能否減緩這種病毒的速度至關重要。
2. 持續進行接觸者追蹤：透過數位追蹤，我們可以警告人們他們可能已經直接與確診對象接觸(圖1)。
圖1 數位追蹤可立即通知確診病患的過往接觸者採取自我隔離，並持續警告可能的接近者。
資料來源：美國科學促進協會
3. 資源最佳化：可以減輕醫療資源壓力。即使無法進行採檢，被告知的對象仍然可以採取預防措施。
從紙上作業來看，看起來似乎一切情況良好，但實際上，一些挑戰必須克服。首先，藍牙並不是建立在接觸者追蹤功能應用的基礎上來建構，因此，工程師需要重新設計藍牙無線電的某些功能，解鎖位置追蹤的功能。例如，藍牙運行的2.4GHz頻段會被其他無線電技術(例如Wi-Fi)大量占用，該頻段上的巨大流量會影響藍牙的可靠性。
但是，由於藍牙已被廣泛部署並且以合理的成本消耗最少的能量，因此最合適的方法是利用藍牙並處理相關的薄弱環節。考慮到全球防疫危機的緊迫性，這是在合理的時間內實現數位追蹤技術最可能的有效方法。
RSSI技術
接收訊號強度指示裝置(RSSI)技術能提供就近部署的藍牙數位追蹤解決方案，它能夠利用接收訊號強度的相關訊息，進一步確定兩個藍牙無線電之間的距離。
然而，不幸的是，除了距離以外，還有更多因素會影響訊號強度。在室外環境中，濕度、溫度和雨水會嚴重影響訊號強度。在室內環境中，物體、多徑反射和訊號阻擋器也會大幅影響接收訊號的強度。
因此，藍牙RSSI距離分辨值限制在3至5公尺，其錯報和漏報率會高於期望值。這代表工程師只能依靠這項技術來評估兩個人是否在彼此附近，以及停留了多長的時間。精心設計的藍牙RSSI追蹤演算法可以將曝險分為近距離和遠距離接觸。
但是，RSSI無法評估接觸者之間的實際距離，這才是更有價值的數據。儘管有其局限性，RSSI仍可以成為追蹤接觸者的新模式。
立即發送與COVID-19患者接觸的相關訊息給曝險的個人，可以敦促他們採取預防措施。但是，由於偽陰性問題可能威脅到人類生命，因此RSSI必須與傳統的專業疫調追蹤合作。
藍牙尋向技術
RSSI相對於其他競爭產品的一個重要優勢是實施方式很簡易，縮短智慧型手機應用程式的開發週期。這意味著大型技術公司可以在藍牙無線電建構簡單的API，開發人員能夠使用它們來建構追蹤應用程式。其他可能實現更精細定位數據的定位追蹤藍牙技術則需要存取藍牙無線電的低階功能，使智慧型手機用戶面臨嚴重的隱私問題。
RSSI的主要替代方案是到達角(AoA)和出發角(AoD)解決方案，這些都屬於藍牙尋向技術(Bluetooth Direction Finding)類別。藍牙尋向解決方案可提供亞米級的(小於1公尺)定位精度，非常適合人口稠密的城市地區，如大型購物中心，雜貨店和商業大樓。在人口稠密的市區中，RSSI的偽陽性和偽陰性錯誤率極高。另一方面，藍牙尋向可以提供更詳細的人與人接觸數據。
藍牙尋向定位測量使用與雷達和相位陣列技術相同的原理(如圖2)。從遠處接收相同波的天線陣列將產生多個波形，這些波形在不同路徑之間具有相位變化，具體取決於接收波的方向。
圖2 藍牙測向技術可使位置檢測精度達到亞米級水平
透過在設施中的已知位置使用兩個天線陣列(信標)，能在亞米精度內檢測建築物中每個藍牙的標籤位置。該技巧採用了幾種幾何技術，從兩個定位器上來估計每個標籤的距離和角度。但是實際上，由於多徑、極化和抖動變化問題，情況要複雜得多。所以在此環節還必須導入複雜的演算法以糾正錯誤，並將位置測量的精度提高到小於1公尺。
(本文作者任職於Silicon Labs)