原标题：2021年“十大突破性技术”深度解读—— “数字接触追踪” 技术

　　2021 年 2 月 24 日，MIT Technology Review 一年一度的 “十大突破性技术” 榜单正式发布。自 2001 年起，该杂志每年都会评选出当年的 “十大突破性技术”，这份在全球科技领域举足轻重的榜单曾精准预测了脑机接口、量子密码、灵巧机器人、智慧传感城市、深度学习等诸多热门技术的崛起。

　　本年度 MIT Technology Review “十大突破性技术” 分别为：mRNA 疫苗、生成式预训练模型、数据信托、锂金属电池、数字接触追踪、超高精度定位、远程技术、多技能型人工智能、TikTok 推荐算法和绿色氢能。

　　为了让广大读者深入了解这十项技术的科学价值及其背后的科学故事，国家自然科学基金委员会特邀请各领域著名科学家分别对其进行深入解读，以激发科研人员的创新思维，并促进科学界的学术交流。

　　2020 年全球都在经历的新冠肺炎疫情让 “数字接触追踪” 引起人们的关注。新冠疫情之下，科技为公共卫生调查人员追溯感染者的行踪提供新思路 —— 数字接触追踪。

　　使用该技术，卫生调查人员不再需要依靠病人的记忆对其行踪进行追踪，这减轻了对疾病监控的压力。这一技术对应到实际应用被称为 “曝光通知”（Exposure Notification）。

　　对于该数字接触追踪系统，程序员在几周内完成了建立和运行，并将代码开源共享，以保证全球各地的、苹果和安卓的用户都可以使用这一功能。

　　专家简介：程学旗 中国科学院计算技术研究所研究员、博士生导师，国家杰出青年基金获得者。主要研究方向：数据科学基础理论，大数据分析技术与系统，网络与社会治理大数据应用等。在国内外学术期刊与会议上发表论文 200 余篇，授权发明专利 80 余项。在网络大数据表征学习、异构大数据广谱关联、信息检索与排序、群体分析与群智众包系统等方面取得突出研究成果，五次获得本领域国际学术会议最佳论文奖（SIGIR、CIKM、PKDD 等），多次担任本领域学术会议主席或副主席（ACM WSDM、ACM SIGIR、ACM CIKM、CCIR 等）。获国家科技进步奖二等奖 3 次、技术发明二等奖 1 次。

　　为应对新冠病毒肺炎疫情，2020 年 5 月苹果和谷歌公司联合推出基于 iOS 和 Android 操作系统的智能手机应用 “暴露通知（Exposure Notification）”，借助数字设备和技术助力新冠肺炎密切接触者追踪工作，这一技术入选 MIT Technology Review 2021 年 “十大突破性技术”。

　　该技术的原理是通过手机应用程序使用蓝牙来匿名连接附近运行同一程序的其他手机设备，在本地对高风险接触行为进行记录，一旦某用户被确诊为新冠肺炎患者，该应用将会通知其接触过的其他用户，从而有利于尽早展开排查和隔离。相比于传统的流行病学调查方式，数字接触追踪技术可以有效提升追踪效率并降低人力成本。

　　事实上，“暴露通知” 并非首个针对新冠疫情的数字接触追踪应用。早在 2020 年 3 月，韩国开发了 “新冠肺炎疫情智能管理系统”，主要通过采集手机用户的 GPS 定位数据来判断用户与确诊患者间是否存在密切接触的可能。

　　同样采用 GPS 定位数据的还有以色列开发的 “TheShield” 应用，由于位置信息属于敏感信息，这类应用都面临着隐私安全方面的问题。

　　新加坡开发的 “TraceTogether” 应用，则是采用蓝牙匿名连接的方式进行接触追踪，由于蓝牙连接只会记录匿名接触信息而不采集用户地理位置等敏感信息，数据也只会分散式地存储在用户设备本地，因而在隐私保护方面具有显著的优势。

　　与 “暴露通知” 有所不同，新加坡可依据当地法规从新冠肺炎患者的 TraceTogether 应用中读取存储数据并获得密切接触者的手机号信息，具有一定的集中式特点。

　　中国采用的技术路线与前述略有不同，从疫情爆发以来中国推出的 “健康码” 应用，是通过个体主动的扫码上报，利用全国一体化政务服务平台实现接触追踪。

　　而 “通信大数据行程卡” 则是利用多家运营商的 “手机信令数据” 为用户提供快速的行程追踪服务，这两类数字追踪更多地基于集中式服务平台、侧重于区域接触追踪而非直接的个体接触追踪。

　　迄今为止，尽管有许多国家应用数字接触追踪技术应对新冠疫情，这些应用对于抗击疫情的价值仍存在争议。

　　一方面，许多应用程序仅为自愿使用，总体使用率偏低使其很难发挥作用。这其中的原因是多方面的，包括用户对程序安全性的担忧、部分软件运作异常、智能手机普及率有限等。

　　另一方面，分散式应用程序虽然能够有效保护用户隐私，但也使得密切接触者的检测和隔离完全取决于个人意志，无法保障防疫效果。对于前者，需要研究合适的宣传引导策略，并保障应用程序获取和使用的通畅。

　　对于后者，需要探索隐私保护和防疫效果之间更优的权衡方案。从抗疫成果上来看，中国所采用技术路线是较为成功的案例，国家的宣传与引导保障了总体使用率，相对集中式的信息获取和存储保障了医疗卫生部门对密接者的高效排查和处理，当然这其中配合了强隐私保护机制以防止数据被滥用。

　　对于新冠肺炎疫情期间产生的数字接触追踪这一突破性技术，目前仍然处于早期发展阶段，技术本身的应用范围未来也不仅限于疫情防控，对很多应用领域可能带来新的启示。我认为以下方向值得进一步研究探索：

　　（1） 数字接触追踪隐私保护理论探索。数字接触追踪涉及到以人为目标的数据采集、存储、使用和销毁等流程，需要着重考虑隐私保护问题，探索隐私保护的相关理论，并在技术的设计阶段即予以解决。

　　采集阶段如何做到最小化采集，非必要的数据不采集；采集的数据哪些应当存储在本地，非必要不上传、不公开；数据的使用应当限定授权给哪些单位和个人；如何设定数据的存储期限，过期数据如何保障其尽快被销毁。

　　（2） 隐私保护与应用效果的权衡机制探索。在涉及公共安全和国家安全的应用场景，过于追求对隐私的保护可能将难以发挥应用的效果，而让渡部分隐私信息可能有效提升应用效果，这就需要探索两者之间的最优权衡机制。

　　数字接触追踪这一实例中，完全分散式的方案完整地保护了隐私，但密接者的响应只能依靠自觉，对防疫的作用有限；而部分集中式的方案则允许国家介入获得确诊者和密接者的部分关键信息，使得密接者能够获得及时妥当的处理，但存在隐私泄露的风险。因此，高安全、高效率的数字接触追踪技术与机制仍然值得深入探索。

　　（3） 在其他领域的应用探索。数字接触追踪是追踪技术在医疗卫生领域的一项应用，实现了对历史数据的有效记录和对关键数据的高效查询。类似的需求在社会治理和国家安全方面同样存在，值得探索数字追踪技术在更加广阔的社会场景中的应用价值。