[論文レビュー] Internet of Everything enabled solution for COVID-19, its new variants and future pandemics: Framework, Challenges, and Research Directions

Sunder Ali Khowaja, Parus Khuwaja+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 2, 2021

IoT and Edge/Fog Computing参考文献 36被引用数 5

ひとこと要約

本論文では、ウェアラブルセンサーやモバイルセンサーを統合して、身体的モニタリング、衛生管理、免疫力向上、メンタルヘルス、接触追跡といった公衆衛生の主要な実践を自動化する、統合型のインターネット・オブ・エヴァリシング（IoE）ベースのフレームワークであるCORFIEを提案する。これは、ワクチンが広く効果を発揮するまでの間、COVID-19や将来のパンデミックに対しスケーラブルで予防的なソリューションを提供する。

ABSTRACT

After affecting the world in unexpected ways, COVID-19 has started mutating which is evident with the insurgence of its new variants. The governments, hospitals, schools, industries, and humans, in general, are looking for a potential solution in the vaccine which will eventually be available but its timeline for eradicating the virus is yet unknown. Several researchers have encouraged and recommended the use of good practices such as physical healthcare monitoring, immunity-boosting, personal hygiene, mental healthcare, and contact tracing for slowing down the spread of the virus. In this article, we propose the use of wearable/mobile sensors integrated with the Internet of Everything to cover the spectrum of good practices in an automated manner. We present hypothetical frameworks for each of the good practice modules and propose the COvid-19 Resistance Framework using the Internet of Everything (CORFIE) to tie all the individual modules in a unified architecture. We envision that CORFIE would be influential in assisting people with the new normal for current and future pandemics as well as instrumental in halting the economic losses, respectively. We also provide potential challenges and their probable solutions in compliance with the proposed CORFIE.

研究の動機と目的

• SARS-CoV-2およびその変異株に対するワクチンの導入が長期にわたり不確実で遅延する状況を改善するため、リアルタイムで自動化された健康モニタリングおよび予防システムを提案すること。
• 身体的健康モニタリング、衛生管理、免疫力向上、メンタルヘルス、接触追跡といった複数の公衆衛生実践を、一つの統合的で一貫性のあるIoEアーキテクチャに統合すること。
• パンデミック対応システムにおけるデータ収集、同意、技術の採用に関連する社会的・法的・技術的課題を軽減すること。
• ウェアラブルおよびモバイルセンサー技術に基づいた、スケーラブルでプライバシー保護が施され、相互運用性のあるパンデミック対応システムの研究的ロードマップを提示すること。

提案手法

• 身体的健康モニタリング、個人の衛生および免疫力向上、メンタルヘルス、接触追跡、データ統合の5つのコアモジュールについて、仮想的なIoE対応フレームワークを設計する。
• すべてのモジュールを一つの相互運用性のあるシステムに統合するための統合的アーキテクチャとして、COVID-19抵抗フレームワーク（CORFIE）を提案する。
• ウェアラブルおよびモバイルセンサーを活用して、生命徴候、行動パターン、環境への露出を継続的かつ自動的にモニタリング可能にする。
• リアルタイムのデータ処理およびアラートシステムを統合し、個人および集団レベルでの早期発見および予防的対応を支援する。
• 自主的なデータ共有モデル、政府および雇用者との協働、規制基準への適合を通じて、プライバシーや法的懸念に対処する。
• システムのスケーラビリティ、バッテリー効率、エージェントベースのシミュレーションおよびAndroidアプリ開発における倫理的データ利用を含む、技術的および社会的分野の研究方向性を提示する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ウェアラブルおよびモバイルセンサーを統合型IoEフレームワークにどのように統合し、パンデミック時における公衆衛生の主要な実践を自動化・強化できるか？
• RQ2 大規模なIoEベースのパンデミックモニタリングシステムを展開するにあたり、主な技術的・法的・社会的課題は何か。それらはどのように軽減できるか？
• RQ3 CORFIEのようなIoE対応システムが、広くワクチンが利用可能になるまでの間、感染拡大をどれほど抑制し、個人および集団の健康結果を支援できるか？
• RQ4 有効性を損なわせることなく、リアルタイムの健康モニタリングシステムにおけるデータプライバシー、同意、規制遵守をどのように確保できるか？
• RQ5 将来的なパンデミック準備のために、標準化され、スケーラブルなIoEフレームワークを採用することで得られる潜在的な経済的および社会的利点は何か？

主な発見

• CORFIEフレームワークは、IoE技術を活用して、身体的健康モニタリング、衛生管理、免疫力支援、メンタルヘルス追跡、接触追跡を統合的に統合した包括的で統合的なアーキテクチャを提供する。
• 本論文では、データプライバシー、非自発的データ収集の法的影響、技術受容、5Gのような新技術に関する社会的陰謀論といった主な課題を特定している。
• 解決策の可能性として、雇用者および政府と連携した自主的データ共有プログラム、標準化された規制ガイドライン、技術受容を高めるための公的教育が挙げられる。
• 倫理的なデータ取り扱いを通じて法的リスクを最小限に抑えるとともに、CORFIEに基づくAndroidアプリの開発を提案している。
• 大規模なCORFIE展開によるパンデミックに起因する経済的損失の低減効果を評価するため、エージェントベースのシミュレーションを計画している。
• 本研究では、ワクチンが極めて重要であるものの、自動化されたセンサー基盤のシステムが、新しい変異株に対しても有効なワクチンが広く普及するまでの間、感染拡大を著しく遅らせる可能性があると強調している。