مساري: تطبيق ذكى للهاتف المحمول يدعم التقصى الذاتى للحد من انتشار فيروس كورونا المستجد

في ظل وجود جائحة فيروس كورونا المستجد (COVID-19) الذى يستطيع الانتشار بسهولة من حامله للأشخاص الموجودين في نفس المحيط والمخالطين له، ولا يظهر على حامله أي أعراض في أيامه الأولى مما يشكل التحدى الرئيسى امام الجهات المسئولة بمختلف الدول للقيام بعملية التقصى عن الاشخاص المحتمل مخالطتهم لاشخاص تثبت اصابتهم بالفيروس. لذا قام الفريق البحثي بالمعمل بالعمل على تصميم حل متكامل لبناء وتشغيل نظام الكترونى فعال يساعد الجهات المعنية بالدولة فى عملية التقصى والمتابعة للاشخاص المحتمل مخالطتهم لاشخاص ثبتت اصابتهم بفيروس كورونا المستجد للحد من انتشار الفيروس وذلك عن طريق تحقيق الاهداف التالية:

  • اتاحة اداة تمكن الاشخاص من التقصى الذاتى لاحتمالية مخالطتهم باحد الاشخاص المصابين بفيروس كورونا المستجد ومن ثم اتخاذ الاجراءات الاحترازية المناسبة وبالتالى الحد من انتشار هذا الفيروس.
  • توفير وسيله فعالة تساعد على تنشيط ذاكرة الاشخاص الذين تثبت اصابتهم بفيروس كورونا لتذكر الاماكن والمواقع والاوقات التى تواجد بها قبل اكتشاف اصابته مما يدعم عمليات التقصى والتتبع للحالات المخالطة لهؤلاء الاشخاص.
  • الاعلام الاتوماتيكى للجهات المعنية عن الاماكن والمواقع مرفقة بالأوقات التى تواجد بها أشخاص حاملين للفيروس لاتخاذ اجراءات التعقيم المناسبة لتلك الاماكن والمواقع أو اى اجراءات احترازية اخرى.
  • توفير وسيلة الكترونية فعالة تتيح للاشخاص الذين اكتشفوا احتمالية مخالطتهم لاشخاص مصابين بالفيروس من خلال خدمة التقصى الذاتى التى يقدمها النظام المبتكر بالتواصل مع الجهات المعنية بالدولة (مثال وزارة الصحة والسكان المصرية) لاعلامهم بحالتهم بشكل دورى ومن ثم استقبال الاجراءات الاحترازية وبروتوكول التعامل الواجب العمل به.
  • توفير اداة الكترونية فعالة للجهات المعنية بالدولة (مثال وزارة الصحة والسكان المصرية) تمكنهم من التواصل مع الاشخاص الذين تم اكتشاف احتمالية مخالطتهم لاشخاص مصابين بالفيروس وتمكنهم من متابعة حالة هؤلاء الاشخاص وامدادهم بالاجراءات الاحترازية وبروتوكولات التعامل الواجب اتخاذها.
  • توفير وسيلة فعالة للجهات المعنية بالدولة تمكنهم من الحصول على بعض المعلومات والبيانات التى تدعم عمليات التقصى والتتبع للحالات المخالطة لاشخاص ثبت حملهم لفيروس كورونا المستجد.
  • توفير وسيلة الكترونية فعالة للتواصل يمكن استخدامها في حالة “لا قدر الله” زيادة أعداد المصابين بفيروس كورونا المستجد مقارنة بأعداد الأماكن المخصصة للعزل بالمستشفيات لتقديم الاستشارات الطبية وبروتوكولات العلاج للاشخاص المصابين والذين تم عزلهم منزليا لعدم توفر أماكن لهم بمستشفيات العزل المتاحة.

ولتحقيق تلك الاهداف تم تصميم نظام الكترونى متكامل يتكون من ثلاثة اجزاء رئيسية (تطبيق ذكى على الهاتف المحمول، منصة الكترونية لمعالجة البيانات، موقع الكترونى على الانترنت) بحيث يتم التكامل بين الوظائف المختلفة لتلك الاجزاء لتحقيق الاهداف المذكورة عاليه كما هو موضح بالنقاط التالية:

  • تعتمد الفكره فى الاساس على بناء تطبيق ذكى يتم استخدامه على هواتف المحمول حيث يقوم هذا التطبيق بجمع إحداثيات النقاط مرفقة مع الأوقات لمسار حامل الهاتف مع حفظ تلك البيانات في حافظة بيانات مشفرة على الذاكرة الخاصة بالهاتف بحيث لا يمكن فتح واستخراج بيانات تلك الحافظة إلا بعلم وسماح صاحب الهاتف المحمول.
  • يقوم صاحب الهاتف فى حالة تحققه بإصابته بالفيروس بالسماح للتطبيق بإرسال حافظة البيانات والتي لا تحتوي على أي بيانات شخصية لصاحب الهاتف الى منصة الكترونية لمعالجة تلك البيانت والتي يتم تصميمها كجزء من النظام المبتكر بحيث تكون تابعة لوزارة الصحة والسكان او أى جهة اخرى مسئولة تقررها الدولة في حالة تطبيق هذا النظام.
  • بعد قيام المنصة الالكترونية باستقبال حافظة البيانات من خلال هاتف أي شخص تمّ اكتشاف اصابته بالفيروس، تقوم المنصة باستخراج ومعالجة تلك البيانات عن طريق بعض تقنيات الذكاء الاصطناعى لتحديد إحداثيات الاماكن والمواقع الاساسية الفعالة مرفقة بالطابع الزمنى حيث تمثل تلك الإحداثيات نقاط التمركز الرئيسية بمسار مستخدم التطبيق.
  • يتم استخدام المعلومات التى تم استخلاصها من حافظة بيانات الشخص المصاب بالفيروس فى مساعدته لتذكر الاماكن والمواقع والاوقات التى تواجد بها والاشخاص المحتمل ان يكون خالطهم قبل اكتشاف اصابته مما يدعم عمليات التقصى والتتبع للاشخاص المخالطين له.
  • تقوم المنصة الالكترونية بارسال البيانات المستخلصة من الحافظة اتوماتيكيا الى جميع الهواتف التى تستخدم التطبيق حيث يقوم التطبيق بمعالجة ومقارنة االبيانات المسجلة بحافظة صاحب الهاتف والتى تعبر عن المسار الخاص به مع البيانات المرسلة من المنصة الالكترونية والتى تحتوى على الأماكن والمواقع مرفقة بالاوقات التى كان بها اشخاص حاملين للفيروس حيث يقوم التطبيق اتوماتيكيا بتنبيه صاحب الهاتف بأنه ربما كان موجود فى محيط او خالط احد الاشخاص الحاملين للفيروس في الأيام الماضية وذلك فى حالة وجود اى تتطابق مكانى وزمانى بين جزء من مسار الشخص صاحب الهاتف والمسارات المرسلة من المنصة الالكترونية لحاملى الفيروس ومن ثم يجب اتخاذ الاجراءات الاحترازية المناسبة من قبل الشخص صاحب الهاتف.
  • تقوم ايضا المنصة الالكترونية بارسال احداثيات الأمكان والمواقع التى تم تحديدها مصحوبة بالأوقات التي تواجد بها أشخاص حاملين للمرض الى موقع إلكتروني يتم تطويره كجزء من النظام المبتكر للقيام بعرضها بالشكل المناسب (خريطة/نصوص) حيث يستهدف هذا الموقع تذكير الأشخاص الذين ليس لديهم هواتف ذكية أو لم يقوموا بتحميل التطبيق على الهواتف الخاصة بهم لما إذا كانو موجودين في تلك الأماكن أو المناطق المذكورة في الاوقات المرفقة ومن ثم اتخاذ الاجراءات الاحترازية المناسبة.
  • يمكن لاى شخص قام بعملية التقصى الذاتى واكتشف احتمالية مخالطته لاشخاص مصابين بالفيروس بالتواصل المباشر من خلال التطبيق بالجهة المعنية (مثال وزارة الصحة والسكان المصرية) حيث يقوم التطبيق بالسماح للمستخدم بارسال حالته (السن – الاعراض – التاريخ المرضى – الادوية المأخوذة لأمراض أخرى) الى منصة معالجة البيانات حيث يقوم المختصين بالاطلاع عليها ومن ثم ارسال الاستشارات الطبية والاجراءات الاحترازية وبروتوكولات التعامل الواجب العمل بها الى التطبيق المثبت على هاتف الشخص.
  • كذلك يمكن استخدام خدمة التواصل والمتابعة مع الجهة المعنية (مثال وزارة الصحة والسكان المصرية) والمتاحة من خلال التطبيق لارسال الاستشارات الطبية والاجراءات الاحترازية وبروتوكولات العلاج للاشخاص المصابين فى حالة الاضطرار  الى عزلهم منزليا لعدم توفر أماكن لهم بمستشفيات العزل المتاحة.
  • تقوم ايضا المنصة الالكترونية بالارسال الى التطبيق والموقع الالكترونى بصورة دورية لاعلامه عن جميع الاماكن والمواقع التى تم تعقيمها من قبل الجهات المعنية والتى كانت من ضمن مسارات لاشخاص ثبت اصابتهم بالفيروس.

عن طريق بناء هذا النظام بمكوناته المختلفة وآلية العمل المذكورة عاليه يتم تحقيق الاهداف المرجوه بأقل الإمكانيات وبأسرع وقت ممكن وبدون الاحتياج لأي معلومات مسبقة لتفعيل عمل النظام مع ضمان خصوصية البيانات الخاصة بمستخدمى التطبيق حيث لا يقوم التطبيق بإرسال أي بيانات شخصية تماما ولا يقوم بارسال بيانات المسار إلا بعد تأكد صاحب الهاتف بإصابته بالفيروس والسماح للتطبيق بإرسال تلك البيانات للمنصة الالكترونية والتى لا تحتوى على اى بيانات شخصية تدل على صاحب المسار.

الشكل التالي يوضح الاجزاء المختلفة للنظام المبتكر وفكرة عمله بشكل عام.

الأساس العلمي والفني للنظام المبتكر

يعتمد النظام المبتكر على التكامل بين ثلاثة اجزاء رئيسية (تطبيق على الهاتف المحمول، منصة الكترونية لمعالجة البيانات، موقع الكترونى على الانترنت) بحيث يقوم كل جزء بتقديم مجموعة من الخدمات والوظائف عن طريق مجموعة من التقنيات المختلفة لتحقيق الاهداف المرجوة من النظام ككل كما هو موضح بالجزء التالى:

الجزء الاول من النظام: تطبيق على الهاتف المحمول: حيث يتكون هذا التطبيق من الخدمات والوظائف الرئيسية التالية:

  1. خدمة التعامل مع نظام التموضع العالمي (GPS) بداخل الهاتف: تقوم هذه الخدمة بتحديد إحداثيات نقاط مسار المستخدم مرفقة بالطابع الزمني بشكل دوري عن طريق استخدام نظام التموضع العالمي الموجود بهاتف الشخص المثبت للتطبيق.
  2. خدمة تشفير البيانات: تقوم هذه الخدمة بتشفير البيانات الخاصة بإحداثيات نقاط مسار المستخدم وكذلك فك تشفير تلك البيانات في حالة سماح المستخدم بإرسال تلك البيانات إلى منصة معالجة البيانات.
  3. خدمة اسقبال بيانات المسارات: تقوم هذه الخدمة بفتح منفذ بالتطبيق يتيح له استقبال المعلومات الخاصة بالمسارات للأشخاص المصابين بالفيروس من منصة معالجة البيانات.
  4. قاعدة بيانات محلية: تستخدم لتسجيل البيانات المشفرة لإحداثيات مسارات المستخدم التي تمّ تحديدها في ذاكرة الهاتف المحمول وكذلك تستخدم هذه القاعدة لتسجيل البيانات الواردة من منصة معالجة البيانات.
  5. صفحة العرض: يتم تصميم هذه الصفحة للقيام بعرض الاماكن والمواقع المعنية مرفقة بالأوقات الواردة من منصة معالجة البيانات والتى تواجد بها أشخاص حاملين للفيروس بالشكل المناسب (خريطة/نصوص)، وكذلك يتم استخدامها من قبل خدمة التواصل والمتابعة لعرض الاستشارات الطبية والاجراءات الاحترازية.
  6. خدمة مقارنة المسارات والتنبيه: تقوم هذه الخدمة بمقارنة بيانات مسارات الاشخاص المصابين بالفيروس الواردة من منصة معالجة البيانات مع بيانات المسارات الخاصة بالمستخدم المحفوظة في قاعدة البيانات الموجودة على الهاتف وتنبيه المستخدم (نصيًا/صوتيًا) في حالة وجود أي توافق بين المسارات مما يعني إحتمالية وجوده بجانب أو مخالطته بأحد الاشخاص الحاملين للفيروس مع إخبار المستخدم بأماكن وأوقات التوافق. وفى حالة سماح مستخدم التطبيق باختيار خاصية ارسال حافظة بيانات المسارات الخاصة به بصورة دورية الى منصة معالجة البيانات فان خدمة المقارنة سوف يتم تنفيذها على المنصة بدلا من هاتف المستخدم لتوفير الموارد الخاصة بهاتف مستخدم التطبيق ويتم ارسال تنبية له من المنصة في حالة وجود أي توافق بين المسارات. الشكل التالي يوضح الفكرة الرئيسية لعمل هذة الخدمة سواء من خلال التطبيق او منصة معالجة البيانات.
  1. خدمة إرسال حافظة المسارات: تقوم هذه الخدمة بفتح منفذ بالتطبيق يتيح له إرسال حافظة بيانات المسارات المحلية بشكل وتنسيق محدد إلى منصة معالجة البيانات في حالة سماح صاحب الهاتف بالإرسال.
  2. خدمة التواصل والمتابعة: توفر هذه الخدمة إمكانية التواصل المباشر واستقبال الاستشارات والنصائح الطبية والاجراءات الاحترازية المطلوبة للاشخاص الذين قاموا بالتقصي الذاتي واكتشفوا احتمالية مخالطتهم لأشخاص مصابين بالفيروس، كذلك يمكن استخدامها مع الأشخاص المصابين بالفيروس والمعزولين منزليا لاجراء عمليات المتابعة اللازمة.

الشكل التالي يوضح الخدمات والوظائف الرئيسية التى ينفذها تطبيق الهاتف المحمول.

الصور التالية توضح الواجهات الرئيسية للتطبيق المبتكر.

الجزء الثانى من النظام: منصة إلكترونية لمعالجة البيانات: حيث تتكون هذه المنصة من الخدمات والوظائف الرئيسية التالية:

  1. خدمة اسقبال حافظة بيانات المسارات: تقوم هذه الخدمة بإتاحة منفذ بالمنصة لاستقبال حافظة بيانات المسارات المرسلة من خلال التطبيق المثبت على هواتف الأشخاص المصابين بالفيروس.
  2. خدمة معالجة بيانات المسارات: تقوم هذه الخدمة باستخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي لمعالجة وتحديد إحداثيات النقاط الفعالة بمسارات المستخدمين مرفقة بالطابع الزمني الخاص بها كما هو موضح بالشكل التالي.
  1. قاعدة بيانات: تستخدم لتخزين إحداثيات النقاط الفعالة التي تم تحديدها بالإضافة إلى بعض الإحصائيات المختلفة الخاصة بتلك البيانات، وكذلك لتسجيل بيانات الاشخاص الذين يتمّ التواصل معهم ومتابعتهم من قبل المنظومة.
  2. لوحة تحكم: تتيح هذه اللوحة للجهات المعنية امكانية تصنيف الأماكن والمواقع المستخرجة من مسارات حاملي الفيروس وتحديد ما يتمّ اعلانه للعامة وما يتمّ إرساله للهيئات المعنية الأخرى لاتخاذ الاجراءات الاحترازية المناسبة، وكذلك لخدمة عملية التواصل والمتابعة.
  3. خدمة إرسال بيانات المسارات: تقوم هذه الخدمة بإرسال المعلومات المختارة من قبل الجهات المعنية عن الأماكن والمواقع الخاصة بمسارات حاملي الفيروس مرفقة بالطابع الزمني إلى التطبيقات المثبتة على الهواتف المحمولة وكذلك إلى الموقع الإلكتروني للعرض. بالإضافة إلى ذلك تقوم هذه الخدمة بإرسال بيانات المسارات إلى التطبيقات المثبتة على الهواتف لإجراء خدمة مقارنة المسارات والتنبيه.
  4. قاعدة بيانات محلية: تستخدم لتسجيل البيانات المشفرة لإحداثيات مسارات المستخدم التي تمّ تحديدها في ذاكرة الهاتف المحمول وكذلك تستخدم هذه القاعدة لتسجيل البيانات الواردة من منصة معالجة البيانات.
  5. خدمة التواصل والمتابعة: توفر هذه الخدمة للجهات المعنية امكانية استقبال البيانات والمعلومات من الاشخاص الذين قاموا بالتقصي الذاتي واكتشفوا احتمالية مخالطتهم بمصابين للفيروس وكذلك المصابين المعزولين منزليا وذلك من خلال تطبيق الهاتف وتقديم الاستشارات والنصائح الطبية لهم ومتابعتهم من خلال التطبيق.

الشكل التالي يوضح الخدمات والوظائف الرئيسية التى تنفذها المنصة الالكترونية لمعالجة البيانات.

الجزء الثالث من النظام: موقع إلكتروني على الإنترنت: حيث يقدم هذا الموقع الخدمات والوظائف الرئيسية التالية:

  1. خدمة اسقبال المعلومات: تقوم هذه الخدمة بإتاحة منفذ بالمنصة لاستقبال المعلومات الواردة من منصة معالجة البيانات والخاصة بالأماكن والمواقع والتى تواجد بها أشخاص مصابين بالفيروس بالإضافة إلى بعض الإحصائيات.
  2. قاعدة بيانات: تستخدم لتخزين الأماكن والمواقع مع الطابع الزمني وكذلك الإحصائيات التي تم استقبالها بالإضافة إلى الإحصائيات المختلفة الخاصة بزوار الموقع.
  3. خدمة العرض: توفر هذه الخدمة لزوار الموقع صفحة لعرض البيانات الخاصة بالأماكن والمواقع مرفقة الأوقات التي تواجد بها أشخاص حاملين للفيروس بالشكل المناسب (خريطة/نصوص)، حيث سيتم استخدام خدمة الاماكن والخرائط الخاصة بجوجل في حالة العرض باستخدام الخريطة.

الشكل التالي يوضح الخدمات والوظائف الرئيسية التى يقدمها الموقع الالكترونى.