„Wir sind stolz, eine Technologie entwickelt zu haben, die ein Patent erlangt hat.“

Marcus Nörder-Tuitje

Geschäftsführender Gesellschafter CROWDCODE

Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung - Low Bandwith Database Synchronisation für die App SORMAS

Entwicklung

LBDS (Low Bandwidth Database Synchronization) für App SORMAS (Surveillance Outbreak Response Management and Analysis System)

Branche

Gesundheitswesen

Zukünftige Nutzer

Gesundheitsposten in sehr ländlichen Regionen, meist Ärzte, KrankenpflegerInnen oder auch sonstiges ausgebildetes Gesundheitspersonal

Ausgangssituation

Die App SORMAS ist eine sog. E-Health-Software und wurde 2014 im Zuge des Westafrikanischen Ebola-Ausbruchs zur Überwachung und zum Ausbruchsmanagement entwickelt. Mittlerweile wird SORMAS in vielen weiteren Ländern für verschiedenste Infektionskrankheiten genutzt. Hierbei werden Daten über das Mobilfunknetz an das zuständige Gesundheitsamt übertragen.

Allgemein gibt es bereits ähnliche Systeme, die auf SMS basieren, wodurch aber nur sehr grob aggregierte Informationen verschickt werden können.

Ziele

Das allgemeine Ziel ist die Früherkennung und Eindämmung der infektiösen Erkrankungen. Dies ist vor allem für strukturschwache Regionen sehr relevant, wo solche Krankheiten noch stark verbreitet sind.

Herausforderung

Um die Infektionen zu kontrollieren und die Verbreitung einzudämmen, werden komplexe fallbezogene Daten benötigt. In Regionen mit einer sehr schwachen digitalen Infrastruktur ist allerdings der Versand über das Mobilfunknetz nur begrenzt möglich. Die zuständigen Personen müssen erst an bestimmte Orte fahren, um die gesammelten Daten überhaupt synchronisieren zu können. Es gibt aber auch Regionen, bei denen die Verbindung noch schlechter ist. Dort ist lediglich der Versand von simplen Daten per SMS möglich. Diese Daten reichen allerdings nicht aus, um Infektionen ausreichend zu kontrollieren und Maßnahmen zur Eindämmung einzuleiten. Hierzu sind komplexere fallbezogene Daten notwendig.

Zielerreichung

Univ.-Prof. Dr. med. Gérard Krause, Leiter der Abteilung für Epidemiologie beim Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI), hatte die Idee, dass die Versandart per SMS, die überall nutzbar ist, sich mit dem Versand komplexer Datenpakete vereinen lassen können muss. Die Idee war, die Daten zu reduzieren, ohne ganz auf sie zu verzichten. Das biologische Verfahren der Replikation von Zellen diente hier als Inspiration für die weitere Konzeptentwicklung. Hier prüft das System selbstständig die Vollständigkeit der Daten und korrigiert dies andernfalls bzw. fordert fehlende Informationen an. So wurde der erste Schritt zur Entwicklung der Low Bandwidth Database Synchronisation (LBDS)-Technologie angestoßen. Nach ersten Prüfungen dieser Idee und Abgleichen mit bereits bestehenden Systemen, bekam das Institut eine Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (Redaktion: BMBF LS5 Internetredaktion, 2020b).

Im Ausschreibungsverfahren konnte CROWDCODE mit seiner ausgearbeiteten Spezifikation überzeugen. Hieraus ging genau hervor, wie eine die vollständige Datenübertragung durch Aufteilung in kleinere Pakete, Nummerierung als auch Priorisierung durchführbar ist. Beide Entwicklungen konnten so erfolgreich umgesetzt werden. Zusätzlich zu diesem Erfolg konnte sich das HZI die LBDS-Technologie erfolgreich patentieren lassen.

Die Nutzung der LBDS-Technologie könnte in Zukunft beispielsweise als Alternative für die Satellitenverbindungen oder auch für automatisierte Wetterstationen und die Klimaforschung allgemein interessant sein. Letztlich kann dies überall genutzt werden, wo Datenbanken gegenseitig abgeglichen werden müssen. Für die Produktivsetzung von LBDS in SORMAS bemüht sich das HZI aktuell um Investoren oder Lizenznehmer für das Patent, die an einer Weitervermarktung interessiert sind. Die LBDS-Service-App auf Android bietet eine asynchrone Schnittstelle zwischen dem LBDS und SORMAS. Das Backend der Anwendung ist ein Spring Boot Microservice, der für die Verwaltung von Daten und die Kommunikation mit anderen Systemen verantwortlich ist. Die Anwendung verwendet auch eine Protokollbibliothek als separate, in sich geschlossenes Modul mit öffentlicher Schnittstelle, um die Modularisierung zu erleichtern.

Zahlen, Daten, Fakten

Was können wir über die Technik sagen

Design und Implementierung einer Protokollbibliothek zum Versenden von Daten in SMS-Form

Beinhaltet die Recodierung, Zerlegung, Paketierung, Versand, Empfang, Zusammensetzen von Daten inkl. Flusskontrolle und Prüfsummen

Integration der Bibliothek in Android-Service-App sowie einem Java Spring Boot Service

Erweiterung des Protokolls um Vollverschlüsselung und Key-Exchange-Funktionalitäten

Frontend

LBDS-Service-App auf Android

Schnittstellen

Rest/SMS

Backend

Spring Boot Microservice

Modularisierung

Modul

Protokollbibliothek ist ein Modul mit öffentlicher Schnittstelle

Unsere

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– Was Kunden über uns sagen!

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Software-Entwicklung: App „Smart Success“

R+V Allgemeine Versicherung

Architekturberatung & Komponenten-Baukasten

Ascon Systems Holding

Integration einer neuen Toolchain