13 миллисекунд на распознавание и 10¹⁹ пар вызов/ответ. Китай заканчивает эпоху клонирования чипов
Новая технология обещает положить конец эпохе поддельных устройств и клонированных чипов.
В условиях, когда подделка медицинских изделий, клонов чипов и других физических объектов может нести серьезные риски, разработка принципиально новых способов аутентификации приобретает особое значение. Цифровое шифрование защищает данные, но не гарантирует подлинность самих объектов. Даже серийные номера, QR-коды и голограммы могут быть воспроизведены, если известны подробности их производства. На этом фоне группа китайских исследователей предложила новый подход с использованием мягкого геля, структура которого образует уникальный и не поддающийся подделке «отпечаток».
Технология основана на методе региональной сшивающей полимеризации, при котором гидрогель создается из двух полимеров – проводящего полипиррола и гибкого, проводящего ионы полистиролсульфоната. В процессе формирования материала смесь подвергается воздействию электрического поля, в результате чего в геле образуются небольшие области ион-электронного взаимодействия. Эти микроскопические узлы, называемые ионно-электронными переходами, образуют очень сложную трехмерную сеть, которую невозможно точно воссоздать.
Каждый образец геля реагирует на приложенные электрические импульсы в зависимости от своей уникальной структуры. Даже при многократном повторении одного и того же сигнала поведение материала остается стабильным, что указывает на его высокую надежность. Авторы статьи утверждают, что их проект способен генерировать более 10¹⁹ пар вызов-ответ — число, которое намного превышает минимум, необходимый для создания надежных криптографических идентификаторов на физической основе.
Гидрогель продемонстрировал быструю реакцию на сигналы: напряжение достигло 90% от максимального за 13 миллисекунд и упало до 10% за 49 миллисекунд. Эти характеристики указывают на эффективный перенос заряда в материале. При этом число возможных входных комбинаций, например, для сетки 8х8, достигает 2⁶⁴ — около 10 квинтиллионов, что делает отбор сигналов практически невозможным.
Попытки смоделировать реакцию геля с помощью алгоритмов машинного обучения, включая Трансформеры, не увенчались успехом. Внутренние процессы в материале настолько нелинейны и нестабильны, что алгоритмы не могут предсказать поведение даже при наличии обширных обучающих данных.
Представленная технология может послужить основой для новых систем физической идентификации, надежно защищенных от подделок. Используемые материалы дешевы, а производственный процесс включает только базовый контроль натяжения и лазерную маркировку, что делает возможным массовое производство. Ожидается, что в будущем такие гидрогели можно будет напрямую включать в продукты, начиная от микрочипов и медицинских устройств и заканчивая носимой электроникой и умной упаковкой.
Авторы проекта отмечают, что решение еще необходимо протестировать на устойчивость к длительной эксплуатации и экстремальным условиям. Следующий этап – внедрение в реальные отрасли, повышение стабильности и увеличение производства. В будущем каждый физический объект сможет иметь встроенную неклонируемую сигнатуру, зафиксированную на молекулярном уровне.
