18:07 2023-03-22
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Abordarea semințelor contrafăcute cu etichete „neclonabile”.
_ Abordarea semințelor contrafăcute cu „unclonable” ' labels
Recoltele medii ale culturilor din Africa sunt în mod constant mult sub așteptate, iar un motiv semnificativ este prevalența semințelor contrafăcute ale căror rate de germinare sunt mult mai mici decât cele ale celor autentice. Banca Mondială estimează că până la jumătate din toate semințele vândute în unele țări africane sunt false, ceea ce ar putea contribui la ținerea de seama pentru producția de culturi care este cu mult sub potențialul.
Există au fost multe încercări de a preveni această contrafacere prin intermediul etichetelor de urmărire, dar niciuna nu s-a dovedit eficientă; printre alte probleme, astfel de etichete au fost vulnerabile la hacking din cauza naturii deterministe a sistemelor lor de codare. Dar acum, o echipă de cercetători MIT a venit cu un fel de etichetă minusculă, biodegradabilă, care poate fi aplicată direct semințelor și care oferă un cod unic creat aleatoriu care nu poate fi duplicat.
The noul sistem, care utilizează puncte minuscule de material pe bază de mătase, fiecare conținând o combinație unică de semnături chimice diferite, este descris astăzi în revista Science Advances într-o lucrare a decanului de inginerie al MIT Anantha Chandrakasan, profesor de inginerie civilă și de mediu Benedetto Marelli , postdoc Hui Sun și studentul absolvent Saurav Maji.
Problema contrafacerii este una enormă la nivel global, subliniază cercetătorii, care afectează totul, de la medicamente la bunuri de lux, și au fost dezvoltate multe sisteme diferite pentru a încerca pentru a combate acest lucru. Dar s-a acordat mai puțină atenție problemei în domeniul agriculturii, chiar dacă consecințele pot fi grave. În Africa sub-sahariană, de exemplu, Banca Mondială estimează că semințele contrafăcute reprezintă un factor semnificativ în randamentele culturilor, care în medie mai puțin de o cincime din potențialul de porumb și mai puțin de o treime pentru orez.
< Marelli explică că o cheie a noului sistem este crearea unui obiect fizic produs aleatoriu a cărui compoziție exactă este practic imposibil de duplicat. Etichetele pe care le creează „produce aleatorietatea și incertitudinea în procesul de aplicare, pentru a genera caracteristici de semnătură unice care pot fi citite și care nu pot fi replicate”, spune el.Cu ce au de-a face, Sun. adaugă, „este treaba foarte veche de a încerca, practic, să nu-ți fie furate lucrurile. Și poți încerca cât de mult poți, dar în cele din urmă cineva este întotdeauna suficient de deștept pentru a-și da seama cum să o facă, așa că nimic nu este cu adevărat de nedespărțit. . Dar ideea este că este aproape imposibil, dacă nu imposibil, să-l replici sau este nevoie de atât de mult efort încât nu mai merită.”
Ideea unui cod „neclonabil” a fost dezvoltată inițial. ca o modalitate de a proteja autenticitatea cipurilor de computer, explică Chandrakasan, care este profesor de inginerie electrică și informatică Vannevar Bush. „În circuitele integrate, tranzistorii individuali au proprietăți ușor diferite, inventate de variații ale dispozitivului”, explică el, „și apoi puteți utiliza acea variabilitate și puteți combina acea variabilitate cu circuite de nivel superior pentru a crea un ID unic pentru dispozitiv. , apoi puteți utiliza acel ID unic ca parte a unui protocol de securitate. Ceva precum variabilitatea tranzistorului este greu de replicat de la dispozitiv la dispozitiv, așa că acesta este ceea ce îi conferă unicitatea, față de stocarea unui anumit ID fix.” Conceptul se bazează pe ceea ce sunt cunoscute sub numele de funcții neclonabile fizic sau PUF.
Echipa a decis să încerce să aplice acel principiu PUF la problema semințelor false, iar utilizarea proteinelor din mătase a fost o alegere naturală. deoarece materialul nu este doar inofensiv pentru mediu, ci și clasificat de Food and Drug Administration în categoria „recunoscut în general ca sigur”, deci nu necesită o aprobare specială pentru utilizare pe produse alimentare.
„Puteți să o acoperiți deasupra semințelor”, spune Maji, „și dacă sintetizați mătasea într-un anumit fel, aceasta va avea și variații aleatorii naturale. Așa că aceasta este ideea, că fiecare sămânță sau fiecare geanta ar putea avea o semnătură unică.”
Dezvoltarea de soluții eficiente de sisteme sigure a fost de mult timp una dintre specialitățile lui Chandrakasan, în timp ce Marelli a petrecut mulți ani dezvoltând sisteme pentru aplicarea straturilor de mătase pe o varietate de fructe, legume și semințe. , așa că colaborarea lor a fost firească pentru dezvoltarea unui astfel de sistem de codare bazat pe mătase spre o securitate sporită.
„Provocarea a fost ce tip de factor de formă să-i dea mătasei”, spune Sun, „pentru ca aceasta să poată fi fabricat foarte ușor.” Ei au dezvoltat o abordare simplă de turnare prin picătură care produce etichete care au mai puțin de o zecime de inch în diametru. A doua provocare a fost să dezvoltăm „un mod în care putem citi unicitatea, de asemenea, într-un proces foarte mare și ușor.”
Pentru codurile unice pe bază de mătase, spune Marelli, „în cele din urmă am găsit un mod de a adăuga o culoare acestor microparticule, astfel încât să se asambla în structuri aleatorii.” Modelele unice rezultate pot fi citite nu numai de un spectrograf sau de un microscop portabil, ci chiar și de o cameră obișnuită de telefon mobil cu un obiectiv macro. Această imagine poate fi procesată local pentru a genera codul PUF și apoi trimisă în cloud și comparată cu o bază de date securizată pentru a asigura autenticitatea produsului. „Este aleatoriu, astfel încât oamenii să nu-l poată replica cu ușurință”, spune Sun. „Oamenii nu o pot prezice fără a o măsura.”
Și numărul de permutări posibile care ar putea rezulta din modul în care amestecă patru tipuri de bază de nanoparticule de mătase colorate este astronomic. „Am putut să arătăm că, cu o cantitate minimă de mătase, am fost capabili să generăm 128 de biți aleatoriu de securitate”, spune Maji. „Deci, acest lucru dă naștere la 2 combinații posibile cu puterea 128, ceea ce este extrem de dificil de spart, având în vedere capabilitățile de calcul ale sistemelor de calcul de ultimă generație.”
Marelli spune că „pentru noi”. , este un bun banc de testare pentru a gândi ieșit din cutie și cum putem avea o cale care într-un fel este mai democratică.” În acest caz, asta înseamnă „ceva pe care îl poți citi literalmente cu telefonul tău și îl poți fabrica pur și simplu aruncând o soluție, fără a folosi vreo tehnică avansată de fabricație, fără a merge într-o cameră curată.”
Va fi nevoie de ceva muncă suplimentară pentru a face din acesta un produs comercial practic, spune Chandrakasan. „Va trebui să existe o dezvoltare pentru citirea la scară” prin intermediul smartphone-urilor. "Deci. asta este clar o oportunitate viitoare." Însă principiul arată acum o cale clară către ziua în care „un fermier ar putea cel puțin, poate nu toate sămânțele, dar ar putea poate lua unele semințe aleatorii dintr-un anumit lot și să le verifice”, spune el.
Comentarii:
Adauga Comentariu