Учёные создали уникальный гидрогель для «неклонируемых» меток безопасности

В эпоху киберугроз и цифровых атак шифрование данных стало привычным инструментом защиты информации. Однако физические объекты — документы, банковские карты, ценные товары — до сих пор уязвимы перед подделкой. Теперь учёные нашли способ устранить этот пробел, разработав новый гидрогель, который может стать уникальной и неклонируемой меткой безопасности. Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials.

От слабых бирок к «умному» гелю

Современные системы защиты физических предметов часто проигрывают кибершифрованию: голограммы и QR-коды можно подделать, а микрочипы — скопировать. Команда китайских исследователей предложила совершенно иной подход — создать материал, который невозможно повторить даже при точном воспроизведении всех условий. Для начала учёные смешали два вещества: проводящий полипиррол (polypyrrole) и гибкий полимер полистиролсульфонат (polystyrene sulfonate). В результате получился мягкий, желеобразный и при этом проводящий ток материал. Когда гидрогель начал застывать, исследователи подвергли его воздействию электрического поля — процесс, получивший название региональная сборка перекрестных связей (Regional Assembly Cross-linking, RAC). Электрический разряд заставил молекулы полимера хаотично перераспределиться, образовав сложную сеть из проводящих и непроводящих областей — своеобразный электрический лабиринт, неповторимый в каждой отдельной пробе.

Уникальный «отпечаток пальца» из миллиардов комбинаций

Эта хаотичная структура стала основой «неклонируемой» метки. Когда через гель пропускают электрический сигнал, он вынужден проходить через запутанный лабиринт из миллиардов случайных узлов. На выходе получается уникальный электрический отпечаток, который невозможно подделать. По расчётам учёных, количество возможных комбинаций в таком материале превышает 10 миллионов миллиардов (10¹⁶) вариантов! Каждая метка из геля формирует собственную «подпись», аналогичную биометрическому отпечатку пальца. Чтобы проверить надёжность метода, исследователи 1000 раз посылали одинаковый электрический импульс в одну и ту же пробу. Каждый раз результат совпадал — структура материала оставалась стабильной. Затем они изготовили другой образец при тех же условиях — и получили совершенно иной «код». Это доказало: повторить внутреннюю структуру невозможно, а значит, материал действительно не поддаётся клонированию.

Искусственный интеллект тоже бессилен

Чтобы проверить прочность защиты, команда проверила гель с помощью современных алгоритмов искусственного интеллекта, включая модели типа Transformer. Даже при оптимизации обучающих параметров ИИ не смог предсказать или воспроизвести сигнатуру материала. «RAC-гель демонстрирует высокую устойчивость к атакам, основанным на машинном обучении, даже при использовании сложных алгоритмов оптимизации», — отметили авторы исследования.

Превратить защиту в экономически невыгодную задачу

Учёные подчеркивают, что ключ к безопасности заключается не только в сложности шифра, но и в его невыгодности для взлома. Если стоимость подделки или дешифровки превышает ценность защищённого объекта, атака теряет смысл. «Повышение цены расшифровки выше стоимости самой информации — один из самых эффективных подходов к защите данных», — говорится в статье.

Гибкие метки будущего

Исследователи уже создали прототип метки, интегрировав гидрогель в гибкую пластиковую плёнку с микродатчиками и электродами. Следующий шаг — разработка гибких чипов безопасности для товаров, документов и электронных устройств, а также масштабирование производства и повышение сложности внутренней структуры геля. Если технология будет успешно внедрена, она может навсегда изменить способы защиты физических объектов — от банковских карт и паспортов до дорогих гаджетов и элементов космической техники. В будущем «умные» гидрогели могут стать тем же для материального мира, чем шифрование стало для цифрового.

• Роботы нового поколения: в Caltech создали систему, которая может ходить, ездить и летать
• Учёные создали 3D-печатные материалы, которые полностью гасят вибрации
• Квантовые кристаллы: как учёные из Оберна открыли путь к новой технологической революции
• Телескоп «Джеймс Уэбб» показал рождение тысяч новых звёзд в «Омара»
• GE Aerospace испытала гиперзвуковой двигатель без движущихся частей
• Ученые создали нейросеть из ДНК, способную к обучению
• Инженеры впервые передали квантовые сигналы по стандартному Интернет-протоколу
• Новая версия зонда Neuropixels позволяет записывать активность тысяч нейронов в мозге приматов с беспрецедентной точностью