تشفير البيانات الطبيعية: يصف مهندسو الطب الحيوي في ديوك البكتيريا كاحتمال

ملاحظة المحرر: كل أسبوع من خلال WRAL TechWire "الابتكار الخميس" نحن نعرض أفكارًا ومنتجات وتطبيقات جديدة في طليعة البحث والتطوير.

+ + +

دورهام - من علبة Cracker Jack إلى The Da Vinci Code، يستمتع الجميع بفك رموز الرسائل السرية. لكن مهندسي الطب الحيوي في جامعة ديوك أخذوا حلقة فك التشفير لوضعها بشكل لم يسبق له مثيل – الأنماط التي أنشأتها المستعمرات البكتيرية.

اعتمادًا على الظروف الأولية المستخدمة، مثل مستويات العناصر الغذائية وقيود المساحة، تميل البكتيريا إلى النمو بطرق محددة. أنشأ الباحثون مستعمرة بكتيرية افتراضية ثم سيطروا على ظروف النمو وأعداد وأحجام النقاط البكتيرية المحاكية لإنشاء أبجدية كاملة بناءً على كيفية ظهور المستعمرات بعد ملء طبق بتري افتراضي. يسمون نظام الترميز هذا emorfi.

التشفير ليس واحدًا لواحد، حيث أن نمط المحاكاة النهائي المطابق لكل حرف ليس هو نفسه تمامًا في كل مرة. ومع ذلك، اكتشف الباحثون أن برنامج التعلم الآلي يمكنه تعلم التمييز بينهما للتعرف على الحرف المقصود.

مثال لرسالة مشفرة باستخدام النظام الجديد المعتمد على أنماط نمو البكتيريا. مكتوب عليها "تأكد من شرب الأوفالتين الخاص بك."

وأوضح لينغتشونغ يو، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية في جامعة ديوك: "قد يرى أحد الأصدقاء العديد من الصور لي على مدار الوقت، ولكن لن تكون أي منها متماثلة تمامًا". "ولكن إذا كانت جميع الصور تعزز بشكل مستمر ما أبدو عليه بشكل عام، فسيتمكن الصديق من التعرف علي حتى لو تم عرض صورة لي لم يروها من قبل."

لتشفير الرسائل الحقيقية، يقوم برنامج التشفير في نهاية المطاف بإنشاء فيلم من سلسلة من الأنماط، يرتبط كل منها بحرف مختلف. وعلى الرغم من أنها قد تبدو مشابهة للعين غير المدربة، إلا أن خوارزمية الكمبيوتر يمكنها التمييز بينها. وطالما أن المتلقي يعرف مجموعة الشروط الأولية التي أدت إلى إنشائه، فلا ينبغي للمتطفل أن يتمكن من فك الشفرة دون وجود ذكاء اصطناعي قوي خاص به.

قم بتجربة التشفير بنفسك. يمكنك كتابة أي شيء بدءًا من اسمك وحتى عنوان جيتيسبيرغ، أو حتى رسالة عيد الميلاد الكلاسيكية، "تأكد من شرب أوفالتين الخاص بك".

https://www.patternencoder.com/

(ج) جامعة ديوك