Natuurlijke gegevensversleuteling: biomedische ingenieurs van Duke noemen bacteriën als mogelijkheid

Noot van de redactie: Elke week via WRAL TechWire's “Innovatie donderdag” we presenteren nieuwe ideeën, producten en toepassingen die toonaangevend zijn op het gebied van onderzoek en ontwikkeling.

+ + +

DURHAM – Van een doos Cracker Jack tot De Da Vinci Code: iedereen vindt het leuk om geheime berichten te ontcijferen. Maar biomedische ingenieurs van Duke University hebben de decoderring op een plek gezet waar hij nog nooit eerder is geweest: de patronen die door bacteriekolonies zijn gecreëerd.

Afhankelijk van de gebruikte initiële omstandigheden, zoals het nutriëntenniveau en de beperkte ruimte, hebben bacteriën de neiging om op specifieke manieren te groeien. De onderzoekers creëerden een virtuele bacteriekolonie en controleerden vervolgens de groeiomstandigheden en het aantal en de grootte van gesimuleerde bacteriële stippen om een ​​heel alfabet te creëren op basis van hoe de kolonies eruit zouden zien nadat ze een virtuele petrischaal hadden gevuld. Ze noemen dit coderingsschema emorfi.

De codering is niet één-op-één, omdat het uiteindelijke gesimuleerde patroon dat overeenkomt met elke letter niet elke keer precies hetzelfde is. De onderzoekers ontdekten echter dat een machine learning-programma onderscheid tussen de letters kon leren om de bedoelde letter te herkennen.

Een voorbeeld van een gecodeerd bericht dat gebruikmaakt van het nieuwe systeem, gebaseerd op bacteriële groeipatronen. Er staat: "Zorg ervoor dat u uw Ovaltine drinkt."

“Een vriend kan in de loop van de tijd veel afbeeldingen van mij zien, maar geen enkele zal precies hetzelfde zijn”, legt Lingchong You, hoogleraar biomedische technologie bij Duke, uit. "Maar als de afbeeldingen allemaal consequent versterken hoe ik er over het algemeen uitzie, zal de vriend me kunnen herkennen, zelfs als ze een foto van mij te zien krijgen die ze nog nooit eerder hebben gezien."

Om echte berichten te versleutelen, maakt de encoder uiteindelijk een film van een reeks patronen, die elk correleren met een andere letter. Hoewel ze er misschien hetzelfde uitzien als het ongetrainde oog, kan het computeralgoritme er onderscheid tussen maken. Zolang de ontvanger de reeks initiële voorwaarden kent die tot de creatie ervan hebben geleid, zou een indringer de code niet moeten kunnen kraken zonder een krachtige eigen AI.

Probeer de code zelf eens. Je kunt alles typen, van je naam tot het adres van Gettysburg, of zelfs de kerstklassieker: 'Zorg ervoor dat je je Ovaltine drinkt.'

https://www.patternencoder.com/

(C) Duke Universiteit