Šifriranje naravnih podatkov: biomedicinski inženirji podjetja Duke navajajo bakterije kot možnost

Opomba urednika: vsak teden prek WRAL TechWire “Inovacijski četrtek” predstavljamo nove ideje, izdelke in aplikacije v ospredju raziskav in razvoja.

+ + +

DURHAM – Od škatle Cracker Jacka do Da Vincijeve šifre, vsi uživajo v dešifriranju skrivnih sporočil. Toda biomedicinski inženirji na Univerzi Duke so vzeli dekodirni obroč, da bi ga postavili še nikoli prej – vzorce, ki so jih ustvarile bakterijske kolonije.

Glede na uporabljene začetne pogoje, kot so ravni hranil in prostorske omejitve, bakterije rastejo na posebne načine. Raziskovalci so ustvarili navidezno bakterijsko kolonijo in nato nadzorovali pogoje rasti ter število in velikost simuliranih bakterijskih pik, da bi ustvarili celotno abecedo, ki temelji na tem, kako bodo kolonije izgledale, potem ko bodo napolnile navidezno petrijevko. To shemo kodiranja imenujejo emorfi.

Kodiranje ni ena proti ena, saj končni simulirani vzorec, ki ustreza vsaki črki, ni vedno popolnoma enak. Vendar pa so raziskovalci odkrili, da bi se program strojnega učenja lahko naučil razlikovati med njimi in prepoznati črko, ki je namenjena.

Primer kodiranega sporočila z uporabo novega sistema, ki temelji na vzorcih rasti bakterij. Piše: "Bodite prepričani, da pijete svoj Ovaltine."

"Prijatelj lahko sčasoma vidi veliko mojih slik, vendar nobena od njih ne bo popolnoma enaka," je pojasnil Lingchong You, profesor biomedicinskega inženiringa na univerzi Duke. "Če pa vse slike dosledno poudarjajo, kako na splošno izgledam, me bo prijatelj lahko prepoznal, tudi če mu pokažejo mojo sliko, ki je še nikoli ni videl."

Za šifriranje resničnih sporočil kodirnik na koncu ustvari film niza vzorcev, od katerih je vsak povezan z drugo črko. Čeprav so neukemu očesu videti podobni, jih lahko računalniški algoritem razlikuje. Dokler prejemnik pozna nabor začetnih pogojev, ki so privedli do njihovega nastanka, vsiljivcu ne bi smelo biti uspelo razbiti kode brez lastne zmogljive umetne inteligence.

Preizkusite cypher tudi sami. Vnesete lahko karkoli, od svojega imena do naslova Gettysburg Address ali celo božične klasike: "Bodite prepričani, da pijete svoj Ovaltine."

https://www.patternencoder.com/

(C) Univerza Duke