Naturlig datakryptering: Duke biomedicinska ingenjörer framhåller bakterier som en möjlighet

Redaktörens anmärkning: Varje vecka genom WRAL TechWire's “Innovationstorsdag” vi presenterar nya idéer, produkter och applikationer i framkant av forskning och utveckling.

+ + +

DURHAM – Från en låda med Cracker Jack till Da Vinci-koden, alla tycker om att dechiffrera hemliga meddelanden. Men biomedicinska ingenjörer vid Duke University har tagit avkodarringen på plats som den aldrig har varit förut - mönstren som skapats av bakteriekolonier.

Beroende på de initiala förhållanden som används, såsom näringsnivåer och utrymmesbegränsningar, tenderar bakterier att växa på specifika sätt. Forskarna skapade en virtuell bakteriekoloni och kontrollerade sedan tillväxtförhållandena och antalet och storlekarna på simulerade bakteriella prickar för att skapa ett helt alfabet baserat på hur kolonierna skulle se ut efter att de fyllt en virtuell petriskål. De kallar detta kodningsschema för emorfi.

Kodningen är inte en-till-en, eftersom det slutliga simulerade mönstret som motsvarar varje bokstav inte är exakt detsamma varje gång. Men forskarna upptäckte att ett maskininlärningsprogram kunde lära sig att skilja mellan dem för att känna igen den avsedda bokstaven.

Ett exempel på ett kodat meddelande som använder det nya systemet baserat på bakteriella tillväxtmönster. Det står: "Se till att dricka din Ovaltine."

"En vän kan se många bilder av mig under tiden, men ingen av dem kommer att vara exakt densamma", förklarade Lingchong You, professor i biomedicinsk teknik vid Duke. "Men om bilderna alla konsekvent förstärker hur jag i allmänhet ser ut, kommer vännen att kunna känna igen mig även om de får en bild av mig som de aldrig sett förut."

För att kryptera riktiga meddelanden slutar kodaren med att skapa en film med en serie mönster, som vart och ett korrelerar med en annan bokstav. Även om de kan likna det otränade ögat, kan datoralgoritmen skilja mellan dem. Så länge som mottagaren känner till uppsättningen av initiala villkor som ledde till att de skapades, bör en ingripare inte kunna knäcka koden utan en egen kraftfull AI.

Ge cyphern ett försök själv. Du kan skriva in allt från ditt namn till Gettysburg-adressen, eller till och med julklassikern "Se till att dricka din Ovaltine."

https://www.patternencoder.com/

(C) Duke University