p À medida que mais dados privados são armazenados e compartilhados digitalmente, pesquisadores estão explorando novas maneiras de proteger os dados contra ataques de agentes mal-intencionados. A tecnologia de silício atual explora diferenças microscópicas entre componentes de computação para criar chaves seguras, mas as técnicas de inteligência artificial (IA) podem ser usadas para prever essas chaves e obter acesso aos dados. Agora, Os pesquisadores da Penn State desenvolveram uma maneira de tornar as chaves criptografadas mais difíceis de serem quebradas. p Liderado por Saptarshi Das, professor assistente de ciência da engenharia e mecânica, os pesquisadores usaram o grafeno - uma camada de carbono com um átomo de espessura - para desenvolver um romance de baixa potência, escalável, dispositivo de segurança de hardware reconfigurável com resiliência significativa a ataques de IA. Eles publicaram suas descobertas em Nature Electronics hoje (10 de maio).

p "Tem havido cada vez mais violações de dados privados recentemente, "Das disse." Desenvolvemos um novo dispositivo de segurança de hardware que poderia eventualmente ser implementado para proteger esses dados em todos os setores e indústrias. "

p O dispositivo, chamada de função fisicamente não clonável (PUF), é a primeira demonstração de um PUF à base de grafeno, de acordo com os pesquisadores. As propriedades físicas e elétricas do grafeno, bem como o processo de fabricação, tornar o novo PUF mais eficiente em termos de energia, escalável, e seguro contra ataques de IA que representam uma ameaça aos PUFs de silício.

p A equipe fabricou primeiro quase 2, 000 transistores de grafeno idênticos, que liga e desliga a corrente em um circuito. Apesar de sua semelhança estrutural, a condutividade elétrica dos transistores variava devido à aleatoriedade inerente ao processo de produção. Embora essa variação seja normalmente uma desvantagem para dispositivos eletrônicos, é uma qualidade desejável para um PUF não compartilhado por dispositivos baseados em silício.

p Depois que os transistores de grafeno foram implementados em PUFs, os pesquisadores modelaram suas características para criar uma simulação de 64 milhões de PUFs à base de grafeno. Para testar a segurança dos PUFs, Das e sua equipe usaram o aprendizado de máquina, um método que permite à IA estudar um sistema e encontrar novos padrões. Os pesquisadores treinaram a IA com os dados de simulação de grafeno PUF, teste para ver se a IA poderia usar esse treinamento para fazer previsões sobre os dados criptografados e revelar as inseguranças do sistema.

p "As redes neurais são muito boas no desenvolvimento de um modelo a partir de uma grande quantidade de dados, mesmo que os humanos sejam incapazes de, "Das disse." Descobrimos que a IA não poderia desenvolver um modelo, e não foi possível aprender o processo de criptografia. "

p Essa resistência a ataques de aprendizado de máquina torna o PUF mais seguro porque os hackers em potencial não poderiam usar os dados violados para fazer engenharia reversa de um dispositivo para exploração futura, Das disse. Mesmo que a chave pudesse ser prevista, o grafeno PUF pode gerar uma nova chave por meio de um processo de reconfiguração que não requer hardware adicional ou substituição de componentes.

p "Normalmente, uma vez que a segurança de um sistema foi comprometida, está permanentemente comprometido, "disse Akhil Dodda, um estudante de graduação em engenharia e mecânica conduzindo pesquisas sob a orientação de Das. "Desenvolvemos um esquema em que esse sistema comprometido poderia ser reconfigurado e usado novamente, adicionando resistência à violação como outro recurso de segurança. "

p Com esses recursos, bem como a capacidade de operar em uma ampla gama de temperaturas, o PUF à base de grafeno pode ser usado em uma variedade de aplicações. Pesquisas futuras podem abrir caminhos para seu uso em eletrônicos flexíveis e imprimíveis, dispositivos domésticos e muito mais.