Esta pequena etiqueta de identificação à prova de falsificação pode autenticar quase tudo
Hå alguns anos, pesquisadores do MIT inventaram uma etiqueta de identificação criptogråfica que Ê vårias vezes menor e significativamente mais barata do que as tradicionais etiquetas de radiofrequência (RFIDs) que são frequentemente afixadas nos produtos para verificar sua autenticidade.
Essa pequena etiqueta, que oferece segurança aprimorada em relação aos RFIDs, utiliza ondas terahertz, que sĂŁo menores e viajam muito mais rĂĄpido que as ondas de rĂĄdio. Mas esta etiqueta terahertz partilhava uma grande vulnerabilidade de segurança com os RFID tradicionais: um falsificador poderia retirar a etiqueta de um artigo genuĂno e voltar a anexĂĄ-la a um falso, e o sistema de autenticação nĂŁo perceberia.
Os pesquisadores agora superaram essa vulnerabilidade de segurança aproveitando ondas terahertz para desenvolver uma etiqueta de identificação antiadulteração que ainda oferece os benefĂcios de ser pequena, barata e segura.
Eles misturam partĂculas microscĂłpicas de metal na cola que cola a etiqueta em um objeto e, em seguida, usam ondas terahertz para detectar o padrĂŁo Ăşnico que essas partĂculas formam na superfĂcie do item. Semelhante a uma impressĂŁo digital, esse padrĂŁo de cola aleatĂłrio ĂŠ usado para autenticar o item, explica Eunseok Lee, estudante de graduação em engenharia elĂŠtrica e ciĂŞncia da computação (EECS) e autor principal de um artigo sobre etiqueta antiadulteração.
âEssas partĂculas metĂĄlicas sĂŁo essencialmente como espelhos para ondas terahertz. Se eu espalhar um monte de pedaços de espelho em uma superfĂcie e depois iluminar isso, dependendo da orientação, tamanho e localização desses espelhos, obterei um padrĂŁo refletido diferente. Mas se vocĂŞ retirar o chip e recolocĂĄ-lo, vocĂŞ destruirĂĄ esse padrĂŁoâ, acrescenta Ruonan Han, professor associado do EECS, que lidera o Grupo de EletrĂ´nica Integrada Terahertz no LaboratĂłrio de Pesquisa de EletrĂ´nica.
Os pesquisadores produziram uma etiqueta antiadulteração alimentada por luz com cerca de 4 milĂmetros quadrados de tamanho. Eles tambĂŠm demonstraram um modelo de aprendizado de mĂĄquina que ajuda a detectar adulteraçþes, identificando impressĂľes digitais com padrĂľes de cola semelhantes com mais de 99% de precisĂŁo.
Como a etiqueta terahertz ĂŠ tĂŁo barata de produzir, ela poderia ser implementada em toda uma enorme cadeia de suprimentos. E seu tamanho minĂşsculo permite que a etiqueta seja anexada a itens muito pequenos para RFIDs tradicionais, como certos dispositivos mĂŠdicos.
O artigo, que serå apresentado na Conferência IEEE de Circuitos de Estado Sólido, Ê uma colaboração entre o grupo de Han e o Grupo de Circuitos e Sistemas com Eficiência EnergÊtica de Anantha P. Chandrakasan, diretor de inovação e estratÊgia do MIT, reitor da Escola de Engenharia do MIT. e o professor Vannevar Bush do EECS. Os coautores incluem os estudantes de pós-graduação do EECS, Xibi Chen, Maitryi Ashok e Jaeyeon Won.
Prevenção de adulteração
Este projeto de pesquisa foi parcialmente inspirado no lava-jato favorito de Han. A empresa colou uma etiqueta RFID em seu para-brisa para autenticar sua associação ao lava-jato. Para maior segurança, a etiqueta era feita de papel frĂĄgil, de modo que seria destruĂda se um cliente pouco honesto tentasse retirĂĄ-la e colĂĄ-la em um para-brisa diferente.
Mas essa não Ê uma maneira muito confiåvel de evitar adulteraçþes. Por exemplo, alguÊm poderia usar uma solução para dissolver a cola e remover com segurança a etiqueta frågil.
Em vez de autenticar a etiqueta, uma solução de segurança melhor ĂŠ autenticar o prĂłprio item, diz Han. Para conseguir isso, os pesquisadores direcionaram a cola para a interface entre a etiqueta e a superfĂcie do item.
Sua etiqueta antiadulteração contĂŠm uma sĂŠrie de fendas minĂşsculas que permitem que ondas terahertz passem pela etiqueta e atinjam partĂculas microscĂłpicas de metal que foram misturadas Ă cola.
As ondas Terahertz sĂŁo pequenas o suficiente para detectar as partĂculas, enquanto as ondas de rĂĄdio maiores nĂŁo teriam sensibilidade suficiente para vĂŞ-las. AlĂŠm disso, o uso de ondas terahertz com comprimento de onda de 1 milĂmetro permitiu aos pesquisadores fabricar um chip que nĂŁo precisa de uma antena maior fora do chip.
Depois de passar pela etiqueta e atingir a superfĂcie do objeto, as ondas terahertz sĂŁo refletidas, ou retroespalhadas, para um receptor para autenticação. A forma como essas ondas sĂŁo retroespalhadas depende da distribuição das partĂculas metĂĄlicas que as refletem.
Os pesquisadores colocaram vĂĄrios slots no chip para que as ondas possam atingir diferentes pontos da superfĂcie do objeto, capturando mais informaçþes sobre a distribuição aleatĂłria das partĂculas.
âEssas respostas sĂŁo impossĂveis de duplicar, desde que a interface da cola seja destruĂda por um falsificadorâ, diz Han.
Um fornecedor faria uma leitura inicial da etiqueta antiadulteração assim que ela fosse colada em um item e, em seguida, armazenaria esses dados na nuvem, usando-os posteriormente para verificação.
IA para autenticação
Mas quando chegou a hora de testar a etiqueta antiadulteração, Lee se deparou com um problema: era muito difĂcil e demorado fazer mediçþes precisas o suficiente para determinar se dois padrĂľes de cola correspondiam.
Ele procurou um amigo do Laboratório de Ciência da Computação e Inteligência Artificial do MIT (CSAIL) e juntos resolveram o problema usando IA. Eles treinaram um modelo de aprendizado de måquina que poderia comparar padrþes de cola e calcular sua similaridade com mais de 99% de precisão.
âUma desvantagem ĂŠ que tĂnhamos uma amostra de dados limitada para esta demonstração, mas poderĂamos melhorar a rede neural no futuro se um grande nĂşmero dessas tags fosse implantado em uma cadeia de suprimentos, o que nos daria muito mais amostras de dadosâ, diz Lee. .
O sistema de autenticação tambĂŠm ĂŠ limitado pelo fato de que as ondas terahertz sofrem com altos nĂveis de perda durante a transmissĂŁo, de modo que o sensor sĂł pode estar a cerca de 4 centĂmetros da etiqueta para obter uma leitura precisa. Essa distância nĂŁo seria um problema para uma aplicação como a leitura de cĂłdigos de barras, mas seria muito curta para alguns usos potenciais, como em um pedĂĄgio automatizado em rodovias. AlĂŠm disso, o ângulo entre o sensor e a etiqueta precisa ser inferior a 10 graus ou o sinal terahertz serĂĄ muito degradado.
Eles planeiam abordar estas limitaçþes em trabalhos futuros e esperam inspirar outros investigadores a serem mais optimistas sobre o que pode ser conseguido com ondas terahertz, apesar dos muitos desafios tÊcnicos, diz Han.
âUma coisa que realmente queremos mostrar aqui ĂŠ que a aplicação do espectro terahertz pode ir muito alĂŠm da banda larga sem fio. Nesse caso, vocĂŞ pode usar terahertz para identificação, segurança e autenticação. Existem muitas possibilidades por aĂâ, acrescenta.
Este trabalho Ê apoiado, em parte, pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA e pela Fundação Coreana para Estudos Avançados.
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