Podróbki doprowadzają dziś nie tylko do “utopienia kasy”, ale też generują ogromne ryzyko
Gospodarka przyspieszyła tak bardzo, że łańcuch dostaw przerodził się z prostej linii w gęstą siecią skrzyżowań. W takim labiryncie łatwo wpuścić na rynek element, który wygląda jak oryginał, działa jak oryginał, ale nie powstał tam, gdzie powinien. Dotychczasowe metody walki z takim procederem próbowały wygrać z fałszerzami na polu estetyki i matematyki, ale hologramy dało się skopiować coraz wierniej, a kryptografia wymagała ciągłego podkręcania mocy obliczeniowej.
Nowe rozwiązanie tego problemu nie ucieka w bardziej finezyjny nadruk ani w cięższe algorytmy. Uderza w samo jego serce i mówi “nie kopiujcie cech zewnętrznych, spróbujcie skopiować wnętrze”. Jeśli każdy fragment materiału zachowuje się elektrycznie inaczej, bo jego mikroskopowa architektura ułożyła się w niepowtarzalny sposób, to cała sztuczka polega już tylko na umiejętności odczytu. To właśnie w tym kierunku zmierza hydrożel, który zamienia chaotyczną mikrostrukturę w sygnał niemożliwy do powielenia. Najciekawsze w tej koncepcji jest więc to, że nie tworzy nowego zamka do starych drzwi, tylko zmienia same drzwi.
Niczym tajna broń przeciw podróbkom. Hydrożel daje produktom własny odcisk palca
Przechodząc do rzeczy, zespół specjalistów z Beijing Institute of Technology opracował specjalny hydrożel przekształcający swoją ukrytą strukturę w niemożliwy do sklonowania “odcisk”. Działa to jak fizyczny odpowiednik odcisku palca dla każdego obiektu i stanowi pierwszy krok w kierunku świata, gdzie każdy produkt posiadałby wbudowaną w strukturę molekularną unikalną tożsamość.
Czytaj też: Stan materii, w który nikt nie wierzył. Anomalny metal zachowuje się tak, jakby nie pochodził z tego świata
Tradycyjne metody uwierzytelniania fizycznych przedmiotów mają zasadniczą wadę – zawsze istnieje możliwość ich skopiowania. Nawet najbardziej zaawansowane zabezpieczenia da się w końcu odtworzyć przy odpowiednich nakładach czasu i środków. Naukowcy potrzebowali więc czegoś, co z natury byłoby niemożliwe do powielenia i rozwiązanie znaleźli w hydrożelu RAC (regional assembly crosslinking). Materiał składa się z dwóch polimerów, bo polipyrrolu (PPy), który przewodzi elektryczność oraz polistyrenosulfonianu (PSS) odpowiedzialnego za transport jonów i elastyczność. Gdy mieszanina zostaje wystawiona na działanie pola elektrycznego, jej komponenty reorganizują się w sposób całkowicie przypadkowy.
Pod wpływem pola elektrycznego PPy i PSS rozdzielają się na mikroskopijne regiony, tworząc tysiące złączy, gdzie elektrony i jony wchodzą w interakcje. Te interfejsy działają jak sieć miniaturowych rezystorów i kondensatorów, nadając każdemu żelowi unikalną osobowość elektryczną. Skala bezpieczeństwa oferowana przez hydrożel RAC jest trudna do wyobrażenia, bo urządzenie generuje ponad 1019 par wyzwanie-odpowiedź, co przekłada się na ponad 10 kwintylionów możliwych kombinacji. W praktyce to tyle, że gdyby ktoś próbował przetestować wszystkie możliwe kombinacje z szybkością miliarda sekwencji na sekundę, to potrzebowałby ponad 300 milionów lat na sprawdzenie ich wszystkich. Innymi słowy, nawet przy wykorzystaniu najszybszych superkomputerów zadanie pozostaje praktycznie niewykonalne.
Czytaj też: Nowe kryształy czasu. Jak fluktuacje kwantowe tworzą porządek z nieporządku
Hydrożel wykazuje również imponującą szybkość działania. Osiąga 90% szczytowego napięcia w zaledwie 13 milisekund i spada do 10% w 49 milisekund. Jednocześnie zapewnia niezawodność na poziomie 99,9%, co oznacza, że ten sam test powtórzony tysiąc razy daje niemal identyczne wyniki. Najbardziej obiecującą cechą hydrożelu RAC wydaje się z kolei jego odporność na ataki wykorzystujące uczenie maszynowe. Naukowcy przetestowali różne algorytmy – od prostej regresji liniowej, przez małe sieci neuronowe, aż po zaawansowane modele Transformer. Wszystkie poniosły porażkę w próbach odtworzenia sygnału.
Zastosowanie hydrożelu RAC i wyzwania do pokonania
Technologia hydrożelu RAC otwiera perspektywy dla szerokiego spektrum zastosowań. Szczególnie istotne wydaje się zabezpieczanie implantów medycznych, gdzie fałszywe regulatory serca czy protezy stawów mogą stanowić śmiertelne zagrożenie. Każdy taki implant wyposażony w hydrożel RAC miałby unikalną sygnaturę niemożliwą do podrobienia. Kolejnym obszarem zastosowań są mikrochipy, bo podrabiane procesory czy układy pamięci stanowią poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa narodowego i stabilności systemów informatycznych. Nawet inteligentne opakowania mogłyby skorzystać z tej technologii, umożliwiając konsumentom weryfikację autentyczności produktu za pomocą prostego skanera.
Czytaj też: Zaczęli hodować metal. Nowa metoda wywraca przemysł i druk 3D do góry nogami
Mimo obiecujących wyników technologia wciąż znajduje się we wczesnej fazie rozwoju, ale nie wydaje się to wyłącznie laboratoryjne dzieło. Materiały używane do produkcji są stosunkowo tanie, a proces wymaga jedynie podstawowej kontroli napięcia i laserowego wzorowania. To samo w sobie czyni masową produkcję ekonomicznie wykonalną, choć wymagającą odpowiedniej infrastruktury. Przed pełną komercjalizacją konieczne są jednak dalsze testy. Naukowcy muszą zbadać, jak hydrożel zachowuje się w ekstremalnych warunkach temperatury, wilgotności czy promieniowania. Długoterminowa stabilność materiału to kluczowy czynnik dla zastosowań przemysłowych, szczególnie w przypadku implantów medycznych czy infrastruktury krytycznej.
Badacze planują wbudowywanie hydrożeli bezpośrednio w produkty, poprawę ich stabilności oraz skalowanie produkcji. Ich celem jest stworzenie świata, gdzie każdy obiekt będzie miał swoją własną, niemożliwą do podrobienia sygnaturę wbudowaną w strukturę molekularną. Rzeczywiście jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, to hydrożel RAC może zapoczątkować nową erę w zabezpieczeniach fizycznych, choć na pełne wdrożenie przyjdzie nam jeszcze poczekać.