Свет помог создать генератор случайных чисел для защиты изображений
Ученые из Южной Кореи разработали генератор истинно случайных чисел, работающий на основе взаимодействия света с полупроводниковыми наноструктурами. Технология позволяет встраивать в цифровые изображения уникальную аппаратную метку, которая помогает выявлять подделки и дипфейки.
Источник: Новости науки.
МОСКВА, 14 июля. /Новости науки/. Исследователи из Университета Ханьян (Республика Корея) создали фотонный генератор истинно случайных чисел, который использует случайные процессы, возникающие при взаимодействии света с полупроводниковыми наноструктурами. Разработка может обеспечить аппаратную защиту цифровых изображений уже в момент их создания. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Materials.
Современные системы защиты информации чаще всего используют псевдослучайные генераторы чисел, работающие по математическим алгоритмам. Однако такие последовательности в принципе могут быть воспроизведены, что создает потенциальные уязвимости. Новый подход основан на физических процессах, которые невозможно предсказать.
Разработанное устройство состоит из наноструктур ванадата меди и слоя квантовых точек диоксида олова. При освещении импульсами красного света электроны возникают в подложке и движутся к прозрачному электроду, однако часть из них случайным образом захватывается дефектами в слое квантовых точек. После отключения света электроны столь же непредсказуемо высвобождаются, создавая уникальный электрический сигнал. Эти сигналы преобразуются в трехзначные случайные числа в режиме реального времени.
Испытания показали, что полученные последовательности успешно прошли все 15 тестов Национального института стандартов и технологий США (NIST) на случайность. Устройство также сохранило стабильную работу более чем за два миллиона циклов и в течение 460 дней испытаний.
Авторы продемонстрировали практическое применение технологии, встроив случайные числа в цифровые изображения в виде скрытой защитной подписи, не влияющей на качество снимков. Любое изменение изображения нарушает эту подпись, что позволяет обнаруживать даже локальные изменения на уровне отдельных пикселей, включая изображения, созданные или измененные с помощью генеративного искусственного интеллекта.
По мнению исследователей, в перспективе такие генераторы могут быть интегрированы непосредственно в камеры и светочувствительные матрицы. В этом случае каждый снимок или видеокадр будет получать уникальный физический «отпечаток» уже в момент съемки, что позволит надежнее подтверждать подлинность изображений в журналистике, судебной экспертизе, системах идентификации личности и медицинской визуализации.
Современные системы защиты информации чаще всего используют псевдослучайные генераторы чисел, работающие по математическим алгоритмам. Однако такие последовательности в принципе могут быть воспроизведены, что создает потенциальные уязвимости. Новый подход основан на физических процессах, которые невозможно предсказать.
Разработанное устройство состоит из наноструктур ванадата меди и слоя квантовых точек диоксида олова. При освещении импульсами красного света электроны возникают в подложке и движутся к прозрачному электроду, однако часть из них случайным образом захватывается дефектами в слое квантовых точек. После отключения света электроны столь же непредсказуемо высвобождаются, создавая уникальный электрический сигнал. Эти сигналы преобразуются в трехзначные случайные числа в режиме реального времени.
Испытания показали, что полученные последовательности успешно прошли все 15 тестов Национального института стандартов и технологий США (NIST) на случайность. Устройство также сохранило стабильную работу более чем за два миллиона циклов и в течение 460 дней испытаний.
Авторы продемонстрировали практическое применение технологии, встроив случайные числа в цифровые изображения в виде скрытой защитной подписи, не влияющей на качество снимков. Любое изменение изображения нарушает эту подпись, что позволяет обнаруживать даже локальные изменения на уровне отдельных пикселей, включая изображения, созданные или измененные с помощью генеративного искусственного интеллекта.
По мнению исследователей, в перспективе такие генераторы могут быть интегрированы непосредственно в камеры и светочувствительные матрицы. В этом случае каждый снимок или видеокадр будет получать уникальный физический «отпечаток» уже в момент съемки, что позволит надежнее подтверждать подлинность изображений в журналистике, судебной экспертизе, системах идентификации личности и медицинской визуализации.
