Нова технология обещава да сложи край на ерата на фалшивите устройства и клонираните чипове.

Във време, когато фалшифицирането на медицински изделия, клонинги на чипове и други физически обекти може да носи сериозни рискове, разработването на принципно нови начини за удостоверяване на автентичността е от особено значение. Цифровото криптиране защитава данните, но не гарантира автентичността на самите обекти. Дори серийните номера, QR кодовете и холограмите могат да бъдат възпроизведени, ако са известни подробностите за тяхното производство. На този фон група китайски изследователи предложи нов подход, използвайки мек гел, чиято структура образува уникален и неподправим „отпечатък“.

Технологията се основава на метод на регионална полимеризация с кръстосани връзки, при който хидрогелът се създава от два полимера – проводящ полипирол и гъвкав, йоннопроводим полистирен сулфонат. По време на процеса на формиране на материала сместа се подлага на електрическо поле, в резултат на което в гела се образуват малки области на йонно-електронно взаимодействие. Тези микроскопични възли, наречени йонно-електронни преходи, образуват триизмерна мрежа с висока степен на сложност, която не може да бъде точно пресъздадена.

Всяка проба от гела реагира на приложените електрически импулси в зависимост от своята уникална структура. Дори когато един и същ сигнал се повтаря многократно, поведението на материала остава стабилно, което показва неговата висока надеждност. Авторите на публикацията твърдят, че техният проект е в състояние да генерира повече от 10¹⁹ двойки повикване-отговор – число, което далеч надхвърля минимума, необходим за създаването на надеждни криптографски идентификатори на физическа основа.

Хидрогелът демонстрира бърза реакция на сигналите: напрежението достига 90% от максималното за 13 милисекунди и спада до 10% за 49 милисекунди. Тези характеристики показват ефективен пренос на заряд в материала. В същото време броят на възможните входни комбинации, например за решетка 8×8, достига 2⁶⁴ – около 10 квинтилиона, което прави подбора на сигналите почти невъзможен.

Опитите да се моделира реакцията на гела с помощта на алгоритми за машинно обучение, включително Transformers, са неуспешни. Вътрешните процеси в материала са толкова нелинейни и нестабилни, че алгоритмите се провалят в прогнозирането на поведението дори с обширни данни за обучение.

Представената технология може да послужи за основа на нови системи за физическа идентификация, които са надеждно защитени от фалшифициране. Използваните материали са евтини, а производственият процес включва само основен контрол на напрежението и лазерно маркиране, което прави възможно масовото производство. Очаква се в бъдеще подобни хидрогелове да могат да бъдат директно вграждани в продукти, вариращи от микрочипове и медицински устройства до носима електроника и интелигентни опаковки.

Авторите на проекта отчитат, че решението все още трябва да бъде тествано за устойчивост на продължителна работа и екстремни условия. Следващият етап е внедряване в реалните индустрии, повишаване на стабилността и увеличаване на производството. В бъдеще всеки физически обект би могъл да има вграден, неклонируем подпис, фиксиран на молекулярно ниво.