Mini Tag de ID à Prova de Violação do MIT Autentica Qualquer Coisa Usando Ondas Terahertz

Uma tag criptográfica desenvolvida no MIT usa ondas terahertz para autenticar itens reconhecendo o padrão único de partículas metálicas microscópicas misturadas na cola que fixa o tag à superfície do item. (Imagem: Jose-Luis Olivares, MIT. Chip cortesia dos pesquisadores)

Evolução da Tag Terahertz

Há alguns anos, pesquisadores do MIT inventaram tag de ID criptográfica várias vezes menor e significativamente mais barata que tags tradicionais de radiofrequência (RFIDs) frequentemente afixadas a produtos para verificar autenticidade.

Esta tag minúscula, que oferece segurança aprimorada sobre RFIDs, utiliza ondas terahertz, menores e com frequências muito maiores que ondas de rádio. Mas esta tag terahertz compartilhava grande vulnerabilidade de segurança com RFIDs tradicionais: um falsificador poderia retirar o tag de item genuíneo e recolocar em falso, e o sistema de autenticação não perceberia.

Solução Antiviolação

Pesquisadores superaram esta vulnerabilidade aproveitando ondas terahertz para desenvolver tag de ID antiviolação que ainda oferece benefícios de ser minúscula, barata e segura.

Misturam partículas metálicas microscópicas na cola que fixa o tag a um objeto, e então usam ondas terahertz para detectar o padrão único que essas partículas formam na superfície do item. Análogo a uma impressão digital, este padrão aleatório de cola é usado para autenticar o item, explicou Eunseok Lee, estudante de graduação em engenharia elétrica e ciência da computação (EECS) e autor principal do artigo sobre tag antiviolação.

"Estas partículas metálicas são essencialmente como espelhos para ondas terahertz. Se eu espalhar vários pedaços de espelho em uma superfície e então iluminar, dependendo da orientação, tamanho e localização desses espelhos, obterei padrão refletido diferente. Mas se você retirar o chip e recolocar, destrói aquele padrão", disse Ruonan Han, professor associado em EECS, que lidera o Grupo de Eletrônica Integrada Terahertz no Laboratório de Pesquisa de Eletrônica.

Tag Alimentada por Luz e Modelo de ML

Pesquisadores produziram tag antiviolação alimentada por luz com cerca de 4 mm². Também demonstraram modelo de aprendizado de máquina que ajuda detectar violação identificando padrões de impressão digital de cola semelhantes com mais de 99% de precisão.

Como a tag terahertz é tão barata de produzir, poderia ser implementada em toda cadeia de suprimentos massiva. E seu tamanho minúsculo permite fixar em itens muito pequenos para RFIDs tradicionais, como certos dispositivos médicos.

Colaboração e Inspiração

O artigo é colaboração entre grupo de Han e Grupo de Circuitos e Sistemas Energeticamente Eficientes de Anantha P. Chandrakasan, diretor de inovação e estratégia do MIT, reitor da Escola de Engenharia do MIT e professor Vannever Bush de EECS. Coautores incluem estudantes de graduação Xibi Chen, Maitryi Ashok e Jaeyeon Won.

Este projeto de pesquisa foi parcialmente inspirado pela lavação de carro favorita de Han. O negócio colou tag RFID no para-brisa para autenticar associação de lavação. Para segurança adicional, tag era feita de papel frágil para ser destruída se cliente desonesto tentasse retirá-la e colar em outro para-brisa.

Mas isso não é forma terrivelmente confiável de prevenir violação. Alguém poderia usar solução para dissolver cola e remover tag frágil com segurança.

Em vez de autenticar o tag, solução de segurança melhor é autenticar o próprio item, diz Han. Para isso, pesquisadores visaram a cola na interface entre tag e superfície do item.

Funcionamento Técnico

Tag antiviolação contém série de minúsculos slots que permitem ondas terahertz passarem pelo tag e atingirem partículas metálicas microscópicas misturadas na cola.

Ondas terahertz são pequenas o suficiente para detectar as partículas, enquanto ondas de rádio maiores não teriam sensibilidade suficiente para vê-las. Além disso, usar ondas terahertz com comprimento de onda de um milímetro permitiu fazer chip que não precisa de antena maior off-chip.

Após passar pelo tag e atingir superfície do objeto, ondas terahertz são refletidas, ou retroespalhadas, para receptor para autenticação. Como essas ondas são retroespalhadas depende da distribuição de partículas metálicas que as refletem.

Pesquisadores colocaram múltiplos slots no chip para que ondas atinjam diferentes pontos na superfície do objeto, capturando mais informação sobre distribuição aleatória de partículas.

"Estas respostas são impossíveis de duplicar, enquanto interface de cola for destruída por falsificador", disse Han.

Um vendedor faria leitura inicial da tag antiviolação uma vez colada no item, e armazenaria esses dados na nuvem, usando-os depois para verificação.

Desafio de Medição e Solução com IA

Mas na hora de testar tag antiviolação, Lee encontrou problema: era muito difícil e demorado fazer medições precisas o suficiente para determinar se dois padrões de cola combinam.

Procurou amigo no Laboratório de Ciência da Computação e Inteligência Artificial do MIT (CSAIL) e juntos resolveram usando IA. Treinaram modelo de aprendizado de máquina que podia comparar padrões de cola e calcular similaridade com mais de 99% de precisão.

"Um inconveniente é que tivemos amostra de dados limitada para esta demonstração, mas poderíamos melhorar rede neural no futuro se grande número destas tags fosse implantado em cadeia de suprimentos, nos dando muito mais amostras de dados", disse Lee.

Limitações e Trabalho Futuro

Sistema de autenticação também é limitado pelo fato de ondas terahertz sofrerem altos níveis de perda durante transmissão, então sensor só pode ficar a cerca de quatro centímetros do tag para leitura precisa. Esta distância não seria problema para aplicação como leitura de código de barras, mas seria curta demais para alguns usos potenciais, como pedágio automatizado em rodovia. Além disso, ângulo entre sensor e tag precisa ser menor que 10 graus ou sinal terahertz degradará demais.

Planejam abordar estas limitações em trabalho futuro e esperam inspirar outros pesquisadores a serem mais otimistas sobre o que pode ser realizado com ondas terahertz, apesar dos muitos desafios técnicos, disse Han.

"Uma coisa que realmente queremos mostrar aqui é que aplicação do espectro terahertz pode ir bem além de banda larga sem fio. Neste caso, você pode usar terahertz para ID, segurança e autenticação. Há muitas possibilidades por aí."

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