Умный чип воспринимает, хранит, вычисляет и защищает данные на одной платформе с низким энергопотреблением

Цифровая информация повсюду в эпоху интеллектуальных технологий, когда данные непрерывно генерируются и передаются между мобильными телефонами, умными часами, камерами, интеллектуальными колонками и другими устройствами. По словам междисциплинарной группы исследователей из Пенсильванского университета, защита цифровых данных на портативных устройствах требует огромных затрат энергии.

Под руководством Саптарши Даса, адъюнкт-профессора инженерных наук и механики штата Пенсильвания, исследователи разработали интеллектуальную аппаратную платформу или чип для снижения энергопотребления и добавления уровня безопасности. Исследователи опубликовали свои результаты 23 июня в Nature Communications .

«Информация с наших устройств в настоящее время хранится в одном месте, в облаке, которое совместно используется и хранится на больших серверах», — сказал Дас, который также является членом Школы электротехники и компьютерных наук штата Пенсильвания, Института исследования материалов и Факультет материаловедения и инженерии Колледжа наук о Земле и минералах. «Стратегии безопасности, используемые для хранения этой информации, крайне неэффективны с точки зрения энергопотребления и уязвимы для взлома данных».

Облачное шифрование — это современный режим безопасности, который преобразует данные в код для предотвращения несанкционированного доступа. Популярная система обмена сообщениями WhatsApp, например, использует этот метод, теоретически гарантируя, что только устройства, участвующие в чате, могут получить доступ к личным сообщениям. Однако на практике облачное шифрование уязвимо для утечек данных и, по мнению исследователей, часто становится мишенью для злоумышленников.

«Хотя программные модули безопасности являются мощными, с ними связано множество проблем», — сказал первый автор Ахил Додда, докторант инженерных наук и механики Пенсильванского университета. «Мы разработали криптографическую платформу, используя двумерный материал , чтобы преодолеть эти ограничения безопасности».

Исследователи говорят , что кремний, обычно используемый для изготовления транзисторов, используемых в мобильных телефонах, не подходит для создания транзистора, достаточно маленького для экономии энергии . Вместо этого они обратились к двумерным материалам, в частности к дисульфиду молибдена (MoS2), толщиной менее одного нанометра, для создания криптографического чипа с низким энергопотреблением. Сотрудники Penn State Джоан Редвинг, выдающийся профессор материаловедения, инженерии и электротехники , и Николас Трейнор, докторант в области материаловедения и инженерии, работали вместе, чтобы синтезировать MoS2, необходимый для создания чипа.

Чип использует 320 транзисторов MoS2, каждый из которых имеет чувствительный блок, блок хранения и вычислительный блок для шифрования данных. Чтобы проверить надежность процесса шифрования, исследователи использовали алгоритмы машинного обучения, которые позволили им изучить шаблоны вывода и предсказать входную информацию.

«Мы обнаружили, что передовые методы машинного обучения не могут расшифровать зашифрованную информацию, что повышает устойчивость процесса шифрования к атакам машинного обучения», — сказал Дас. «Без предварительного знания информационных каналов и переменных декодирования чрезвычайно сложно расшифровать информацию».

Кроме того, по словам исследователей, энергия, потребляемая при шифровании информации, была значительно меньше, чем у методов безопасности на основе кремния. Результатом стал маломощный универсальный чип, который мог воспринимать, хранить, вычислять и передавать информацию между подключенными устройствами — потенциальное решение для пользователей, которым нужна дополнительная безопасность, но которые не могут позволить себе ежедневно разряжать батареи своих портативных устройств. -дневное использование.

«В ближайшем будущем мы планируем обратиться к федеральным агентствам и частным корпорациям, которые специализируются на умной безопасности, чтобы расширить сферу нашей работы», — сказал Дас.

Дополнительная информация: Акхил Додда и др., Универсальные биомеханические и маломощные криптографические механизмы для почти сенсорной безопасности на основе двумерных мемтранзисторов, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31148-z

 

Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК

Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов

hello@technovery.com