Los investigadores del MIT están desarrollando etiquetas 'no clonables' a base de seda para combatir las semillas falsificadas

Aprovechando la aleatoriedad, el nuevo sistema ofrece un código único que no se puede duplicar, brindando esperanza a los agricultores plagados de semillas falsificadas.

Investigadores del MIT han desarrollado un innovador sistema de marcado basado en seda para combatir la falsificación de semillas, uno de los principales contribuyentes a los bajos rendimientos de los cultivos en África. Como se describe en la revista. avances científicosel sistema utiliza pequeños puntos de seda, cada uno con una combinación única de firmas químicas, para proporcionar un código "no clonable" que no se puede replicar.

Las semillas falsificadas han afectado a los agricultores en muchos países africanos, y el Banco Mundial estima que hasta la mitad de todas las semillas vendidas son falsificadas en algunas regiones. Esto contribuye a que los rendimientos de los cultivos estén muy por debajo de su potencial, lo que genera pérdidas significativas para los agricultores.

Los intentos anteriores de evitar la falsificación de semillas utilizando etiquetas de seguimiento no han tenido éxito debido a su vulnerabilidad ante los piratas informáticos. Sin embargo, el nuevo sistema de etiquetado basado en seda aprovecha la aleatoriedad y la incertidumbre en el proceso de aplicación, lo que hace que la replicación sea prácticamente imposible.

El decano de ingeniería del MIT, Anantha Chandrakasan, el profesor de ingeniería civil y ambiental Benedetto Marelli, el posdoctorado Hui Sun y el estudiante de doctorado Saurav Maji colaboraron en el proyecto, combinando su experiencia en soluciones de sistemas seguros y sistemas de revestimiento de seda.

Marelli explica que una clave del nuevo sistema es crear un objeto físico producido al azar cuya composición exacta es prácticamente imposible de duplicar. Las etiquetas que crean "utilizan el azar y la incertidumbre en el proceso de solicitud para crear características de firma únicas que se pueden leer y no reproducir", dice en un comunicado de prensa.

Con lo que están lidiando, agrega Sun, "es el antiguo trabajo de básicamente tratar de no robar tus cosas. Y puedes probar tantos como puedas, pero eventualmente alguien será lo suficientemente inteligente como para descubrir cómo hacerlo, por lo que nada es realmente irrompible. Pero la idea es que es casi imposible, si no imposible, replicar, o requiere tanto esfuerzo que ya no vale la pena".

La idea de un código "no clonable" se desarrolló originalmente para proteger la autenticidad de los chips de computadora, explica Chandrakasan, profesor de ingeniería eléctrica e informática de Vannevar Bush. "En los circuitos integrados, los transistores individuales tienen propiedades ligeramente diferentes moldeadas por las variaciones del dispositivo", explica, "y luego podría aprovechar esa variabilidad y combinar esa variabilidad con circuitos de nivel superior para crear una identificación única para el dispositivo". Y una vez que tenga eso, puede usar esa identificación única como parte de un protocolo de seguridad. Algo así como la variabilidad del transistor es difícil de replicar de un dispositivo a otro, lo que le da su singularidad en comparación con el almacenamiento de una identificación fija específica”. El concepto se basa en las llamadas funciones físicas no clonables, o PUF para abreviar.

Para los códigos únicos basados ​​en seda, dice Marelli, "finalmente encontramos una manera de agregar color a estas micropartículas para hacer que se organicen en estructuras aleatorias". pero incluso desde la cámara de un teléfono móvil ordinario con una lente macro. Esta imagen puede procesarse localmente para generar el código PUF, luego enviarse a la nube y compararse con una base de datos segura para garantizar la autenticidad del producto. "Es aleatorio, por lo que la gente no puede simplemente replicarlo", dice Sun. "La gente no puede predecirlo sin medirlo".

Y la cantidad de posibles permutaciones que podrían resultar de la forma en que mezclan cuatro tipos básicos de nanopartículas de seda de colores es astronómica. "Pudimos demostrar que podíamos generar 128 bits de seguridad aleatorios con una cantidad mínima de seda", dice Maji. "Así que eso es 2 elevado a 128 combinaciones posibles, que es extremadamente difícil de descifrar dada la potencia informática de los sistemas informáticos de última generación".

Marelli dice: "Para nosotros, es un buen banco de pruebas para pensar fuera de la caja y cómo podemos encontrar una manera que sea un poco más democrática". En este caso, eso significa "algo que literalmente puede leer con su teléfono, y puede ." producir una solución mediante fundición simple, sin utilizar tecnología de fabricación avanzada, sin entrar en una sala limpia".

Se requiere algo de trabajo adicional para convertirlo en un producto comercial práctico, dice Chandrakasan. "Tiene que haber un desarrollo para la lectura a escala real" a través de teléfonos inteligentes. "Entonces, esta es claramente una oportunidad para el futuro". Pero el principio muestra un camino claro hacia el día en que "un agricultor podría al menos, tal vez no tomar todas las semillas, pero tal vez algunas semillas aleatorias en un lote determinado y verificar". él dice.

Si bien se necesitan más desarrollos para hacer que el sistema de etiquetado a base de seda sea un producto comercial práctico, los investigadores prevén un futuro en el que los agricultores puedan verificar aleatoriamente las semillas en un lote determinado utilizando sus teléfonos inteligentes. Esta innovación podría reducir significativamente la prevalencia de semillas falsificadas y mejorar el rendimiento de los cultivos para los agricultores de África y más allá.

LEER EL ARTÍCULO

Sun, H., Maji, S., Chandrakasan, AP y Marelli, B. (2023) "Integración del diseño de biopolímeros con funciones físicamente no clonables para la lucha contra la falsificación y la trazabilidad de productos en la agricultura". avances científicos, 9(12). Disponible en: https://doi.org/10.1126/sciadv.adf1978.