El chip inteligente detecta, almacena, calcula y protege los datos en una plataforma de bajo consumo

La información digital está en todas partes en la era de la tecnología inteligente, donde los datos se generan y se comunican continuamente entre teléfonos celulares, relojes inteligentes, cámaras, parlantes inteligentes y otros dispositivos. Proteger los datos digitales en dispositivos portátiles requiere enormes cantidades de energía, según un grupo interdisciplinario de investigadores de Penn State, quienes advierten que proteger estos dispositivos de los malos actores se está convirtiendo en una preocupación mayor que nunca.

Dirigidos por Saptarshi Das, profesor asociado de ciencias de la ingeniería y mecánica de Penn State, los investigadores desarrollaron una plataforma de hardware inteligente, o chip, para mitigar el consumo de energía y agregar una capa de seguridad. Los investigadores publicaron sus resultados el 23 de junio en Comunicaciones de la naturaleza.

«La información de nuestros dispositivos actualmente se almacena en un lugar, la nube, que se comparte y se almacena en grandes servidores», dijo Das, quien también está afiliado a la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación de Penn State, el Instituto de Investigación de Materiales y el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Facultad de Ciencias Minerales y de la Tierra. «Las estrategias de seguridad empleadas para almacenar esta información son extremadamente ineficientes desde el punto de vista energético y son vulnerables a la violación de datos y la piratería».

El cifrado en la nube es un modo actual de seguridad que convierte los datos en un código para evitar el acceso no autorizado. El popular sistema de mensajería WhatsApp, por ejemplo, utiliza el método y, en teoría, garantiza que solo los dispositivos involucrados en el chat puedan acceder a los mensajes privados. Sin embargo, en la práctica, los cifrados en la nube son vulnerables a las fugas de datos y son objetivos frecuentes de los adversarios, según los investigadores.

«Aunque los módulos de seguridad basados ​​en software son poderosos, existen una multitud de desafíos con ellos», dijo el primer autor Akhil Dodda, estudiante de doctorado en ciencias de la ingeniería y mecánica de Penn State. «Desarrollamos una plataforma criptográfica utilizando un material bidimensional para superar estas limitaciones de seguridad».

Comúnmente usado para hacer transistores usados ​​en teléfonos celulares, el silicio no funcionaría para construir un transistor lo suficientemente pequeño como para ahorrar en el uso de energía, dijeron los investigadores. En cambio, recurrieron a materiales 2D, específicamente disulfuro de molibdeno (MoS2), que tiene menos de un nanómetro de espesor, para crear un chip criptográfico de bajo consumo. Los colaboradores de Penn State, Joan Redwing, distinguida profesora de ciencia e ingeniería de materiales e ingeniería eléctrica, y Nicholas Trainor, estudiante de doctorado en ciencia e ingeniería de materiales, trabajaron juntos para sintetizar el MoS2 necesario para crear el chip.

El chip emplea 320 transistores MoS2, cada uno de los cuales tiene una unidad de detección, una unidad de almacenamiento y una unidad informática para cifrar los datos. Para probar la solidez del proceso de cifrado, los investigadores utilizaron algoritmos de aprendizaje automático, que les permitieron estudiar los patrones de salida y predecir la información de entrada.

«Descubrimos que las técnicas avanzadas de aprendizaje automático no podían decodificar la información cifrada, lo que reforzaba la resiliencia del proceso de cifrado contra los ataques de aprendizaje automático», dijo Das. «Sin un conocimiento previo de los canales de información y las variables de decodificación, es extremadamente difícil decodificar la información».

Además, dijeron los investigadores, la energía consumida en el cifrado de la información fue significativamente menor que los métodos de seguridad basados ​​en silicio. El resultado fue un chip todo en uno de bajo consumo que podía detectar, almacenar, calcular y comunicar información entre los dispositivos conectados: una posible solución para los usuarios que desean mayor seguridad pero que no pueden permitirse el lujo de agotar las baterías de sus dispositivos portátiles en el día a día. -uso diario.

«En un futuro cercano, planeamos comunicarnos con agencias federales y corporaciones privadas que se especializan en seguridad inteligente para extender y expandir el alcance de nuestro trabajo», dijo Das.