用三文鱼DNA制成“人工指纹”，彻底消除艺术品伪作争议

Published 23 May.2023 14:59(KST)

Updated 23 May.2023 16:41(KST)

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KAIST教授 Yoon Donggi 团队
开发出防伪平台核心原始技术

韩国国内研究团队利用鲑鱼的脱氧核糖核酸（DNA），开发出一种只需用画笔轻轻涂抹在高价艺术品等物品表面，就能实现物理上无法复制的防伪平台技术。

利用鲑鱼DNA墨水生成的数字指纹示意图。图片由KAIST提供

韩国科学技术院（KAIST）23日表示，化学系教授 Yoon Dongki 研究团队利用软物质（Soft material）自组装（Self-assembly）过程中产生的随机图案，开发出了安全认证源头技术。

近年来，随着物联网的发展，各种电子设备及服务通过互联网相互连接，在实现新功能的同时，侵犯个人隐私的伪造技术也不断发展，由此造成的损害案例频繁被报道。相应地，人们对具备更强防护能力和更高安全性的防伪技术的需求持续增加。特别是从耗时30年的画家 Chun Kyungja《美人图》伪作丑闻可以看出，这类问题给在防复制领域几乎是门外汉的艺术创作者带来了额外负担。为了解决这一问题，相较于电子方式，更需要一种以光学方式实现、对艺术家更为友好的、通过画笔涂抹即可即时形成物理不可复制功能（PUF）的防伪平台技术。

图1. 利用在图案化基板上形成的液晶物质自组装结构迷宫开发安保技术。图源=KAIST提供

研究团队利用两种软物质在自组装过程中自发产生的随机图案，使其发挥类似人类指纹、不可复制的安全功能。即便不是安全领域专家，也能像作画一样实现防伪技术。研究首先使用了液晶材料。当液晶材料被困在图案基板中时，会自发发生结构对称性破缺，从而形成类似迷宫的结构（图1）。若将向右开放的结构定义为0（蓝色），向左开放的结构定义为1（红色），则可通过机器学习进行目标识别，将其转换为数字代码（0和1），从而发挥类似指纹的作用。该方法无需传统复杂的半导体图案，只需手机摄像头级别的分辨率即可观察，因此是一项非专业人士也能使用的突破性技术。与利用传统半导体芯片的方法相比，这些结构具有信息更易重构的特点。

[图 1-1] 蓝色(0)和红色(1)在迷宫中探索并形成 PUF 过程的动画示意图。图片出处=KAIST 提供

研究团队还开发了利用从鲑鱼中提取的DNA的技术。将提取的DNA溶解于水后用画笔涂抹，会发生屈曲不稳定性（Buckling instability），形成类似斑马纹的随机图案。此时，这些随机图案会出现指纹特征中的“脊线终点”（Ridge Ending）和“分叉点”（Bifurcation），同样可以被定义为0或1，并通过机器学习实现数字化。研究团队将现有广泛使用的指纹识别技术应用于这一图案，将其当作“人工指纹”使用。该方法可通过画笔轻松制备，并可混入多种颜色，因此有望作为新型安全油墨加以应用。

研究团队开发的安全技术仅使用简单有机物质，工艺也十分简化，因而可以低成本、便捷地制作安全代码。此外，可根据制造者的目的制作成所需的形状和尺寸，即使采用相同方法制作，所形成的随机图案也各不相同，从而实现高水平安全功能，具备极高的市场价值和潜在发展空间。

Yoon Dongki 教授表示：“本次研究是在自组装过程中如实接纳自然界产生的随机性，制作出连制造者本人都无法复制、可发挥类似人类指纹作用的图案”，并解释称：“这一理念有望成为将自然界中大量存在的随机性应用于安全系统技术的基石”。