Bezpečnost | Zvuk | DNA

Zvuky laboratorních přístrojů mohou prozradit pečlivě střežená tajemství

  • Zvuky provázející chod laboratorních aparatur prozrazují víc, než jsme si dokázali představit
  • Američtí vědci si ověřili, že ze zdánlivě nic neříkajícího laboratorního šumu lze vytáhnout řadu věcí
  • Například přísně tajenou strukturu syntetizované DNA
Foto: Defense.gov
Zvuky laboratorních přístrojů mohou prozradit pečlivě střežená tajemství | Foto: Defense.gov

„Pozor, nepřítel naslouchá!“ hlásaly varovné plakáty rozvěšené po kasárnách předrevoluční Československé lidové armády. Vyvěsí si teď podobná hesla vědci v nejmodernějších laboratořích, aby udrželi pod pokličkou pečlivě střežená tajemství týkající se třeba vývoje nových léků? Nelze to vyloučit.

Američtí vědci z University of California v Irvine a Riverside nahráli zvuky, které vydávají při práci zcela běžné přístroje, a následně z nich dokázali vyčíst složení právě syntetizovaných molekul DNA. Získali tak vysoce citlivé údaje, za které by průmysloví špioni byli ochotni zaplatit tučné sumy.

Syntéza DNA je klíčovým procesem oboru tzv. syntetické biologie. Ten lze stručně charakterizovat bonmotem, podle kterého syntetičtí biologové dělají v laboratoři to, co by měl na práci Bůh, kdyby sedmý den stvoření neodpočíval. Vědci vytvářejí geny nebo i celé genomy, jaké by přírodním výběrem zřejmě jen tak nevznikly.

Geny získané od nejrůznějších organismů jsou tu často výrazně pozměněny a získávají zcela nové vlastnosti. S pomocí těchto genů pak vědci mění buňky bakterií nebo kvasinek na mikroskopické továrny vyrábějící látky, jež by se daly vyvážit zlatem. Syntetická biologie je obrovským příslibem například pro vývoj zcela nových typů léků proti chorobám, s nimiž si moderní medicína stále ještě neví rady.

Co vypráví DNA syntezátor

Tým informatika Philipa Briska z University of California v Riverside spojil síly s týmem vedeným farmakologem Johnem Chaputou z University of California v Irvine. Společně pak nainstalovali v Chaputově laboratoři několik mikrofonů, které kvalitou odpovídají mikrofonům používaným v mobilních telefonech.

Mikrofony byly na doslech od DNA syntezátoru, v kterém se z jednotlivých bází čili písmen genetického kódu syntetizuje dvojitá šroubovice DNA. Pro syntézu se používají jen čtyři báze – konkrétně adenin, guanin, tymin a cytosin. Každý typ „písmene“ je připraven ve zvláštním zásobníku, a když přijde dané písmeno na řadu pro přidání ke vznikajícímu řetězci, zásobník se na chvilku otevře.

Roztok s „písmenem“ pak protéká kanylami a různými komůrkami přístroje. To všechno provázejí zcela specifické zvuky. Lidskému sluchu jemné rozdíly unikají a to konce i poté, co jsou z nahrávky běžného laboratorního ruchu odfiltrovány všechny nežádoucí šumy a na záznamu zůstanou jen zvuky vydávané DNA syntezátorem.

Informatici proto využili umělé inteligence a sestavili speciální algoritmus, kterému zadali spolu s nahrávkami laboratorních zvuků i pořadí písmen v syntetizované DNA. Umělá inteligence tak dostala příležitost proniknout do tajů laboratorních zvuků.

Následně předhodili vědci algoritmu nahrávku zvuků provázejících syntézu DNA, s jakou se umělá inteligence do té doby nesetkala. V první fázi dokázal algoritmus vyčíst ze zvuků pořadí písmen v syntetizované DNA se spolehlivostí 86%. To je pro účely špionáže málo. Vylepšená verze algoritmu však už pracovala s bezmála stoprocentní spolehlivostí.

Ticho napomáhá utajení

Algoritmus pozná, jestli se v laboratoři syntetizuje dědičná informace nové verze viru ebola pro bioteroristický útok, nebo zda se tam vyrábí DNA pro produkci nového léku přísně tajeného složení.

Na základě údajů ze studie, kterou oba týmy prezentovaly na Network and Distributed Systems Security Symposium konaném na sklonku února letošního roku v kalifornském San Diegu, už začala řada týmů přijímat tvrdší bezpečnostní opatření. Vědci si například mnohem důkladněji hlídají, aby se v laboratořích nenacházela zařízení schopná nahrávat zvuky.

Autoři studie se obrátili i na výrobce DNA syntezátorů a doporučili jim, aby své výrobky pokud možno „odhlučnili“. Zároveň Brisk a Chaputo zdůrazňují, že nějaké zvuky vydává drtivá většina laboratorních přístrojů a odposlech citlivých dat se proto zdaleka netýká jen syntézy DNA.

Pramen: Network and Distributed Systems Security (NDSS) Symposium 2019, San Diego, USA

Diskuze (15) Další článek: Spoluzakladatel Instagramu přiznal, že Příběhy sprostě ukradl Snapchatu

Témata článku: Technologie, Software, Bezpečnost, Výzkum, USA, Umělá inteligence, Zvuk, Léky, Biologie, DNA, Utajení, Ebola, Vědec, Str, Riverside, Algoritmus, Syntezátor, Farmako, San Diego, Stvoření, Syntéza, Písmeno, Střežené tajemství, Laboratoř


Určitě si přečtěte

Je to dobré, cetky z AliExpressu budou nejspíše relativně levné i v roce 2021

Je to dobré, cetky z AliExpressu budou nejspíše relativně levné i v roce 2021

** V roce 2021 začneme platit DPH i u laciného zboží z asijských e-shopů ** Daň ale budeme většinou platit už na e-shopech ** Nemusíte se bát zdlouhavého a drahého celního řízení

Jakub Čížek | 74

Nejlepší programy z roku 2000: Další várka zapomenutých legend, které jste měli v PC

Nejlepší programy z roku 2000: Další várka zapomenutých legend, které jste měli v PC

** Pokračujeme ve vzpomínání na prehistorické programy ** Pročetli jsme vaše tipy v diskuzi ** A všechny ty vykopávky spustili na Windows 2000

Jakub Čížek | 72

Ubuntu 20.04: Zase vás chce přesvědčit, že je lepší než Windows

Ubuntu 20.04: Zase vás chce přesvědčit, že je lepší než Windows

** Britský Canonical před pár dny vydal novou verzi svého Ubuntu ** 20.04 LTS zapracovalo na grafickém desktopu, rychlosti i bezpečnosti ** V nitru tepe Linux 5.4 a volitelně i nový souborový systém

Jakub Čížek | 122