Una prueba de ADN para autentificar obras de arte

En un mundo cada vez más interconectado e informatizado, con ordenadores con mayor capacidad y potencia, y algoritmos de Inteligencia Artificial (IA) más avanzados, la protección de información sensible se ha convertido en un asunto crítico. En la actualidad, la herramienta de encriptación más importante y empleada son las funciones de una sola vía: en esencia, funciones matemáticas que son relativamente fáciles de realizar pero casi imposibles de revertir a partir del resultado final. Al menos por ahora, porque los expertos en seguridad han disparado las alertas ante la inminente irrupción de los ordenadores cuánticos y su potencial para vulnerar los sistemas de cifrado de una vía. Algo que, estiman, se producirá en el plazo de solo diez años.

Con este panorama, los esfuerzos se han volcado en el desarrollo de funciones (o sistemas) físicas inclonables, es decir, sistemas físicos que generan aleatoriedad de forma espontánea. Y esto, que dicho así puede sonar muy ambiguo o complejo, es fácil de visualizar si pensamos en sistemas como, por ejemplo, la disposición de las gotas de agua en el parabrisas de nuestro vehículo cada vez que llueve: es totalmente aleatoria. Este tipo de funciones físicas inclonables, vendrían a ser la versión 2.0 de las funciones de vía única, ya que cada proceso de generación sería irreproducible e imposible de replicar y revertir. Cada vez que llueve, las gotas caen de una forma impredecible en esa luna frontal. 

En este marco, investigadores del ETH de Zurich han propuesto un nuevo sistema inclonable físico pensado, sobre todo, para verificar la autenticidad de una obra de arte. 

Aunque en realidad habría que hablar de un sistema inclonable (bio)químico, pues se basa en la aleatoriedad de las secuencias de ADN que se generan en un medio de cultivo. Explicado de forma muy simplificada el novedoso sistema implica convertir un valor numérico en un cebador de ADN (un pequeño fragmento de ADN). El cebador se introduce en un depósito o reservorio donde se han creado trillones de cadenas de ADN distintas de forma aleatoria (para ser más precisos se han creado millones de modelos distintos, cada uno de los cuales aparece repetido cientos de veces). La idea es que este cebador que codifica la clave, se una a un modelo de cadena en concreto de todas las presentes atendiendo a la complementariedad de las bases nitrogenadas. 

Un necesario inciso: el ADN es un código escrito con cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), guanina(G), timina (T) y citosina (C). Las moléculas de ADN están integradas por dos cadenas complementarias entre sí. Una complementariedad que viene dada por la complementariedad entre las bases nitrogenadas, que se emparejan dos a dos: la A se une a la G y la C a la T.

De este modo, si el cebador fuese A-G-A-T entonces solo se uniría a una cadena que presentase, en algún punto de su estructura, la secuencia complementaria C-T-C-G. 

El siguiente paso es introducir en el medio la enzima ADN polimerasa, que adiciona bases complementarias a una cadena sencilla. Pero con la particularidad de que solo comienza a actuar a partir de un punto que tenga ya dos fragmentos complementarios. Es decir, que solo completará aquella cadena (todas las copias existentes de ese modelo) a las que se ha unido el cebador. De este modo, se obtiene una molécula de ADN de dos hebras en un océano de cadenas de ADN. Eso permite separarla del resto y obtener una secuencia de bases nitrogenadas mucho más larga que la original y aleatoria, que es la clave o valor de salida. Y dado que el reservorio de hebras de ADN se genera de forma aleatoria en cada ocasión, es irreproducible. 

Para acabar de entenderlo, veamos cómo se podría aplicar en la práctica: imaginemos al poseedor de una obra de arte que decide cederla para una exposición. Para garantizar la autenticidad de la obra cuando se la devuelvan, antes de entregarla se genera un reservorio de moléculas de ADN y se divide en dos (como ya se ha dicho, cada modelo de cadena generado aparece cientos de veces, lo que garantiza que ambos reservorios contendrán todos los modelos). Uno de los depósitos se lo queda el dueño, y otro se introduce de algún modo en la obra (se inyecta en un punto). A la hora de devolverla, el dueño genera una clave que es convertida en el cebador, que se introduce en el depósito que se quedó y en el depósito recuperado de la obra. Si las claves de salida son idénticas en ambos casos (las cadenas de ADN finalmente obtenidas al finalizar el proceso) entonces puede estar seguro de que es la obra auténtica y no una falsificación. La única forma de falsificar la obra sería robar el reservorio de moléculas de ADN de la obra. Pero eso, claro, ya no sería un problema de seguridad informática, no se lograría con un ordenador por muy cuántico que fuese ni lo haría un hacker, sino un ladrón de guante blanco.

Soluciones

Miguel Barral