Математики превратили геном в гомоморфную криптосистему

Математики превратили геном в гомоморфную криптосистему

Криптологи компании Microsoft разработали алгоритм шифрования последовательностей ДНК, который позволяет анализировать их традиционными биоинформатическими методами и при этом не дает скомпроментировать обладателя генома. Технология была представлена на конференции Американского научного общества AAAS, кратко о ней пишет Science.

Технология превращает последовательность ДНК в гомоморфную криптосистему. Суть такой системы заключается в том, что пользователь может манипулировать данными, не расшифровывая их. При этом результат манипуляции после расшифровки окажется таким же, как если бы манипуляции проводились с незакодированной информацией.

Впервые подобная система была представлена в 2009 году компанией IBM. Она построена на базе математических решеток — решеткой в n-мерном векторном пространстве называется множество линейных комбинаций с целочисленными коэффициентами векторов из фиксированного базиса. Для нужд криптографии используются задачи нахождения вектора минимальной длины по заданному базису и задачи нахождения вектора решетки, ближайшего к некоторому произвольному вектору в пространстве. Эти задачи сложно решить, однако, проверить уже имеющееся решение достаточно просто. Такая односторонняя сложность обеспечивает криптографическую устойчивость алгоритмов.

Работа с гомоморфно-закодированной информацией требует гораздо больших вычислительных мощностей, чем манипуляции с открытыми последовательностями. Поэтому, чтобы сделать систему практически применимой, ученым пришлось изменить чисто гомоморфный алгоритм и пожертвовать гибкостью вычислений в пользу их скорости. В качестве примера применимости, авторы утверждают, что им удалось с помощью обычного персонального компьютера рассчитать риск инфаркта на основе генетической информации пациента всего за 0,2 секунды. Впрочем, характер использованной генетической информации в сообщении Science не уточнен.

Сейчас в массовых генетических исследованиях используются анонимные, но открытые последовательности ДНК. В начале 2013 года Янив Эрлих (Yaniv Erlich) из Биомедицинского института Уайтхеда в Кембридже показал, что на основе открытых генетических данных можно установить личности людей, которым она принадлежит. Следует отметить, что это стало возможным из-за того, что данные о гаплотипе, а также о происхождении, возрасте и месте жизни тех, кого удалось деанонимизировать Эрлиху, были публично официально публично доступны.

Newsland.ru

Похожие новости:
Бозон Хиггса превратили в мясную и вегетарианскую пиццу
Физики из CERN превратили данные протон-протонных столкновений, рождающих бозон Хиггса, в пиццу. Соответствующий рецепт был опубликован сегодня на официальном сайте организации. Второй вариант пиццы — вегетарианский. В нем авторы изобразили четырехлептонное событие. Роль протонов вновь выполняет спаржа: в результате столкновения ..
2016-07-07 1914 0 Научные открытия
0
Математики нашли новый тип пятиугольного паркета
Математики из Вашингтонского университета в Ботелле открыли новый тип пятиугольных паркетов — выпуклых пятиугольников, которыми можно замостить плоскость без пробелов и наложений. Ранее было известно только 14 типов таких пятиугольников, последний из которых был открыт 30 лет назад. Об этом сообщает издание ..
2015-08-12 6432 0 Научные открытия
1
Решена полувековая задача гидродинамики
Математики и физики из Италии, США, Германии, Финляндии и Японии решили гидродинамическую задачу полувековой давности. Теоретические результаты ученые продемонстрировали в ходе экспериментов, видео которых доступно на YouTube. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, кратко о нем сообщает ..
2016-10-06 3277 0 Научные открытия
0
Премию Крафорда присудили за открытие черной дыры в Млечном Пути
В Швеции объявлены лауреаты премии Крафорда, присуждающейся за открытия в области астрономии, математики, а также биологии, наук о земле и исследований методов лечения полиартрита. В 2012 году награда вручена и астрономам и математикам. Основания присуждения премии указаны в пресс-релизе призового ..
2012-01-19 2475 0 Научные открытия
0
Ученые: процесс старения мозга можно остановить
Американские ученые из Йельского университета обнаружили в генах молекулярный переключатель, который способен остановить процесс старения мозга. Это делается путем блокировки функции гена Nogo Receptor 1. Этот ген является коммутатором, который несет ответственность за достижение развития мозга ..
2013-03-15 2988 0 Научные открытия
0
Объяснено происхождение сложных форм жизни
Ученые Витватерсрандского университета в Йоханнесбурге расшифровали геном одной из простейших многоклеточных форм жизни — зеленой водоросли Tetrabaena socialis, состоящей из четырех клеток. Это позволило определить генетические механизмы, которые способствовали возникновению многоклеточности. Статья биологов опубликована в журнале ..
2018-02-05 13260 0 Научные открытия
0
Российский математик заявил о решении двух проблем Гильберта
Профессор Нижегородского государственного университета имени Николая Лобачевского доктор физико-математических наук Ярослав Сергеев в интервью ТАСС заявил о решении двух проблем Гильберта. Исследования опубликованы в журнале Европейского математического общества EMS Surveys in Mathematical Sciences.Первая проблема, о решении ..
2017-11-28 12703 0 Научные открытия
1
Математики придумали алгоритм поиска источников загрязнения
Французские математики предложили алгоритм, который позволяет выявлять местоположения источников загрязнения по данным о загрязнении конкретных областей. Статья ученых появилась в журнале Inverse Problems. В рамках работы ученые рассмотрели так называемую обратную задачу - достаточно широкий класс ..
2012-06-27 1931 0 Научные открытия
2
Биологи научились незаметно редактировать геном стволовых клеток
Биологи из Калифорнийского университета разработали метод детекции мутаций, который позволяет «побуквенно» редактировать геном стволовых клеток и не оставлять при этом следов в их ДНК. Описание новой технологии опубликовано в журнале Nature Methods. Редактирование генома стало возможным благодаря использованию ..
2014-02-10 1870 0 Научные открытия
0
Математики обнаружили странности в поведении простых чисел
Математики из Стэнфорда Каннан Саундарараджан и Роберт Лемке Оливер обнаружили неожиданную закономерность в поведении простых чисел. Свою гипотезу, подкрепленную некоторым количеством эмпирических вычислений, ученые изложили в препринте на сайте arXiv.org.Основным объектом изучения выступала последовательность простых ..
2016-03-14 4538 0 Научные открытия
1
Американские математики получили самое большое простое число
Американские математики, участвующие в проекте GIMPS, получили самое большое известное простое число — оно состоит из 17 миллионов цифр, его открытие позволит получить новые стойкие шифры, сообщает РИА Новости со ссылкой на сайт проекта. Новое простое число, относящееся к классу ..
2013-02-7 2141 0 Научные открытия
0
Ученые расшифровали самый длинный геном
Внушительная последовательность генов ладанной сосны (Pinus taeda) была расшифрована интернациональной исследовательской группой, возглавляемой учёными из Калифорнийского университета в Дэвисе (UC Davis). Эта сосна является одним из наиболее коммерчески важных видов деревьев в США и источником сырья для американской бумажной ..
2014-03-20 2304 0 Научные открытия
0
Учёные совершают прорыв в расшифровке геномов человека
В 2001-ом году «Human Genome Project» и «Celera Genomics» объявили, что после 10-ти летней работы они завершили проект последовательности генома человека, бюджет которого составил примерно $ 400 миллионов. Сегодня же, всего за пару недель секвенирование генома человека может ..
2012-08-13 2350 0 Научные открытия
0
Расшифрован геном сперматозоида
Впервые расшифрован геном человеческой половой клетки. Об успешном завершении длившегося почти десятилетие процесса расшифровки полного генома сперматозоида объявила группа ученых из Стэнфордского университета. Результаты их работы опубликованы 20 июля в журнале Cell. По информации ScienceNews, ставшая объектом исследования ..
2012-07-22 1930 0 Научные открытия
0
Ученые превратили клетки кожи в клетки печени
Ученые из института Университета Калифорнии Гладстон, Сан-Франциско (UCSF), сделали важный прорыв: они нашли способ преобразовать клетки кожи в зрелые, полностью функционирующей клетки печени, которые продолжают функционировать даже после пересадки лабораторным животным. Исследователь Шэн Дин отметил, что им удалось ..
2014-02-24 3049 0 Научные открытия
0