【產(chǎn)通社，11月3日訊】香港中文大學(xué)（ Chinese University of Hong Kong，CUHK）官網(wǎng)消息，其電子工程學(xué)系團隊以碳納米管為基礎(chǔ)，成功研發(fā)晶片級可重組「實體無法復(fù)制功能」（又稱為物理不可克隆函數(shù)；Physical Unclonable Function，PUF）數(shù)碼指紋技術(shù)，能為智能設(shè)備提供高度安全防護，更有效抵御針對人工智能和機器學(xué)習(xí)的攻擊，有望在自動駕駛、機械人、無人機和物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮重要作用，全面提升安全防護水平。研究成果已刊登于著名國際權(quán)威期刊《自然通訊》。

將隨機性轉(zhuǎn)化為防御機制

隨著邊緣智能（Edge intelligence）的興起——即裝置在本地處理數(shù)據(jù)而非依賴云端伺服器，但也更容易遭受黑客攻擊、硬件復(fù)制或破解。為了應(yīng)對安全風險，必須採用硬件為基礎(chǔ)的身份驗證和安全保護，以防止偽造及阻止未經(jīng)授權(quán)的存取，并確保裝置通訊安全。PUF是一種物理函數(shù)，又被稱為硬件的「指紋」，其操作方式無法透過制造相同硬件來復(fù)制。在特定輸入與條件（即「挑戰(zhàn)」）下，PUF 利用硬件制造過程的微小隨機差異，產(chǎn)生一組物理上不能復(fù)制的數(shù)碼指紋輸出（即「響應(yīng)」），作為獨一無二的識別碼。

傳統(tǒng)硅制PUF在熵（Entropy）、可重組性及抵御人工智能攻擊方面有局限。由中大電子工程學(xué)系劉楊博士、裴景方博士及胡國華教授帶領(lǐng)的團隊，利用碳納米管在制造大規(guī)�？芍亟M儲存設(shè)備硬件過程中的隨機特性，開發(fā)出既無法復(fù)制又能動態(tài)重組的PUF。此技術(shù)具備可重組性，即裝置在制造后仍可更新，這對于提升邊緣設(shè)備的安全性至關(guān)重要。PUF能夠動態(tài)生成挑戰(zhàn)-回應(yīng)對（Challenge-response pair），而無需更換晶片，在邊緣設(shè)備資源有限的條件下十分重要。這種以大規(guī)模制造方案為基礎(chǔ)的PUF易于普及，有助其廣泛應(yīng)用。

從材料到電路的創(chuàng)新  展現(xiàn)強大的防攻擊能力

碳納米管是一種擁有高性能電學(xué)特性的納米材料，為制造高效、可重組的存儲器件提供基礎(chǔ)。劉楊博士表示：「研究團隊設(shè)計了碳納米管可重組儲存設(shè)備器件，以構(gòu)建原型PUF。該PUF具備可重組特性，并實現(xiàn)多達1013個可重組態(tài)，展現(xiàn)前所未見的重組能力�！惯@種PUF在隨機性、獨特性及穩(wěn)定性上表現(xiàn)出色，超越現(xiàn)有技術(shù)。

碳納米管PUF憑藉其無法復(fù)制的特性，展現(xiàn)出極高的防攻擊能力。裴景方博士表示：「實驗顯示，即使使用最先進的人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù)，攻擊成功的機率僅約百分之五十至六十，幾乎等同于隨機猜測，而暴力攻擊該108位基元的PUF則需要1016年，顯示其超高安全性�！够谶@一優(yōu)勢，團隊開發(fā)了一種用于自動駕駛汽車通訊網(wǎng)絡(luò)的密鑰交換協(xié)議作為概念驗證。在模擬香港中環(huán)的自動駕駛網(wǎng)絡(luò)中，實現(xiàn)了快速身份驗證、低計算負擔和極低延遲。

邁向廣泛應(yīng)用

胡國華教授表示：「碳納米管PUF的實驗成果令人振奮，但要走向廣泛應(yīng)用還需努力。未來我們將致力于將這項技術(shù)遷移至工業(yè)光刻工藝流程，并實現(xiàn)互補式金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）整合，將模擬電路和數(shù)字邏輯融入單一晶片�！刮磥硇枰獙⒍嗤ǖ罃�(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和微處理器整合到系統(tǒng)中，并結(jié)合硬件和算法，推廣至不同應(yīng)用范疇。

查詢進一步信息，請訪問官方網(wǎng)站https://www.cpr.cuhk.edu.hk，以及https://doi.org/10.1038/s41467-025-63739-x。（Robin Zhang，產(chǎn)通數(shù)造）    （完）