Криптологи компании Microsoft разработали алгоритм шифрования
последовательностей ДНК, который позволяет анализировать их
традиционными биоинформатическими методами и при этом не дает
скомпрометировать 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 официально
публично доступны.