Marques d'aigua digitals per frenar els fraus: des de les imatges mèdiques fins a les notícies falses

Cada vegada que enviem informació per internet ens exposem a la manipulació de les nostres dades. Desenvolupar una eina nova per protegir les dades digitals d'una manera segura i assequible és el que ha fet un estudi recent liderat per la investigadora Tanya Koohpayeh Araghi, de l'Internet Interdisciplinary Institute (IN3) de la Universitat Oberta de Catalunya (UOC).

L'estudi, que se centra en imatges mèdiques, ofereix avenços significatius en la protecció mitjançant una tècnica innovadora de marcatge d'aigua digital, una espècie de "segell digital" imperceptible que es col·loca en aquests documents. Les aplicacions d'aquesta tècnica engloben des d'imatges mèdiques —radiografies, tomografies automatitzades o ressonàncies magnètiques— i informes de telemedicina fins a la protecció de contingut multimèdia per evitar la difusió de notícies falses.

Publicat en obert a la revista Multimedia Tools and Applications, el nou mètode combina dues eines matemàtiques que es fan servir habitualment per crear marques d'aigua digitals: la transformació per ondetes discretes (DWT) i la descomposició de valors singulars (SVD), i afegeix en aquesta última una profunditat més elevada (una cosa semblant al fet de dur a terme una segona descomposició). El resultat són marques d'aigua digitals més fàcils de crear que aconsegueixen una defensa molt robusta davant de filtratges, processaments digitals de senyals i atacs geomètrics.

Evitar les manipulacions en les dades mèdiques

"El nostre estudi se centra en el desenvolupament de tècniques de marca d'aigua digitals millorades", explica Koohpayeh, investigadora del grup K-ryptography and Information Security for Open Networks (KISON). "No solament milloren la perceptibilitat i la robustesa, sinó que també redueixen la càrrega computacional, cosa que les fa més eficaces i accessibles", afegeix.

Aquests resultats, que els investigadors van provar en imatges mèdiques, són especialment rellevants.

Cada vegada que els metges fan servir internet per transferir imatges o fer un diagnòstic, les dades són vulnerables a atacs. Per això, és imprescindible que hi hagi alguna mena de protecció que asseguri la veracitat i la confidencialitat de les imatges. "És fonamental posar marques d'aigua digitals a tota mena d'imatges mèdiques, resultants de raigs X, TAC o ressonàncies magnètiques", explica Koohpayeh. "És la manera de garantir l'autenticitat i la integritat de les dades de salut", afirma.

Una eina contra les fake news

La tècnica del marcatge d'aigua i de les eines de seguretat digital es pot fer servir, a més, en altres contextos, com ara la protecció dels dispositius connectats a l'internet de les coses, les transaccions amb criptomonedes o la difusió de notícies falses.

És, precisament, en la lluita contra la desinformació que Koohpayeh i el seu equip concentren ara els esforços. El seu objectiu és oferir tècniques que permetin traçar l'origen de les notícies falses, reconèixer la informació legítima i detectar-ne la manipulació.

"És important que el públic sigui conscient dels riscos associats a les notícies falses, ja que fins i tot les petites manipulacions d'imatges o vídeos poden tenir conseqüències greus en la percepció pública i la presa de decisions", explica Koohpayeh.

La recerca de Koohpayeh i el seu equip se centra avui dia en vídeos o imatges, però es podria fer servir en altres formats. També inclou eines com la tecnologia de cadena de blocs (blockchain) o la intel·ligència artificial, per detectar les falsificacions més subtils.

Amb tot, les marques d'aigua digitals continuen essent el seu principal objecte d'estudi. Pel fet d'incrustar informació de manera imperceptible als continguts sense afegir-hi una gran càrrega computacional, ofereixen una eina versàtil: les marques robustes permeten identificar l'origen del contingut —per exemple, si prové de mitjans de comunicació reconeguts—, i les marques fràgils i semifràgils són eficaces per detectar qualsevol manipulació fraudulenta —per exemple, un retoc sobre una fotografia oficial.

Prendre consciència de la nostra vulnerabilitat digital

En un moment en què els deepfakes —una tècnica d'intel·ligència artificial que permet editar vídeos falsos de persones que aparentment són reals— i les falsificacions s'han imposat en el món digital, també cal que el públic prengui consciència de la importància d'aquestes eines per protegir el seu propi benestar. Les nostres imatges i dades cada vegada són més vulnerables, encara que no en siguem conscients.

"És important que el públic comprengui els riscos associats a la difusió d'imatges en línia i adopti mesures per protegir la seva pròpia informació. Si som conscients de la importància de verificar l'autenticitat del contingut digital, podrem treballar junts per combatre la desinformació i protegir la integritat de la informació en línia", afirma l'experta.

Dos projectes finançats per l'Institut Nacional de Ciberseguretat

El grup de recerca KISON de la UOC disposa actualment de dues iniciatives que acaben de rebre finançament de l'Institut Nacional de Ciberseguretat (INCIBE). L'equip, dirigit per David Megías, catedràtic i director de l'IN3, participa en la càtedra ARTEMISA, coordinada per la Universitat Pompeu Fabra, que entre els seus objectius busca fomentar les vocacions científiques en l'àmbit professional de la ciberseguretat.

A més, KISON ha començat, amb la Universitat Autònoma de Barcelona, el projecte DANGER, per generar solucions per al filtratge de contingut fals o maliciós, protegir els dispositius de l'internet de les coses i les transaccions amb criptomonedes, i millorar la seguretat de les xarxes 5G.

Aquesta recerca de la UOC afavoreix els objectius de desenvolupament sostenible (ODS) de l'ONU 4, educació de qualitat; 5, igualtat de gènere, i 9, indústria, innovació i infraestructura.

Article de referència

Araghi, T. K., Megías, D. Analysis and effectiveness of deeper levels of SVD on performance of hybrid DWT and SVD watermarking. Multimed Tools Appl 83, 3895-3916 (2024). https://doi.org/10.1007/s11042-023-15554-z.

UOC R&I

La recerca i innovació (R+I) de la UOC contribueix a solucionar els reptes a què s'enfronten les societats globals del segle XXI mitjançant l'estudi de la interacció de la tecnologia i les ciències humanes i socials, amb un focus específic en la societat xarxa, l'aprenentatge en línia i la salut digital.

Els més de 500 investigadors i investigadores i més de 50 grups de recerca s'articulen entorn dels set estudis de la UOC, un programa de recerca en aprenentatge en línia (e-learning research) i dos centres de recerca: l'Internet Interdisciplinary Institute (IN3) i l'eHealth Center (eHC).

A més, la Universitat impulsa la innovació en l'aprenentatge digital mitjançant l'eLearning Innovation Center (eLinC), i la transferència de coneixement i l'emprenedoria de la comunitat UOC amb la plataforma Hubbik.

Els objectius de l'Agenda 2030 per al Desenvolupament Sostenible de les Nacions Unides i el coneixement obert són eixos estratègics de la docència, la recerca i la innovació de la UOC. Més informació: research.uoc.edu.