Marcas de agua digitales para frenar los fraudes: desde las imágenes médicas hasta las noticias falsas

Cada vez que mandamos información por internet nos exponemos a la manipulación de nuestros datos. Desarrollar una nueva herramienta para proteger los datos digitales de una forma segura y asequible es lo que ha hecho un trabajo reciente liderado por la investigadora Tanya Koohpayeh Araghi, del Internet Interdisciplinary Institute (IN3) de la Universitat Oberta de Catalunya (UOC).

El estudio, que se centra en imágenes médicas, ofrece avances significativos en la protección a través de una innovadora técnica de marcaje de agua digital, una especie de "sello digital" imperceptible que se coloca en estos documentos. Las aplicaciones de esta técnica abarcan desde imágenes médicas —radiografías, tomografías computarizadas o resonancias magnéticas— e informes de telemedicina hasta la protección de contenido multimedia para evitar la difusión de noticias falsas.

Publicado en abierto en la revista Multimedia Tools and Applications, el nuevo método combina dos herramientas matemáticas que se usan habitualmente para crear marcas de agua digitales: la transformación wavelet discreta (DWT) y la descomposición de valores singulares (SVD), y añade a esta última una profundidad mayor (algo así como realizar una segunda descomposición). El resultado son marcas de agua digitales más fáciles de crear que consiguen una defensa muy robusta ante filtrados, procesamientos digitales de señales y ataques geométricos.

Evitar las manipulaciones en los datos médicos

"Nuestro trabajo se centra en el desarrollo de técnicas de marcas de agua digitales mejoradas", explica Koohpayeh, investigadora del grupo K-ryptography and Information Security for Open Networks (KISON). "No solo mejoran la perceptibilidad y la robustez, sino que también reducen la carga computacional, lo que las hace más eficaces y accesibles", añade.

Estos hallazgos, que los investigadores probaron en imágenes médicas, son especialmente relevantes.

Cada vez que los médicos usan internet para transferir imágenes o hacer un diagnóstico, los datos son vulnerables a ataques. Por eso, resulta imprescindible que exista algún tipo de protección que asegure la veracidad y confidencialidad de las imágenes. "Es fundamental poner marcas de agua digitales en todo tipo de imágenes médicas, resultantes de rayos X, TAC o resonancias magnéticas", explica Koohpayeh. "Es la forma de garantizar la autenticidad y la integridad de los datos de salud", afirma.

Una herramienta contra las fake news

La técnica del marcaje del agua y de las herramientas de seguridad digital puede usarse, además, en otros contextos, tales como la protección de los dispositivos conectados al internet de las cosas, las transacciones con criptomonedas o la difusión de noticias falsas.

Es, precisamente, en la lucha contra la desinformación, donde Koohpayeh y su equipo están concentrando ahora sus esfuerzos. Su objetivo es ofrecer técnicas que permitan trazar el origen de las noticias falsas, reconocer la información legítima y detectar su manipulación.

"Es importante que el público sea consciente de los riesgos asociados a las noticias falsas, ya que incluso las pequeñas manipulaciones de imágenes o videos pueden tener graves consecuencias en la percepción pública y la toma de decisiones", explica Koohpayeh.

La investigación de Koohpayeh y su equipo se centra hoy en día en vídeos o imágenes, pero podría utilizarse en otros formatos. También incluye herramientas como la tecnología de cadena de bloques (blockchain) o la inteligencia artificial, para detectar las falsificaciones más sutiles.

Sin embargo, las marcas de agua digitales siguen siendo su principal objeto de estudio. Al incrustar información de forma imperceptible en los contenidos sin añadir una gran carga computacional, ofrecen una herramienta versátil: las marcas robustas permiten identificar el origen del contenido —por ejemplo, si procede de medios de comunicación reconocidos—, y las marcas frágiles y semifrágiles son eficaces para detectar cualquier manipulación fraudulenta —por ejemplo, un retoque sobre una fotografía oficial—.

Tomar conciencia de nuestra vulnerabilidad digital

En un momento en el que los deepfakes —una técnica de inteligencia artificial que permite editar vídeos falsos de personas que aparentemente son reales— y las falsificaciones se han impuesto en el mundo digital, es también necesario que el público tome conciencia de la importancia de estas herramientas para proteger su propio bienestar. Nuestras imágenes y datos cada vez resultan más vulnerables, aunque no seamos conscientes de ello.

"Es importante que el público comprenda los riesgos asociados a la difusión de imágenes en línea y tome medidas para proteger su propia información. Al ser conscientes de la importancia de verificar la autenticidad del contenido digital, podemos trabajar juntos para combatir la desinformación y proteger la integridad de la información en línea", afirma la experta.

Dos proyectos financiados por el Instituto Nacional de Ciberseguridad

El grupo de investigación KISON de la UOC cuenta en la actualidad con dos iniciativas recientemente financiadas por el Instituto Nacional de Ciberseguridad (INCIBE). El equipo, dirigido por David Megías, catedrático y director del IN3, participa en la cátedra ARTEMISA, coordinada por la Universidad Pompeu Fabra, que entre sus objetivos busca fomentar las vocaciones científicas en el ámbito profesional de la ciberseguridad.

Además, KISON ha comenzado, junto con la Universitat Autònoma de Barcelona, el proyecto DANGER, para generar soluciones para el filtrado de contenido falso o malicioso, proteger los dispositivos del internet de las cosas y las transacciones con criptomonedas, y mejorar la seguridad de las redes 5G.

La investigación de KISON favorece los objetivos de desarrollo sostenible (ODS) de la ONU 4, educación de calidad; 5, igualdad de género, y 9, industria, innovación e infraestructura.

Artículo de referencia

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 investigación e innovación (I+i) de la UOC contribuye a solucionar los retos a los que se enfrentan las sociedades globales del siglo XXI mediante el estudio de la interacción de la tecnología y las ciencias humanas y sociales, con un foco específico en la sociedad red, el aprendizaje en línea y la salud digital.

Los más de 500 investigadores e investigadoras y más de 50 grupos de investigación se articulan en torno a los siete estudios de la UOC, un programa de investigación en aprendizaje en línea (e-learning research) y dos centros de investigación: el Internet Interdisciplinary Institute (IN3) y el eHealth Center (eHC).

La universidad impulsa, también, la innovación en el aprendizaje digital a través del eLearning Innovation Center (eLinC), y la transferencia de conocimiento y el emprendimiento de la comunidad UOC con la plataforma Hubbik.

Los objetivos de la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas y el conocimiento abierto son ejes estratégicos de la docencia, la investigación y la innovación de la UOC. Más información: research.uoc.edu.