[Technology] Hy vọng về một loại vác-xin có thể phòng chống bệnh sốt rét

profpreisermalaria. ​
Một phát hiện mới của các nhà khoa học đến từ trường Đại học công nghệ Nanyang Singapore (NTU) mang đến hứa hẹn về khả năng phát triển một loại vác-xin phòng chống bệnh sốt rét. Kết quả sau 5 năm nghiên cứu đã tạo ra một bước ngoặt dựa trên khả năng ngăn chặn sự xâm lấn các tế bào hồng cầu bởi những ký sinh chết người.

Theo tổ chức Y tế thế giới WHO, khoảng gần một nửa dân số thế giới, hay khoảng 3,3 tỷ người, có nguy cơ bị lây bệnh sốt rét, và đã có khoảng 627.000 ca sốt rét được ghi nhận trong năm 2012. Hiện tại chưa có một loại vác-xin nào để phòng chống sốt rét, mặc dù các nhà khoa học trên khắp thế giới vẫn đang tiếp tục làm việc tích cực để hướng về mục tiêu đó.

Không giống như phương pháp tạo ra các kháng thể, các nghiên cứu của NTU chọn một phương pháp khác. Các tế bào hồng cầu là mục tiêu tấn công của các ký sinh trùng sốt rét, Plasmodium falciparum (P. falciparum), sau đó nó truyền virus tới cơ thể vật chủ, nơi nó sẽ phát triển và sinh sản gây ra sốt, đau đầu, buồn nôn và có một vài trường hợp gây nguy hiểm đến tính mạng.

Phương pháp do NTU phát triển sẽ ngăn ngừa các ký sinh trùng tấn công tế bào hồng cầu ở ngay giai đoạn đầu tiên. Vác-xin sẽ phá vỡ tín hiệu canxi giữa ký sinh trùng và tế bào của vật chủ. Những thứ cần quan tâm là 2 loại protein, erythrocyte-binding-like-proteins (EBLs), erythrocyte-binding-like protein (EBLs) và reticulocyte-binding protein hômlogues (RHs). Cả hai protein này được sử dụng bởi ký sinh P. falciparum trong giai đoạn đầu của quá trình xâm nhập nơi các bào quan đặc biệt, còn được biết là rhoptry và micrneme ký sinh lên tế bào vật chủ. Nghiên cứu của các nhà khoa học ở NTU đã chỉ ra rằng, bằng cách phá vỡ quá trình xâm nhập thì ký sinh trùng sẽ bị ngăn chặn lại.

Các kháng thể đơn dòng, kháng thể đồng nhất sản sinh ra bởi những tế bào miễn dịch vô tính, đã được dùng để ngăn chặn protein RH và EBL. Điều này đạt được khi phá vỡ các tín hiệu canxi giữa PfRH1 (một loại protein RH có trong ký sinh trùng P. falciparum) và vật chủ. Các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng việc phá vỡ liên kết tín hiệu canxi còn có thể ngăn chặn sự hình thành và giải phóng từ EBL protein EBA175, giúp chặn đứng hoàn toàn quá trình xâm nhập.

Sự phát triển của máy quét huỳnh quang tần suất cao đóng vai trò quan trọng trong những kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học ở NTU. Công nghệ mới này cho phép họ nhanh chóng nhận dạng được các kháng thể có tác động đến việc ngăn chặn ký sinh trùng sốt rét xâm nhập vào tế bào hồng cầu. Các nhà khoa học hy vọng bước ngoặt này sẽ là tiền đề để tìm ra một phương thuốc hiệu quả giúp chống lại bệnh sốt rét trong thời gian dài.

profpreisermalaria-1.
Các nhà khoa học ở trường đại học NTU.

[Technology] Các nhà nghiên cứu phá thành công khóa mã hóa an toàn nhất hiện nay bằng âm thanh

tấn-công-âm-thanh. ​
Mới đây, các nhà nghiên cứu tại đại học Tel Aviv và viện khoa học Weizmann (Israel) đã thành công trong việc giải mã một trong những thuật toán mã hóa an toàn nhất hiện nay là RSA 4096 bit bằng cách dùng microphone để lắng nghe một chiếc máy tính khi nó giải mã dữ liệu đã mã hóa. Cuộc tấn công của các chuyên gia bảo mật khá đơn giản và có thể được thực hiện với các phần cứng thô sơ.

Daniel Genkin, Adi Shamir (2 nhà đồng sáng lập thuật toán RSA) và Eran Tromer đã sử dụng một kỹ thuật có tên gọi “side channel attack” (tấn công kênh bên) để giải mã âm thanh. Một kênh bên (side channel) là một kênh tấn công trung gian, khác thường và không đảm bảo bảo mật. Có thể hình dung như sau, trên điện thoại bạn đặt mật mã số để khóa máy. Bạn đưa điện thoại cho 1 ai đó thì người ta không thể trực tiếp xâm nhập vào bên trong nếu không có mã số. Tuy nhiên, nếu họ có thể đoán mật khẩu bằng cách nhìn vào các vết vân tay, vết dơ trên màn hình để mở khóa thì đây là một kênh bên. Trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu bảo mật đã lắng nghe âm thanh tần số cao (từ 10 đến 150 KHz) do máy tính tạo ra khi nó giải mã dữ liệu.

Nghe có vẻ điên rồ nhưng với những phần cứng phù hợp, điều này hoàn toàn có thể xảy ra. Để khởi đầu, bạn cần biết chính xác tần số âm thanh để lắng nghe và sử dụng các bộ lọc tần số cao/thấp để đảm bảo chỉ nghe những âm thanh phát ra từ máy tính khi CPU giải mã dữ liệu. Trên thực tế, tín hiệu âm thanh được tạo ra bởi bộ điều áp của CPU khi nó cố gắng duy trì điện áp không đổi trong nhiều điều kiện xử lý nặng nhẹ khác nhau. Sau đó, một khi bạn đã có được tín hiệu, bạn sẽ giải mã tín hiệu thành thông tin có nghĩa.

tấn-công-âm-thanh-2.
Ảnh phổ đo tần số âm thanh của các hoạt động khác nhau của CPU được microphone Bruel&Kjaer 4939 ghi lại. Trục hoành là tần số (0 – 310 kHz), trục tung là thời gian (3,7 giây) và mật độ là tỉ lệ tương ứng với mức năng lượng tức thời trong băng tần.

Các nhà nghiên cứu đã tập trung vào một phần mềm mã hóa rất đặc trưng có tên GnuPG 1.x (một phiên bản nguồn mở/miễn phí của PGP hay Pretty Good Privacy – phần mềm mã hóa và giải mã dữ liệu bảo mật. PGP thường được dùng cho các khâu đăng nhập, mã hóa và giải mã văn bản, email, tập tin, thư mục và cả phân vùng ổ đĩa. PGP được tạo ra bởi Phil Zimmermann vào năm 1991). Bằng một số phép phân tích giải mã thông minh, các nhà nghiên cứu đã có thể lắng nghe tín hiệu rò rỉ từ CPU khi nó đang giải mã dữ liệu. Sau đó, họ tiếp tục nghe các luồng âm thanh để tiến đoán khóa giải mã. Phương pháp tấn công này không hoạt động trên các hệ mã hóa hoặc phần mềm mã hóa khác. Nếu muốn thực hiện, họ phải bắt đầu lại từ đầu và nghe lại toàn bộ âm thanh rò rỉ.

Kết quả từ hoạt động tấn công trên là họ đã thành công trong việc giải mã các khóa mã hóa trong một khoảng cách 4 m với một chiếc microphone chất lượng cao hình chảo parabol. Hấp dẫn hơn, họ còn tìm cách thực hiện cuộc tấn công với một chiếc smartphone để cách chiếc laptop 30 cm. Nhóm nghiên cứu đã thực hiện cuộc tấn công trên nhiều chiếc laptop và desktop khác nhau với nhiều cấp độ thành công. Điều đáng chú ý là dữ liệu điện cùng loại có thể được dự đoán từ nhiều nguồn – chẳng hạn như từ jack cắm điện trên tường, từ đầu cuối của sợi cáp Ethernet hoặc chỉ đơn thuần là chạm vào chiếc máy tính.

tấn-công-âm-thanh-3.
Thiết lập cơ bản với máy tính A đang giải mã và microphone B, các thành phần khác có thể được giấu đi.​

Trên thực tế, hoạt động giải mã qua tín hiệu âm thanh thực sự là một mối nguy hiểm tiềm năng. Thử nghĩ nếu như bạn đang giải mã một số tập tin trên máy tính trong khi đang ngồi ở thư viện, quán café, hay một địa điểm công cộng … ai đó có thể lấy được khóa mã hóa của bạn chỉ đơn giản bằng cách đặt chiếc điện thoại của họ gần chiếc máy tính mà bạn đang dùng. Thêm nữa, một kẻ tấn công có thể sử dụng tín hiệu âm thanh để đưa malware vào điện thoại của bạn để lắng nghe các khóa mã hóa. Với việc mã HTML5 và Flash có thể được truy xuất vào phần cứng như microphone, kẻ tân công hoàn toàn có thể phát triển một trang web để lắng nghe khóa mã hóa. Các nhà nghiên cứu tậm chí còn nghĩ ra một kịch bản khủng khiếp hơn: Đặt một chiếc microphpne vào một máy chủ – chiếc máy chủ này đặt trên giá cùng với các máy chủ khác trong một trung tâm dữ liệu và microphone sẽ âm thầm thu thập khóa mã hóa từ hàng trăm máy chủ gần đó.

Nếu bạn muốn đảm bảo dữ liệu được an toàn, chỉ có 2 lựa chọn: 1 là mã hóa cực mạnh, 2 là bảo vệ dữ liệu theo phương pháp vật lý hoặc cả 2 giải pháp cùng lúc. Nếu một kẻ tấn công không thể tiếp cận vật lý với dữ liệu, dĩ nhiên khả năng đánh cắp khóa mã hóa sẽ khó khăn hơn. Vì vậy, trước những cuộc tấn công qua âm thanh tiềm tàng, bạn có thể sử dụng các giải pháp bảo vệ vật lý như đặt laptop vào các hộp cách ly âm thanh, không để ai lại gần máy tính khi đang giải mã dữ liệu hoặc sử dụng các nguồn âm thanh băng rộng tần số đủ cao để gây nhiễu.

Tấn công máy tính bằng âm thanh là một vấn đề đang được quan tâm trong thời gian gần đây. Ngay tháng trước, chúng ta đã được biết đến một loại malware có tên BadBiOS, phá hoại phần sụn và lây nhiễm từ máy này sang máy khác qua loa.

[Discovery] Lược sử tàu ngầm quân sự thế giới

lịch sử tàu ngầm thế giới

Tàu ngầm USS Florida thuộc lớp Ohio của Hải quân Mỹ. Tháng 5/2013. 

Tránh xa khỏi con mắt tò mò của người dân, thoát khỏi các vệ tinh và các máy bay do thám, biển sâu là nơi các quốc gia cất giữ một phần tiềm năng quân sự thực sự của mình. Thế nhưng, xuất phát điểm của tàu ngầm quân sự lại là rất khiêm tốn: Các mẫu tàu ngầm đầu tiên trong lịch sử chỉ được thiết kế để tấn công các con tàu ở gần bờ hoặc đang ở trong cảng và có động cơ bằng… tay. Turtle – chiếc tàu ngầm điều khiển bằng tay do nhà sáng chế Bushnell phát minh vào thập niên 1770 đã không thể đánh đắm bất cứ một con thuyền nào cả.

lịch sử tàu ngầm thế giới

Mô hình tàu ngầm Turtle trong cuộc Cách mạng Mỹ được trưng bày tại Bảo tàng Quốc gia Hải quân Hoa Kỳ, cùng mô hình nhà sáng chế David Bushnell. 

Trong suốt một thời gian dài, tàu ngầm quân sự không hoạt động thành công. Đến khoảng 100 năm sau, trong cuộc nội chiến của nước Mỹ, tàu ngầm CSS H.L. Hunley của Liên minh Miền Nam Hoa Kỳ trở thành chiếc tàu ngầm đầu tiên trong lịch sử có thể đánh chìm thành công một chiếc tàu chiến. Nạn nhân đầu tiên của nó là tàu US Housatonic của quân đội miền Bắc. Tuy vậy, chính tàu Hunley cũng nhanh chóng bị chìm sau đó. Các cuộc khai quật sau này cho thấy rất có thể sau khi gắn thủy lôi vào tàu Housatonic, Hunley đã không di chuyển ra vị trí đủ xa và do đó bị ảnh hưởng bởi vụ nổ.

lịch sử tàu ngầm thế giới

Tranh vẽ tàu H.L. Hunley dựa trên một bức ảnh được chụp vào năm 1863. 

Trong khoảng thời gian tiếp theo, tàu ngầm dần dần trở thành một trong các biện pháp chính để bảo vệ các bờ biển. Tư tưởng dùng tàu ngầm để phòng thủ được tiếp tục cho tới khi quân đội Đức dùng tàu ngầm để di chuyển từ bờ biển của họ tới Quần đảo Anh trong Thế Chiến Thứ Nhất. Thế Chiến Thứ Hai đánh dấu sự ra mắt của những chiếc tàu ngầm quân sự với khoảng cách tấn công dài hơn. Ngay cả khi đã sở hữu nhiều tiến bộ về công nghệ, tàu ngầm của Đức, Nhật và Mỹ vẫn dành nhiều thời gian di chuyển trên mặt nước hơn là dưới mặt nước. Tàu ngầm trong Thế Chiến Thứ Hai thường chỉ lặn xuống khi phát hiện máy bay hoặc tàu thủy tới gần.

Càng ngày, khả năng phát hiện tàu ngầm của các bên tham chiến càng trở nên tốt hơn, do đó Liên Xô và Mỹ đã đẩy mạnh nghiên cứu để phát triển ra các mẫu tàu ngầm có thể dành nhiều thời gian dưới nước hơn. Phần lớn các nghiên cứu này được dựa trên các đột phá mà quân đội Đức Quốc Xã phát triển trong giai đoạn sau của cuộc chiến.

lịch sử tàu ngầm thế giới

Mô hình vẽ tàu ngầm Type XXI của Đức do Hải quân Mỹ phác thảo. 

Tàu ngầm Hạng XXI của Đức Quốc Xã, một chiếc tàu ngầm tân tiến hơn tất cả các mẫu tàu ngầm của quân đội Đồng Minh, đã được cả Nga và Mỹ nghiên cứu. Công nghệ từ XXI được áp dụng vào các mẫu tàu ngầm tiếp theo, ví dụ như ống thông hơi để tái tạo không khí và các loại cảm biến tân tiến, đã giúp tạo ra bước tiến lớn tiếp theo cho lĩnh vực phát triển tàu ngầm.

Đỉnh cao của các bước tiến này là vào năm 1955, khi tàu ngầm USS Nautilus được trang bị năng lượng hạt nhân của Hải quân Mỹ lập kỷ lục mới về thời gian ẩn mình dưới nước trong một chuyến đi tới Puerto Rico. Chuyến đi này có 2 mục đích: Biểu dương sức mạnh quân sự đối với Liên Xô trong Chiến Tranh Lạnh, và thay đổi hoàn toàn cách nghĩ về tàu ngầm quân sự – với vai trò vũ khí chiến tranh. Hyman Rickover, đô đốc “bảo thủ và cứng rắn” nhất của Hải quân Hoa Kỳ, là người trực tiếp dẫn đầu dự án Nautilus.

lịch sử tàu ngầm thế giới

Tàu ngầm hạt nhân trở thành một hiện tượng văn hóa, sau chuyến đi của Nautilus. 

Tàu ngầm có lò phản ứng hạt nhân có thể giúp tàu di chuyển trong hàng tuần liên tục, không cần nổi lên bờ. Bởi vậy, giới hạn duy nhất cho khả năng quân sự của các con tàu này là lượng thực phẩm cần thiết cho các thủy thủ.

Chuyến đi của Nautilus vào năm 1955 là một cú sốc lớn cho Liên Xô. 2 năm sau, Nga đáp trả với sự ra mắt của K3 Leninsky Komsomol. Trong khi tàu ngầm hạt nhân cho phép Mỹ và Nga có thể tấn công tàu thủy một cách bí mật, khả năng ở dưới nước hàng tuần lễ liền giúp tạo ra một vũ khí chiến lược mới: tàu ngầm mang tên lửa hạt nhân.

lịch sử tàu ngầm thế giới

Ảnh chụp tàu K3 Leninsky Komsomol. 

Các mẫu tàu ngầm mới cùng với cuộc đua tên lửa không gian, các mối đe dọa hạt nhân và các nguy cơ tiềm ẩn trong Chiến tranh lạnh đã khiến mối quan hệ giữa Mỹ và Nga trở nên căng thẳng hơn bao giờ hết. Bất cứ lúc nào, Mỹ hoặc Nga cũng phải đối mặt với nguy cơ một đầu đạn hạt nhân “bỗng dưng xuất hiện” từ những chiếc tàu ngầm nằm ngoài biển sâu – mối lo ngại này đã trở thành nội dung cho cuốn sách The Hunt for Red October và cũng có ảnh hưởng lớn tới văn hóa Mỹ thời điểm đó. Cả Mỹ và Nga đều sản xuất ra 2 loại tàu ngầm chính: Loại đi săn (tàu tấn công) và loại phá hoại/phòng ngự (tàu lớn).

Cuộc chiến giữa Mỹ và Nga trong Chiến tranh lạnh chủ yếu là thông qua quá trình theo dõi nhau. Cuộc chiến “lạnh” này đã chính thức kết thúc khi Liên Xô sụp đổ vào năm 1991. Trong những năm cuối của Chiến tranh lạnh, Mỹ đã phát triển ra dòng tàu ngầm Seawolf, đây là một trong những dòng tàu tấn công nhanh nhất, lặn sâu nhất và bền bỉ nhất trong lịch sử nhân loại.

lịch sử tàu ngầm thế giới

USS Seawolf. Ảnh của Hải quân Mỹ. 

Seawolf được thiết kế với mục đích chính là săn đuổi các con tàu lớn của Liên Xô trên đại dương, song sau Chiến tranh lạnh, cục diện cuộc chơi lại một lần nữa thay đổi. Sau khi sản xuất ra 3 chiếc Seawolf, Mỹ phát triển một dòng tàu ngầm mới với nhiệm vụ phòng thủ gần bờ hơn là ngoài biển: Tàu ngầm lớp US Virginia.

Tàu ngầm lớp US Virginia là dòng tàu ngầm chuyên đi tàu ngoài bờ biển nhằm thu thập thông tin tình báo, và cũng để hỗ trợ các nhóm đặc nhiệm. Ngược lại, đội quân tàu ngầm của Nga bị lãng quên. Trong khi không thể phát triển một đội tàu ngầm tuần tiễu trong nhiều năm liền, Nga vẫn hiểu rất rõ về tàu ngầm hạt nhân và hiện cũng đang phát triển nhiều lớp tàu ngầm mới.

Trong khi cả Mỹ và Nga đều dựa dẫm vào tàu ngầm hạt nhân, các thế lực khác đang nghiên cứu phát triển các động cơ diesel. Công nghệ động lực không cần không khí AIP giúp tàu ngầm không cần tới các ống thông hơi mà vẫn có thể hoạt động tốt. Do cuộc đua tàu ngầm giữa Mỹ và Nga đã ngừng lại, các mẫu tàu ngầm mới chủ yếu được phát triển để hoạt động gần bờ. Hiện nay, Đức, Thụy Điển, Pháp, Nga và Tây Ban Nha cùng các quốc gia khác đang tham gia xuất khẩu cho một cuộc đua tàu ngầm mới đang diễn ra do các tranh chấp tại Biển Đông.

Trung Quốc và Ấn Độ cũng đang tự phát triển các mẫu tàu ngầm nội địa. Đâu đó dưới mặt biển thầm lặng, cuộc đua vũ trang đang trở nên sôi động hơn bao giờ hết, từng phút từng giây.