ForschungWissenschaftler der Uni erfinden fälschungssichere Siegel

Hakam Agha hält in seiner Hand eine kleine, rechteckige Glasscheibe. Sie hat Ähnlichkeit mit solchen, wie man sie mit einer Probe versehen unter ein Mikroskop legt. Darauf sind drei glitzernde Quadrate aufgemalt. Die Farbe schillert in der Sonne, die durch das Fenster am Campus Limpertsberg der Uni scheint. Wenn der Forscher das Glas in seinen Fingern neigt, sodass das Licht anders darauf fällt, dann verändert sich die Farbe. Aus einem kräftigen Neongrün wird Blau.

Die Farbe, die ebenso gut ein neuer Nagellack oder extravagante Autofarbe sein könnte, birgt ein Geheimnis, denn damit soll Kriminellen das Handwerk gelegt werden. Hakam Agha und sein Kollege Jan Lagerwall sind zwei der Köpfe hinter diesem Projekt.

Die geheimnisvolle Farbe besteht aus einer Trägersubstanz, in die spezielle Kristalle gemischt sind, die mit bloßem Auge nicht auszumachen sind. Wird dieses Gemisch aufgetragen und trocknen gelassen, dann ordnen sich die Kristalle darin völlig zufällig an. Scheint nun ein Licht darauf, dann reflektieren die Kristalle es hin und her, strahlen sich gegenseitig an, und reflektieren das Licht zum Auge des Betrachters. So ergibt sich das schillernde Farbenspiel, das die Sonne auf dem Limpertsberg offenbart hat. Würde man diese Farbe mit der nötigen Vergrößerung betrachten, dann würde man etwas sehen, was an das Muster erinnert, das man sieht, wenn man in ein Kaleidoskop blickt.

Die so entstandenen Muster sind einzigartig und genau das ist es, was die Wissenschaftler interessiert. Sie machen die Farbkleckse zu einem unkopierbaren Code. Um ihn exakt zu kopieren, müssten man die Position und Ausrichtung jedes einzelnen der winzigen Kristalle korrekt nachmachen. Das sei so gut wie unmöglich und wenn, dann nur mit einem Aufwand, der jedes kriminelle Unterfangen unprofitabel werden lasse, erklären die Erfinder.

Fälschungen seien ein großes Problem, bewerben die beiden ihre Idee. Gefälscht wird heute so gut wie alles. Vom Katzenfutter bis hin zu Flugzeugteilen. Das verursacht zum einen wirtschaftlichen Schaden, wenn etwa Designerklamotten gefälscht werden. Mitunter kann es aber auch ganz schön gefährlich werden, denn nicht immer wissen die Kunden, dass sie ein gefälschtes Produkt gekauft haben. So wurden die Luftstreitkräfte der Vereinigten Staaten, die US Air Force, in der Vergangenheit Opfer von Betrügern, die ihnen gefälschte Flugzeugteile verkauften. Ein Untersuchungsbericht stellte fest, dass durch die gefälschten Teile die Leben von Soldaten und Soldatinnen aufs Spiel gesetzt wurden. Auch Medizin wird heute gefälscht, sodass Patienten unter Umständen ein wirkungsloses oder falsches Medikament bekommen.

Agha und Lagerwall sind der Meinung, der fälschungssichere Farb-Code könnte ein Gamechanger sein. Die Idee: Das Original-Produkt wird mit einem Farb-Code versehen – einem „tag“ (engl. für Etikett). Dann wird der Code eingescannt und in einem Computersystem hinterlegt. Damit kann das Produkt nun abgeglichen und auf seine Echtheit hin überprüft werden. Das „tag“ ist wie ein unverwechselbarer Fingerabdruck, an dem sich der Gegenstand wiedererkennen lässt.

Auf die gleiche Weise könnten Produkte aus fairem Handel gekennzeichnet werden. Zertifizierungsorganisationen könnten vor Ort überprüfen, ob die Produkte ihren Ansprüchen genügen. Mit den „tags“ aus Luxemburg versehen, könnte sichergestellt werden, dass das Produkt, das beim Kunden ankommt, jenes ist, das von der Organisation zertifiziert wurde. Die globalen Lieferketten seien lang und viel könne passieren, erklärt Agha. Container könnten gestohlen oder ausgetauscht werden. Ein weiteres Einsatzgebiet sind Diamanten. Die „tags“ könnten, so der Forscher, eingesetzt werden, um zu gewährleisten, dass die Steine nicht aus einem Konfliktgebiet kommen.

Die Idee sei nicht, ein Etikett zu machen, dass auf ein Objekt geklebt werde, erklärt Jan Lagerwall. Vielmehr soll das „tag“ in das Produkt integriert werden, sodass es nicht abgenommen oder ausgetauscht werden kann. Wird die Farbe direkt auf einen Gegenstand aufgetragen, kann sie nicht abgekratzt werden, ohne die Anordnung der Kristalle zu zerstören. Das Brillante an der Erfindung: Die Farbe kann so hergestellt werden, dass sie nur UV-Licht oder IR-Licht reflektiert und für das menschliche Auge unsichtbar ist. Das sei insbesondere wichtig, wenn Schmuck oder Kunstwerke mit den „tags“ versehen werden, glauben die Wissenschaftler. Hinzu komme, dass das Material recht billig sei.

Ein weiterer Wissenschaftler kommt ins Spiel: Gabriele Lenzini ist Forscher an der Hightech-Schmiede der Uni, dem SnT (Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trust). Er kümmert sich bei dem Projekt um die IT-Seite. Einen einzigartigen Farbcode herzustellen, ist das eine. Die Einzigartigkeit einzufangen und digital aufzubereiten das andere. Lenzini sah sich vor eine Herausforderung gestellt. Denn: Je nachdem, wie die Lichtbedingungen sind (Intensität, Winkel usw.), ergibt sich ein anderes Farbenspiel.

Die Aufgabe, die sich ihm stellt, vergleicht Lenzini mit dem Erkennen von Gesichtern. Fotos von ein und demselben Gesicht können sich aufgrund der Lichtverhältnisse unterscheiden. Dazu können sie noch einen anderen Hintergrund haben. Die meisten Menschen sind gut darin, die Einzigartigkeit eines Gesichtes zu erkennen, und können sie unterscheiden. Einem Computerprogramm allerdings muss man genau sagen, worauf es achten soll und wie es mit den unterschiedlichen Hintergründen und Lichtverhältnissen umzugehen hat. Im Ergebnis gelingt es dem Computer, das Bild der Kristalle in einen Code umzuwandeln. Dieser Code kann gespeichert und dann weiterverarbeitet werden.

Lenzini und sein Team arbeiten sich an dem neuen „tag“ ab, den Lagerwall und Agha herstellen. Unter anderem haben sie untersucht, ob ein neuronales Netzwerk (sog. Künstliche Intelligenz) genutzt werden kann, um die Codes abzulesen – mit Erfolg. Aber auch ein Algorithmus, der zur Analyse von Fingerabdrücken benutzt wird, kommt zum Einsatz.

Lagerwall unterstreicht diesen Aspekt der Kollaboration zwischen seinem Team und dem von Lenzini. „Keiner von uns könnte das alleine machen“, so der Forscher.