Tese

Alinhamento de pares de sequências biológicas com privacidade preservada: uma abordagem homomórfica (2025)

• Authors:
  • Ferreira, Bryan Kano
  • Terada, Routo (Orientador)
• Autor USP: FERREIRA, BRYAN KANO - IME
• Unidade: IME
• Sigla do Departamento: MAC
• DOI: 10.11606/D.45.2025.tde-26092025-041931
• Subjects: BIOINFORMÁTICA; CRIPTOLOGIA; SEQUENCIAMENTO GENÉTICO; PRIVACIDADE
• Keywords: Alinhamento de sequências biológicas; Bioinformatics; Biological sequence alignment; Criptografia homomórfica; Homomorphic encryption; Mecanismos de preservação de privacidade; Privacy-preserving mechanisms
• Agências de fomento:
  • Financiamento CAPES
• Language: Português
• Abstract: Com uma maior democratização do sequenciamento genético, a proteção desses dados tornou-se uma demanda social e econômica relevante. O presente trabalho apresenta avanços na aplicação de computação homomórfica a algoritmos de alinhamento de pares de sequências biológicas. As contribuições objetivas deste trabalho incluem uma análise formal da complexidade e viabilidade computacional do algoritmo proposto por Bataa et al., que realiza alinhamento local de sequências sob o esquema TFHE, com substituição do procedimento tradicional de backtracking por um mecanismo de propagação de coordenadas. Além disso, propomos uma técnica original para tornar compatível com FHE o uso de matrizes de pontuação arbitrárias, viabilizando algoritmos baseados em sistemas reais como BLOSUM ou PAM. Demonstramos a equivalência semântica entre o acesso direto à matriz e a computação via produto interno vetorial sobre codificações one-hot, e analisamos matematicamente a profundidade dos circuitos correspondentes, evidenciando sua adequação ao paradigma homomórfico. A implementação prática da variação que suporta o uso de matrizes de pontuações biologicamente informadas foi realizada, as análise de viabilidade consideraram diferentes cenários. Os testes abrangeram comparações de tempo de execução, consumo de memória e escalabilidade, permitindo validar empiricamente os limites e potencialidades da abordagem. Como resultado, temos que o impacto final da variação proposta não aumenta de formasignificativa o consumo de recursos em comparação com a versão sem suporte ao uso de matrizes de pontuação arbitrárias
• Imprenta:
  • Publisher place: São Paulo
  • Date published: 2025
• Data da defesa: 28.07.2025

Informações sobre o DOI: 10.11606/D.45.2025.tde-26092025-041931 (Fonte: oaDOI API)
• Este periódico é de acesso aberto
• Este artigo é de acesso aberto
• URL de acesso aberto
• Cor do Acesso Aberto: gold
• Licença: cc-by-nc-sa

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How to cite

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• ABNT

  FERREIRA, Bryan Kano. Alinhamento de pares de sequências biológicas com privacidade preservada: uma abordagem homomórfica. 2025. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/45/45134/tde-26092025-041931/. Acesso em: 03 jan. 2026.

• APA

  Ferreira, B. K. (2025). Alinhamento de pares de sequências biológicas com privacidade preservada: uma abordagem homomórfica (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/45/45134/tde-26092025-041931/

• NLM

  Ferreira BK. Alinhamento de pares de sequências biológicas com privacidade preservada: uma abordagem homomórfica [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 03 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/45/45134/tde-26092025-041931/

• Vancouver

  Ferreira BK. Alinhamento de pares de sequências biológicas com privacidade preservada: uma abordagem homomórfica [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 03 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/45/45134/tde-26092025-041931/

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