Alinhamento de pares de sequências biológicas com privacidade preservada: uma abordagem homomórfica (2025)
- Authors:
- 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:
- 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:
- Data da defesa: 28.07.2025
- Status:
- Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
- Versão do Documento:
- Versão publicada (Published version)
- Acessar versão aberta:
-
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://teses.usp.br/teses/disponiveis/45/45134/tde-26092025-041931/. Acesso em: 15 abr. 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://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 abr. 15 ] Available from: https://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 abr. 15 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/45/45134/tde-26092025-041931/
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