مناقشة مفهوم تقنية التشفير المتماثل بالكامل وآفاق تطبيقها

في الآونة الأخيرة، كانت السوق ضعيفة، مما أتاح لنا المزيد من الوقت للتركيز على تطوير بعض التقنيات الناشئة. على الرغم من أن سوق التشفير في عام 2024 ليس مثل السنوات السابقة من حيث الزخم، إلا أن هناك بعض التقنيات الجديدة التي تتجه نحو النضوج تدريجياً. اليوم، سنركز على تقنية مثيرة للاهتمام: التشفير المتماثل بالكامل (Fully Homomorphic Encryption، اختصاراً FHE).

لفهم هذا المفهوم المعقد للتشفير المتماثل بالكامل، نحتاج أولاً إلى فهم معاني "التشفير" و"المتماثل"، ولماذا يجب التأكيد على كلمة "الكل".

التشفير الأساسي المفاهيم

التشفير هو وسيلة شائعة لحماية أمان المعلومات. على سبيل المثال، إذا كانت أليس تريد نقل رقم سري إلى بوب عبر طرف ثالث سي، يمكنها استخدام طريقة تشفير بسيطة: ضرب كل رقم في 2. وهكذا، تصبح المعلومات المرسلة "2628 1040". عندما يتلقى بوب هذه السلسلة من الأرقام، يحتاج فقط إلى قسمة كل رقم على 2 لاستعادة المعلومات الأصلية. هذه الطريقة تتيح نقل المعلومات عبر طرف ثالث دون الكشف عن المحتوى الحقيقي.

التشفير المتماثل

التشفير المتماثل أكثر تقدمًا، حيث يسمح بإجراء عمليات حسابية معينة على البيانات المشفرة، دون الحاجة إلى فك تشفيرها أولاً. لنفترض أن أليس تبلغ من العمر 7 سنوات، وتعرف فقط كيفية إجراء العمليات الأساسية مثل الضرب في 2 والقسمة على 2. الآن تحتاج إلى حساب إجمالي فواتير الكهرباء على مدار 12 شهرًا، حيث أن فاتورة الكهرباء الشهرية هي 400 يوان. نظرًا لأن 400 مضروبة في 12 تتجاوز قدرتها على الحساب، قررت الاستعانة بآخرين للمساعدة، لكنها لا ترغب في كشف المبلغ المحدد.

لذلك، استخدمت أليس فكرة التشفير المتماثل. كانت تقوم بضرب 400 و12 في 2 على التوالي، لتحصل على 800 و24، ثم طلبت من C مساعدتها في حساب 800 مضروبًا في 24. بعد أن حسب C النتيجة 19200، أخبر أليس، ثم قامت أليس بقسمة هذه النتيجة على 4 (وهو ما يعادل القسمة على 2 مرتين)، وبالتالي حصلت على المبلغ الإجمالي الصحيح 4800 يوان. في هذه العملية، لم يكن C يعرف ما هي الحسابات الفعلية، لكن أليس حصلت على النتيجة الصحيحة من خلال فك التشفير البسيط.

ضرورة التشفير المتماثل بالكامل

ومع ذلك، فإن الطريقة البسيطة للتشفير المتماثل المذكورة أعلاه تحمل خطر التعرض للاختراق. إذا كان C ذكيًا بما فيه الكفاية، فقد يتمكن من تخمين البيانات الأصلية من خلال أسلوب القوة الغاشمة. وهذا يتطلب وسيلة تشفير أكثر تعقيدًا، وهي التشفير المتماثل بالكامل.

التشفير المتماثل بالكامل يسمح بإجراء عمليات الجمع والضرب على البيانات المشفرة عددًا غير محدود من المرات، وليس فقط عددًا معينًا من العمليات. هذا يزيد بشكل كبير من صعوبة الاختراق، مما يجعل من الممكن حتى حل مسائل رياضية معقدة تحت حماية الخصوصية.

值得一提的是، التشفير المتماثل بالكامل حتى عام 2009 لم يحقق تقدمًا كبيرًا. قبل ذلك، كان من الممكن فقط تحقيق التشفير المتماثل الجزئي.

تطبيقات التشفير المتماثل بالكامل

تعتبر تطبيقات تقنية التشفير المتماثل بالكامل واعدة للغاية، خاصة في مجال الذكاء الاصطناعي. من المعروف أن أنظمة الذكاء الاصطناعي القوية تتطلب تدريباً على كميات هائلة من البيانات، ولكن العديد من هذه البيانات تتعلق بمسائل الخصوصية. يوفر التشفير المتماثل بالكامل إمكانية حل هذه المعضلة:

1. إجراء التشفير المتماثل بالكامل للبيانات الحساسة
2. استخدم البيانات المشفرة لتدريب نموذج الذكاء الاصطناعي
3. ناتج الذكاء الاصطناعي بعد التشفير
4. مالك البيانات يقوم بفك تشفير النتائج بشكل آمن محلياً

تضمن هذه الطريقة خصوصية البيانات وفي نفس الوقت تستفيد بالكامل من القدرة الحسابية القوية للذكاء الاصطناعي، مما يحقق "الحصول على السمكة واليد".

بالإضافة إلى مجال الذكاء الاصطناعي، فإن التشفير المتماثل بالكامل له تطبيقات مهمة في سيناريوهات مثل التعرف على الوجوه. على سبيل المثال، يمكنه تحديد ما إذا كان شخصًا حقيقيًا دون الحاجة إلى الوصول إلى بيانات الوجه الأصلية.

التشفير المتماثل بالكامل التحديات والحلول

على الرغم من أن التشفير المتماثل بالكامل لديه آفاق واسعة، إلا أنه لا يزال يواجه تحديات كبيرة في التطبيقات العملية، وذلك بسبب حجم الحسابات الكبير. لحل هذه المشكلة، اقترحت بعض المشاريع حلولاً مبتكرة، مثل بناء شبكة قوة حسابية متخصصة ومرافق ملائمة.

على سبيل المثال، صممت بعض المشاريع بنية شبكة مختلطة تشبه PoW (إثبات العمل) و PoS (إثبات الحصة)، وأطلقت أجهزة مخصصة ومنتجات داعمة مثل NFT (الرموز غير القابلة للتبادل) لدعم حسابات FHE على نطاق واسع.

الخاتمة

مع انتشار تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي، أصبحت مشكلة خصوصية البيانات تزداد وضوحًا. من الأمن القومي إلى حماية الخصوصية الشخصية، قد تصبح تقنية التشفير المتماثل بالكامل خط الدفاع التكنولوجي المهم. على الرغم من أن التشفير المتماثل بالكامل لا يزال في مرحلة التطوير حاليًا، إلا أن إمكاناته لا يمكن تجاهلها. في المستقبل، إذا تمكنت تقنية التشفير المتماثل بالكامل من النضوج حقًا، فستوفر دعمًا قويًا لحماية الخصوصية في عصر الذكاء الاصطناعي، وستصبح أداة مهمة للبشر في مواجهة التحديات الرقمية.