التشفير المتماثل بالكاملFHE: أداة حماية الخصوصية في عصر الذكاء الاصطناعي
شهدت سوق التشفير في الآونة الأخيرة تباطؤًا، مما أتاح لنا مزيدًا من الوقت للتركيز على تطوير بعض التقنيات الناشئة. على الرغم من أن سوق عام 2024 ليس نشطًا كما كان في السنوات السابقة، إلا أن هناك بعض التقنيات الجديدة التي تتطور تدريجياً، ومن بينها "التشفير المتماثل بالكامل" (Fully Homomorphic Encryption، اختصاراً FHE) وهو مجال يستحق التركيز عليه.
لفهم هذا المفهوم المعقد للتشفير المتماثل بالكامل، نحتاج أولاً إلى فهم معاني "التشفير" و"المتماثل"، ولماذا يجب التأكيد على كلمة "كامل".
التشفير الأساسي للمفاهيم
أبسط طرق التشفير التي يعرفها الجميع. لنفترض أن أليس تريد إرسال رسالة سرية إلى بوب "1314 520"، ولكن يجب أن تمر عبر طرف ثالث C. لضمان أمان المعلومات، يمكن لأليس استخدام طريقة تشفير بسيطة: ضرب كل رقم في 2. بهذه الطريقة، تصبح المعلومات المرسلة "2628 1040". عندما يتلقى بوب المعلومات، يحتاج فقط إلى قسمة كل رقم على 2 ليتمكن من فك تشفير المعلومات الأصلية.
تسمح هذه الطريقة في التشفير المتماثل لـ Alice و Bob بإجراء تبادل المعلومات دون الثقة في المرسل C. وهذه أيضًا وسيلة شائعة للتواصل في العديد من أفلام التجسس.
مفهوم التشفير المتماثل
الآن، لنفترض أن أليس تبلغ من العمر 7 سنوات فقط وتعرف فقط على العمليات الأساسية مثل الضرب في 2 والقسمة على 2. تحتاج إلى حساب فاتورة الكهرباء في المنزل لمدة 12 شهرًا، حيث تبلغ 400 يوان شهريًا. لكن 400 مضروبًا في 12 صعب جدًا بالنسبة لها.
Alice لا تريد أن يعرف الآخرون عن حالة فاتورة الكهرباء في منزلها، لأن هذه معلومات خاصة. لذلك، فكرت في طريقة: تشفير الرقم بطريقة الضرب في 2، ثم طلبت من C مساعدتها في حساب نتيجة 800 مضروبة في 24.
C حُسبت النتيجة بسرعة على أنها 19200، وأخبرت آليس. ثم قامت آليس بقسمة هذه النتيجة على 2 ثم على 2، وبالتالي حصلت على المبلغ الإجمالي الصحيح لفاتورة الكهرباء وهو 4800 يوان.
هذا مثال بسيط على التشفير المتماثل الضرب. 800 مضروب في 24 هو في الواقع تحويل 400 مضروب في 12، حيث تبقى الأشكال قبل وبعد التشفير متطابقة، لذا يُطلق عليه اسم "متماثل". تتيح هذه الطريقة لأليس تفويض طرف ثالث غير موثوق به لإجراء الحسابات دون الكشف عن المعلومات الحساسة.
ضرورة التشفير المتماثل بالكامل
ومع ذلك، تكون مشكلات العالم الحقيقي غالبًا أكثر تعقيدًا. إذا كان C ذكيًا بما فيه الكفاية، فقد يتمكن من اختراق البيانات الأصلية لـ Alice باستخدام طريقة الاستنفاد. في هذه الحالة، ستكون هناك حاجة إلى تقنية "التشفير المتماثل بالكامل" أقوى.
يمكن لأليس إضافة المزيد من خطوات التشفير استنادًا إلى الضرب الأصلي، مثل عمليات الضرب والجمع المتعددة. هذا يزيد بشكل كبير من صعوبة كسر C. ومع ذلك، إذا كانت عدد عمليات التشفير محدودة، فلا يزال يمكن تسميتها "التشفير المتماثل الجزئي".
"التشفير المتماثل بالكامل" الهدف منه هو السماح بإجراء عمليات التشفير الجبرية الإضافية والضرب على متعددات الحدود المعقدة لأي عدد من المرات، ولا يزال بالإمكان الحصول على النتائج الصحيحة بعد فك التشفير. هذه التقنية يمكن تطبيقها تقريبًا على أي حساب لمشكلة رياضية، وليس فقط على الحسابات الرياضية البسيطة.
التشفير المتماثل بالكامل لم يتحقق فيه تقدم كبير حتى عام 2009. قدم العلماء مثل جينتري طرقًا جديدة فتحت آفاقًا جديدة في هذا المجال.
تطبيقات التشفير المتماثل بالكامل
تتمتع تقنية التشفير المتماثل بالكامل بآفاق واسعة من التطبيق في مجال الذكاء الاصطناعي. من المعروف أن أنظمة الذكاء الاصطناعي القوية تحتاج إلى تدريب على كميات هائلة من البيانات، ولكن العديد من هذه البيانات لها قيمة خصوصية عالية. توفر تقنية التشفير المتماثل بالكامل إمكانية لحل هذه المعضلة.
باستخدام التشفير المتماثل بالكامل، يمكنك:
إجراء التشفير للبيانات الحساسة
استخدم البيانات المشفرة لتدريب الذكاء الاصطناعي
الحصول على نتائج التشفير التي تم إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي
نظرًا لأن لديك مفتاح فك التشفير، يمكنك فك تشفير النتائج بأمان محليًا. وهكذا، تم تحقيق الاستفادة من القوة الحاسوبية القوية للذكاء الاصطناعي مع حماية خصوصية البيانات.
تعد تقنية التعرف على الوجوه سيناريو نموذجي آخر لتطبيقات التشفير المتماثل بالكامل (FHE). فهي تحتاج إلى التحقق من صحة الوجوه وحماية المعلومات الشخصية في نفس الوقت. يمكن لتقنية FHE أن تحل هذه المعضلة بشكل فعال.
التحديات التي تواجه تقنية التشفير المتماثل بالكامل
على الرغم من الآفاق الواسعة للتشفير المتماثل بالكامل، إلا أن تطبيقاته العملية لا تزال تواجه تحديات كبيرة. يتطلب التشفير المتماثل بالكامل موارد حسابية ضخمة للغاية، سواء في عملية التشفير أو الحساب أو فك التشفير، حيث تكون جميعها مستهلكة للوقت بشكل كبير.
لحل هذه المشكلة، تحاول بعض المشاريع بناء شبكة حسابات مخصصة للتشفير المتماثل بالكامل. وقد اقترحوا هيكلًا مختلطًا يجمع بين إثبات العمل (PoW) وإثبات الحصة (PoS)، وقاموا بتطوير أجهزة حسابية مخصصة.
معنى FHE بالنسبة للذكاء الاصطناعي
إذا تم تطبيق تقنية التشفير المتماثل بالكامل على نطاق واسع في مجال الذكاء الاصطناعي، فسوف تدفع بشكل كبير تقدم الذكاء الاصطناعي. حاليًا، تركز العديد من الدول على تنظيم الذكاء الاصطناعي فيما يتعلق بأمان البيانات وحماية الخصوصية. ومن المتوقع أن يخفف استخدام التشفير المتماثل بالكامل من هذه المخاوف.
من الأمن الوطني إلى حماية الخصوصية الشخصية، فإن التطبيقات المحتملة لتقنية التشفير المتماثل بالكامل موجودة في كل مكان. في عصر الذكاء الاصطناعي القادم، من المحتمل أن يصبح التشفير المتماثل بالكامل الخط الدفاعي الأخير لحماية خصوصية البشر.
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
التشفير المتماثل بالكامل FHE: تقنية جديدة لحماية الخصوصية في عصر الذكاء الاصطناعي
التشفير المتماثل بالكاملFHE: أداة حماية الخصوصية في عصر الذكاء الاصطناعي
شهدت سوق التشفير في الآونة الأخيرة تباطؤًا، مما أتاح لنا مزيدًا من الوقت للتركيز على تطوير بعض التقنيات الناشئة. على الرغم من أن سوق عام 2024 ليس نشطًا كما كان في السنوات السابقة، إلا أن هناك بعض التقنيات الجديدة التي تتطور تدريجياً، ومن بينها "التشفير المتماثل بالكامل" (Fully Homomorphic Encryption، اختصاراً FHE) وهو مجال يستحق التركيز عليه.
لفهم هذا المفهوم المعقد للتشفير المتماثل بالكامل، نحتاج أولاً إلى فهم معاني "التشفير" و"المتماثل"، ولماذا يجب التأكيد على كلمة "كامل".
التشفير الأساسي للمفاهيم
أبسط طرق التشفير التي يعرفها الجميع. لنفترض أن أليس تريد إرسال رسالة سرية إلى بوب "1314 520"، ولكن يجب أن تمر عبر طرف ثالث C. لضمان أمان المعلومات، يمكن لأليس استخدام طريقة تشفير بسيطة: ضرب كل رقم في 2. بهذه الطريقة، تصبح المعلومات المرسلة "2628 1040". عندما يتلقى بوب المعلومات، يحتاج فقط إلى قسمة كل رقم على 2 ليتمكن من فك تشفير المعلومات الأصلية.
تسمح هذه الطريقة في التشفير المتماثل لـ Alice و Bob بإجراء تبادل المعلومات دون الثقة في المرسل C. وهذه أيضًا وسيلة شائعة للتواصل في العديد من أفلام التجسس.
مفهوم التشفير المتماثل
الآن، لنفترض أن أليس تبلغ من العمر 7 سنوات فقط وتعرف فقط على العمليات الأساسية مثل الضرب في 2 والقسمة على 2. تحتاج إلى حساب فاتورة الكهرباء في المنزل لمدة 12 شهرًا، حيث تبلغ 400 يوان شهريًا. لكن 400 مضروبًا في 12 صعب جدًا بالنسبة لها.
Alice لا تريد أن يعرف الآخرون عن حالة فاتورة الكهرباء في منزلها، لأن هذه معلومات خاصة. لذلك، فكرت في طريقة: تشفير الرقم بطريقة الضرب في 2، ثم طلبت من C مساعدتها في حساب نتيجة 800 مضروبة في 24.
C حُسبت النتيجة بسرعة على أنها 19200، وأخبرت آليس. ثم قامت آليس بقسمة هذه النتيجة على 2 ثم على 2، وبالتالي حصلت على المبلغ الإجمالي الصحيح لفاتورة الكهرباء وهو 4800 يوان.
هذا مثال بسيط على التشفير المتماثل الضرب. 800 مضروب في 24 هو في الواقع تحويل 400 مضروب في 12، حيث تبقى الأشكال قبل وبعد التشفير متطابقة، لذا يُطلق عليه اسم "متماثل". تتيح هذه الطريقة لأليس تفويض طرف ثالث غير موثوق به لإجراء الحسابات دون الكشف عن المعلومات الحساسة.
ضرورة التشفير المتماثل بالكامل
ومع ذلك، تكون مشكلات العالم الحقيقي غالبًا أكثر تعقيدًا. إذا كان C ذكيًا بما فيه الكفاية، فقد يتمكن من اختراق البيانات الأصلية لـ Alice باستخدام طريقة الاستنفاد. في هذه الحالة، ستكون هناك حاجة إلى تقنية "التشفير المتماثل بالكامل" أقوى.
يمكن لأليس إضافة المزيد من خطوات التشفير استنادًا إلى الضرب الأصلي، مثل عمليات الضرب والجمع المتعددة. هذا يزيد بشكل كبير من صعوبة كسر C. ومع ذلك، إذا كانت عدد عمليات التشفير محدودة، فلا يزال يمكن تسميتها "التشفير المتماثل الجزئي".
"التشفير المتماثل بالكامل" الهدف منه هو السماح بإجراء عمليات التشفير الجبرية الإضافية والضرب على متعددات الحدود المعقدة لأي عدد من المرات، ولا يزال بالإمكان الحصول على النتائج الصحيحة بعد فك التشفير. هذه التقنية يمكن تطبيقها تقريبًا على أي حساب لمشكلة رياضية، وليس فقط على الحسابات الرياضية البسيطة.
التشفير المتماثل بالكامل لم يتحقق فيه تقدم كبير حتى عام 2009. قدم العلماء مثل جينتري طرقًا جديدة فتحت آفاقًا جديدة في هذا المجال.
تطبيقات التشفير المتماثل بالكامل
تتمتع تقنية التشفير المتماثل بالكامل بآفاق واسعة من التطبيق في مجال الذكاء الاصطناعي. من المعروف أن أنظمة الذكاء الاصطناعي القوية تحتاج إلى تدريب على كميات هائلة من البيانات، ولكن العديد من هذه البيانات لها قيمة خصوصية عالية. توفر تقنية التشفير المتماثل بالكامل إمكانية لحل هذه المعضلة.
باستخدام التشفير المتماثل بالكامل، يمكنك:
نظرًا لأن لديك مفتاح فك التشفير، يمكنك فك تشفير النتائج بأمان محليًا. وهكذا، تم تحقيق الاستفادة من القوة الحاسوبية القوية للذكاء الاصطناعي مع حماية خصوصية البيانات.
تعد تقنية التعرف على الوجوه سيناريو نموذجي آخر لتطبيقات التشفير المتماثل بالكامل (FHE). فهي تحتاج إلى التحقق من صحة الوجوه وحماية المعلومات الشخصية في نفس الوقت. يمكن لتقنية FHE أن تحل هذه المعضلة بشكل فعال.
التحديات التي تواجه تقنية التشفير المتماثل بالكامل
على الرغم من الآفاق الواسعة للتشفير المتماثل بالكامل، إلا أن تطبيقاته العملية لا تزال تواجه تحديات كبيرة. يتطلب التشفير المتماثل بالكامل موارد حسابية ضخمة للغاية، سواء في عملية التشفير أو الحساب أو فك التشفير، حيث تكون جميعها مستهلكة للوقت بشكل كبير.
لحل هذه المشكلة، تحاول بعض المشاريع بناء شبكة حسابات مخصصة للتشفير المتماثل بالكامل. وقد اقترحوا هيكلًا مختلطًا يجمع بين إثبات العمل (PoW) وإثبات الحصة (PoS)، وقاموا بتطوير أجهزة حسابية مخصصة.
معنى FHE بالنسبة للذكاء الاصطناعي
إذا تم تطبيق تقنية التشفير المتماثل بالكامل على نطاق واسع في مجال الذكاء الاصطناعي، فسوف تدفع بشكل كبير تقدم الذكاء الاصطناعي. حاليًا، تركز العديد من الدول على تنظيم الذكاء الاصطناعي فيما يتعلق بأمان البيانات وحماية الخصوصية. ومن المتوقع أن يخفف استخدام التشفير المتماثل بالكامل من هذه المخاوف.
من الأمن الوطني إلى حماية الخصوصية الشخصية، فإن التطبيقات المحتملة لتقنية التشفير المتماثل بالكامل موجودة في كل مكان. في عصر الذكاء الاصطناعي القادم، من المحتمل أن يصبح التشفير المتماثل بالكامل الخط الدفاعي الأخير لحماية خصوصية البشر.