التشفير المتماثل بالكامل: أداة حماية الخصوصية في عصر الذكاء الاصطناعي

في الآونة الأخيرة، كانت حالة السوق منخفضة، مما وفر 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 الازدهار، إلا أن هناك بعض التقنيات الجديدة التي تتجه نحو النضوج تدريجياً. اليوم، سنتناول بعمق إحدى التقنيات المثيرة للاهتمام: التشفير المتماثل بالكامل (Fully Homomorphic Encryption، اختصارًا FHE).

لفهم هذا المفهوم المعقد للتشفير المتماثل بالكامل، نحتاج أولاً إلى توضيح معاني "التشفير" و"المتماثل"، ولماذا يتم التأكيد على كلمة "الكامل".

التشفير الأساسي

أبسط طرق التشفير التي يعرفها الجميع. على سبيل المثال، إذا أرادت أليس إرسال رسالة سرية لبوب "1314 520"، لكنها مضطرة للانتقال عبر طرف ثالث سي (C). لضمان أمان المعلومات، يمكن لأليس استخدام طريقة تشفير بسيطة: ضرب كل رقم في 2. بهذه الطريقة، تصبح المعلومات "2628 1040". عندما يتلقى بوب الرسالة، يحتاج فقط إلى قسمة كل رقم على 2 ليتمكن من استعادة المعلومات الأصلية "1314 520".

تسمح هذه الطريقة في التشفير المتماثل لـ Alice و Bob بنقل المعلومات عبر C دون أن يعرف C المحتوى المحدد. تم استخدام هذه الفكرة الأساسية في التشفير في العديد من الاتصالات السرية.

التشفير المتماثل

الآن، دعونا نلقي نظرة على حالة أكثر تعقيدًا. لنفترض أن أليس تبلغ من العمر 7 سنوات، وهي لا تعرف سوى أبسط عمليات الضرب والقسمة على 2. فاتورة الكهرباء في منزل أليس هي 400 يوان شهريًا، ولديها فاتورة متأخرة لمدة 12 شهرًا، لكنها لا تستطيع حساب 400 مضروبًا في 12.

أليس لا تريد أن يعرف الآخرون المبلغ المحدد لفاتورة الكهرباء وعدد أشهر المتأخرات، لأن هذه معلومات حساسة. لذلك، فكرت في طريقة: أولاً تضرب 400 و12 في 2 للتشفير بشكل بسيط، ثم تطلب من C حساب نتيجة 800 مضروبًا في 24.

C بسرعة حسب 19200 وأخبرت Alice. ثم قسمت Alice هذه النتيجة على 2 ثم على 2، لذا حصلت على تكلفة الكهرباء الفعلية التي تحتاج لدفعها وهي 4800 يوان.

هذا هو مثال بسيط على التشفير المتماثل. 800 مضروب في 24 هو في الواقع تحويل 400 مضروب في 12، حيث تبقى الأشكال كما هي قبل وبعد التشفير، وبالتالي يُطلق عليه "متماثل". هذه الطريقة تتيح لـ Alice أن تفوض طرفًا ثالثًا غير موثوق به لإجراء العمليات الحسابية دون الكشف عن البيانات الحساسة.

ضرورة التشفير المتماثل بالكامل

ومع ذلك، فإن مشاكل العالم الحقيقي غالبًا ما تكون أكثر تعقيدًا من ذلك. إذا كان بإمكان C، من خلال التجريب المتكرر، استنتاج أن ما كانت Alice تنوي حسابه هو 400 و 12. في هذه الحالة، ستكون هناك حاجة إلى تقنية "التشفير المتماثل بالكامل" المتقدمة لحلها.

التشفير المتماثل بالكامل يسمح بإجراء أي عدد من عمليات الجمع والضرب على البيانات المشفرة، وليس فقط العمليات المحددة أو عدد محدود. بهذه الطريقة، حتى عند مواجهة العمليات متعددة الحدود المعقدة، يمكن ضمان أمان البيانات، مما يقضي تقريبًا على احتمال تجسس الأطراف الثالثة على البيانات الخاصة.

لم تحقق تقنية التشفير المتماثل بالكامل تقدمًا كبيرًا حتى عام 2009، وتعتبر "الكأس المقدسة" في مجال التشفير.

تطبيقات التشفير المتماثل بالكامل

تتمتع تقنية التشفير المتماثل بالكامل بآفاق واسعة في مجال الذكاء الاصطناعي. من المعروف أن أنظمة الذكاء الاصطناعي القوية تحتاج إلى كميات هائلة من البيانات للتدريب، لكن هذه البيانات غالبًا ما تتعلق بمسائل الخصوصية. يمكن لتقنية التشفير المتماثل بالكامل حل هذه المعضلة بشكل جيد:

1. يمكن للمستخدمين تشفير البيانات الحساسة بطريقة التشفير المتماثل بالكامل.
2. تقديم البيانات المشفرة إلى AI لإجراء الحساب.
3. تعيد الذكاء الاصطناعي سلسلة من النتائج المشفرة.
4. يقوم المستخدم بفك تشفير النتائج محليًا، للحصول على المعلومات المطلوبة.

بهذه الطريقة، يمكن لنظام الذكاء الاصطناعي تقديم الخدمات للمستخدمين دون الحاجة إلى التعامل مع البيانات الحساسة الأصلية، مما يحقق فعلاً الفوز المزدوج في استخدام البيانات وحماية الخصوصية.

يمكن تطبيق تقنية FHE أيضًا في مجالات مثل التعرف على الوجه. على سبيل المثال، عند إجراء التحقق من الهوية، يجب ضمان الدقة وحماية معلومات ملامح وجه المستخدم من التسرب.

التشفير المتماثل بالكامل التحديات والتطورات

على الرغم من أن تقنية التشفير المتماثل بالكامل لديها آفاق واسعة، إلا أن التطبيق الفعلي لا يزال يواجه تحديات. تتمثل المشكلة الرئيسية في أن التشفير المتماثل بالكامل يحتاج إلى موارد حسابية ضخمة، سواء في عمليات التشفير أو فك التشفير أو عمليات الحساب، فهي تستغرق وقتًا وجهدًا كبيرين.

لحل هذه المشكلة، تستكشف بعض المشاريع إنشاء شبكات حسابات FHE مخصصة. وعادة ما تستخدم هذه الشبكات آليات تحفيز مشابهة لتعدين العملات المشفرة، لتشجيع المشاركين على تقديم القدرة الحاسوبية.

مع التقدم المستمر في التكنولوجيا، من المتوقع أن تصبح FHE أداة مهمة لحماية الخصوصية الشخصية في عصر الذكاء الاصطناعي في المستقبل. من الأمن القومي إلى الحياة اليومية الفردية، قد تلعب تقنية FHE دورًا مهمًا، لتكون خط الدفاع الأخير عن حماية الخصوصية في العصر الرقمي.