التشفير المتماثل بالكامل: أداة حماية الخصوصية في عصر الذكاء الاصطناعي

في الآونة الأخيرة، أصبح سوق العملات المشفرة هادئًا، مما منحنا المزيد من الوقت لاستكشاف بعض التقنيات الناشئة. على الرغم من أن سوق العملات المشفرة في عام 2024 ليس مثيرًا كما كان في السنوات السابقة، إلا أن هناك بعض التقنيات الجديدة التي تتجه نحو النضوج، والموضوع الذي سنناقشه اليوم هو واحد منها: التشفير المتماثل بالكامل (Fully Homomorphic Encryption، المختصر FHE).

لفهم هذا المفهوم المعقد للتشفير المتماثل بالكامل، نحتاج أولاً إلى فهم ما هو "التشفير"، وما هو "المتماثل"، ولماذا نحتاج إلى "الكامل".

التشفير المتماثل الأساسي

أبسط طرق التشفير التي نعرفها جميعًا. على سبيل المثال، إذا أرادت أليس إرسال رسالة سرية إلى بوب "1314 520"، ولكن تحتاج إلى تمريرها عبر طرف ثالث (C). من أجل الحفاظ على السرية، يمكن لأليس ضرب كل رقم في 2، ليصبح "2628 1040". بعد ذلك، يقوم بوب عند استلامه بتقسيم كل رقم على 2، ليتمكن من فك تشفير الرسالة الأصلية. هذه هي طريقة بسيطة من طرق التشفير المتماثل.

التشفير المتماثل المتقدم

الآن نفترض أن أليس تبلغ من العمر 7 سنوات فقط وتعرف كيفية إجراء العمليات الأساسية مثل الضرب في 2 والقسمة على 2. تحتاج إلى حساب فاتورة الكهرباء في المنزل لمدة 12 شهرًا، حيث تبلغ قيمة الفاتورة الشهرية 400 يوان، لكن هذا يتجاوز قدرتها على الحساب. لا تريد أن يعرف الآخرون المعلومات الدقيقة حول فاتورة الكهرباء، لذلك قامت بتشفير البيانات باستخدام طريقة الضرب في 2، وطلبت من C حساب 800 مضروبًا في 24. بعد أن حسب C النتيجة 19200، قامت أليس بالقسمة على 4 لتحصل على المبلغ المستحق الفعلي وهو 4800 يوان.

هذا هو مثال بسيط على التشفير المتماثل. 800 مضروب في 24 هو في الواقع تمثيل 400 مضروب في 12، والشكل قبل وبعد التشفير هو نفسه، لذا يسمى "متماثل". تتيح هذه الطريقة تفويض طرف ثالث غير موثوق به للقيام بالحسابات، مع حماية البيانات الحساسة من التسرب.

لماذا نحتاج إلى "التشفير المتماثل بالكامل"

ومع ذلك، فإن مشاكل العالم الحقيقي غالباً ما تكون أكثر تعقيداً. إذا استطاع C كسر البيانات الأصلية لـ Alice من خلال طريقة التجربة والخطأ، فستكون هناك حاجة إلى أسلوب تشفير أكثر تقدماً.

الهدف من التشفير المتماثل بالكامل هو السماح بإجراء عمليات الجمع والضرب على البيانات المشفرة بشكل غير محدود، وليس فقط العمليات البسيطة المحددة. وهذا يسمح بالتعامل مع مسائل رياضية أكثر تعقيدًا، بينما من خلال التشفير المتعدد تم تقليل إمكانية تسرب البيانات الأصلية من قبل أطراف ثالثة إلى حد كبير.

حتى عام 2009، لم تتجاوز تقنية التشفير المتماثل قيود "التشفير المتماثل الجزئي". وقد فتحت الأفكار الجديدة التي قدمها جينتري وآخرون الطريق للتشفير المتماثل بالكامل.

تطبيقات FHE

أحد التطبيقات الهامة لتقنية FHE هو في مجال الذكاء الاصطناعي. يحتاج الذكاء الاصطناعي إلى كميات كبيرة من بيانات التدريب، ولكن الكثير من هذه البيانات تتمتع بحساسية عالية. يمكن لتقنية FHE معالجة البيانات المشفرة مع حماية خصوصية البيانات.

على وجه التحديد، يمكن للمستخدمين:

1. تشفير البيانات الحساسة من خلال التشفير المتماثل بالكامل
2. تقديم البيانات المشفرة إلى الذكاء الاصطناعي لإجراء الحسابات
3. AI يعيد نتائج التشفير

يمكن للمستخدمين بعد ذلك فك تشفير النتائج بأمان محليًا، مما يتيح استخدام القوة الحسابية الهائلة للذكاء الاصطناعي دون الكشف عن البيانات الأصلية.

تعتبر هذه الطريقة مناسبة بشكل خاص لأنظمة الذكاء الاصطناعي غير الخاضعة للإشراف، لأنها تعالج بيانات المتجهات بشكل أساسي، ولا تحتاج إلى فهم المعنى المحدد للإدخال.

أهمية FHE في عصر الذكاء الاصطناعي

مع انتشار تقنيات الذكاء الاصطناعي، أصبحت قضايا خصوصية البيانات وأمانها أكثر أهمية. من فتح الهاتف الشخصي باستخدام الوجه إلى حماية المعلومات على مستوى الدولة، قد تصبح تقنية التشفير المتماثل بالكامل أداة حيوية لحماية الخصوصية.

ومع ذلك، لا تزال التطبيقات العملية لـ FHE تواجه تحديات، وذلك أساساً لأنها تتطلب موارد حسابية ضخمة. بعض المشاريع تحاول حل هذه المشكلة من خلال إنشاء شبكات قوة حوسبة مخصصة.

إذا كانت تقنية التشفير المتماثل بالكامل يمكن أن تُستخدم على نطاق واسع في مجال الذكاء الاصطناعي، فسوف تعزز بشكل كبير من تطوير الذكاء الاصطناعي، بينما تخفف من مخاوف الناس بشأن خصوصية البيانات. في هذا العصر المعلوماتي، قد تصبح FHE آخر خط دفاع لحماية خصوصية بيانات الأفراد والمنظمات.