التشفير المتماثل بالكامل(FHE): أداة حماية الخصوصية في عصر الذكاء الاصطناعي

الأسواق في الآونة الأخيرة كانت هادئة، مما أتاح لنا مزيدًا من الوقت للتركيز على بعض التطورات في التقنيات الناشئة. على الرغم من أن سوق التشفير في عام 2024 قد لا يكون كما كان عليه في السنوات السابقة، إلا أن هناك بعض التقنيات الجديدة التي تتجه نحو النضج. الموضوع الذي سنناقشه اليوم هو أحد هذه التقنيات: التشفير المتماثل بالكامل (Fully Homomorphic Encryption، اختصارًا FHE).

لفهم هذا المفهوم المعقد FHE، نحتاج أولاً إلى توضيح معاني "التشفير" و "المتماثل"، ولماذا نؤكد على كلمة "الكاملة".

التشفير المفاهيم الأساسية

أبسط طرق التشفير معروف للجميع. على سبيل المثال، إذا أرادت أليس إرسال رسالة سرية لبوب "1314 520"، لكنها لا ترغب في أن يعرف الطرف الثالث سي محتوى الرسالة. يمكنها استخدام طريقة تشفير بسيطة: ضرب كل رقم في 2، ليصبح "2628 1040". عندما يتلقى بوب الرسالة، كل ما عليه هو قسمة كل رقم على 2 ليحصل على الرسالة الأصلية. هذه هي طريقة التشفير المتماثل الأساسية.

التشفير المتماثل

الآن افترض أن أليس تبلغ من العمر 7 سنوات فقط وتعرف فقط كيفية إجراء العمليات البسيطة مثل الضرب في 2 والقسمة على 2. تحتاج إلى حساب إجمالي فاتورة الكهرباء في المنزل لمدة 12 شهرًا، حيث تكون فاتورة الكهرباء الشهرية 400 يوان. لكنها لا تستطيع إجراء عمليات الضرب المعقدة، ولا تريد أن يعرف الآخرون المبلغ الدقيق لفاتورة الكهرباء.

في هذه المرحلة، يمكن لأليس استخدام طريقة التشفير المتماثل. هي تأخذ 400 مضروبة في 2 لتحصل على 800، ثم تأخذ 12 مضروبة في 2 لتحصل على 24، ثم تطلب من C حساب نتيجة 800 مضروبة في 24. بعد أن يحسب C النتيجة 19200، يخبر أليس، ثم تقوم أليس بقسمة النتيجة على 4 لتحصل على إجمالي فاتورة الكهرباء الصحيحة البالغ 4800 يوان.

هذا هو مثال بسيط على التشفير المتماثل. 800 مضروب في 24 هو في الواقع تحويل 400 مضروب في 12، حيث تبقى الأشكال قبل وبعد التشفير كما هي، لذا يُطلق عليه "المتماثل". هذه الطريقة تسمح بتفويض طرف ثالث غير موثوق به لإجراء الحسابات، مع حماية البيانات الحساسة من التسريب.

ضرورة التشفير المتماثل بالكامل

ومع ذلك، فإن مشاكل العالم الحقيقي غالباً ما تكون أكثر تعقيداً. إذا كانت C ذكية بما فيه الكفاية، فقد تتمكن من كسر البيانات الأصلية لـ Alice من خلال طريقة القوة الغاشمة. وهذا يتطلب تقنية "التشفير المتماثل بالكامل" أقوى.

التشفير المتماثل بالكامل يسمح بإجراء عمليات جمع وضرب غير محدودة على البيانات المشفرة، وليس فقط مقصورًا على أنواع أو مرات معينة من العمليات. هذا يزيد بشكل كبير من صعوبة الاختراق، ويكاد يقضي على إمكانية تجسس الطرف الثالث على بيانات الخصوصية.

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

تطبيقات تقنية التشفير المتماثل بالكامل

تقنية التشفير المتماثل بالكامل لديها آفاق واسعة من التطبيقات في مجال الذكاء الاصطناعي. من المعروف أن أنظمة الذكاء الاصطناعي القوية تحتاج إلى تدريب على كميات هائلة من البيانات، ولكن العديد من البيانات لها قيمة خصوصية عالية. يمكن لتقنية التشفير المتماثل بالكامل حل هذه المعضلة بشكل جيد.

بشكل أكثر تحديدًا، يمكن لمالكي البيانات:

1. استخدام طريقة التشفير المتماثل بالكامل لتشفير البيانات الحساسة
2. تقديم البيانات المشفرة إلى نظام الذكاء الاصطناعي لإجراء الحسابات
3. مخرجات نظام الذكاء الاصطناعي مشفرة

نظرًا لأن أنظمة الذكاء الاصطناعي (خاصة الذكاء الاصطناعي التوليدي) تتعامل أساسًا مع المتجهات بدلاً من فهم الدلالات، فإنه يمكنها معالجة البيانات المشفرة مباشرة. يمكن لمالكي البيانات بعد ذلك فك تشفير النتائج بأمان محليًا، مما يحقق الهدف المتمثل في الاستفادة من قوة الذكاء الاصطناعي مع حماية الخصوصية.

يمكن تطبيق هذه الطريقة في مجالات متعددة، مثل التعرف على الوجه وما إلى ذلك. فهي قادرة على تمكين الآلات من الحكم على ما إذا كان الشخص حقيقياً أم لا، وفي الوقت نفسه تحمي معلومات وجه المستخدم من الحصول عليها بشكل مباشر.

التحديات التي تواجه تقنية FHE

على الرغم من أن تقنية التشفير المتماثل بالكامل لديها آفاق واسعة، إلا أنها لا تزال تواجه بعض التحديات في التطبيقات العملية، وخاصة النفقات الحاسوبية الكبيرة. لحل هذه المشكلة، تحاول بعض المشاريع إنشاء شبكات قوة حسابية مخصصة.

على سبيل المثال، قدمت بعض المشاريع بنية شبكة تجمع بين ميزات PoW و PoS، وقامت بتطوير أجهزة تعدين مخصصة ومرافق مصاحبة مثل شهادات العمل NFT، بهدف توفير دعم كافٍ لقوة الحوسبة لتطبيقات FHE.

أهمية التشفير المتماثل بالكامل في تطوير الذكاء الاصطناعي

إذا كانت تقنية FHE قادرة على التطبيق على نطاق واسع في مجال الذكاء الاصطناعي، فسوف تدفع بشكل كبير تطوير الذكاء الاصطناعي. حاليًا، تركز العديد من الدول على تنظيم الذكاء الاصطناعي بشكل رئيسي على أمان البيانات وحماية الخصوصية. من المتوقع أن تصبح تقنية FHE مفتاحًا لحل هذه المشكلات.

من الأمن الوطني إلى حماية الخصوصية الشخصية، فإن تطبيقات تقنية التشفير المتماثل موجودة في كل مكان. في عصر الذكاء الاصطناعي القادم، قد تصبح تقنية التشفير المتماثل بالكامل الخط الدفاعي الأخير لحماية خصوصية الإنسان.