سيلفيو ميكالي: الإثبات دون إفصاح

قبل أن يخوض سيلفيو ميكالي (Silvio Micali) ومعاونوه في هذا المجال، كانت التشفير حرفة تعتمد على الحيل الذكية، ويُحكم عليها بناءً على ما إذا كان شخص ما قد تمكن من كسرها بعد. لقد أسفرت مسيرة ميكالي المهنية، التي قضى جزءاً كبيراً منها في تحويل تلك الحرفة إلى تخصص يدعمه براهين رياضية فعلية، عن واحدة من أغرب أفكار هذا المجال وأكثرها أناقة: طريقة لإقناع شخص ما بأن العبارة صحيحة مع إعطائه صفراً من المعلومات الإضافية حول سبب ذلك.

من روما إلى بيركلي

وُلد سيلفيو ميكالي في 13 أكتوبر 1954 في إيطاليا. حصل على درجة في الرياضيات من جامعة روما سابينزا (La Sapienza University of Rome) في عام 1978، ثم عبر المحيط الأطلسي للحصول على درجة الدكتوراه في علوم الكمبيوتر من جامعة كاليفورنيا، بيركلي، والتي أكملها في عام 1982 تحت إشراف مانويل بلوم (Manuel Blum)، وهو نفسه حائز على جائزة تور링 المستقبلية ويعمل في طليعة نظرية التشفير. انضم ميكالي إلى هيئة التدريس في قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في عام 1983 وبقي هناك منذ ذلك الحين، حيث عمل من خلال مختبر علوم الكمبيوتر والذكاء الاصطناعي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، مع فترات تدريس إضافية في جامعة بنسلفانيا، وجامعة تورنتو، وجامعة تسينغ华.

جعل الأمان قابلاً للإثبات

كان مشروع ميكالي العلمي المركزي، الذي نفذه إلى حد كبير بالشراكة مع شافي غولدفاسر (Shafi Goldwasser)، هو استبدال معيار التشفير التقليدي للأمان - وهو أن لا أحد قد كسر هذا بعد - بمعيار رياضي: وهو إثبات أن كسر النظام يتطلب حل مشكلة يُعتقد أنها صعبة حسابياً. وقد طور مع غولدفاسر التشفير الاحتمالي، وهي طريقة تشفر نفس الرسالة بشكل مختلف في كل مرة يتم إرسالها، مما يغلق الباب أمام فئة من الهجمات التي يمكن فيها للخصر معرفة معلومات لمجرد ملاحظة أن نصين مشفرين متطابقان. وينسب حساب جمعية آلات الحوسبة (ACM) لجائزة تور링 المشتركة الخاصة بهما الفضل إليهما في تأسيس مجال الأمان القابل للإثبات وإضفاء الطابع الرسمي على فكرة أن الأمان التشفيري "يجب أن يكون حسابياً وليس مطلقاً" - وهي إعادة صياغة أعطت التخصص بأكمله أساساً صارماً افتقده من قبل. كما أن إدخالهما لأنظمة الإثبات التفاعلية والاحتمالية قد غذى بشكل مباشر نظرية التعقيد الحسبي إلى ما بعد حدود التشفير.

البراهين صفرية المعرفة

الفكرة الفردية الأكثر شهرة المرتبطة بميكالي هي البرهان صفروي المعرفة (Zero-Knowledge Proof)، الذي تم ابتكاره بالاشتراك مع غولدفاسر وتشارلز راكوف (Charles Rackoff): وهو بروتوكول يقوم فيه "المثبت" بإقناع "المحقق" بأن العبارة صحيحة - مثل معرفة كلمة مرور، أو صحة معاملة، أو أن الرسم البياني يمتلك تلوظاً معيناً - دون الكشف عن أي شيء آخر حول سبب صحتها، ولا حتى المعلومات التي تسمح للمحقق بإعادة بناء البرهان بنفسه. تبدو هذه الفكرة متناقضة عند سماعها للمرة الأولى وتم التعامل معها كفضول رياضي عند تقديمها؛ ومع ذلك فقد أصبحت منذ ذلك الحين مكوناً فعلياً لأنظمة المصادقة، وبعد عقود، لتكنولوجيا خصوصية تقنية سلسلة الكتل (البلوكشين). لقد امتد عمل ميكالي الأوسع نطاقاً ليشمل توليد الوظائف شبه العشوائية، الحوسبة الآمنة متعددة الأطراف - السماح لعدة أطراف بحساب نتيجة مشتركة دون الكشف عن مدخلاتهم الخاصة لبعضهم البعض - وبروتوكولات النقل الأعمى، وكل منها يمثل لبنة بناء تستخدم الآن عبر الهندسة التشفيرية الحديثة.

من النظريات إلى الشركات الناشئة

على عكس العديد من التنظيريين الذين اكتفوا بترك أفكارهم على الورق، لم يقتصر عمل ميكالي على المجلات العلمية. في عام 2001، شارك في تأسيس شركة كورستريت المحدودة (CoreStreet Ltd)، وهي شركة أمان تم بيعها لاحقاً لشركة أكتيف هينتي (ActivIdentity) في عام 2009، وساعد في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين في إنشاء بيبيركوين (Peppercoin)، وهو نظام دفع مصغر رقمي مبكر. في عام 2017، أسس ألغوراند (Algorand)، وهي منصة بلوكشين تعتمد على اثبات الحصة مصممة لتطبيق عقود من نظرية التشفير الخاصة به على دفتر أستاذ عام اللامركزي - وهو تحول متأخر في مسيرته المهنية وضع الحائز على جائزة تور링 مباشرة في قلب صناعة العملات المشفرة التي أمضى، بمعنى ما، ثلاثين عاماً في وضع الأساس الرياضي لها.

التكريم

حصل ميكالي وغولدفاسر بشكل مشترك على جائزة ACM A.M. Turing لعام 2012، والتي قُدّمت في عام 2013، "لعملهما التحويلي الذي وضع أسس نظرية التعقيد لعلوم التشفير". حصل ميكالي في وقت سابق على جائزة غودل (Gödel Prize) في عام 1993 عن نظرية أنظمة الإثبات التفاعلية وجائزة RSA للتميز في الرياضيات في عام 2004. وهو عضو في الاكاديمية الوطنية للعلوم والاكاديمية الوطنية للهندسة، وأصبح زميلاً لجمعية آلات الحوسبة (ACM) في عام 2017.

لماذا يُدعى سيلفيو عبقرياً

أقوى دليل على وصف ميكالي بالعبقري هو دليل مفاهيمي وليس مجرد حكايات: فالبراهين صفرية المعرفة هي نوع من الأفكار التي، بمجرد أن تراها، تبدو ضرورية بشكل واضح ومع ذلك تطلبت قفزة تخيلية حقيقية لتخيلها في المقام الأول - وهو برهان لا يثبت شيئاً سوى نفسه. إن تحويل "الأمان" من حرفة غير رسمية إلى تخصص ذي نظريات واختزالات، وهو الإنجاز الذي تحتفي به حيثيات جائزة تور링 بشكل خاص، لم يتطلب مهارة تقنية فحسب، بل تطلب أيضاً الجرأة المفاهيمية للتساؤل حول الشكل الذي يمكن أن تبدو عليه التعريف الرياضي للسرية. والصدق الأساسي هنا هو أن كل هذا لم يكن عملاً فردياً. فقد ذهبت جائزة تور링 بشكل مشترك إلى ميكالي وشافي غولدفاسر، ورقة البرهان صفروي المعرفة نفسها تنسب الفضل إلى ثلاثة مؤلفين - غولدفاسر، وميكالي، وتشارلز راكوف - مما يجعل هذه الحالة بمثابة مثال كتابي لفكرة أساسية تم بناؤها من خلال شراكة مستمرة بدلاً من رؤية معزولة لشخص واحد. إن مشاريع ميكالي الفردية اللاحقة، CoreStreet وAlgorand، توضح استعداداً فردياً للمراهنة بنظريته الخاصة على الواقع التجاري والصناعي، ولكن الجوهر النظري الذي يجعله يستحق لقب "العبقري" كان، وفقاً لكل الروايات بما في ذلك حيثيات الجائزة نفسها، إنجازاً مشتركاً.

الإرث

أعاد عمل ميكالي ضبط خط الأساس لما يعنيه وصف نظام تشفير بأنه آمن، والبراهين صفرية المعرفة على وجه الخصوص تجاوزت غموضها الأصلي لتصبح بنية تحتية - تُستخدم في بروتوكولات المصادقة، وأنظمة البلوكشين الحافظة للخصوصية، وأنظمة التحقق التي لم تكن موجودة عندما قام هو وغولدفاسر بوصف الفكرة لأول مرة. قليل هي المفاهيم التشفيرية التي سافرت بعيداً من النظرية الصرفة إلى التكنولوجيا المستخدمة يومياً. إن الانضباط الذي كان يرفضه الرياضيون في يوم من الأيام باعتباره فكرة متأخرة هندسية أصبح الآن يمتلك أسسه الخاصة في نظرية التعقيد، ويتم تدريسه جنباً إلى جنب مع قابلية الحساب والتحليل الخوارزمي في أي منهج دراسي جاد لعلوم الكمبيوتر، وهو إلى حد كبير النتيجة المباشرة لإعادة الصياغة التي دفع بها ميكالي وغولدفاسر في أوائل الثمانينيات - وهو تحول من التساؤل عما إذا كان النظام قد تم كسره بالفعل إلى التساؤل حول ما الذي يجب أن يكون صحيحاً تماماً في الكون لكي يكون قابلاً للكسر في المقام الأول.