Silvio Micali: Dimostrare senza rivelare

Prima che Silvio Micali e i suoi collaboratori se ne occupassero, la crittografia era un mestiere di trucchi ingegnosi, giudicati in base alla capacità o meno di chiunque di riuscire a romperli. La carriera di Micali, spesa a trasformare quel mestiere in una disciplina con reali dimostrazioni matematiche a sostegno delle sue affermazioni, ha prodotto una delle idee più insolite ed eleganti del settore: un modo per convincere qualcuno che un affermazione è vera dandogli zero informazioni aggiuntive sul perché.

Da Roma a Berkeley

Silvio Micali è nato il 13 ottobre 1954 in Italia. Si è laureato in matematica all'Università di Roma La Sapienza nel 1978, per poi attraversare l'Atlantico e conseguire un dottorato in informatica presso l'Università della California, Berkeley, completato nel 1982 sotto la supervisione di Manuel Blum, egli stesso futuro laureato del premio Turing attivo alla frontiera della teoria crittografica. Micali è entrato a far parte della facoltà del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica del MIT nel 1983 e vi è rimasto da allora, operando all'interno del Laboratorio di Informatica e Intelligenza Artificiale del MIT, con ulteriori periodi di insegnamento presso l'Università della Pennsylvania, l'Università di Toronto e l'Università Tsinghua.

Rendere la sicurezza dimostrabile

Il principale progetto scientifico di Micali, condotto in gran parte in collaborazione con Shafi Goldwasser, è consistito nel sostituire il tradizionale standard di sicurezza della crittografia — nessuno è ancora riuscito a violare questo sistema — con uno matematico: una prova che violare lo schema richiederebbe la soluzione di un problema ritenuto computazionalmente intrattabile. Insieme a Goldwasser ha sviluppato la crittografia probabilistica, un metodo che cifra lo stesso messaggio in modo diverso ogni volta che viene inviato, bloccando una classe di attacchi in cui un avversario poteva ottenere informazioni semplicemente notando che due testi cifrati corrispondevano. Il resoconto stesso dell'ACM sul loro Premio Turing congiunto attribuisce loro il merito di aver fondato il campo della sicurezza dimostrabile e di aver formalizzato l'idea che la sicurezza crittografica «dovesse essere computazionale anziché assoluta» — un cambiamento di prospettiva che ha fornito all'intera disciplina quelle fondamenta rigorose di cui era priva. La loro introduzione di sistemi di prova interattivi e probabilistici ha inoltre alimentato direttamente la teoria della complessità computazionale ben oltre i confini della crittografia.

Prove a conoscenza zero

L'idea singola più nota associata a Micali è la prova a conoscenza zero, co-inventata con Goldwasser e Charles Rackoff: un protocollo in cui un «prover» (dimostratore) convince un «verifier» (verificatore) che un'affermazione è vera — che conoscono una password, che una transazione è valida, che un grafo possiede una certa colorazione — senza rivelare nient'altro sul perché sia vera, nemmeno l'informazione che permetterebbe al verificatore di ricostruire autonomamente la prova. A un primo ascolto suona paradossale ed è stata trattata come una curiosità matematica quando fu introdotta; da allora è diventata un componente operativo dei sistemi di autenticazione e, decenni dopo, della tecnologia di privacy per le blockchain. Il corpus più ampio del lavoro di Micali si è esteso alla generazione di funzioni pseudocasuali, al calcolo multipartitico sicuro — che consente a più parti di calcolare congiuntamente un risultato senza rivelare reciprocamente i propri input privati — e ai protocolli di trasferimento oblivious, ciascuno dei quali costituisce un blocco fondamentale oggi utilizzato in tutta l'ingegneria crittografica moderna.

Dalla teoria alle startup

A differenza di molti teorici accontentatisi di lasciare le proprie idee sulla carta, Micali non ha confinato il suo lavoro alle riviste accademiche. Nel 2001 ha co-fondato CoreStreet Ltd, un'azienda di sicurezza in seguito venduta ad ActivIdentity nel 2009, e nei primi anni Duemila ha contribuito a creare Peppercoin, un precoce sistema di micropagamenti digitali. Nel 2017 ha fondato Algorand, una piattaforma blockchain proof-of-stake progettata per applicare i suoi decenni di teoria crittografica a un registro pubblico e decentralizzato — una svolta tardiva nella carriera che ha posto un laureato del premio Turing direttamente al centro dell'industria delle criptovalute per la quale, in un certo senso, aveva trascorso trenta anni a gettare le basi matematiche.

Riconoscimenti

Micali e Goldwasser hanno ricevuto congiuntamente il Premio ACM A.M. Turing del 2012, consegnato nel 2013, «per il lavoro trasformativo che ha gettato le basi della teoria della complessità per la scienza della crittografia». In precedenza Micali aveva ricevuto il Premio Gödel nel 1993 per la teoria dei sistemi di prova interattivi e il Premio RSA per l'Eccellenza nella Matematica nel 2004. È membro della National Academy of Sciences e della National Academy of Engineering, ed è diventato Fellow dell'ACM nel 2017.

Perché Silvio è definito un genio

La prova più solida per definire Micali un genio è di natura concettuale anziché aneddotica: le prove a conoscenza zero sono quel genere di idea che, una volta compresa, appare ovviamente necessaria e tuttavia ha richiesto un vero salto d'immaginazione per essere concepita in primo luogo — una prova che non dimostra nient'altro se non se stessa. Trasformare la «sicurezza» da mestiere informale in una disciplina dotata di teoremi e riduzioni, il risultato che la motivazione del Premio Turing celebra specificamente, ha richiesto non solo abilità tecnica ma l'audacia concettuale di chiedersi quale sarebbe l'aspetto persino di una definizione matematica della segretezza. L'onestà fondamentale qui risiede nel fatto che nulla di tutto ciò è stato un lavoro solitario. Il Premio Turing è stato assegnato congiuntamente a Micali e Shafi Goldwasser, e l'articolo stesso sulla prova a conoscenza zero accredita tre autori — Goldwasser, Micali e Charles Rackoff —, rendendo questo un caso da manuale di un'idea fondamentale costruita attraverso una collaborazione duratura piuttosto che attraverso l'intuizione isolata di una singola persona. Le successive iniziative individuali di Micali, CoreStreet e Algorand, dimostrano la volontà personale di scommettere la propria teoria sulla realtà commerciale e industriale, ma il nucleo teorico che gli vale l'appellativo di «genio» è stato, secondo ogni resoconto inclusa la motivazione del premio stesso, un traguardo condiviso.

Eredità

Il lavoro di Micali ha ridefinito lo standard di riferimento per ciò che significa definire sicuro un sistema crittografico, e le prove a conoscenza zero in particolare hanno superato la loro iniziale oscurità per diventare infrastruttura: utilizzate in protocolli di autenticazione, sistemi blockchain orientati alla privacy e schemi di verifica che non esistevano quando lui e Goldwasser descrissero l'idea per la prima volta. Pochi concetti crittografici hanno viaggiato così lontano dalla teoria pura alla tecnologia quotidianamente implementata. Il fatto che una disciplina un tempo liquidata dai matematici come un dettaglio ingegneristico secondario possieda ora le proprie fondamenta di teoria della complessità, insegnate accanto alla calcolabilità e all'analisi algoritmica in qualsiasi serio curriculum di informatica, è in gran parte il risultato diretto del cambio di prospettiva imposto da Micali e Goldwasser all'inizio degli anni Ottanta — un passaggio dall'chiedersi se uno schema sia già stato violato al domandarsi cosa debba essere precisamente vero nell'universo affinché possa esserlo.