هل جربت يومًا شرح "يمكن للبيانات المشفرة القيام بالحساب"؟ في إحدى المرات حاولت التحدث مع صديقي حول FHE (التشفير المتماثل بالكامل)، لكن الآخر بدا مرتبكًا تمامًا، وفي النهاية خلص إلى: "إذن هو سحر؟" حسنًا، يبدو أنه يشبه السحر قليلاً، ولكن بعد أن رأيت مؤخرًا التقدم الأخير لفريق Zama @zama_fhe، شعرت أن هذا "السحر" أصبح أقرب إلى حياتنا اليومية - الآن لقد تمكنوا من تقليل سرعة bootstrapping لـ TFHE (التشفير المتماثل بالكامل القائم على الحلقة) إلى أقل من 1 مللي ثانية!

باختصار، يكمن جوهر الـ FHE في أنه يمكنك إجراء عمليات حسابية على البيانات المشفرة دون الحاجة إلى فك تشفيرها. يبدو أن هذا رائع، ولكن عند التنفيذ العملي هناك مشكلة كبيرة: كلما أجريت عملية حسابية على البيانات المشفرة، يزداد الضجيج، مما يجعل البيانات أكثر صعوبة في المعالجة. في هذه المرحلة، تحتاج إلى "إعادة ضبط" الضجيج، وهو ما يُعرف باسم bootstrapping. كانت هذه العملية بطيئة للغاية في الماضي - حيث كانت الإصدارات المبكرة تستغرق 53 مللي ثانية على وحدة المعالجة المركزية، والآن، تمكنت Zama من تقليص هذا الوقت إلى 945 ميكروثانية باستخدام وحدة معالجة الرسومات، مما يجعلها أسرع بمقدار 56 مرة. هذه ليست مجرد اختراق تقني، بل تعني أيضًا أن الـ FHE تقترب أكثر من التطبيق العملي.

لماذا هذه المسألة مهمة؟ تخيل أنك تستخدم التشفير المتماثل بالكامل (FHE) لمعالجة بيانات المعاملات على البلوكشين - خصوصيتك محمية تمامًا، لكن سرعة الحساب تقترب من معالجة البيانات النصية. هذا له دلالات كبيرة على المالية والرعاية الصحية وحتى الوكلاء الذكاء الاصطناعي. فريق زاما من خلال تحسين الخوارزميات وموارد وحدة معالجة الرسومات (GPU)، وجد توازنًا بين الأداء والأمان لتشفير المتماثل بالكامل (TFHE). على سبيل المثال، اعتمدوا على خوارزمية متعددة البتات (multi-bit algorithm)، مما يتيح استغلال القدرة المتوازية لوحدة معالجة الرسومات إلى أقصى حد، مع الحفاظ على أمان 128 بت واحتمالية فشل منخفضة للغاية (2^-128). قد يبدو هذا احترافيًا، لكن الجوهر هو: سريع، مستقر، وصديق للخصوصية.

الأكثر إثارة للاهتمام هو أن هذا التحسين ليس محدودًا بحساب واحد فقط. إذا كنت بحاجة إلى معالجة كميات كبيرة من البيانات، يمكن أن يتوسع هيكل TFHE بسهولة إلى بيئة متعددة وحدات معالجة الرسومات - على سبيل المثال، على جهاز مزود بـ8 وحدات معالجة الرسومات H100، يمكنه إكمال 189,000 عملية bootstrap في الثانية. مقارنة بأداء عام 2021، زادت هذه النسبة بمقدار 2554 مرة! هذا يجعلني أتساءل: إذا كان هناك في المستقبل أجهزة مخصصة (مثل مسرعات FHE)، هل ستتضاعف هذه السرعة مرة أخرى؟

بالطبع، فإن التشفير المتماثل بالكامل ليس حلاً سحريًا. تطبيقه على البلوكشين لا يزال يواجه عقبات أخرى، مثل كفاءة الاتصالات الشبكية وإثباتات المعرفة الصفرية. ولكن مع تقدم التكنولوجيا، فإن فرقًا مثل Zama تعمل على تحويل "السحر" إلى واقع. ربما في يوم ما، يمكننا حقًا التحدث عن التشفير المتماثل بالكامل بسهولة، دون الحاجة لشرح أنه "سحر". ماذا تعتقد؟