رقائق سليكون ضوئية تحصّن بياناتك السرية من الاختراق

رقائق سليكون ضوئية تحصّن بياناتك السرية من الاختراق
TT

رقائق سليكون ضوئية تحصّن بياناتك السرية من الاختراق

رقائق سليكون ضوئية تحصّن بياناتك السرية من الاختراق

نجح باحثون من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) في ابتكار رقائق ضوئية من السليكون تهدف إلى حماية البيانات السرية - بما في ذلك معاملات بطاقات الائتمان والمواد الحسّاسة لدى المؤسسات الحكومية والوكالات العسكرية - من القرصنة الإلكترونية، خلال تبادل المعلومات ونقل البيانات عبر القنوات العامة.
تكمن كلمة السر لهذا الابتكار فيما يسمى «الفوضى في الشبكات البصرية». وتلك الفوضى تخلق هيكلاً مشتتاً يمكن أن يمنع قراصنة الإنترنت من إعادة إنتاج أي معلومات متبادلة، أو الوصول إليها.
وقام الفريق البحثي بقيادة الدكتور أندريا فراتالوتشي، أستاذ الهندسة الكهربائية المشارك بـ«كاوست»، وطالب الدكتوراه فاليرو مازوني، بالتعاون مع باحثين في اسكوتلندا وشركة أميركية، بتصميم رقائق ضوئية من السليكون تمتاز بكونها قابلة للتعديل بشكلٍ لا رجعة فيه، وتنبعث منها موجات ضوئية عشوائية مما يجعل اختراق أي بيانات مشفرة أمراً مستحيلاً. ومن المعروف أن بروتوكولات الأمان النموذجية تجمع بين المفاتيح العامة والخاصة لتشفير الرسائل. وهذه البروتوكولات سريعة، لكنها سهلة الاختراق، فبينما تكون المفاتيح الخاصة معروفة فقط للمُرسِل أو المستقبِل، أو لكليهما، فإن المفاتيح العامة يمكن لأي شخص الوصول إليها.
أما الأنظمة القائمة على ميكانيكا الكم (وهو العلم الذي يهتم بدراسة سلوك المادة والضوء على المستوى الذري أو ما دون الذري) فإنها توفّر بديلاً أكثر أماناً وثقة من هذه البروتوكولات، لكنها تتطلب مزيداً من التركيبات باهظة الثمن والبطيئة بشكلٍ يجعلها غير قابلة للتطبيق على نطاق واسع.
ويشرح طالب الدكتوراه فاليرو مازوني فكرتهم قائلاً «مع ظهور حواسيب ذات أداء أسرع وقائمة على ميكانيكا الكم، فإن كل النظم التقليدية ستُختَرق خلال فترة قصيرة؛ مما يهدّد بكشف خصوصية اتصالاتنا في الوقت الحاضر، والأهم من ذلك الاتصالات التي حدثت في الماضي». وبمقدور المهاجم أن يخزن رسالة مشفرة مرسلة اليوم، وينتظر حتى تصبح التقنية المناسبة متاحة لفك تشفير الاتصالات.
لقد ثبُت أن تقنية تشفير «لوحة المرة الواحدة»، تعد غير قابلة للكسر، ويكمن سرّها في مفتاح عشوائي خاص يُستخدَم مرة واحدة، ويجب مشاركته في وقت مبكر بين المستخدمين. ومع ذلك، فإن هذا المفتاح - الذي يحتاج إلى أن يكون طوله على الأقل في طول الرسالة الأصلية نفسها - لا يزال من الصعب إنتاجه عشوائياً وإرساله بأمان.
ما قام به فريق فراتالوتشي كان تطوّيَر طريقة لتطبيق تقنية التشفير تلك على شبكات ضوئية تقليدية موجودة بالفعل، باستخدام رقائق السليكون المنقوشة. نَقَش الباحثون الرقائق ببصمات الأصابع للحصول على مشتتات عشوائية بالكامل، والتي تجعل موجات الضوء المتداخلة تتحرّك بشكل عشوائي عبر هذه الشبكات. وأي تعديل للرقاقة، حتى إن كان متناهي الصغر، يخلق هيكلَ تشتيت مختلفاً ولا علاقة له بأي هيكل سابق. لذلك؛ يمكن لكل مستخدم تغيير هذه الهياكل بلا رجعة بعد كل اتصال، مما يمنع المهاجم من استنساخ الرقائق والوصول إلى البيانات المتبادلة.
علاوة على ذلك، فإن هذه المشتتات تكون في حالة توازن ديناميكي حراري مع بيئتها المحيطة. ومن ثمَّ، فإن المهاجم المثالي الذي يمتلك قوة تقنية غير محدودة وقدرات على التحكم في قناة التواصل والوصول إلى النظام قبل حدوث الاتصال، أو بعده، لا يُمكنه أن ينسخ أي جزء من النظام دون استنساخ البيئة المحيطة للرقائق في وقت حدوث الاتصال.
ويقول مازوني، إن المخطط الجديد غير قابل للاختراق على الإطلاق، مهما كان الوقت أو الموارد المتاحة، اليوم أو غداً.
ويعمل الباحثون حالياً على تطوير تطبيقات تجارية لهذا الاكتشاف. ويختتم فراتالوتشي حديثه قائلاً «يبحث فريقنا عن شركاء محتملين في القطاع الصناعي، ونتطلّع إلى تطبيق هذا النظام على نطاق عالمي. وعند إطلاق هذا النظام تجاريّا فإن جميع المخترقين عبر شبكة الإنترنت سيتعيّن عليهم البحث عن وظيفة أخرى».



لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني
TT

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

صمم نظام ذكاء اصطناعي جديد توربين رياح لأول مرة في التاريخ، وفقاً لمطوره.

نظام ذكاء هندسي ثوري

وأعلنت شركة «EvoPhase» البريطانية أن الذكاء الاصطناعي الخاص بها تخلى عن جميع القواعد الراسخة في هندسة مثل هذه الأجهزة. وبناءً على اختباراتها، فإن اختراعها أكثر كفاءة بسبع مرات من التصميمات الحالية.

تتكون «شفرة برمنغهام» The Birmingham Blade -كما تسمي الشركة التوربين- من ست أذرع موازية للأرض متصلة بمحور عمودي مركزي. وتحتوي كل ذراع على شفرة رأسية، وسطح به موجتان تغيران زاوية هجومهما عبر ارتفاعها وطولها.

لعمل مع سرعات رياح منخفضة

يتم تحسين توربينات الرياح التقليدية لسرعات رياح تبلغ نحو 33 قدماً في الثانية. في المقابل، تم تصميم «الشفرة» لسرعات الرياح المتوسطة المنخفضة النموذجية للمناطق الحضرية مثل برمنغهام، والتي تبلغ نحو 12 قدماً في الثانية. هذا يزيد قليلاً عن ثمانية أميال (13كلم تقريباً) في الساعة.

وتم تحسين التصميم للعمل بين المباني الشاهقة التي تنتج أنماط اضطراب تؤثر على فاعلية تصميمات التوربينات الحضرية الأخرى. وإذا ثبت أن هذا صحيح، فقد يفتح التصميم الباب أمام إنتاج كهرباء غير محدود في المباني المكتبية والسكنية بتكلفة تكاد تكون معدومة.

يقول ليونارد نيكوسان، كبير مسؤولي التكنولوجيا في الشركة، في بيان صحافي: «كان استخدام الذكاء الاصطناعي ضرورياً للتحرر من التحيزات طويلة الأمد التي أثرت على تصميمات التوربينات خلال القرن الماضي. سمح لنا الذكاء الاصطناعي باستكشاف إمكانيات التصميم خارج نطاق التجارب البشرية التقليدية».

وفقاً لنيكوسان، تمكن المصممون من «توليد واختبار وتحسين أكثر من 2000 تصميم لتوربينات الرياح في غضون أسابيع قليلة، ما أدى إلى تسريع عملية التطوير لدينا بشكل كبير وتحقيق ما كان يستغرق سنوات وملايين الجنيهات من خلال الطرق التقليدية».

سحر «التصميم التطوري»

«التصميم التطوري الموجه بالذكاء الاصطناعي» هو منهجية تقوم على نفس فكرة الانتقاء الطبيعي. تبدأ العملية بتوليد آلاف المتغيرات التصميمية التي يتم تقييمها وفقاً لوظيفة «البقاء للأفضل»، والتي تحدد مدى نجاح كل متغير في تلبية أهداف المشروع. ويختار الذكاء الاصطناعي أفضل البدائل لاستخدامها أساساً لتكرارات جديدة، وإعادة الجمع بين الميزات وتنويعها لتطوير إصدارات محسنة.

تتكرر هذه الخطوات حتى يصل الذكاء الاصطناعي إلى حل يحقق تحسين جميع العلامات المهمة مثل الكفاءة الديناميكية الهوائية، والاستقرار الهيكلي، والوزن، أو الاكتناز.

تقول الشركة إن عمليتها تتجنب التحيزات البشرية الموجودة في الهندسة التقليدية. بطبيعتها، تكون الهندسة التقليدية محدودة بالأفكار والمعرفة السابقة.

من ناحية أخرى، يستكشف الذكاء الاصطناعي مجموعة واسعة من الاحتمالات دون القيود في العقل البشري. عندما تجمع بين جيل الذكاء الاصطناعي والتكرار التطوري، يمكن أن يؤدي هذا إلى نتائج مبتكرة تتحدى غالباً الفطرة السليمة ولكنها لا تزال تعمل.

إن نهج التصميم التطوري هذا ليس جديداً تماماً، إذ استخدمت صناعة الطيران والفضاء برامج بهذه القدرات لسنوات. ومثلاً استخدمت شركة «إيرباص»، بالتعاون مع شركة «أوتوديسك»، عملية مماثلة لتصميم حاجز مقصورة خفيف الوزن للغاية لطائراتها من طراز A320وظهرت النتيجة مستوحاة من هياكل العظام الطبيعية، ما أدى إلى انخفاض الوزن بنسبة 45 في المائة مقارنة بالهياكل المماثلة المصممة بالطرق التقليدية.

كما طبقت شركة «جنرال إلكتريك» الخوارزميات التطورية في إعادة تصميم حامل محرك نفاث جديد، مما أدى إلى انخفاض وزن القطعة بنسبة 80 في المائة. وتستخدم وكالة «ناسا» أيضاً هذه التقنية منذ سنوات، ففي عام 2006 استخدمت الوكالة خوارزمية تطورية لتصميم «هوائي متطور».

نجاح توربين «برمنغهام بليد»

لقد طبق فريق المصممين بقيادة الدكتور كيت ويندوز - يول من جامعة برمنغهام هذه العملية التطورية لحل مشكلة تكافح العديد من تصميمات التوربينات لمعالجتها: كيفية العمل بكفاءة في البيئات الحضرية، حيث تكون الرياح أبطأ وأكثر اضطراباً بسبب المباني.

ويقول نيكوسان: «كنا بحاجة إلى توربين يمكنه التقاط سرعات الرياح المنخفضة نسبياً في برمنغهام مع إدارة الاضطرابات الناجمة عن المباني المحيطة. وكان لا بد أن يكون التصميم أيضاً مضغوطاً وخفيف الوزن ليناسب التركيبات على الأسطح».

* مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»