>> Συνδυάζουν Ολογράµµατα και Τεχνητή Νοηµοσύνη για να δηµιουργήσουν ένα απαραβίαστο σύστηµα οπτικής κρυπτογράφησης
Ερευνητές του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής ∆οµής και Λέιζερ του Ιδρύµατος Τεχνολογίας Ερευνας (ΙΤΕ), συνδυάζουν Ολογράµµατα και Τεχνητή Νοηµοσύνη για να δηµιουργήσουν ένα απαραβίαστο σύστηµα οπτικής κρυπτογράφησης.
Οπως επισηµαίνει το ΙΤΕ, η προσέγγιση οπτικής κρυπτογράφησης θα µπορούσε να ενισχύσει την ασφάλεια σε ψηφιακά νοµίσµατα, υγειονοµική περίθαλψη, επικοινωνίες και πολλά άλλα
Στη σχετική ανακοίνωση αναφέρεται ότι «»καθώς η ζήτηση για ψηφιακή ασφάλεια αυξάνεται, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει ένα νέο οπτικό σύστηµα που χρησιµοποιεί ολογράµµατα για την κωδικοποίηση πληροφοριών, δηµιουργώντας ένα επίπεδο κρυπτογράφησης που οι παραδοσιακές µέθοδοι δεν µπορούν να προσπελάσουν. Αυτή η πρόοδος θα µπορούσε να ανοίξει το δρόµο για πιο ασφαλείς διαύλους επικοινωνίας, συµβάλλοντας στην προστασία των ευαίσθητων δεδοµένων.
«Από τα ταχέως εξελισσόµενα κρυπτονοµίσµατα έως τη διακυβέρνηση, την υγειονοµική περίθαλψη, τις επικοινωνίες και τα κοινωνικά δίκτυα, η ζήτηση για ισχυρά συστήµατα προστασίας για την καταπολέµηση της ψηφιακής απάτης συνεχίζει να αυξάνεται», δήλωσε ο επικεφαλής της ερευνητικής οµάδας Καθ. Στέλιος Τζωρτζάκης από το Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής ∆οµής και Λέιζερ (ΙΗ∆Λ), του Ιδρύµατος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) και το Πανεπιστήµιο Κρήτης, αµφότερα στο Ηράκλειο Κρήτης. «Το νέο µας σύστηµα επιτυγχάνει ένα εξαιρετικό επίπεδο κρυπτογράφησης χρησιµοποιώντας ένα νευρωνικό δίκτυο για τη δηµιουργία του κλειδιού αποκρυπτογράφησης, το οποίο µπορεί να δηµιουργηθεί µόνο από τον ιδιοκτήτη του συστήµατος κρυπτογράφησης».
Στο Optica, το περιοδικό του Optica Publishing Group για έρευνα υψηλού αντίκτυπου, ο κ. Τζωρτζάκης και οι συνεργάτες του περιγράφουν το νέο σύστηµα, το οποίο χρησιµοποιεί νευρωνικά δίκτυα για να ανακτήσει περίτεχνα κωδικοποιηµένες πληροφορίες αποθηκευµένες ως ολόγραµµα. ∆είχνουν ότι τα εκπαιδευµένα νευρωνικά δίκτυα µπορούν να αποκωδικοποιήσουν µε επιτυχία τις περίπλοκες χωρικές πληροφορίες στις κωδικοποιηµένες εικόνες.
«Η µελέτη µας παρέχει µια ισχυρή βάση για πολλές εφαρµογές, ειδικά την κρυπτογραφία και την ασφαλή ασύρµατη οπτική επικοινωνία, ανοίγοντας το δρόµο για τεχνολογίες τηλεπικοινωνιών επόµενης γενιάς», δήλωσε ο κ. Τζωρτζάκης. «Η µέθοδος που αναπτύξαµε είναι εξαιρετικά αξιόπιστη ακόµη και σε σκληρές και απρόβλεπτες συνθήκες, αντιµετωπίζοντας πραγµατικές προκλήσεις όπως οι δύσκολες καιρικές συνθήκες που συχνά περιορίζουν την απόδοση των οπτικών συστηµάτων ελεύθερου χώρου».
Χαοτικά περιπλεγµένο φως για ασφάλεια
Οι ερευνητές ανέπτυξαν το νέο σύστηµα αφού ανακάλυψαν ότι όταν τα ολογράµµατα χρησιµοποιούνται για την κωδικοποίηση µιας δέσµης λέιζερ, η δέσµη γίνεται εντελώς και τυχαία κωδικοποιηµένη και ότι το αρχικό σχήµα της δέσµης δεν µπορεί να αναγνωριστεί ή να ανακτηθεί χρησιµοποιώντας φυσική ανάλυση ή υπολογισµό. Αναγνώρισαν ότι αυτός ήταν ένας ιδανικός τρόπος για την ασφαλή κρυπτογράφηση πληροφοριών.
«Η πρόκληση ήταν να βρούµε πώς να αποκρυπτογραφήσουµε τις πληροφορίες», δήλωσε ο κ. Τζωρτζάκης. «Σκεφτήκαµε να εκπαιδεύσουµε νευρωνικά δίκτυα να αναγνωρίζουν τις απίστευτα µικρές λεπτοµέρειες των κωδικοποιηµένων µοτίβων φωτός. ∆ηµιουργώντας δισεκατοµµύρια πολύπλοκες συνδέσεις ή συνάψεις µέσα στα νευρωνικά δίκτυα, ήµασταν σε θέση να ανακατασκευάσουµε τα αρχικά σχήµατα της δέσµης φωτός. Αυτό σήµαινε ότι είχαµε έναν τρόπο να δηµιουργήσουµε το κλειδί αποκρυπτογράφησης που ήταν συγκεκριµένο για κάθε διαµόρφωση συστήµατος κρυπτογράφησης».
Για να δηµιουργήσουν ένα φυσικό σύστηµα που ανακατεύει εντελώς και χαοτικά τις ακτίνες φωτός, οι ερευνητές χρησιµοποίησαν ένα λέιζερ υψηλής ισχύος που αλληλεπιδρά µε µια µικρή κυψελίδα γεµάτη µε αιθανόλη. Το υγρό δεν ήταν µόνο φθηνό, αλλά δηµιούργησε και την επιθυµητή χαοτική συµπεριφορά σε µικρή απόσταση διάδοσης µόλις λίγων χιλιοστών. Εκτός από την αλλαγή της έντασης της δέσµης φωτός, το φως που αλληλεπιδρά µε το υγρό παρουσίασε επίσης θερµικές αναταράξεις που ενίσχυσαν έντονα τη χαοτική κρυπτογράφηση.
Επιτυχής κωδικοποίηση και αποκωδικοποίηση
Για να επιδείξουν τη νέα µέθοδο, οι ερευνητές την εφάρµοσαν για να κρυπτογραφήσουν και να αποκωδικοποιήσουν χιλιάδες χειρόγραφα ψηφία και άλλα σχήµατα όπως ζώα, εργαλεία και καθηµερινά αντικείµενα από καθιερωµένες βάσεις δεδοµένων που χρησιµοποιούνται ως αναφορές για την αξιολόγηση συστηµάτων ανάκτησης εικόνων. Μετά τη βελτιστοποίηση της πειραµατικής διαδικασίας και την εκπαίδευση του νευρωνικού δικτύου, έδειξαν ότι το νευρωνικό δίκτυο θα µπορούσε να ανακτήσει µε ακρίβεια τις κωδικοποιηµένες εικόνες στο 90-95% των περιπτώσεων. Λένε ότι αυτό το ποσοστό θα µπορούσε να βελτιωθεί περαιτέρω µε πιο εκτεταµένη εκπαίδευση του νευρωνικού δικτύου.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν να αναπτύξουν περαιτέρω την τεχνολογία προσθέτοντας επιπλέον επίπεδα προστασίας, όπως ο έλεγχος ταυτότητας δύο παραγόντων. ∆εδοµένου ότι το µεγαλύτερο εµπόδιο για την εµπορευµατοποίηση του συστήµατος είναι το κόστος και το µέγεθος του συστήµατος λέιζερ, διερευνούν επίσης οικονοµικά αποδοτικές εναλλακτικές λύσεις στα ακριβά, ογκώδη λέιζερ υψηλής ισχύος.
