به گزارش خبرنگار حوزه دریچه فناوری گروه فضای مجازی باشگاه خبرنگاران جوان، به نقل از mit.edu، تراشه هوشمند جدید ساخته شده توسط محققان موسسه فناوری ماساچوست نیاز به سخت افزار رمزگشایی خاص را حذف می کند، می تواند کارایی سیستم های بازی رایانه ای، شبکه های اتصال ۵G، اینترنت اشیا و موارد دیگر را افزایش دهد. از این پردازنده به عنوان یک سیستم جهانی برای رمزگشایی هر نوع داده ارسال شده در سراسر شبکه یاد می شود.

کابرد الگوریتم رمزنگاری جهانی GRAND

محققان MIT، دانشگاه بوستون و دانشگاه مینوت در ایرلند اولین تراشه سیلیکونی را ایجاد کرده اند که قادر است هر کد را صرف نظر از ساختار آن با حداکثر دقت و استفاده از یک الگوریتم رمزنگاری جهانی به نام Guessing Random Additive Noise Decoding (GRAND) رمزگشایی کند. GRAND با حذف نیاز به رمزگشا های متعدد و پیچیده از نظر محاسباتی کارایی بیشتری را ایجاد می کند که می تواند در فناوری واقعیت افزوده و مجازی، بازی های کامپیوتری، شبکه های ۵G و دستگاه های متصل به یکدیگر که پردازش حجم بالایی از داده ها را با حداقل تاخیر انجام می دهند، کاربرد داشته باشد.

تیم تولید کننده اولین تراشه سیلیکونی

رهبری این تحقیقات در MIT برعهده Muriel Médard، استاد Cecil H و Ida Green در گروه مهندسی برق و علوم کامپیوتر است. از دیگر همکاران این پروژه می توان به Amit Solomon و Wei Ann، دانشجویان کارشناسی ارشد دانشگاه MIT، ارسلان ریاض و وایباو بانسال، دانشجویان کارشناسی ارشد در دانشگاه بوستون، Rabia Tugce Yazicigil استادیار مهندسی برق و کامپیوتر در دانشگاه بوستون، کن آر دافی، مدیر موسسه همیلتون در دانشگاه ملی ایرلند در مینوت و کوین گالیگان، دانشجوی کارشناسی ارشد Maynooth اشاره کرد. این پژوهش هفته آینده در کنفرانس تحقیقات و مدارات دستگاه های جامد اروپایی ارائه می شود.

Hash چیست؟

یکی از راه های تصور این کدها، هش های اضافی هستند که در این مورد شامل مجموعه ای از «۱s و ۰s» است و به انتهای داده اصلی اضافه و قوانین ایجاد Hash ها در یک کتاب کد خاص ذخیره می شوند. هش یک خروجی رمزگذاری شده را با طول ثابت عرضه می کند. همانطور که داده های رمزگذاری شده از طریق یک شبکه حرکت می کنند، هش ها تحت تأثیر نویز یا انرژی که سیگنال را مختل می کند که اغلب توسط سایر دستگاه های الکترونیکی تولید می شود، قرار می گیرند. هنگامی که داده های رمزگذاری شده و سر و صدایی که آن ها را تحت تأثیر قرار می دهد به مقصد می رسند، الگوریتم رمزگشایی با کتاب کد خود مشورت می کند و از ساختار هش برای حدس زدن اطلاعات ذخیره شده استفاده می کند.

نحوه فعالیت GRAND

در عوض، GRAND نویز موثر بر پیام را حدس می زند و از الگوی صدا برای استنباط اطلاعات اصلی استفاده می کند. GRAND مجموعه ای از توالی های نویز را به ترتیب احتمال وقوع ایجاد و آن ها را از داده های دریافتی کم کرده و بررسی می کند که آیا کلمه رمز حاصل در یک کتاب کد وجود دارد یا خیر. سر و صدا در طبیعت تصادفی به نظر می رسد ولی دارای یک ساختار احتمالی است که به الگوریتم اجازه می دهد حدس بزند که چه چیزی ممکن است باشد.

مدارد می گوید: « این کار به نوعی، شبیه عیب یابی است. برای مثال اگر شخصی ماشین خود را به مغازه بیاورد، مکانیک کار را با نقشه برداری کل خودرو آغاز نمی کند. آن ها با پرسیدن این که به احتمال زیاد چه اتفاقی افتاده است یا اشکال ماشین کجاست؟ شروع می کنند. بعضی مواقع نیز فقط به گفتن جملات شاید به گاز نیاز داشته باشد یا باتری خالی کرده است، اکتفا می کنند. »

تراشه هوشمند GRAND از یک ساختار سه لایه استفاده می کند که با ساده ترین راه حل های ممکن در مرحله اول شروع می شود و در دو مرحله بعدی تا الگو های نویز طولانی تر و پیچیده تر نیز کار می کند. هر مرحله مستقل عمل می کند که باعث افزایش توان سیستم و صرفه جویی در قدرت می شود. این دستگاه همچنین برای جابجایی یکپارچه بین دو کتاب کد طراحی شده است. این شامل دو تراشه حافظه ای با دسترسی تصادفی استاتیک است که یکی می تواند کلمات رمز را ترک کند، در حالی که دیگری یک کتاب کد جدید بارگذاری می کند و سپس بدون هیچ گونه خرابی به سیستم رمزگشایی تغییر می کند.

بعد از آزمایش تراشه GRAND، محققان دریافتند که می تواند به طور موثر هر کد افزونگی متوسط تا ۱۲۸ بیت طول را تنها با یک میکرو ثانیه تاخیر رمزگشایی کند. این کار جدید مدارد و همکارانش برای اولین بار اثربخشی و کارایی GRAND را در سخت افزار نشان می دهد.

مدارد می گوید: « توسعه سخت افزار برای الگوریتم رمزگشایی جدید محققان را ملزم کرد که ابتدا مفاهیم پیش فرض خود را کنار بگذارند. ما نمی توانیم از کار هایی که قبلا انجام شده استفاده مجدد کنیم. این مانند یک تخته سفید کامل بود. ما مجبور بودیم در مورد تک تک اجزاء از ابتدا فکر کنیم. من فکر می کنم وقتی تراشه بعدی خود را تولید کنیم، نکاتی که در ساخت اولین تراشه سیلیکونی با آن مواجه شدیم را یادداشت کرده و می توانیم بهتر این کار را انجام دهیم.»

تراشه ای برای آینده

از آنجا که GRAND فقط از کتاب های کد برای تایید استفاده می کند، علاوه بر کار با کد های قدیمی می تواند برای کد هایی که هنوز معرفی نشده اند نیز استفاده شود. در پیاده سازی اتصالات ۵G، تلاش تنظیم کننده ها و شرکت های ارتباطی این بود که متوجه شوند کدام کد ها باید در شبکه جدید استفاده شود. در نهایت تنظیم کننده ها از دو نوع کد سنتی برای زیرساخت شبکه های ۵G در شرایط مختلف استفاده کردند. به کارگیری GRAND می تواند نیاز به استانداردسازی در آینده را از بین ببرد. تراشه GRAND حتی می تواند منجر به نوآوری در زمینه برنامه نویسی شود.

مسئولان تیم پژوهش می گویند: «به دلایلی که کاملا از آن ها مطمئن نیستیم، مردم با ترس به برنامه نویسی نزدیک می شوند. این فرایند از نظر ریاضی سخت و التهاب آور است، بنابراین مردم فقط از کد هایی که قبلا وجود دارد، استفاده می کنند. امیدواریم تراشه جدید که چندان استاندارد گرا هم نیست و مردم را قادر می سازد تا هم از کد های موجود استفاده کنند و کد های جدیدی ایجاد کنند با استقبال آن ها رو به رو شود.»

همچنین Médard و همکارانش قصد دارند با توسعه تراشه GRAND، مشکل تشخیص نرم را حل کنند. در تشخیص نرم، داده های دریافتی دقت کمتری دارند. آن ها همچنین می خواهند توانایی GRAND در شکستن کد های طولانی و پیچیده تر و ساختار تراشه سیلیکون را برای بهبود بهره وری انرژی مورد آزمایش قرار دهند. بودجه و امکانات اجرای این تحقیق توسط موسسه یادبود Battelle و بنیاد علمی ایرلند تأمین شده است.

بیشتر بخوانید

گزارش از مهران محمدپور

انتهای پیام/