防駭加密：AI 與全息技術如何讓資料牢不可破

科學家們透過將人工智慧（AI）與全息加密技術相結合，研發出了一套超安全的資料保護系統。他們的方法是把雷射光束擾亂成混亂的模式，若沒有經過訓練的神經網路，根本無法解密。這項創新成果可能會給密碼學帶來革命性的改變。

隨著對數位安全的需求日益增長，研究人員開發出一種新的光學系統，利用全息技術對資訊進行編碼，創造出傳統方法難以破解的加密等級。這一進展有望為更安全的通訊管道鋪平道路，有助於保護敏感資料。

來自希臘研究與技術基金會電子結構與雷射研究所及克里特大學的研究團隊領導人斯特利奧斯・佐爾察基斯（Stelios Tzortzakis）表示，從快速發展的數位貨幣到治理、醫療保健、通訊和社交網路，對強大保護系統以對抗數位詐騙的需求持續增長。「我們的新系統透過利用神經網路生成解金鑰匙，達到了卓越的加密水準，而這個解金鑰匙只有加密系統的所有者才能建立。」

在光學出版集團的高影響力研究期刊《光學》（Optica）上，佐爾察基斯及其同事描述了這個新系統，該系統利用神經網路來提取以全息形式儲存的精心擾亂的資訊。他們證明，經過訓練的神經網路能夠成功解碼擾亂影象中的複雜空間資訊。

佐爾察基斯說：「我們的研究為許多應用，特別是密碼學和安全無線光通訊，提供了堅實的基礎，為下一代通訊技術鋪平了道路。我們開發的方法即使在惡劣和不可預測的條件下也非常可靠，解決了像惡劣天氣等現實世界中的挑戰，這些挑戰常常限制了自由空間光學系統的效能。」

為安全而擾亂光線

研究人員在發現使用全息技術對雷射光束進行編碼時，光束會完全且隨機地被擾亂，而且無法透過物理分析或計算識別或恢復原始光束形狀後，開發了這個新系統。他們意識到這是一種安全加密資訊的理想方式。

佐爾察基斯說：「挑戰在於弄清楚如何解密這些資訊。我們想出了訓練神經網路來識別擾亂光線模式中極其細微細節的主意。透過在神經網路內建立數十億個複雜的連線，即突觸，我們能夠重建原始光束形狀。這意味著我們有了一種為每個加密系統配置建立特定解金鑰匙的方法。」

研究人員在手寫數字和其他形狀（如星星）上測試了這種新方法。為了建立一個能完全且混亂地擾亂光束的物理系統，研究人員使用了高功率雷射與一個裝有乙醇的小比色皿相互作用。這種液體不僅價格低廉，而且能在僅幾毫米的短傳播距離內產生所需的混亂行為。除了改變光束強度外，與液體相互作用的光還會表現出熱湍流，這大大增強了混亂擾亂效果。

為了驗證這種新方法，研究人員將其應用於加密和解碼數千個手寫數字以及其他形狀，如動物、工具和日常物品，這些都是從用於評估影象檢索系統的成熟資料庫中提取的參考樣本。在最佳化實驗程式並訓練神經網路後，他們發現神經網路有 90 - 95% 的時間能夠準確提取編碼影象。他們表示，透過更廣泛地訓練神經網路，這個成功率還可以進一步提高。

研究人員計劃透過增加額外的保護層，如雙因素身份驗證，進一步開發這項技術。由於該系統商業化的最大障礙是雷射系統的成本和體積，他們也在研究替代昂貴、龐大的高功率雷射的經濟實惠方案。

參考文獻：Stelios Tzortzakis、Maria Manousidaki 和 Panagiotis Konstantakis 所著的《利用神經網路揭示非線性混沌系統中的加密光學資訊》，2025 年 2 月 19 日，《光學》。DOI: 10.1364/OPTICA.530643