الذكاء الاصطناعي الكمومي سيغير تمامًا مشهد الأمن السيبراني، فكل الدفاعات الحالية تقف عاجزة أمامه تماماً.

لنستعرض سوية كيف يمكن للذكاء الاصطناعي الكمومي أن يشكل هذا التهديد السيبراني المخيف مع شيء من التفصيل الجيد.

 ما هو الذكاء الاصطناعي الكمومي؟

الذكاء الاصطناعي الكمومي (Quantum Artificial Intelligence) هو دمج بين الذكاء الاصطناعي والتكنولوجيا الكمومية، حيث يتم استخدام قدرات الحوسبة الكمومية لتحسين وتطوير خوارزميات الذكاء الاصطناعي.

على عكس الحوسبة التقليدية، التي تعتمد على البتات (bits) الثنائية (0 و1)، تعتمد الحوسبة الكمومية على الكيوبتات (qubits)، التي يمكن أن تكون في حالة “0” و”1″ في آن واحد، بفضل مبدأ التراكب الكمومي (Quantum Superposition).

 كيف يمكن للذكاء الاصطناعي الكمومي أن يشكل تهديدًا للأمن السيبراني؟

 1. فك تشفير البيانات بسهولة:

أحد أكبر التهديدات التي يمكن أن تشكلها الحوسبة الكمومية على الأمن السيبراني هو قدرتها على فك تشفير البيانات المحمية بالخوارزميات التقليدية بسرعة كبيرة. الخوارزميات التقليدية مثل RSA وECC تعتمد على صعوبة تحليل الأعداد الكبيرة أو حل مشكلات رياضية معينة، ولكن مع القدرة الكمومية، يمكن لهذه المشكلات أن تُحل في وقت قصير جدًا باستخدام خوارزمية شور الكمومية (Shor’s Algorithm).

وفيما يلي أمثلة لأشهر خوارزميات التشفير اليوم وكيف يمكن فكّها كمومياً.

خوارزمية  RSA (Rivest–Shamir–Adleman):

هي واحدة من أكثر خوارزميات التشفير استخدامًا في العالم، وتم تسميتها نسبة إلى مبتكريها: رونالد ريفست (Ron Rivest)، آدي شامير (Adi Shamir)، وليونارد أدلمان (Leonard Adleman).

تعتمد RSA على فكرة التشفير باستخدام مفتاحين: مفتاح عام للتشفير ومفتاح خاص لفك التشفير.

سبب القوة:

تعتمد قوة RSA على صعوبة تحليل العدد الكبير إلى عوامله الأولية، وهي مسألة رياضية معقدة بشكل كبير للحواسيب التقليدية.

في الحوسبة الكلاسيكية، تحليل عدد كبير مثل (n) الذي هو ناتج ضرب عددين أوليين كبيرين يستغرق وقتًا طويلاً للغاية، مما يجعل فك التشفير بدون المفتاح الخاص أمرًا غير عملي.

كيف يتجاوزها الذكاء الاصطناعي الكمومي؟

الحوسبة الكمومية، باستخدام خوارزمية شور (Shor’s Algorithm)، يمكن أن تحلل هذه الأعداد الكبيرة بكفاءة عالية، حيث تقلل الوقت اللازم لتحليل الأعداد الكبيرة من ملايين السنين إلى بضع ساعات أو حتى دقائق.

نعم ما قرأته صحيح، من ملايين السنين إلى بضع ساعات أو حتى دقائق.

هذا يجعل RSA غير آمن في عالم ما بعد الكم، حيث يمكن للذكاء الاصطناعي الكمومي أن يكسر التشفير بسهولة.

خوارزمية  ECC (Elliptic Curve Cryptography):

التشفير باستخدام المنحنيات البيضاوية (ECC) هو خوارزمية تشفير تعتمد على الخصائص الرياضية للمنحنيات البيضاوية.

هذا الفيديو هنا يشرحها بشكل مبسّط جداً ورياضي واضح.

توفر ECC نفس مستوى الأمان الذي توفره خوارزميات أخرى مثل  RSA، ولكن باستخدام مفاتيح أقصر بكثير، مما يجعلها أكثر كفاءة في الأداء.

سبب القوة:

تستمد ECC قوتها من صعوبة حل مشكلة اللوغاريتم المنفصل على المنحنيات البيضاوية (Elliptic Curve Discrete Logarithm Problem – ECDLP)، وهي مشكلة رياضية تُعتبر معقدة جدًا حتى بالنسبة لأقوى الحواسيب التقليدية.

تتمثل الفكرة في أنه من السهل إجراء العمليات الرياضية باستخدام المنحنيات البيضاوية، ولكن من الصعب جدًا عكس هذه العمليات دون معرفة المفتاح الخاص.

كيف يتجاوزها الذكاء الاصطناعي الكمومي؟

على غرار  RSA، يمكن للذكاء الاصطناعي الكمومي، باستخدام خوارزمية شور، حل مشكلة اللوغاريتم المنفصل بكفاءة، مما يعني أنه يمكنه كسر التشفير المعتمد على ECC بسرعة.

هذا يمثل تهديدًا كبيرًا للأنظمة التي تعتمد على ECC لتأمين البيانات.

2. الهجمات الكمية المتقدمة:

الهجمات الكمية (Quantum Attacks) هي نوع جديد من الهجمات التي تستغل خصائص الأنظمة الكمومية لإلحاق الضرر بالأنظمة التقليدية.

على سبيل المثال، يمكن للذكاء الاصطناعي الكمومي استهداف أنظمة التشفير الكمومي نفسها، أو استغلال تأثيرات التشابك الكمومي (Quantum Entanglement) لإطلاق هجمات لا يمكن اكتشافها بواسطة الأنظمة التقليدية.

كيف يعزز الذكاء الاصطناعي قدرات الحاسوب الكمومي؟

تمت الإشارة إلى أن الحوسبة الكمومية هي القوة الرئيسية وراء القدرة على فك التشفير بشكل أسرع وأكبر من الحوسبة التقليدية.

الحوسبة الكمومية تمتلك القدرة على حل المشكلات المعقدة، مثل تحليل الأعداد الكبيرة، بفضل قدرتها على استغلال التراكب الكمومي والتشابك الكمومي.

هذه الخصائص تتيح للحواسيب الكمومية استخدام خوارزميات مثل خوارزمية شور (Shor’s Algorithm) لتحليل الأعداد الأولية التي تعتمد عليها أنظمة التشفير التقليدية مثل RSA.

ولكن السؤال المهم هنا، ما دور الذكاء الاصطناعي في هذا السياق؟

تحسين الأداء:

الذكاء الاصطناعي يمكن أن يساعد في تحسين أداء الحوسبة الكمومية من خلال تحسين الخوارزميات الكمومية أو تحسين الطريقة التي يتم بها تحليل البيانات الكمومية.

أي العثور على الطرق الأكثر فعالية لحل مشكلات معقدة، مثل تحسين استراتيجيات البحث أو تقليل عدد العمليات المطلوبة.

تحليل البيانات الكبيرة:

عند التعامل مع كميات هائلة من البيانات الناتجة عن عمليات الحوسبة الكمومية، يمكن أن يُستخدم الذكاء الاصطناعي في تحليل هذه البيانات بسرعة وكفاءة.

هذا يمكن أن يكون مفيدًا في تحديد الأنماط أو الثغرات الأمنية التي يمكن استغلالها لفك التشفير.

التكيف والتعلم:

الذكاء الاصطناعي يمكن أن يساعد في التكيف مع التهديدات الجديدة وتحسين الهجمات على التشفير بشكل مستمر.

يمكن أن يستخدم الذكاء الاصطناعي التعلم العميق (Deep Learning) والتعلم المعزز (Reinforcement Learning) لتطوير استراتيجيات هجوم جديدة تتكيف مع الدفاعات الجديدة.

في النهاية، بينما الحوسبة الكمومية وحدها قوية بما يكفي لكسر التشفير التقليدي، فإن دمجها مع الذكاء الاصطناعي يمكن أن يجعل الهجمات أكثر فعالية ومرونة في التكيف مع الدفاعات المتطورة.

أمثلة عملية للهجمات السيبرانية من قبل الذكاء الاصطناعي الكمومي

كسر تشفير البريد الإلكتروني:

تخيل أن شركة تستخدم RSA لتأمين البريد الإلكتروني الداخلي. مع ظهور الذكاء الاصطناعي الكمومي، يمكن لمهاجم يستخدم حوسبة كمومية أن يكسر هذا التشفير، مما يعرض جميع الاتصالات السرية للخطر.

اختراق المعاملات المالية:

البنوك والمؤسسات المالية تعتمد بشكل كبير على تقنيات التشفير لحماية بياناتها ومعاملاتها وخاصة تستخدم ECC لتأمين المعاملات عبر الإنترنت.

يمكن لحاسوب كمومي مسلّح بخوارزمية شور تحليل مفاتيح ECC بسرعة، مما يسمح للمهاجمين بسرقة الأموال أو تعديل المعاملات.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن للهجمات الكمومية المتقدمة استهداف الأنظمة التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي في التنبؤ بالسوق أو إدارة الاستثمارات، مما يؤدي إلى خسائر مالية كبيرة.

تحسين الهجمات السيبرانية:

الذكاء الاصطناعي الكمومي يمكن أن يحسن من فعالية الهجمات السيبرانية عن طريق تحسين خوارزميات الذكاء الاصطناعي المستخدمة في تحليل البيانات الضخمة واستخراج الأنماط.

على سبيل المثال، يمكن استخدام الذكاء الاصطناعي الكمومي لتسريع عملية جمع البيانات وتحليلها في هجمات التصيد الاحتيالي (Phishing Attacks) أو هجمات القوة الغاشمة.

تهديد الأمن القومي:

الأنظمة الحكومية والعسكرية تعتمد على تشفير متقدم لحماية البيانات السرية والمعلومات الحساسة.

مع ظهور الذكاء الاصطناعي الكمومي، يمكن أن تصبح هذه الأنظمة عرضة للهجمات التي تستهدف فك تشفير البيانات أو تحليل الاتصالات السرية.

هذا يمثل تهديدًا مباشرًا للأمن القومي ويزيد من احتمالات وقوع هجمات إلكترونية تستهدف البنية التحتية الحيوية للدول.

الهجمات على الشبكات الخاصة الافتراضية (VPN):

الشبكات الخاصة الافتراضية (VPNs) تستخدم لحماية خصوصية المستخدمين وتأمين الاتصالات عبر الإنترنت.

الذكاء الاصطناعي الكمومي يمكن أن يستهدف بروتوكولات التشفير المستخدمة في VPNs، مما يتيح للمهاجمين اختراق الشبكات الخاصة والتجسس على الاتصالات الحساسة.

الجهود الحالية لمواجهة تهديدات الذكاء الاصطناعي الكمومي

تطوير خوارزميات تشفير مقاومة للكم:

لمواجهة التهديدات الناشئة عن الحوسبة الكمومية، يعمل الباحثون على تطوير خوارزميات تشفير جديدة تعرف باسم خوارزميات التشفير المقاومة للكم (Quantum-Resistant Encryption).

هذه الخوارزميات مصممة لتكون مقاومة للهجمات الكمومية ولا يمكن فك تشفيرها باستخدام الحوسبة الكمومية.

تحسين الدفاعات السيبرانية باستخدام الذكاء الاصطناعي:

للتصدي للهجمات المتقدمة التي يمكن أن تشنها الذكاء الاصطناعي الكمومي، يتم تطوير أنظمة دفاعية تعتمد على الذكاء الاصطناعي المتقدم الذي يمكنه الكشف عن الأنماط الغير طبيعية والاستجابة بسرعة للتهديدات.

يمكن لهذه الأنظمة أن تتعلم وتتكيف مع التهديدات الجديدة، مما يجعلها أكثر فعالية في مواجهة الهجمات الكمومية.

التعاون الدولي:

لأن التهديدات السيبرانية التي يطرحها الذكاء الاصطناعي الكمومي تؤثر على الأمن العالمي، فإن التعاون الدولي أصبح ضرورة.

تعمل الدول معًا من خلال منظمات مثل الأمم المتحدة والاتحاد الأوروبي لتطوير معايير أمان مشتركة وتبادل المعلومات حول التهديدات السيبرانية.

ولكن كما نعلم فهي مفيدة وذات أثر داخل التكتلات الدولية وفي حالة السلم وبعيدة عن البرامج البحثية السرية.

وللتعمق أكثر بكيفية المقاومة لهذه الهجمات والمخاطر، نجد هنا ورقة بحثية تفصيلية للعام 2024 (من IJARSCT) تبحث في الإمكانات للحوسبة الكمومية في معالجة التحدي المتزايد للتهديدات السيبرانية.

هذه التكنولوجيا على استعداد لإحداث ثورة في كيفية حماية البيانات الحساسة من خلال تطوير خوارزميات تشفير مقاومة للكم ووحدات التعلم الآلي القائمة على الكم لحماية البنى التحتية الحيوية.

التحديات المستقبلية في مواجهة الذكاء الاصطناعي الكمومي

لا شك التحديات كثيرة ونذكر أهمها هنا:

التسارع التكنولوجي:

التطور السريع في مجال الذكاء الاصطناعي الكمومي يجعل من الصعب على الأنظمة الحالية التكيف بسرعة. هذا يتطلب استثمارات كبيرة في البحث والتطوير لمواكبة التهديدات المتزايدة.

التكلفة العالية:

تطوير وتنفيذ خوارزميات تشفير مقاومة للكم وأنظمة دفاعية متقدمة يتطلب موارد مالية ضخمة. هذا يمثل تحديًا خاصًا للدول والشركات الصغيرة التي قد لا تملك القدرة على تحمل هذه التكاليف.

نقص المهارات المتخصصة:

يتطلب التعامل مع التهديدات الكمومية وجود خبراء في كل من الذكاء الاصطناعي والحوسبة الكمومية.

حاليًا، هناك نقص في الكوادر المتخصصة القادرة على تطوير وتنفيذ الحلول الفعالة لمواجهة هذه التهديدات.

وهذه فرصة لحديثي التخرج وطلاب الدراسات العليا ليتخصصوا في المجالات الأعلى طلباً وأجراً.

الخاتمة

مع قدرات الذكاء الاصطناعي الكمومي على فك تشفير البيانات وتحسين الهجمات السيبرانية، الأمر انتقل مئات المستويات من الصعوبة بدفعة واحدة، وهو سلاح قوي للغاية يصعب الحصول عليه، ولكنه فعّال للغاية.

يبقى التحدي الأكبر في مواكبة التسارع التكنولوجي وتأمين الموارد اللازمة لحماية الأنظمة الحيوية، وتجهيز كوادر علمية قوية لقيادة عمليات البحث والتطوير.