Rede neural do Google inventa seu próprio protocolo de criptografia

Os funcionários do Google Brain , um dos departamentos da corporação que o Google se envolveu em aprendizado profundo, criaram uma rede neural que desenvolveu seu próprio protocolo de criptografia. Os pesquisadores Martin Abadi e David Andersen mostraram que as redes neurais são capazes de desenvolver maneiras simples de criptografar mensagens.

Em um experimento conduzido por especialistas, uma rede neural conseguiu criar sua própria forma de criptografia através do aprendizado de máquina. Este sistema não aprendeu os princípios de criptografia ou algoritmos especiais. A criptografia desenvolvida por um computador acabou sendo bastante simples, especialmente quando comparada com os métodos desenvolvidos pelo homem. No entanto, este é um resultado muito interessante de um estudo em que, segundo os autores, "não se destinava a demonstrar criptografia forte".

A equipe do Google Brain durante o experimento não trabalhou com uma rede neural, mas com três de uma vez. Eles foram nomeados Alice, Bob e Eve. Cada sistema foi treinado para se comunicar com os outros dois. O trabalho de Alice era enviar mensagens secretas para Bob. "Ele", por sua vez, teve que descriptografar a mensagem enviada por Alice. E a tarefa da rede neural Eva, por sua vez, era observar a comunicação de duas outras redes.

Para ocultar o significado da mensagem original, Alice teve que converter o texto simples para que Eva não o entendesse. O texto alterado, no entanto, deve ficar claro para Bob, e apenas para ele. Alice e Bob inicialmente concordaram em como mudar o texto para que eles pudessem se entender, e Eve não entenderia nada.

Este gráfico mostra o número de erros ao descriptografar as mensagens de Alice pelas redes neurais de Bob e Eve. Durante o processo de treinamento, Bob cometeu menos erros. Eva também estudou, mas após cada tentativa bem-sucedida, o sistema de criptografia mudou, e Eva não pôde fazer nada a respeito.As

primeiras tentativas de criptografia não tiveram muito sucesso. A princípio, Bob não pôde fazer nada com as mensagens criptografadas de Alice. Mas, com o tempo, Alice desenvolveu um método bastante confiável que Bob entendeu. Ao mesmo tempo, Eva não pôde descriptografar a mensagem para entender o que estava sendo discutido aqui. Às vezes, ela conseguia abrir o sistema de criptografia de mensagens de duas outras redes neurais, mas após cada tentativa bem-sucedida de Eva, eles mudavam o sistema de criptografia.

Os autores do projeto decidiram escolher sistemas criptográficos simétricos como base para a operação de suas redes neurais. Sistemas criptográficos simétricos (algoritmo de chave simétrica) é um método de criptografia no qual a mesma chave criptográfica é usada para criptografia e descriptografia. A criptografia simétrica era o único método de criptografia até a invenção da criptografia assimétrica. A chave do algoritmo deve ser mantida em segredo por ambas as partes. O algoritmo de criptografia é escolhido pelas partes antes de iniciar o sistema de mensagens.

Depois que o script foi reproduzido mais de 15 mil vezes, Bob aprendeu a converter o texto cifrado de Alice em texto simples, sem um único erro. Ao mesmo tempo, Eve conseguiu adivinhar apenas 8 dos 16 bits de dados contidos na mensagem. Uma vez que cada bit é 1 ou 0, então, de fato, Eve só poderia adivinhar por acaso. Uma tentativa de decifrar a mensagem de Alice Eve, segundo os pesquisadores, é mais como adivinhar com um sorteio. Os resultados do estudo estão publicados aqui .

Não entendemos exatamente como esse método de criptografia funciona, pois o aprendizado de máquina nos permitiu obter o resultado sem demonstrar a maneira de desenvolvê-lo. Na prática, isso significa que não seremos capazes de obter um método de criptografia compreensível para uma pessoa, se for suficientemente complexo. A aplicação prática desta tecnologia é, portanto, limitada.

"Os métodos de trabalho com redes neurais começaram a se desenvolver no nível atual nos últimos anos, então estamos apenas no começo do caminho", diz Joe Sturonas, especialista em criptografia do PKWARE. Até agora, uma pessoa pode facilmente invadir o sistema de proteção de informações desenvolvido por sistemas neurais. É possível que, depois de algum tempo, as máquinas aprendam a criar sistemas de criptografia de dados mais confiáveis, que terão que gastar muito tempo invadindo, se conseguirem entender o resultado das máquinas.

Pesquisadores no futuro planejam tentar trabalhar não apenas com criptografia simétrica de dados. Talvez a esteganografia esteja envolvida. Os cientistas acreditam que as redes neurais aparentemente não são muito fortes nos criptoanalistas, mas podem ser muito eficazes na análise de metadados e na análise do tráfego transmitido pela rede. Além disso, os pesquisadores dizem que as redes neurais podem ser eficazes não apenas para proteção de dados, mas também para ataques.

O Google Brain é um projeto de rede neural que se separou do departamento de pesquisa de longo prazo do Google X. Os funcionários do Google Brain são dedicados exclusivamente ao aprendizado de máquina e à tecnologia de rede neural. De acordo com a gerência do Google, essas tecnologias podem dar aos sistemas de computador grandes oportunidades. É provável que os sistemas baseados em máquinas mudem muito - desde a velocidade e a precisão de um diagnóstico médico até a condução de carros. No final, de acordo com representantes do Google Brain, tudo isso pode mudar a própria humanidade.

Source: https://habr.com/ru/post/pt398645/