يمكن تغيير كل جزء من البيانات التي تنتقل عبر الإنترنت - من فقرات في رسالة بريد إلكتروني إلى رسومات ثلاثية الأبعاد في بيئة الواقع الافتراضي - من خلال الضوضاء التي تواجهها على طول الطريق ، مثل التداخل الكهرومغناطيسي من الميكروويف أو جهاز Bluetooth. يتم ترميز البيانات بحيث عند وصولها إلى وجهتها ، يمكن لخوارزمية فك التشفير التراجع عن الآثار السلبية لتلك الضوضاء واسترداد البيانات الأصلية.
منذ الخمسينيات من القرن الماضي ، تم تصميم معظم رموز تصحيح الأخطاء وخوارزميات فك التشفير معًا. يحتوي كل رمز على هيكل يتوافق مع خوارزمية فك تشفير معينة شديدة التعقيد ، والتي غالبًا ما تتطلب استخدام أجهزة مخصصة.
أنشأ باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة بوسطن وجامعة ماينوث في أيرلندا الآن أول شريحة سيليكون قادرة على فك شفرة أي كود ، بغض النظر عن هيكلها ، بأقصى قدر من الدقة ، باستخدام خوارزمية فك تشفير عالمية تسمى Guessing Random Additive Noise Decoding (GRAND) . من خلال القضاء على الحاجة إلى أجهزة فك تشفير متعددة ومعقدة حسابيًا ، يتيح GRAND زيادة الكفاءة التي يمكن أن يكون لها تطبيقات في الواقع المعزز والافتراضي والألعاب وشبكات 5G والأجهزة المتصلة التي تعتمد على معالجة حجم كبير من البيانات بأقل تأخير.
ركز على الضوضاء
تتمثل إحدى طرق التفكير في هذه الرموز في إضافة تجزئات زائدة (في هذه الحالة ، سلسلة من 1 و 0) إلى نهاية البيانات الأصلية. يتم تخزين قواعد إنشاء هذه التجزئة في دفتر رموز معين.
عندما تنتقل البيانات المشفرة عبر الشبكة ، فإنها تتأثر بالضوضاء أو الطاقة التي تعطل الإشارة ، والتي غالبًا ما يتم إنشاؤها بواسطة أجهزة إلكترونية أخرى. عندما تصل تلك البيانات المشفرة والضوضاء التي أثرت عليها إلى وجهتها ، تستشير خوارزمية فك التشفير دفتر الشفرات الخاص بها وتستخدم بنية التجزئة لتخمين المعلومات المخزنة.
بدلاً من ذلك ، يعمل GRAND عن طريق تخمين الضوضاء التي أثرت على الرسالة ، ويستخدم نمط الضوضاء لاستنتاج المعلومات الأصلية. ينشئ GRAND سلسلة من تسلسلات الضوضاء بالترتيب المحتمل حدوثها ، ويطرحها من البيانات المستلمة ، ويتحقق لمعرفة ما إذا كانت كلمة الشفرة الناتجة موجودة في دفتر الرموز.
في حين أن الضوضاء تبدو عشوائية بطبيعتها ، إلا أن لها بنية احتمالية تسمح للخوارزمية بتخمين ما يمكن أن يكون.
"بطريقة ما ، إنه مشابه لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها. إذا أحضر شخص ما سيارته إلى المتجر ، فلن يبدأ الميكانيكي بتخطيط السيارة بأكملها وفقًا للمخططات. بدلاً من ذلك ، بدأوا بالسؤال ، "ما هو الشيء الأكثر احتمالية لحدوث خطأ؟" ربما يحتاج الغاز فقط. إذا لم يفلح ذلك ، فماذا بعد؟ ربما نفدت البطارية؟ ميدارد يقول.
أجهزة جديدة
تستخدم شريحة GRAND بنية ثلاثية المستويات ، تبدأ بأبسط الحلول الممكنة في المرحلة الأولى وتعمل على أنماط ضوضاء أطول وأكثر تعقيدًا في المرحلتين التاليتين. تعمل كل مرحلة بشكل مستقل ، مما يزيد من إنتاجية النظام ويوفر الطاقة.
تم تصميم الجهاز أيضًا للتبديل بسلاسة بين كتابي رموز. يحتوي على شريحتين ثابتتين لذاكرة الوصول العشوائي ، أحدهما يمكنه كسر كلمات التشفير ، بينما يقوم الآخر بتحميل دفتر رموز جديد ثم التبديل إلى فك التشفير دون أي توقف.
اختبر الباحثون شريحة GRAND ووجدوا أنه بإمكانها فك شفرة أي كود تكرار معتدل يصل طوله إلى 128 بت ، مع زمن انتقال يبلغ حوالي ميكروثانية فقط.
أثبتت Médard والمتعاونون معها سابقًا نجاح الخوارزمية ، لكن هذا العمل الجديد يُظهر فعالية وكفاءة GRAND في الأجهزة لأول مرة.
يقول ميدارد إن تطوير أجهزة لخوارزمية فك التشفير الجديدة تطلب من الباحثين أولاً أن يتجاهلوا مفاهيمهم المسبقة.
"لم نتمكن من الخروج وإعادة استخدام الأشياء التي تم القيام بها بالفعل. كان هذا مثل السبورة الكاملة. كان علينا أن نفكر حقًا في كل مكون من البداية. لقد كانت رحلة إعادة نظر. وأعتقد أنه عندما نقوم بعمل شريحتنا التالية ، ستكون هناك أشياء مع هذه الشريحة الأولى ندرك أننا فعلناها بدافع العادة أو على افتراض أنه يمكننا القيام بعمل أفضل ".
شريحة للمستقبل
نظرًا لأن GRAND لا تستخدم سوى أجهزة الكمبيوتر المحمولة للتحقق ، فإن الشريحة لا تعمل فقط مع الرموز القديمة ولكن يمكن أيضًا استخدامها مع الرموز التي لم يتم تقديمها بعد.
في الفترة التي سبقت تطبيق 5G ، كافح المنظمون وشركات الاتصالات للتوصل إلى توافق في الآراء بشأن الرموز التي يجب استخدامها في الشبكة الجديدة. اختار المنظمون في النهاية استخدام نوعين من الأكواد التقليدية للبنية التحتية 5G في مواقف مختلفة. يقول Médard إن استخدام GRAND يمكن أن يلغي الحاجة إلى هذا التوحيد الصارم في المستقبل.
يمكن لشريحة GRAND أن تفتح مجال الترميز لموجة من الابتكار.
"لأسباب لست متأكدًا منها تمامًا ، يتعامل الناس مع البرمجة برهبة ، مثل السحر الأسود. هذه العملية سيئة من الناحية الحسابية ، لذلك يستخدم الناس الرموز الموجودة بالفعل. آمل أن يؤدي هذا إلى إعادة صياغة المناقشة حتى لا تكون موجهة نحو المعايير ، مما يمكّن الناس من استخدام الرموز الموجودة بالفعل وإنشاء رموز جديدة ، كما تقول.
من الآن فصاعدًا ، تخطط Médard والمتعاونون معها لمعالجة مشكلة الاكتشاف الناعم بنسخة مُعاد تجهيزها من GRAND رقاقة. في الاكتشاف الناعم ، تكون البيانات المستلمة أقل دقة.
كما يخططون أيضًا لاختبار قدرة GRAND على كسر أكواد أطول وأكثر تعقيدًا وتعديل هيكل شريحة السيليكون لتحسين كفاءتها في استخدام الطاقة.
مكتب ELE Times
توفر ELE Times تغطية عالمية شاملة للإلكترونيات، تكنولوجيا والسوق. بالإضافة إلى تقديم مقالات متعمقة، تجتذب ELE Times أكبر الجماهير المؤهلة والأكثر تفاعلاً في الصناعة، والذين يقدرون المحتوى المناسب والتنسيقات الشائعة التي نقدمها في الوقت المناسب. تساعدك ELE Times على بناء الوعي وزيادة حركة المرور وتوصيل عروضك إلى الجمهور المناسب وجذب العملاء المحتملين وبيع منتجاتك بشكل أفضل.
-
مكتب ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/adminتجنب الضرر المحتمل باستخدام موصلات نوع N المختومة المقاومة للماء
-
مكتب ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/adminتم إطلاق مركز التميز للرياح البحرية بالاشتراك بين الوزيرين: الطاقة المتجددة
-
مكتب ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/adminطريقة شاملة لاستخدام الترابط لتحسين أداء الترددات اللاسلكية لمضخمات الضوضاء المنخفضة
-
مكتب ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/adminتعمل Infineon و Panasonic على تسريع تطوير تقنية GaN لأجهزة الطاقة 650 V GaN