國際混沌理論大師低調來台 交鋒量子時代加密技術

科學

《神奈川沖浪裏》是日本浮世繪畫家葛飾北齋的著名木版畫,裡面的捲曲海浪,在美國國家標準局NIST退休研究員Richard Kautz眼中卻與混沌理論下電磁波圖有著有趣的巧合,在這次清明節連假期間,他與來自日本京都大學的梅野健教授在台大電機系進行了一場混沌理論的高峰論壇。

台大電機系博理館在4月3日進行了一場低調的「混沌理論的資訊安全應用」小規模研討會,由電機系副教授鄭振牟主持,來自美國的Richard Kautz博士擔任首場報告學者,簡介混沌理論的發展史,強調是一種「可以預測但卻是隨機的」。

日本浮世繪畫家北齋著名木版畫《神奈川沖浪裏》中可表現出海浪的混沌法則,被美國科學家Richard Kautz當作混沌理論著作的封面。(圖片翻攝自網路)

他還展示了蔡氏電路(Chua's circuit)可以表現出電磁脈動中的混沌現象,沒有週期性變化的電磁脈動,他打趣的說這圖形中的某些部分與《神奈川沖浪裏》畫中意外巧合,正如海浪也是一種「亂中有序」。

混沌現象,亂中有序

Richard Kautz是混沌理論應用的先驅者,早在1981年以混沌理論來協助制定測量電壓的標準而獲美國國家標準局頒獎。牛津大學幫他出版的著作「The Science of Predictable Random Motion」更是研究混沌理論的經典著作,他在現場表示,應用渾沌理論能瞬間產上百萬個隨機亂數,對加密應用有很大幫助。

第二場的日本京都大學教授梅野健(Ken Umeno)則是將混沌技術同時在軟體和硬體上商品化的先驅。研究混沌理論將近30年的他在擔任理化學研究所的「次世代行動通訊研究計劃」的主持人(等同於前中研院長翁啟惠在日本理化學研究所時的位階)時,曽邀請日本混沌理論大師Ueda博士擔任客座主管研究員是促成此次研討會的主因。

梅野博士在混沌理論實際應用上有著非常傑出的表現,去年躍上國際媒體是因為他以混沌理論發展的技術,在日本東北311大地震及熊本大地震發生的1小時前到20分鐘前都偵測到電離網的異常,被視為未來預測地震的潛在工具,這個技術可能可以幫助到很多人,減少地震的傷亡,日本政府對這方面非常感到興趣。

梅野博士表示,混沌理論可應用在電信、加密技術等等,他擁有46項國際專利,並早在1999年就發展出電信上的應用,讓更多的人使用電話卻占基地台更少的記憶體容量,並且公開示範過無限多組點對點的通訊。

混沌加密,超難破解

他簡單的解說,「比如,傳統基地台是以01為基本訊號構成單位,乘載的使用者人數受限,若每個人是一串0與1之間實數構成的不重覆序列,將大幅降低佔線問題,目前已準備好在5G電信時代的應用。」

日本京都大學教授梅野健(Ken Umeno)在電信、資訊加密上有非常多的專利發明。(攝影/ 鄭國強 )

梅野博士透露,其混沌加密方式可在1秒內完成4G以上影像檔的加密,並在網路上公布了對HD高清畫質電視的加密,幾乎同步完成,還可部分加密與全部加密。過去數十年來,也應用在電信加密、資料庫安全加密上,例如金融機構及日本雅虎、日本軟體銀行則創下連續12年未被破解紀錄,日本各民間、政府單位都對梅野博士的技術表示高度興趣,想與其合作開發其他領域應用。

目前包括美國國防部、DRAPA等多國研究機構都對混沌理論加密投入資源研究,梅野博士則表示,他的團隊在2004年就發表論文指正美國國家標準局(NIST)的亂數的隨機性破口,混沌加密技術可以幫助台灣的資訊安全。曾協助美國華爾街建立前3代區域網路交易系統的台科大資工系兼任教授劉聰德表示。「梅野博士在混沌加密技術上的應用更為傑出,尤其快要進入速度更快的量子電腦時代,傳統加密方式將變得愈來愈不安全,混沌加密技術將使得量子電腦也難破解。」

Richard Kautz博士則對梅野博士讚譽有加,他開玩笑地說「有些人太聰明了,擁有自己的小宇宙,不是我們一般人可以了解的,也或許是梅野健的小宇宙與外界沒有連網。」有趣的是,梅野健被問起與太太相識到結婚的經過,他說「也是一種混沌理論現象。」

這次的討論會由美國華盛頓最高法院登錄執業律師陳禹成、台科大資工系兼任教授劉聰德、台大電機系副教授鄭振牟發起,並獲得美國密西根州立大學教授、混沌理論的創始數學家李天岩教授 (Dr. Tien-Yen Li)祝賀,並稱讚這場討論是台灣史上第一場重視混沌理論在資訊安全議題上的研討會,研討會分上下午兩場進行,下午場次討論敏感議題,不對外開放,參與學者並也於前一日於松菸誠品行旅2樓先進行低調的餐敘。