zkSci: Como as provas de conhecimento zero são usadas na pesquisa científica?

Autor: Samuel Akinosho; Compilador: Deep Tide TechFlow

O termo "zkSci" surgiu enquanto eu tomava café no Starbucks e escrevia este post. Já escrevi sobre DeSci antes porque sou fascinado pela convergência entre descentralização (blockchain) e ciência. Há alguns meses, entrei para uma nova empresa focada em melhorar a privacidade das provas de conhecimento zero. Ao entrar no campo das provas de conhecimento zero, meu interesse cresceu e comecei a explorar possíveis conexões com o campo científico. Aqui apresentarei minhas pesquisas e descobertas até o momento.

Prova de conhecimento zero em pesquisa científica

A privacidade sempre foi uma preocupação importante no compartilhamento de dados confidenciais em diversas áreas de pesquisa. Aqui estão algumas áreas de aplicação prática onde descobri que as provas de conhecimento zero oferecem uma solução promissora para o compartilhamento de dados seguro e que preserva a privacidade.

Compartilhamento de dados médicos

A investigação médica envolve frequentemente a colaboração de múltiplas instituições médicas e investigadores que necessitam de acesso aos dados dos pacientes para análise. No entanto, a partilha de dados médicos brutos levanta diretamente questões de privacidade e confidencialidade. As provas de conhecimento zero podem superar esse desafio, permitindo que os pesquisadores compartilhem estatísticas agregadas ou realizem cálculos nos dados sem revelar registros individuais de pacientes. Por exemplo, os investigadores podem verificar a eficácia de um novo tratamento sem aceder às informações médicas pessoais dos pacientes, garantindo a privacidade e cumprindo os regulamentos de proteção de dados.

Parece impraticável? Vamos dar uma olhada mais profunda no processo:

Compartilhamento de dados de estatísticas de agregação: Os pesquisadores podem usar provas de conhecimento zero para provar afirmações sobre estatísticas agregadas de dados. Por exemplo, podem demonstrar que a idade média dos pacientes com uma doença específica está dentro de um determinado intervalo sem revelar a idade de nenhum indivíduo. Ao compartilhar estatísticas agregadas como esta, os pesquisadores ainda podem obter informações valiosas sem comprometer a privacidade de pacientes individuais.

Computação com preservação de privacidade: as provas de conhecimento zero permitem que os pesquisadores realizem cálculos em dados criptografados ou com hash sem descriptografar ou revelar o valor subjacente. Por exemplo, os investigadores poderiam utilizar dados médicos encriptados para calcular a eficácia de um novo tratamento, ao mesmo tempo que ocultavam completamente os detalhes reais do tratamento e os registos médicos dos pacientes.

A utilização de provas de conhecimento zero na pesquisa médica pode oferecer vantagens significativas, melhorando a escalabilidade e a colaboração na indústria. As provas de conhecimento zero permitem o compartilhamento de dados eficiente e escalável entre múltiplas instituições e pesquisadores em colaborações de pesquisa médica em larga escala. Esta colaboração permite que os pesquisadores acessem dados agregados sem expor informações confidenciais ou comprometer a privacidade do paciente. Atinge um equilíbrio delicado entre a descoberta orientada por dados e a confidencialidade pessoal, abrindo caminho para avanços transformadores na ciência médica, ao mesmo tempo que mantém os mais elevados padrões éticos e de privacidade de dados. O ambiente colaborativo facilitado pelas provas de conhecimento zero acelera a investigação e promove a inovação na medicina, garantindo que a privacidade do paciente é protegida durante todo o processo.

Além da pesquisa médica, diversas colaborações de pesquisa envolvem o compartilhamento de informações confidenciais, como algoritmos proprietários, propriedade intelectual ou dados governamentais confidenciais. As provas de conhecimento zero fornecem um mecanismo poderoso para verificar a autenticidade ou exatidão das informações compartilhadas sem revelar o conteúdo real. Esta capacidade aumenta a colaboração e a confiança entre as partes num projeto de investigação sem comprometer a confidencialidade.

Computação remota segura

A computação remota segura é um aspecto importante da pesquisa científica que exige o tratamento de dados confidenciais sem expô-los a terceiros. As provas de conhecimento zero (ZKPs) são particularmente adequadas para permitir a computação remota segura nos seguintes domínios:

Análise Segura do Genoma: A pesquisa do genoma requer análise em larga escala de dados genéticos para compreender a relação entre genes e diversas doenças. No entanto, os dados genômicos são muito sensíveis e contêm informações pessoais sobre a composição genômica de um indivíduo. Usando provas de conhecimento zero, os pesquisadores podem realizar cálculos seguros em dados genômicos sem transmitir os dados reais para um servidor centralizado. Isto significa que diferentes instituições de investigação podem colaborar na análise genómica sem partilhar dados genéticos brutos, garantindo a privacidade e mantendo a propriedade dos dados, ao mesmo tempo que avançam a investigação em medicina personalizada e tratamento de doenças.

Pesquisa Ambiental: A pesquisa ambiental normalmente envolve a coleta de dados de diversas fontes, incluindo empresas privadas e organizações governamentais. As provas de conhecimento zero permitem aos investigadores verificar a precisão dos dados fornecidos por estas entidades sem revelar informações proprietárias.

Ciência Climática e Simulação Climática: A pesquisa climática envolve modelos e simulações complexas, muitas vezes executadas em sistemas distribuídos. Provas de conhecimento zero podem ser usadas para verificar os resultados dessas simulações sem revelar os dados ou algoritmos subjacentes.

Benefícios de evitar a transferência de dados a terceiros

Ao não transmitir dados genômicos reais para servidores centralizados ou terceiros, as provas de conhecimento zero melhoram a privacidade e a segurança dos dados, reduzindo o risco de vazamento de dados e acesso não autorizado.

Isto protege a integridade dos dados e garante a conformidade com os regulamentos de proteção de dados, como HIPAA ou GDPR. Além disso, as provas de conhecimento zero permitem a colaboração segura entre instituições de pesquisa, permitindo que os participantes realizem cálculos sobre seus dados e compartilhem apenas provas criptográficas dos resultados dos cálculos. Esta colaboração promove a confiança e a privacidade dos dados entre todas as partes.

Além disso, as provas de conhecimento zero também reduzem a sobrecarga de transferência de dados na pesquisa genômica porque apenas as provas dos resultados dos cálculos precisam ser trocadas, em vez de dados brutos. Essa otimização simplifica a análise genômica colaborativa e promove o progresso científico na medicina personalizada e no tratamento de doenças, ao mesmo tempo que protege dados genômicos confidenciais. No geral, as provas de conhecimento zero servem como uma abordagem transformadora que promove a investigação genómica segura e que preserva a privacidade e aumenta a confiança e a eficiência nas colaborações de investigação em diversos campos.

Prova de Origem

A prova de procedência é uma aplicação fundamental das provas de conhecimento zero (ZKPs) usadas para garantir a autenticidade e integridade de artigos científicos, dados de pesquisa, registros médicos e outros documentos. Ao aproveitar provas de conhecimento zero, organizações e indivíduos podem estabelecer a proveniência e o histórico verificáveis dos dados, garantindo confiança e fiabilidade numa era repleta de desinformação e adulteração de dados.

Garantir a autenticidade de artigos científicos, dados de investigação e registos médicos: Com o aumento da publicação online e o aumento maciço do conteúdo digital, tornou-se fundamental garantir a autenticidade e integridade de artigos científicos, dados de investigação e registos médicos. Os pesquisadores podem usar provas de conhecimento zero para gerar provas criptográficas que confirmem a fonte e o autor de artigos científicos e dados de pesquisa. Ao fazê-lo, podem demonstrar que o seu trabalho não foi alterado ou deturpado, aumentando a credibilidade e fiabilidade das suas conclusões, o que é especialmente importante numa era de crescente manipulação de informação e desinformação.

Conclusão inacabada

Acredito firmemente que o zkSci tem um enorme potencial para melhorar a investigação científica. O poder do zkSci reside em sua capacidade de manter os dados privados e seguros, permitindo que os pesquisadores colaborem, compartilhem informações confidenciais e realizem cálculos em dados criptografados, protegendo ao mesmo tempo a privacidade individual e a propriedade dos dados. Esta abordagem inovadora tem o potencial de acelerar o progresso em vários campos científicos, incluindo a genómica, a investigação médica e a investigação ambiental.

À medida que continuo a me aprofundar no mundo das provas de conhecimento zero, tenho o prazer de ver a pesquisa e o desenvolvimento em andamento abordando ativamente os desafios relacionados à sobrecarga computacional e à escalabilidade. Isto dá-me esperança de que mais investigadores e instituições adoptem o ZKP como uma tecnologia de protecção da privacidade, abrindo caminho para um futuro onde a privacidade dos dados e o progresso científico coexistam harmoniosamente.

Se você é um desenvolvedor ou empresário interessado em contribuir com o zkSci, o protocolo Mina fornece recursos e ferramentas úteis, como SnarkyJS (uma estrutura baseada em TypeScript), que permite criar aplicativos de conhecimento zero sem conhecimento de criptografia.