كيف يفك العلماءُ الرموزَ التاريخيةَ للكشف عن الأسرار المفقودة

مرت بياتا ميجيسي Beata Megyesi وهي تخطو خطوات واسعة من أمام الحرس السويسري البابوي مرتدين أزياءهم الرسمية بطرازها الممتد منذ عصر النهضة. لم تكن متجهة إلى كنيسة سيستينا Sistine Chapel أو كاتدرائية القديس بطرس St Peter’s Basilica، بل إلى أرشيف الفاتيكان Vatican. ولا يُسمح إلا لعدد قليل من الأشخاص بالاطلاع على هذه المجموعة الأسطورية من الوثائق والرسائل التي تمتد عبر 12 قرناً. ولكن حتى في هذا السياق، كانت زيارة ميجييسي عام 2012 مثيرة للاهتمام بما يفوق العادة. فقد زارتنا لتطّلع على نصوص سرية جداً لدرجة أنه لا يمكن لأي شخص حي، ولا حتى البابا، أن يخبرك بفحواها.

كانت ميجييسي، وهي عالمة لغوية مقيمة في جامعة أوبسالا Uppsala University في السويد في ذلك الوقت، قد سافرت إلى الفاتيكان لفحص مجموعة من الأوراق المكتوبة برموز (شيفرات) متقنة – وهي الرموز السرية التي يستخدمها أساتذة التجسس وغيرهم من المتحمسين لإرسال رسائل خاصة. وكانت خبيرة فك الرموز التاريخية، قد تلقت الدعوة بعد أن حلّت شيفرة كوبيالي Copiale cipher العتيدة.

أتيحت لميجييسي الفرصة لاستخدام أوراق الفاتيكان المشفرة في مشروع ذي هدف جريء: أتمتة عملية فك الشيفرات التاريخية أتمتة تامة حتى تتمكن عدة آلاف من الرسائل المبهمة من التحدث إلينا عبر قرون من الزمن. وتقول: «الحلم هو أن تكون قادراً على توجيه كاميرا هاتفك نحو أحد النصوص المعمّاة (المشفرة) وقراءتها على الفور».

وفي العقد الذي تلا ذلك، طورت ميجييسي وزملاؤها برنامجاً يسرع عملية تحليل الشيفرات المضنية، وقد حقق الباحثون المرتبطون بالمشروع بعض النجاحات الملحوظة. وتشمل هذه الاكتشافات فك التشفير الأخير لشيفرة شيطانية استخدمها أحد النبلاء الفرنسيين في القرن السابع عشر، والأمر الأكثر إثارة للإثارة هو حل تشفير الرسائل التي كتبتها ماري ملكة اسكتلندا أثناء سجنها على يد الملكة إليزابيث الأولى. 

إن حل الشيفرات التاريخية أمر صعب، لأنها يمكن أن تقوم على عدد مختلف من الطرق. المكان المفيد للبدء هو افتراض أن أي تشفير (تعمية) تواجهه يحتوي على أصوات متجانسة، أو رموز تمثل صوتاً واحداً أو حرفاً واحداً من الرسالة المخفية. في تشفير بسيط جداً، مثلا، يمكن استبدال كل «a» في الرسالة الأصلية – والتي تُعرف بالنص العادي – بـ«b»، وكل «b» بـ«c» وما إلى ذلك. سيحاول محللو التشفير تجربة العديد من مجموعات البدائل إلى أن يتوصلوا إلى رسالة تكون أجزاء قليلة من الكلمات فيها منطقية.

شيفرات معقّدة
ولكن ما لم تكن شيفرتك بسيطة جداً، فإنها لن تقتصر على مثل هذا النظام. إذ يحتوي العديد من الشيفرات التاريخية أيضاً على عناصر تسمى التسميات Nomenclators، وهي رموز تمثل مقاطع لفظية أو كلمات أو أسماء شائعة كاملة. وقد يكون من الصعب جداً حل هذه الرموز إلا إذا كانت لديك فكرة ما عن موضوع الرسالة أو من كتبها، ويمكنك التخمين تخمينا مدروسا حول ما قد تعنيه المُسميات. في بعض الأحيان، يمكن أن تكون هذه الرموز «خالية» Nulls- أحرف ليس لها معنى ويجب استبعادها – أي مجرد خداع لتضليل الخصوم وتعمية الأثر.

على مر القرون، طور مبدعو التشفير الخبراء تقنيات أكثر تعقيداً من أي وقت مضى. مثلا، ليست كل الرموز متجانسة. وتستخدم الشيفرات متعددة الألحان بشكل خفي الرمز الفردي نفسه للإشارة إلى أكثر من حرف أو صوت واحد، ومن الصعب فكها. فهناك الشيفرات التي تتضمن ترجمة الحروف، مثلا تبديل الحرف الأول والأخير من كل كلمة قبل أن تتمكن من قراءة النص العادي. بل إن هناك تشفيراً فائقاً، عندما يتم تشفير النص العادي ثم يتم تشفير النسخة المشفرة مرة أخرى باستخدام تشفير ثانٍ.

لنأخذ مثلا شيفرة كوبيالي Copiale، وهي الشيفرة التي تشفر النص داخل مخطوطة مكونة من 105 صفحة مُجلدة بورق مزخرف باللونين الأخضر والذهبي، ويُعتقد أن تاريخها يرجع إلى عام 1750 تقريباً وتم اكتشافها في الأرشيف الأكاديمي. اسمها مشتق من واحدة من الكلمات القليلة المكتوبة بنص عادي. والباقي عبارة عن مزيج غريب من الحروف الرومانية المألوفة والرموز الغامضة. من الواضح أنه رمز، كما أن المظهر الباهظ للمخطوطة يجعلها تبدو كما لو كانت ذات أهمية لشخص ما. لكن من كتبها وماذا يقول؟

بدأت ميجييسي – التي تعمل حالياً في جامعة ستوكهولم Stockholm University في السويد- العمل على هذا التشفير في عام 2011 مع زملائها كريستيان شيفر Christiane Schaefer من جامعة أوبسالا وعالم الحاسوب كيفن نايت Kevin Knight من جامعة جنوب كاليفورنيا University of Southern California. وكانت الخطوة الأولى هي ابتكار طريقة لجعل التعليمات البرمجية قابلة للقراءة آلياً، وحقّقوا ذلك من خلال تشفيرها بشكل فعال، بحيث يتم تعيين حرف لكل رمز على لوحة المفاتيح. يمكنهم بعد ذلك إجراء تحليل التردد Frequency analysis لمعرفة عدد المرات التي تم فيها استخدام كل رمز والبحث عن الأنماط الإحصائية. مثلا، الحروف الأكثر استخداماً في اللغة الإنجليزية الحديثة، بشكل تقريبي، هي e وa وr وi وما إلى ذلك – لذلك من خلال معرفة تكرار الرموز، يمكنك غالباً تخمين ما تعنيه.

وبعد عدة تجربة طرق مسدودة، توصل الفريق إلى فرضيتين رئيسيتين: أن النص الأساسي مكتوب باللغة الألمانية، وأن كل حرف روماني غير محدد Unaccen letter يمثل بداية كلمة جديدة، في حين أن الرموز الأكثر غموضاً تشفِّر الحروف. مع تطوير هذه الأدوات، صار بإمكانهم استخدام خوارزمية حاسوبية لتجربة مجموعة من مفاتيح التشفير حتى وصلوا إلى المفتاح الصحيح واكتشفوا الهوموفونات Homophones. وهكذا حلّوا التشفير.

تبين أن شيفرة كوبيالي كانت قد كتبت في وقت أبكر مما كان يُعتقد، في ثلاثينات القرن الثامن عشر، من قبل جمعية سرية تُعرف بعلماء العيون Oculists الذين يعملون فيما يعرف الآن بألمانيا. واحتوى النص على تفاصيل طقوس غريبة تتضمن، من بين أمور أخرى، أن يُطلب من الأعضاء الجدد قراءة قطعة فارغة من الورق ونتف شعرة واحدة من حواجبهم. (استخدم علماء العيون البصر كناية عن المعرفة).

بعد هذا النجاح، بدأت ميجيسي بالتفكير في كيفية أتمتة تحليل الشفرات Cryptanalysis لجعل بعض الجوانب الشاقة في العملية أقل صعوبة. وكان التقدم في مجال الذكاء الاصطناعي يسير على قدم وساق، مما يشير إلى أن أجهزة الحواسيب يمكنها القيام بالكثير من العمل. بدلاً من رقمنة رموز التعليمات البرمجية يدوياً، ربما يمكن استخدام الذكاء الاصطناعي للتعرف عليها وفرزها. وقد يكون من الممكن أيضاً تطوير برنامج لتحليل التردد وفك تشفير معظم الهوموفونات. وإن كان من الصعب تطوير كل من هذه الأدوات ودمجها معاً في عملية سلسة. لكن الأمر يستحق العناء إذا سمح لنا بالدخول إلى عالم واسع وخفي من الأسرار التاريخية. والأهم من ذلك، ستحتاج شركة ميجيسي إلى مجموعة كبيرة من النصوص المشفرة لاستخدامها كميدان للتدريب.

مشروع فك التشفير
وهذا ما أخذها إلى الفاتيكان. وبمجرد دخولها إلى الأرشيف، طلبت علب المستندات وفحصتها يدوياً، وحدَّدت تلك المكتوبة بالشيفرات. وتقول: «فكرت في الوقت الذي كتبت فيه هذه النصوص، وفي الشموع وريشات الكتابة». وفي النهاية، اختارت آلاف الأمثلة، وزودها الفاتيكان بنسخ رقمية منها.

وبمثل هذا الكنز في اليد، جمعت ميجيسي في عام 2015 فريقاً صغيراً وأسست ما سيصبح فيما بعد مشروع ديكريبت DECRYPT للعمل على المستندات والبدء في محاولة أتمتة عملية فك التشفير. وكان التحدي الأول هو تطوير خوارزمية قادرة على كسر الأصوات المتجانسة في التشفير من خلال تجربة الكثير من الاحتمالات المختلفة. لم يكن ذلك كافياً في حد ذاته لأتمتة عملية فك التشفير بالكامل، لكنه أدى إلى تسريع العملية. ومع وجود العديد من الباحثين لاستخدامه، تمكن الفريق سريعاً من فك العشرات من الشيفرات كل عام.

وتبين أن الجزء الأكبر من الوثائق الواردة من الفاتيكان كانت عبارة عن رسائل من السفراء البابويين المقيمين في بلدان أجنبية. امتدت معظمها منذ القرن الخامس عشر وعبر السابع عشر، ولم تكن مثيرة للاهتمام على الإطلاق – فقد كانت تحتوي بشكل عام على ثرثرة يومية وطلبات دفع للأفراد. ولكن عندما تقوم بفك تشفير الكثير من المستندات، فلا بد أن تصادف شيئاً مذهلا عاجلاً أم آجلاً. وهذا بالضبط ما حدث عندما وضع باحث آخر في المشروع يديه على شيفرة مثيرة للاهتمام محفوظة في فرنسا.

جورج لاسري George Lasry هو عالم حاسوب يعمل في شركة غوغل. منذ نحو عقد من الزمن، بدأ يتلاعب بفك الشيفرات، محفزا على القيام بذلك بعد قراءته لمنشور على مدونة Blog تحدي القراء لفك الشيفرات المنشورة هناك. في النهاية صار متمكنا من حل الشيفرات لدرجة أنه صار الآن جزءاً من مشروع ديكريبت DECRYPT.

إضافة إلى العمل على شيفرات الفاتيكان، كان لاسري يتحقق أيضاً من موقع ويب يسمى كريبتيانا Cryptiana يديره الفيزيائي الياباني ساتوشي توموكيو Satoshi Tomokiyo. في أوقات فراغه، كان توموكيو يتصفح أرشيفات المكتبات الوطنية، ومتى ما اكتشف شيفرات تاريخية، دأب على نشرها في القسم «غير المحلّل» في موقعه. في مارس 2021، لاحظ لاسري أن توموكيو قد نشر وثيقة مشفرة تحت اسم الوثيقة BNF fr.2988، والتي اكتشفها في مجموعة مكتبة فرنسا الوطنية National Library of France في باريس، وبدأ بدراستها. يقول: «لقد كان مجرد لغز آخر». على الأقل، هكذا بدا الأمر.

حل رموز ماري ملكة اسكتلندا
بمجرد أن اكتشف لاسري أن النص الأساسي كان مكتوبا بلهجة تاريخية من لهجات اللغة الفرنسية، طبَّق عليه برنامجه لتحليل الشيفرات وتمكن من تحديد الهوموفونات بسهولة نسبية. لكن هذا لم يكشف إلا عن جزء صغير من الرسالة. فلجأ إلى استخدام التشفير سلسلة من «علامات التشكيل» Diacritics، أو التي ترادفها رموز النقطية Sym dots تعدّل ما تمثِّله، وبالذات سلسلة مترامية الأطراف من التسميات تستخدم لترمز الأسماء والنهايات الشائعة للكلمات الفرنسية، بما في ذلك «-ent» و«-oit» و«-endre».

ونظرا لاستعصاء العديد من الرموز عليه، استعان لاسري بصديقه نوربرت بيرمانNorbert Biermann، من جامعة برلين للفنون Berlin University of the Arts في ألمانيا. وكان بيرمان أحد اللاعبين الرئيسيين، ليس فقط لأنه خبير في تحليل الشيفرات. بل إذ صدف أيضاً أنه عازف بيانو محترف ويساعد على إنتاج مسرحيات الأوبرا، وبعضها مكتوب باللغة الفرنسية الوسطى، لغة النص. وبالعمل معاً، تجلى الأمر تدريجيا للاسري وبيرمان وتوموكيو. ووُضعت إحدى القطع الأخيرة من اللغز في مكانها عندما أدرك بيرمان أن رمزاً معيناً يعني «حذف السابق» Delete previous، وهي خدعة مربكة بشكل خاص.

لم تكن الوثيقة موقعة أو موجهة، ولكن من المحتوى تمكن الثلاثي من استنتاج أنها رسالة كتبتها امرأة مسجونة في إنجلترا مع ابنها. والدليل الكبير الآخر هو أن النص ذكر أيضاً فرانسيس والسينغهام Francis Walsingham، رئيس مخابرات الملكة إليزابيث الأولى. ومن كل هذا، توصلوا إلى استنتاجهم المذهل في فبراير من هذا العام (2023): لا بد أن الرسالة كتبتها ماري ستيوارتMary Stuart، المعروفة أيضاً بماري ملكة إسكتلندا Mary Queen of Scots. وتبين أن الوثائق التي اكتشفها توموكيو تحتوي على 57 رسالة، مكتوبة بين عامي 1578 و1584، وواصل لاسري وبيرمان فك رموزها جميعاً.

تصدرت مساعي حل التشفير عناوين الأخبار في معظم أنحاء العالم. كانت ماري تنازع إليزابيث على العرش الإنجليزي، مما جعلها خطيرة سياسيا. ونتيجة لذلك، أُلقي القبض عليها بسبب شبكة من المؤامرات في القرن السادس عشر، وأمضت سنوات عديدة في السجن. وقد وصف المؤرخ جون غاي John Guy من جامعة كيمبريدج University of Cambridge العمل بأنه «مذهل» و«أهم اكتشاف جديد -منذ مئة عام- عن ماري ستيوارت، ملكة إسكتلندا». السبب في حماسته هذه هو أننا نعرف الآن ما قيل وقتها، إذ تقدم الرسائل رؤى جديدة حول مفاوضات ماري بشأن مستقبلها ومستقبل ابنها في اتصالاتها بفرنسا وبلاط إليزابيث الأولى.

أما بالنسبة إلى الأهمية التاريخية، فإن فك رموز رسائل ماري، ملكة اسكتلندا، هو أمر يصعب الإتيان بمثله. ولذا، عندما اجتمع العديد من أفضل محللي الشيفرات التاريخيين في العالم في مؤتمر HistoCrypt في ميونيخ بألمانيا في يونيو 2023، كان الحديث يضج بالكلام عن نجاحات متألقة أخرى محتملة.

مثلا، سمعت سيسيل بييرو Cécile Pierrot من المعهد الوطني الفرنسي لأبحاث علوم الحاسوب French National Institute for Computer Science Research في نانسي Nancy شائعة حول رسالة غامضة مخزنة في مكان ما في المدينة. إذ تناقلت الأحاديث وصفها بإنها رسالة خطية من تشارلز الخامس Charles V، الإمبراطور الروماني المقدس الذي امتد حكمه على معظم النصف الأول من القرن السادس عشر. وتقول إن العديد من الأكاديميين يعرفون القصة، لكن لم تكن هناك تفاصيل حول مكان الرسالة.

سألت بييرو كل من خطر على بالها، وبعد عامين من البحث، وجدت الرسالة في مكتبة نانسي. وحدَّد نص واضح (غير مشفّر) أن تشارلز الخامس هو المرسل، لذلك كان من الواضح أنها رسالة حقيقية. وفي أواخر عام 2022، نجحت بييرو وزملاؤها في فك التشفير. وتبين أنها رسالة إلى جان دي سان موريس Jean de Saint-Mauris، أحد سفراء الإمبراطور. ومن بين جملة من الأمور، يشير الكتاب إلى شائعة عن مؤامرة اغتيال، مما يُطلع المؤرخين على مخاوف تشارلز الخامس في ذلك الوقت.

كما كشف لاسري عن نتيجة رائعة أخرى في المؤتمر. يتعلق الأمر برسالة كتبها أحد النبلاء الفرنسيين يُدعى آرماند دي بوربون Armand de Bourbon، وهو زعيم اشتهر في سلسلة من الحروب الأهلية في فرنسا في القرن السابع عشر المعروفة بحروب فروند The Fronde. أظهر لاسري أن بوربون استخدم تشفيراً ليس متعدد الأصوات Polyphonic ولا متجانساً Homophonic، ولكنه متعدد الأصوات المتجانسة Polyhomophonic – وبعبارة أخرى، يمكن لبعض رموز التشفير الفردية الخاصة به أن تمثل عدة أحرف نصية واضحة، ولكن يمكن تمثيل كل حرف نص عادي بعدة رموز تشفير مختلفة. ويقول لاسري، على حد علمه، إنها الشيفرة الوحيدة من هذا النوع المُكتشفة حتى الآن.

ما مدى قربنا من امتلاك تطبيق Application يفكّ رموز الشيفرات التاريخية تلقائياً؟ يحتوي مشروع ديكريبت DECRYPT الآن على جزء من البرنامج يسمى CrypTool 2، الذي أنشأه نيلز كوبال Nils Kopal من جامعة سيغن University of Siegen في ألمانيا. إذا أدخلت رموز التشفير فيه، فيمكن للبرنامج إجراء تحليل آلي للعثور على الهوموفونات وغالباً ما يحل الشيفرة جزئياً. في الوضع الحالي، تمكن الفريق من فك أكثر من 2,500 شيفرة بمساعدة خوارزمياته.

غير أن الخطوة الأولى في العملية هي الخطوة الأكثر صعوبة: جعل الذكاء الاصطناعي للرؤية الحاسوبية يتعرف على النصوص المشفرة ويحولها إلى شكل رقمي. تولت أليسيا فورنيس Alicia Fornés، من جامعة برشلونة المستقلة Autonomous University of Barcelona في إسبانيا، قيادة هذا الجزء من المشروع. فاختبرت وفريقها العديد من نمذجات الذكاء الاصطناعي لهذه المهمة، ولكن ثبت أنه من الصعب جداً تدريبها، لأن الكتابة اليدوية لهذه الرسائل المكتوبة منذ قرون مضت متباينة جداً. والمشكلة الأخرى هي أن الرموز غالباً ما تتلامس مع بعضها بعضا، بحيث تعاني الحواسيب في التمييز أين ينتهي أحد الرموز وأين يبدأ الآخر. حقق الفريق مؤخراً المزيد من النجاح من خلال وضع العلامات اليدوية على الرموز واستخدام مجموعات البيانات هذه لتدريب الخوارزميات، لكن الأمر لا يزال صعباً.

غير أن ميجيسي ليست في عجلة من أمرها للوصول إلى المرحلة حيث يمكنك توجيه الهاتف الذكي إلى رمز تاريخي وقراءته على الفور. على حد تعبيرها، قد يكون هذا هو الهدف المعلن للمشروع، لكن: «بصراحة، سيكون من المحزن بعض الشيء أن يكون لدينا تطبيق يفعل ذلك… لأنه من منا لا يريد الاستمتاع بفك الرموز؟»

بقلم جوشوا هوغيغو

© 2023, New Scientist, Distributed by Tribune Content Agency LLC.