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李永樂老師, 神奇的零知识证明!既能保守秘密,又让别人信你!
神奇 的 零 知识 证明 !既 能 保守 秘密 ,又 让 别人 信 你!
各位 同學 好 我 是 李永樂 老師
最近 有個 小朋友 跟 我 說
他 已經 成功 地 證明 了 哥德巴赫猜想
但是 投稿 到 專業 的 數學 期刊 沒有 人理 他
他 又 不敢 隨便 的 把 證明 過程 發給 別人
他 害怕 別人 竊取 他 的 成果
他 想問 我 有沒有 這樣 一種 方法
既 不 把 證明 過程 展示 給 大家
也 能 讓 別人 相信 他 已經 成功 證明 了 這個 猜想 呢
其實 這種 需求 在生活中 還是 挺 常見 的
比如說 有 一個 人 他融 了 一大筆錢 說 要造 汽車
結果 過了 兩年 這車 也 沒有 造出來
於是 有人 說 他 就是 個 騙子
這個 時候 他 如果 把 自己 的 技術細節 公開 的話
就 會 被 對手 竊取 自己 的 成果
但是 他 如果 不 公開 自己 的 技術細節
又 沒有 辦法 平息 這場 質疑
他 該 怎麼辦 呢
其實 這種 問題 在 數學 上 是 有 解答 的
它 的 名字 叫做 零 知識 證明
零 知識 證明
所謂 零 知識 證明 的 意思
就是 我 不 告訴 你 證明 過程 本身
但是 我 卻 能 讓 你 相信
我 已經 得到 這個 證明 了
我 不 告訴 你 技術細節
但是 我 卻 讓 你 相信 我 掌握 這個 技術細節 了
這就 叫 零 知識 證明
它 是 1985 年 的 時候
MIT 的 兩位 科學家
還有 多倫多 大學 的 一位 科學家 一起 提 出來 的
我們 來 具體 說一說
零 知識 證明 中有 兩個 人
一個 人 叫做 證明 者
證明 者 我們 用 P 來 表示 證明 者
還有 一個 叫做 驗證 者 驗證 者
證明 者 希望 驗證 者 相信 自己 掌握 了 某種 技能
那 怎麼辦 呢
就是 讓 驗證 者 提問 驗證 者 提出 一些 問題
然後 證明 者 根據 自己 掌握 的 知識
來回 答 這些 問題
在 提問 和 回答 的 過程 中 證明 者 怎麼樣
證明 者 P 他 不能 提供 任何 有 意義 的 信息
不能 提供 任何 有 意義 的 信息
比如說 我 證明 了 哥德巴赫猜想
你 不能 問我 是 怎麼 證的
這個 不能 提供 有 意義 的 信息
但是 通過 這些 個 問答
這個 V 卻 能夠 相信
相信 這個 P 的確 是 已經 掌握 了
掌握 了 這種 信息
這個 事 就 非常 神奇
就是 我 沒有 提供 任何 有 意義 的 信息
但是 你 卻 相信
我 的確 掌握 了 某種 你 不 知道 的 東西 是不是
這就 叫 零 知識 證明
一般來講 零 知識 證明 有 三個 條件
第一個 條件 我們 稱之為 完備 性
所謂 完備 性 的 意思 就是 真的假 不了
就 假如 說 證明 者 掌握 了 某種 技能 或者 能力 的話
那麼 驗證 者 提出 的 這些 問題
證明 者 是 很 容易 回答 的
比如說 你 掌握 了 哥德巴赫猜想 的 證明 過程
那 我問 你 的 這些 問題
你 肯定 很輕松 就 回答 出來 了
你 回答 出來 之後 我 這個 驗證 者 也 很 容易 驗證
你 回答 都 是 正確 的 對 吧
很 容易 驗證 真的假 不了 叫 完備 性
第二個 叫做 合理性
合理性 的 意思 就是 假 的 真 不了
意思 是 假如 你 不 掌握
這個 能力 或者 是 技能 的話
那 我 提 的 問題 你 是 沒法 回答 的
你 可以 瞎蒙
但 你 瞎蒙 的話
咱們 幾輪 之後
我 就 很 容易 發現 你 的 問題 對 吧
因為 你 答案 都 是 錯 的
那 就 說明 你 不 掌握 這種 知識 或者 技能
這叫 假 的 真 不了 合理性
第三個 叫做 零 知識
雖然 我們 一個 提問 一個 回答
而且 重 復 了 很 多次
但是 最後 的 結果 是 驗證 者
除了 知道 證明 者
已經 掌握 了 這個 信息 這件 事 以外
別的 一無所知
我 知道 你 已經 證明 了 哥德巴赫猜想
但是 我 卻 不 知道 你 怎麼 證明 的 對 吧
這個 過程 就 叫做 零 知識 證明
那麼 具體 是 如何 實現 的 呢
咱們 來舉 個例 子
我們 把 它 帶入 到 一個 童話 之中
叫做 《 阿 裏 巴巴 與 四十 大盜 》
《 阿 裏 巴巴 與 四十 大盜 》 這個 故事
很多 人 都 聽過 是 吧
就是 阿拉伯 的 一個 童話
我們 把 這個 故事 改編 一下
說 這個 四十 大盜 有 一天 拿到 了 一張 藏寶圖
這個 藏寶圖 指示 有 一大批 寶藏 藏 在 一個 地方
但是 中間 會 有 一些 關卡
這些 個 關卡 只有 特殊 技能 的 人才 能夠 把 它 找到
於是 四十 大盜 就 把 阿 裏 巴巴 給 抓住 了
說 阿 裏 巴巴 你 得 幫 我 打開 這些 關卡
然後 找到 這個 寶藏
阿 裏 巴巴 就 想 了
如果 我 要是 幫 四十 大盜 打開 這些 關卡 的話
那 四十 大盜 就 會 覺得 我 沒用 把 我 殺 了
如果 我 不 告訴 四十 大盜
怎麼 打開 這些 關卡 的話
四十 大盜 會 覺得 我 不 知道 沒有 意義
也 把 我 殺 了 對 吧
我 怎麼樣 才能 讓 四十 大盜 相信
我 確實 掌握 這個 能力
但是 我 就是 不幫 你 開 是 吧
怎麼 才能 做到 這 一點 呢
這就 需要 用到 零 知識 證明 了
那 具體 怎麼 做到 呢
我們 來看 第一關
第一關 是 什麼 呢
第一關 叫做 分球
就是說 在 這裏 有 很多 的 球
有 的 球 是 紅色 的 有 的 球 是 綠色 的
你 把 它們 分開 這一關 就過 了
有人 說 這 不是 很 簡單 的 嗎
你 對於 正常人 來講 是 很 簡單 的
說 這個 阿 裏 巴巴
他 是 一個 正常 的 青年
巴巴 他 是 一個 色覺 正常 的 青年
但是 這 四十 大盜
都 是 一個 色盲 的 媽媽 生 出來 的 對 吧
他們 都 是 色盲
大盜 他 是 什麼 呢
他們 都 是 色盲
他們 沒有 辦法 區分 紅色 和 綠色
所以 這一關 大盜 做不了 只能 阿 裏 巴巴 做
但是 阿 裏 巴巴
又 不 願意 幫 四十 大盜 正式 地 分開 這些 球
他 只要 四十 大盜 相信 他 具有 這個 能力 就行了
怎麼 做到 呢
其實 不難 可以 這麼 做
他們 兩個 首先 找 兩個 顏色 不同 的 球
比如 阿 裏 巴巴 挑出來 的
一個 是 綠色 的 球
還有 一個 球是 紅色 的 球
然後 讓 四十 大盜 拿 著
四十 大盜 拿 這 兩個 球說
阿 裏 巴巴 你 看吧
你 看好 了 哪個 球是紅 的 哪個 球是 綠 的
雖然 我 自己 分 不 出來 但是 你 看好 了
看好 了 之後 這 四十 大盜 就 把 這個 球 放在 身後
然後 隨機 地 交換
可能 交換 可能 不 交換
然後 拿到 前面 來 再 問說
你 看 這 兩個 球是 交換 了 位置
還是 沒有 交換 位置 你 告訴 我
如果 阿 裏 巴巴 是 一個 正常 的 青年 的話
他 就 可以 很 容易 的 分辨 出來
這 兩個 球 交換 了 或者 沒 交換
因為 顏色 不 一樣 對 不 對
如果 阿 裏 巴巴 也 是 一個 色盲 他 只能 瞎蒙
瞎蒙 的話 只有 50% 的 可能性 可以 蒙對
然後 四十 大盜 還 可以 再 把 這兩球 放到 後面 去
再 隨機 交換 或者 不 交換
拿到 前面 問你
你 告訴 我 交換 了 還是 沒 交換
如果 這個 時候 阿 裏 巴巴 再次 蒙對 了
概率 只有 1/4
三次 蒙對 概率 1/8
四次 蒙對 概率 1/16
如果 我們 做 了 十幾 二十次 這樣 的 實驗
你 都 一直 能 說 對 的話
那 我 估計 阿 裏 巴巴 你 不是 蒙 的
你 真的 是 能夠 分辨 紅球 和 綠球 對 不 對
這 就是 一個零 知識 證明 的 過程
在 以前 我 講過 一個 童話 叫做 《 皇帝 的 新裝 》
說 有 兩個 騙子 造 了 一件 根本 不 存在 的 衣服
跟 皇帝 說 只有 聰明人 才能 看得見
那 皇帝 要 想 區分 這 兩個 人 是不是 騙子
其實 很 容易
把 這 兩個 騙子 分開
然後 皇帝 找 兩個 侍衛
讓 這個 騙子 隨機 地
把 衣服 穿 到 某 一個 侍衛 的 身上
比如說 皇帝 說 了 你 穿 到 第一個 侍衛 身上
然後 皇帝 把 第二個 騙子 找 過來
說 你 告訴 我 衣服 穿 在 誰 身上
如果 你 答對 了 的話 咱們 再來 第二輪
再 找 兩個 侍衛
讓 第一個 騙子 把 這個 衣服 穿 到 某 一個 人 身上
然後 再 找 第二個 騙子 問
說 你 告訴 我 衣服 在 誰 身上
來 這麼 幾輪 之後 就 能 區分
到底 這件 衣服 是 存在 的 還是 不 存在 的
不 存在 就 把 這倆 騙子 拉出去 砍 了
好 這是 第一關
那麼 假如 說 這一關 驗證 通過 了
這個 四十 大盜 相信
阿 裏 巴巴 是 一個 色覺 正常 的 青年 了
他們 就 來到 第二 關
這個 第二 關是 什麼 呢
第二 關是 阿 裏 巴巴 的 山洞
說 這 山洞 裏邊 有 一扇門
只有 你 知道 咒語
才能 讓 這個 山洞 裏邊 的門 打開
當然 我們 都 知道 咒語 就是 芝麻開門
但是 假如 說 四十 大盜 是 不 知道 的 是 吧
阿 裏 巴巴 知道 但是 也 不想 告訴 他們
那 怎麼辦 呢
有 一種 方法
大家 看 這個 山洞 長 得 比較 奇怪
是 這個 樣子 的
長 得 是 這個 樣子 的
然後 裏面 有 兩條路 中間 還有 一 道門
這 道門 是 關閉 的 是 吧
好 有 兩條路 一個 是 A 一個 是 B
現在 首先 阿 裏 巴巴 先 過來
這阿 裏 巴巴 他 先 隨機 地進 到 某 一個 地方 藏 起來
比如說 阿 裏 巴巴 進到 A 這個 地方 藏 起來 了
藏 起來 了 之後 四十 大盜 就 過來 了
四十 大盜 沒有 看到 阿 裏 巴巴 剛才 進 了 哪個 山洞
然後 四十 大盜 就 喊一聲
說 阿 裏 巴巴 你給 我 從 A 出來
那 阿 裏 巴巴 本來 藏到 A 的
他 當然 可以 從 A 出來 了 對 不 對
如果 阿 裏 巴巴 剛才 藏 到 B 怎麼辦
如果 剛才 阿 裏 巴巴 藏到 B
四十 大盜 讓 他 從 A 出來
他 就 必須 打開 這 道門
然後 才能 從 A 出來 對 不 對
假如 說 阿 裏 巴巴 不 知道 打開門 的 這個 密碼 的話
那麼 他 就 有 1/2 的 可能
能夠 從 正確 的 地方 出來 是 吧
如果 兩次 都 能夠 正確 地 出來 的話
那麼 蒙對 的 可能 只有 1/4
三次 都 能 正確 出來 的話
蒙對 的 可能 就是 1/8 對 不 對
那麼 重 復 個 幾十次 之後
那 四十 大盜 就 會 相信
阿 裏 巴巴 的確 知道 這個 門的 咒語
雖然 阿 裏 巴巴 沒有 當他 的 面 打開 這 扇門
有人 說 你 搞 這麼 復 雜 幹什麼
你 幹脆 這麼 辦
你 讓 阿 裏 巴巴 就 直接 進到 A 裏邊 去
然後 你 就 跟 四十 大盜 說
你 讓 他 從 B 出來
他 只要 能 從 B 出來
那 肯定 就 說明 他 打開 這個 門了
你 這麼 幹 不行 嗎
這麼 幹 不行
為 什麼 呢
因為 我們 要求 的 是 零 知識 證明
就是 除了 四十 大盜 你 知道 我能 打開 這 扇門 以外
其他人 都 是 不 知道 的 對 吧
如果說 我 先進 了 A
然後 你 讓 我 從 B 出來
我 又 從 B 出來 了
這你 可以 把 這個 東西 錄下來
然後 給 別人 看
那 別人 也 就 知道 了 我 阿 裏 巴巴 具有 這個 能力 了
但是 假如 說 我 開始 先 隨機 進
你 看不見
然後 等 你 過來 的 時候 隨機 喊
我 又 從 這個 地方 出來
就算 咱們 每 一次 都 說 對 了
你 把 這個 東西 錄下來 給 別人 看
那 別人 可能 會 說
阿 裏 巴巴 你 和 四十 大盜 串通 好 的 呀 對 不 對
所以 別人 不會 相信 阿 裏 巴巴 知道 這個 門的 咒語
因此 就連 阿 裏 巴巴 知道 門 咒語 這件 事
也 只有 四十 大盜 知道
別人 都 不 知道
因此 我們 稱之為 零 知識 證明 是 吧
這 就是 特別 神奇 的 一個 地方
行 吧 這 第二 關也過 了
下面 是 第三關
第三關 就 更加 數學 化 了
什麼 呢
叫做 數獨
只有 解開 一 個數 獨 的 人才 能 通過 這一關
什麼 叫 數獨 呢
我們 來畫 一下
好 數獨畫 完 了
這是 一個 9×9 的 格子
中間 有 一些 數字
還有 一些 空白
你 要 把 這些 空白 都 填上 1 到 9 這 九個 整數
使得 每 一行 都 是 1 到 9 這 九個 數字
每 一列 也 都 是 1 到 9 這 九個 數字
而且 這 9 個 方塊
這 9 個 3×3 的 方塊
1 個 2 個 3 個 4 個
5 個 6 個 7 個 8 個 9 個
這 九個 3×3 的 方塊
也 必須 是 1 到 9 這 九個 數字 是 吧
行 列和塊
每 一個 區域 裏 都 是 1 到 9
你 把 它 填 完 了
就 說明 這個 數獨 完成 了
數獨 是 一個 世界 上 很 流行 的 一個 數學 遊戲
好 那麼 現在 阿 裏 巴巴 就 過來 了
他 說 我 這數 獨 我 能 填得 上
四十 大盜 不 信
說 你給 我 填上
阿 裏 巴巴 說 但是 我 不能 讓 你 知道
那 阿 裏 巴巴 怎麼 做 呢
他 可以 首先 把 這個 數字 1 到 9 寫到 一些 牌上
然後 把 這個 牌扣 著 放到 這些 個 格子 裏
就 每個 格子 都 放牌 是 吧
每個 格子 都 放 都 放 好 了
把 這個 格子 填滿 了 之後
註 意 我 這些 牌 都 是 扣過去 的
我 只有 翻過來 你 才能 知道 是 什麼
然後 我 讓 四十 大盜 說
說 你 現在 選 吧
你 是 選行 還是 選列 還是 選格
比如說 四十 大盜 說 我 選行
那麼 於是 阿 裏 巴巴 就 會 把 每 一行 的 這些 個牌
都 收集 到 一個 袋子 裏 是 吧
每 一行 的 牌 都 收集 到 一個 袋子 裏
一共 收集 到 九個 袋子 裏
然後 把 每 一個 袋子 裏邊 抖落 抖落
讓 裏邊 的 牌 重新 洗牌
然後 把 這些 牌 拿 出來 讓 你 看
每 一個 袋子 裏 的 牌 都 是 1 到 9
這就 證明 了 每 一行 都 沒 問題 對 不 對
這 四十 大盜 說
巴巴 你 是 瞎蒙 的 是 吧
我 不信
除非 你 重排 讓 我 重新 來 一次
於是 阿 裏 巴巴 還 可以 把 這些 牌 再 重新 擺回去
還是 扣著 的
讓 四十 大盜 選
說 你 選行 還是 選列
這回 四十 大盜 說 我 選列
於是 他 就 會 把 每 一列 的 這些 個牌
都 收到 一個 袋子 裏
收完 了 之後
把 這個 袋子 晃 蕩 晃 蕩
洗 一下 牌
拿 出來 讓 你 看
你 看 還是 1 到 9 對 不 對
四十 大盜 又 說
你 這次 又 是 蒙 的
阿 裏 巴巴 就 會 說
那 我 怎麼 知道 你 這次 要選 的 是 列 而 不是 行 呢
如果 我 湊列 是 對 的
那 你 行有 可能 會 不 對
如果 行是 對 的
你 每 一個 格 可能 不 對
只要 你 每 一次 在 行 列 還有 格中 是 吧
你 要不然 選行
你 要不然 選列
你 要不然 選格
如果 每 一次 我 都 能夠 向 你 展示
我 這個 行 這個 列 或者 這個 格
都 是 1 到 9 這 九個 數字 的話
就 說明 我 有 極大 的 可能 是 真的 知道 答案
所以 只要 你 多 驗證 幾次
這個 阿 裏 巴巴
就 可以 證明 他 確實 知道 這個 答案 了
但 問題 是 他 沒有 向 四十 大盜 透露
這個 數獨 遊戲 怎麼 填 的 任何 的 信息
他 每 一次 都 把 牌收 起來 之後 晃 蕩 晃 蕩
所以 你 根本 不 知道 這些 個牌 都 是 數字 幾 是 吧
你 沒有 辦法 知道 任何 的 這個 填法
好 第三關 也 通過 了
那麼 第四 關 就是 什麼 呢
就是 染色 問題
大家 知道 一個 四色 地圖 問題 嗎
說 任何 一張 世界地圖
都 可以 用 四種 顏色 把 它 塗滿
並且 相鄰 的 國家 顏色 不 一樣
這個 是 已經 被 數學家 證明 的
但是 地圖 不 一定 能 用 三種 顏色 塗滿
使得 相鄰 的 國家 顏色 不 一樣
這是 不 一定 的
有 的 圖 可以 有 的 圖 不行
比如 給你畫 一個 圖
說 這是 一張 世界地圖
這個 地圖 中有 很 多個 比如說 國家 是 吧
你 說 用 三種 顏色
紅 黃 藍給 我 把 它 塗滿 了
其實 也 不難
比如 這塗 第一種 顏色
這塗 第二種 顏色
這塗 第三種 顏色
這塗 第一種 顏色
這塗 第二種 顏色
這塗 第三種 顏色
這不 就是 相鄰 的 國家 顏色 不 一樣 的 嗎
所以 這個 就是 可以 做到 的
但 也 有 一些 圖是 不能 做到 的
比如說 我給 你畫 一張 世界地圖
這個 世界地圖 裏面 國家 是 這麼 分布 的
是 這樣 分布 的
這 一共 是 四個 國家 你 告訴 我 怎麼 塗 吧
你 看 假如 這塗 第一種 顏色
這塗 第二種 顏色
這塗 第三種 顏色
那 你 外邊 這塗 什麼 顏色
你 外邊 只能 塗 第四種 顏色 了
所以 說 這個
就是 三種 顏色 無法 塗滿 的 一個 染色 問題
所以 有 的 地圖 可以 用 三種 顏色 塗
有 的 地圖 不能 用 三種 顏色 塗
這 就是 所謂 的 染色 問題
好 假如 說 到 了 這一關
是 要求 你 用 三種 顏色 把 這張 圖給 塗滿
而且 相鄰 的 區域 顏色 不能 一樣
阿 裏 巴巴 說 我 知道 怎麼 塗
四十 大盜 說 我 不信
阿 裏 巴巴 怎麼 做 呢
阿 裏 巴巴 可以 這麼 幹
把 這個 三種 不同 顏色 的 序號
比如說 一 二 三 是 吧
裝 到 一個 信封 裏
這裝 一個 信封
這裝 一個 信封
這裝 一個 信封
這些 信封 都 是 扣 著 的
所以 你 根本 不 知道 裏邊 的 代號 是 幾 是 吧
我 都 放 好 了 阿 裏 巴巴 已經 放好 了
然後 我 告訴 四十 大盜 說 現在 你 可以 驗證 了
你 可以 隨機 挑選 兩個 區域
我 把 這 兩個 信封 打開
讓 你 看 它 裏面 的 數字 是 不 一樣 的
就 代表 這 兩個 區域 顏色 確實 不同
比如說 大盜 說 了 你給 我 挑 這 兩個 吧
打開 一看 一個 是 1 一個 是 3
說明 我 這種 方法
這 兩個 區域 顏色 的確 是 不 一樣 的
當然 你 只 驗證 這 兩個 是 不夠 的
你 說 我 還想 驗證 這 兩個
你 註 意 你 不能 連續 的 打開 信封
否則 的話 四十 大盜 就 會 知道
這個 圖上 怎麼 填 的 這些 信息 了
那麼 於是 你 驗證 完 第一遍 之後
阿 裏 巴巴 必須 把 這些 牌 拿 回來
讓 1 2 3 這 三個 數字 輪換 一下
什麼 叫 輪換 呢
你 可以 讓 1 變成 2 2 變成 3 3 變成 1
你 也 可以 讓 1 變成 3 3 變成 1 2 不變
你 隨機 輪換
輪換 完 了 之後 重新 填上去
這個 時候
當 四十 大盜 再問 說 你 打開 這 兩個 吧
打開 的 時候 他 看到 的 這 兩個 是 2 和 3
也 沒有 任何 意義
因為 第一次 這 兩個 是 1 和 3
和 第二次 這 兩個 2 和 3
所 代表 的 顏色 不 一定 是 相同 的
大家 明白 這個 問題 了 嗎
所以 說 就算 你 重 復 了 很多很多 次
每 一次 驗證 我 都 通過 了
你 也 只能 是 知道
我 應該 知道 這 這個 地圖 怎麼 填
但是 你 卻 不 知道 具體 的 填法
這 就是 所謂 的 零 知識 證明 是不是
而且 還有 一位 美國 數學家 名字 叫做 威格森
他 是 今年 的 阿貝爾 獎 獲得者
他 就 講述 了 這個 例子
而且 威格森 還說 了 這樣 的 一個 問題
他 說 任何 一個 數學 的 命題
比如說 哥德巴赫猜想
或者 是 這個 什麼 費馬大 定理
或者 黎曼 猜想 這些 問題
任何 一個 數學 命題 你 都 可以 怎麼樣
你 都 可以 轉化成 一個 NP 完全 問題
這個 NP 完全 問題 咱們 以後 再 去 解釋
這 概念 還挺 復 雜的
而且 所有 的 NP 完全 問題 它 的 復 雜度 是 等價 的
換句話說 你 解決 了 一個 NP 完全 問題
其他 的 NP 完全 問題
也 可以 在 比較 短 的 時間 內 把 它 解決
那麼 哪 一個 問題 是 NP 完全 問題 呢
這裏 邊的 這個 三 染色 問題
它 就是 一個 NP 完全 問題
就是 哪 一個 地圖 可以 三 染色 如何 三 染色
這 就是 一個 NP 完全 問題
大家 聽 明白 這個 邏輯 了 嗎
就是 任何 一個 數學 命題
你 都 可以 轉換成 一個 地圖 的 形式
你 只要 能夠 把 這個 地圖 進行 成功 的 三 染色
你 就 可以 證明 這個 命題 是 真的
如果 這個 命題 是 假 的
就 說明 你 這個 地圖 是 無法 三 染色 的 是 吧
於是 這位 同 學說 我 證明 了 哥德巴赫猜想
但是 我 卻 不想 別人 知道 我 怎麼 做
第一步 把 你 這個 數學 命題 哥德巴赫猜想
轉化成 一個 地圖 的 三 染色 問題
轉化成 一張 圖
這個 圖 可能 非常 非常 龐大
可能 有 幾十 億個 區域
第二步 把 這個 地圖 進行 三 染色
你 只要 能夠 染色 成功
你 就 證明 了 你 的 結論 對 吧
當然 說 你 不 需要 告訴 我 你 怎麼 染色 的
你 只 需要 把 你 那個 顏色 代號 放在 信封 裏
然後 鋪滿 這個 地圖 讓 我 去 檢驗
每 一次 我 檢驗 之後
你 就 輪換 調換 一下
然後 你 再 讓 我 檢驗
我 檢驗 足夠 多次 之後
我 就 可以 相信 你 的確 已經 證明 了 哥德巴赫猜想
但是 我 卻 不 知道 你 是 怎麼 證明 的
從而 實現 了 什麼
實現 了 零 知識 證明
大家 聽 明白 這 過程 了 嗎
最後 給 大家 留 一個 思考題
假如 說 阿 裏 巴巴 憑 借 自己 的 機智
殺死 了 四十 大盜 並且 拿到 了 很多 的 財富
在 童話 中 阿 裏 巴巴 的 哥哥 也 非常 有錢
因為 他 娶 了 一個 有錢 的 老婆
結果 阿 裏 巴巴 和 他 哥哥
就 想 比較 一下 自己 的 財富 和 對方 的 財富 誰 多
但是 誰 也 不想 把 自己 真實 的 財富 說 出來
那麼 他們 有沒有 這樣 一種 辦法
可以 比較 自己 和 對方 的 財富
卻 不 說出 自己 到底 有 多少 財富 呢
這個 問題 其實 是 圖靈獎 獲得者
清華大學 教授 姚期智 提出 的 一個 問題
叫做 百萬富翁 問題
大家 如果 知道 這個 問題 的 答案
可以 在 評論 區裏 留言
我 也 會 在 後面 的 節目 中為 大家 做 解答
大家 如果 喜歡 我 的 視頻
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各位 同學 好 我 是 李永樂 老師
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但是 投稿 到 專業 的 數學 期刊 沒有 人理 他
他 又 不敢 隨便 的 把 證明 過程 發給 別人
他 害怕 別人 竊取 他 的 成果
他 想問 我 有沒有 這樣 一種 方法
既 不 把 證明 過程 展示 給 大家
也 能 讓 別人 相信 他 已經 成功 證明 了 這個 猜想 呢
其實 這種 需求 在生活中 還是 挺 常見 的
比如說 有 一個 人 他融 了 一大筆錢 說 要造 汽車
結果 過了 兩年 這車 也 沒有 造出來
於是 有人 說 他 就是 個 騙子
這個 時候 他 如果 把 自己 的 技術細節 公開 的話
就 會 被 對手 竊取 自己 的 成果
但是 他 如果 不 公開 自己 的 技術細節
又 沒有 辦法 平息 這場 質疑
他 該 怎麼辦 呢
其實 這種 問題 在 數學 上 是 有 解答 的
它 的 名字 叫做 零 知識 證明
零 知識 證明
所謂 零 知識 證明 的 意思
就是 我 不 告訴 你 證明 過程 本身
但是 我 卻 能 讓 你 相信
我 已經 得到 這個 證明 了
我 不 告訴 你 技術細節
但是 我 卻 讓 你 相信 我 掌握 這個 技術細節 了
這就 叫 零 知識 證明
它 是 1985 年 的 時候
MIT 的 兩位 科學家
還有 多倫多 大學 的 一位 科學家 一起 提 出來 的
我們 來 具體 說一說
零 知識 證明 中有 兩個 人
一個 人 叫做 證明 者
證明 者 我們 用 P 來 表示 證明 者
還有 一個 叫做 驗證 者 驗證 者
證明 者 希望 驗證 者 相信 自己 掌握 了 某種 技能
那 怎麼辦 呢
就是 讓 驗證 者 提問 驗證 者 提出 一些 問題
然後 證明 者 根據 自己 掌握 的 知識
來回 答 這些 問題
在 提問 和 回答 的 過程 中 證明 者 怎麼樣
證明 者 P 他 不能 提供 任何 有 意義 的 信息
不能 提供 任何 有 意義 的 信息
比如說 我 證明 了 哥德巴赫猜想
你 不能 問我 是 怎麼 證的
這個 不能 提供 有 意義 的 信息
但是 通過 這些 個 問答
這個 V 卻 能夠 相信
相信 這個 P 的確 是 已經 掌握 了
掌握 了 這種 信息
這個 事 就 非常 神奇
就是 我 沒有 提供 任何 有 意義 的 信息
但是 你 卻 相信
我 的確 掌握 了 某種 你 不 知道 的 東西 是不是
這就 叫 零 知識 證明
一般來講 零 知識 證明 有 三個 條件
第一個 條件 我們 稱之為 完備 性
所謂 完備 性 的 意思 就是 真的假 不了
就 假如 說 證明 者 掌握 了 某種 技能 或者 能力 的話
那麼 驗證 者 提出 的 這些 問題
證明 者 是 很 容易 回答 的
比如說 你 掌握 了 哥德巴赫猜想 的 證明 過程
那 我問 你 的 這些 問題
你 肯定 很輕松 就 回答 出來 了
你 回答 出來 之後 我 這個 驗證 者 也 很 容易 驗證
你 回答 都 是 正確 的 對 吧
很 容易 驗證 真的假 不了 叫 完備 性
第二個 叫做 合理性
合理性 的 意思 就是 假 的 真 不了
意思 是 假如 你 不 掌握
這個 能力 或者 是 技能 的話
那 我 提 的 問題 你 是 沒法 回答 的
你 可以 瞎蒙
但 你 瞎蒙 的話
咱們 幾輪 之後
我 就 很 容易 發現 你 的 問題 對 吧
因為 你 答案 都 是 錯 的
那 就 說明 你 不 掌握 這種 知識 或者 技能
這叫 假 的 真 不了 合理性
第三個 叫做 零 知識
雖然 我們 一個 提問 一個 回答
而且 重 復 了 很 多次
但是 最後 的 結果 是 驗證 者
除了 知道 證明 者
已經 掌握 了 這個 信息 這件 事 以外
別的 一無所知
我 知道 你 已經 證明 了 哥德巴赫猜想
但是 我 卻 不 知道 你 怎麼 證明 的 對 吧
這個 過程 就 叫做 零 知識 證明
那麼 具體 是 如何 實現 的 呢
咱們 來舉 個例 子
我們 把 它 帶入 到 一個 童話 之中
叫做 《 阿 裏 巴巴 與 四十 大盜 》
《 阿 裏 巴巴 與 四十 大盜 》 這個 故事
很多 人 都 聽過 是 吧
就是 阿拉伯 的 一個 童話
我們 把 這個 故事 改編 一下
說 這個 四十 大盜 有 一天 拿到 了 一張 藏寶圖
這個 藏寶圖 指示 有 一大批 寶藏 藏 在 一個 地方
但是 中間 會 有 一些 關卡
這些 個 關卡 只有 特殊 技能 的 人才 能夠 把 它 找到
於是 四十 大盜 就 把 阿 裏 巴巴 給 抓住 了
說 阿 裏 巴巴 你 得 幫 我 打開 這些 關卡
然後 找到 這個 寶藏
阿 裏 巴巴 就 想 了
如果 我 要是 幫 四十 大盜 打開 這些 關卡 的話
那 四十 大盜 就 會 覺得 我 沒用 把 我 殺 了
如果 我 不 告訴 四十 大盜
怎麼 打開 這些 關卡 的話
四十 大盜 會 覺得 我 不 知道 沒有 意義
也 把 我 殺 了 對 吧
我 怎麼樣 才能 讓 四十 大盜 相信
我 確實 掌握 這個 能力
但是 我 就是 不幫 你 開 是 吧
怎麼 才能 做到 這 一點 呢
這就 需要 用到 零 知識 證明 了
那 具體 怎麼 做到 呢
我們 來看 第一關
第一關 是 什麼 呢
第一關 叫做 分球
就是說 在 這裏 有 很多 的 球
有 的 球 是 紅色 的 有 的 球 是 綠色 的
你 把 它們 分開 這一關 就過 了
有人 說 這 不是 很 簡單 的 嗎
你 對於 正常人 來講 是 很 簡單 的
說 這個 阿 裏 巴巴
他 是 一個 正常 的 青年
巴巴 他 是 一個 色覺 正常 的 青年
但是 這 四十 大盜
都 是 一個 色盲 的 媽媽 生 出來 的 對 吧
他們 都 是 色盲
大盜 他 是 什麼 呢
他們 都 是 色盲
他們 沒有 辦法 區分 紅色 和 綠色
所以 這一關 大盜 做不了 只能 阿 裏 巴巴 做
但是 阿 裏 巴巴
又 不 願意 幫 四十 大盜 正式 地 分開 這些 球
他 只要 四十 大盜 相信 他 具有 這個 能力 就行了
怎麼 做到 呢
其實 不難 可以 這麼 做
他們 兩個 首先 找 兩個 顏色 不同 的 球
比如 阿 裏 巴巴 挑出來 的
一個 是 綠色 的 球
還有 一個 球是 紅色 的 球
然後 讓 四十 大盜 拿 著
四十 大盜 拿 這 兩個 球說
阿 裏 巴巴 你 看吧
你 看好 了 哪個 球是紅 的 哪個 球是 綠 的
雖然 我 自己 分 不 出來 但是 你 看好 了
看好 了 之後 這 四十 大盜 就 把 這個 球 放在 身後
然後 隨機 地 交換
可能 交換 可能 不 交換
然後 拿到 前面 來 再 問說
你 看 這 兩個 球是 交換 了 位置
還是 沒有 交換 位置 你 告訴 我
如果 阿 裏 巴巴 是 一個 正常 的 青年 的話
他 就 可以 很 容易 的 分辨 出來
這 兩個 球 交換 了 或者 沒 交換
因為 顏色 不 一樣 對 不 對
如果 阿 裏 巴巴 也 是 一個 色盲 他 只能 瞎蒙
瞎蒙 的話 只有 50% 的 可能性 可以 蒙對
然後 四十 大盜 還 可以 再 把 這兩球 放到 後面 去
再 隨機 交換 或者 不 交換
拿到 前面 問你
你 告訴 我 交換 了 還是 沒 交換
如果 這個 時候 阿 裏 巴巴 再次 蒙對 了
概率 只有 1/4
三次 蒙對 概率 1/8
四次 蒙對 概率 1/16
如果 我們 做 了 十幾 二十次 這樣 的 實驗
你 都 一直 能 說 對 的話
那 我 估計 阿 裏 巴巴 你 不是 蒙 的
你 真的 是 能夠 分辨 紅球 和 綠球 對 不 對
這 就是 一個零 知識 證明 的 過程
在 以前 我 講過 一個 童話 叫做 《 皇帝 的 新裝 》
說 有 兩個 騙子 造 了 一件 根本 不 存在 的 衣服
跟 皇帝 說 只有 聰明人 才能 看得見
那 皇帝 要 想 區分 這 兩個 人 是不是 騙子
其實 很 容易
把 這 兩個 騙子 分開
然後 皇帝 找 兩個 侍衛
讓 這個 騙子 隨機 地
把 衣服 穿 到 某 一個 侍衛 的 身上
比如說 皇帝 說 了 你 穿 到 第一個 侍衛 身上
然後 皇帝 把 第二個 騙子 找 過來
說 你 告訴 我 衣服 穿 在 誰 身上
如果 你 答對 了 的話 咱們 再來 第二輪
再 找 兩個 侍衛
讓 第一個 騙子 把 這個 衣服 穿 到 某 一個 人 身上
然後 再 找 第二個 騙子 問
說 你 告訴 我 衣服 在 誰 身上
來 這麼 幾輪 之後 就 能 區分
到底 這件 衣服 是 存在 的 還是 不 存在 的
不 存在 就 把 這倆 騙子 拉出去 砍 了
好 這是 第一關
那麼 假如 說 這一關 驗證 通過 了
這個 四十 大盜 相信
阿 裏 巴巴 是 一個 色覺 正常 的 青年 了
他們 就 來到 第二 關
這個 第二 關是 什麼 呢
第二 關是 阿 裏 巴巴 的 山洞
說 這 山洞 裏邊 有 一扇門
只有 你 知道 咒語
才能 讓 這個 山洞 裏邊 的門 打開
當然 我們 都 知道 咒語 就是 芝麻開門
但是 假如 說 四十 大盜 是 不 知道 的 是 吧
阿 裏 巴巴 知道 但是 也 不想 告訴 他們
那 怎麼辦 呢
有 一種 方法
大家 看 這個 山洞 長 得 比較 奇怪
是 這個 樣子 的
長 得 是 這個 樣子 的
然後 裏面 有 兩條路 中間 還有 一 道門
這 道門 是 關閉 的 是 吧
好 有 兩條路 一個 是 A 一個 是 B
現在 首先 阿 裏 巴巴 先 過來
這阿 裏 巴巴 他 先 隨機 地進 到 某 一個 地方 藏 起來
比如說 阿 裏 巴巴 進到 A 這個 地方 藏 起來 了
藏 起來 了 之後 四十 大盜 就 過來 了
四十 大盜 沒有 看到 阿 裏 巴巴 剛才 進 了 哪個 山洞
然後 四十 大盜 就 喊一聲
說 阿 裏 巴巴 你給 我 從 A 出來
那 阿 裏 巴巴 本來 藏到 A 的
他 當然 可以 從 A 出來 了 對 不 對
如果 阿 裏 巴巴 剛才 藏 到 B 怎麼辦
如果 剛才 阿 裏 巴巴 藏到 B
四十 大盜 讓 他 從 A 出來
他 就 必須 打開 這 道門
然後 才能 從 A 出來 對 不 對
假如 說 阿 裏 巴巴 不 知道 打開門 的 這個 密碼 的話
那麼 他 就 有 1/2 的 可能
能夠 從 正確 的 地方 出來 是 吧
如果 兩次 都 能夠 正確 地 出來 的話
那麼 蒙對 的 可能 只有 1/4
三次 都 能 正確 出來 的話
蒙對 的 可能 就是 1/8 對 不 對
那麼 重 復 個 幾十次 之後
那 四十 大盜 就 會 相信
阿 裏 巴巴 的確 知道 這個 門的 咒語
雖然 阿 裏 巴巴 沒有 當他 的 面 打開 這 扇門
有人 說 你 搞 這麼 復 雜 幹什麼
你 幹脆 這麼 辦
你 讓 阿 裏 巴巴 就 直接 進到 A 裏邊 去
然後 你 就 跟 四十 大盜 說
你 讓 他 從 B 出來
他 只要 能 從 B 出來
那 肯定 就 說明 他 打開 這個 門了
你 這麼 幹 不行 嗎
這麼 幹 不行
為 什麼 呢
因為 我們 要求 的 是 零 知識 證明
就是 除了 四十 大盜 你 知道 我能 打開 這 扇門 以外
其他人 都 是 不 知道 的 對 吧
如果說 我 先進 了 A
然後 你 讓 我 從 B 出來
我 又 從 B 出來 了
這你 可以 把 這個 東西 錄下來
然後 給 別人 看
那 別人 也 就 知道 了 我 阿 裏 巴巴 具有 這個 能力 了
但是 假如 說 我 開始 先 隨機 進
你 看不見
然後 等 你 過來 的 時候 隨機 喊
我 又 從 這個 地方 出來
就算 咱們 每 一次 都 說 對 了
你 把 這個 東西 錄下來 給 別人 看
那 別人 可能 會 說
阿 裏 巴巴 你 和 四十 大盜 串通 好 的 呀 對 不 對
所以 別人 不會 相信 阿 裏 巴巴 知道 這個 門的 咒語
因此 就連 阿 裏 巴巴 知道 門 咒語 這件 事
也 只有 四十 大盜 知道
別人 都 不 知道
因此 我們 稱之為 零 知識 證明 是 吧
這 就是 特別 神奇 的 一個 地方
行 吧 這 第二 關也過 了
下面 是 第三關
第三關 就 更加 數學 化 了
什麼 呢
叫做 數獨
只有 解開 一 個數 獨 的 人才 能 通過 這一關
什麼 叫 數獨 呢
我們 來畫 一下
好 數獨畫 完 了
這是 一個 9×9 的 格子
中間 有 一些 數字
還有 一些 空白
你 要 把 這些 空白 都 填上 1 到 9 這 九個 整數
使得 每 一行 都 是 1 到 9 這 九個 數字
每 一列 也 都 是 1 到 9 這 九個 數字
而且 這 9 個 方塊
這 9 個 3×3 的 方塊
1 個 2 個 3 個 4 個
5 個 6 個 7 個 8 個 9 個
這 九個 3×3 的 方塊
也 必須 是 1 到 9 這 九個 數字 是 吧
行 列和塊
每 一個 區域 裏 都 是 1 到 9
你 把 它 填 完 了
就 說明 這個 數獨 完成 了
數獨 是 一個 世界 上 很 流行 的 一個 數學 遊戲
好 那麼 現在 阿 裏 巴巴 就 過來 了
他 說 我 這數 獨 我 能 填得 上
四十 大盜 不 信
說 你給 我 填上
阿 裏 巴巴 說 但是 我 不能 讓 你 知道
那 阿 裏 巴巴 怎麼 做 呢
他 可以 首先 把 這個 數字 1 到 9 寫到 一些 牌上
然後 把 這個 牌扣 著 放到 這些 個 格子 裏
就 每個 格子 都 放牌 是 吧
每個 格子 都 放 都 放 好 了
把 這個 格子 填滿 了 之後
註 意 我 這些 牌 都 是 扣過去 的
我 只有 翻過來 你 才能 知道 是 什麼
然後 我 讓 四十 大盜 說
說 你 現在 選 吧
你 是 選行 還是 選列 還是 選格
比如說 四十 大盜 說 我 選行
那麼 於是 阿 裏 巴巴 就 會 把 每 一行 的 這些 個牌
都 收集 到 一個 袋子 裏 是 吧
每 一行 的 牌 都 收集 到 一個 袋子 裏
一共 收集 到 九個 袋子 裏
然後 把 每 一個 袋子 裏邊 抖落 抖落
讓 裏邊 的 牌 重新 洗牌
然後 把 這些 牌 拿 出來 讓 你 看
每 一個 袋子 裏 的 牌 都 是 1 到 9
這就 證明 了 每 一行 都 沒 問題 對 不 對
這 四十 大盜 說
巴巴 你 是 瞎蒙 的 是 吧
我 不信
除非 你 重排 讓 我 重新 來 一次
於是 阿 裏 巴巴 還 可以 把 這些 牌 再 重新 擺回去
還是 扣著 的
讓 四十 大盜 選
說 你 選行 還是 選列
這回 四十 大盜 說 我 選列
於是 他 就 會 把 每 一列 的 這些 個牌
都 收到 一個 袋子 裏
收完 了 之後
把 這個 袋子 晃 蕩 晃 蕩
洗 一下 牌
拿 出來 讓 你 看
你 看 還是 1 到 9 對 不 對
四十 大盜 又 說
你 這次 又 是 蒙 的
阿 裏 巴巴 就 會 說
那 我 怎麼 知道 你 這次 要選 的 是 列 而 不是 行 呢
如果 我 湊列 是 對 的
那 你 行有 可能 會 不 對
如果 行是 對 的
你 每 一個 格 可能 不 對
只要 你 每 一次 在 行 列 還有 格中 是 吧
你 要不然 選行
你 要不然 選列
你 要不然 選格
如果 每 一次 我 都 能夠 向 你 展示
我 這個 行 這個 列 或者 這個 格
都 是 1 到 9 這 九個 數字 的話
就 說明 我 有 極大 的 可能 是 真的 知道 答案
所以 只要 你 多 驗證 幾次
這個 阿 裏 巴巴
就 可以 證明 他 確實 知道 這個 答案 了
但 問題 是 他 沒有 向 四十 大盜 透露
這個 數獨 遊戲 怎麼 填 的 任何 的 信息
他 每 一次 都 把 牌收 起來 之後 晃 蕩 晃 蕩
所以 你 根本 不 知道 這些 個牌 都 是 數字 幾 是 吧
你 沒有 辦法 知道 任何 的 這個 填法
好 第三關 也 通過 了
那麼 第四 關 就是 什麼 呢
就是 染色 問題
大家 知道 一個 四色 地圖 問題 嗎
說 任何 一張 世界地圖
都 可以 用 四種 顏色 把 它 塗滿
並且 相鄰 的 國家 顏色 不 一樣
這個 是 已經 被 數學家 證明 的
但是 地圖 不 一定 能 用 三種 顏色 塗滿
使得 相鄰 的 國家 顏色 不 一樣
這是 不 一定 的
有 的 圖 可以 有 的 圖 不行
比如 給你畫 一個 圖
說 這是 一張 世界地圖
這個 地圖 中有 很 多個 比如說 國家 是 吧
你 說 用 三種 顏色
紅 黃 藍給 我 把 它 塗滿 了
其實 也 不難
比如 這塗 第一種 顏色
這塗 第二種 顏色
這塗 第三種 顏色
這塗 第一種 顏色
這塗 第二種 顏色
這塗 第三種 顏色
這不 就是 相鄰 的 國家 顏色 不 一樣 的 嗎
所以 這個 就是 可以 做到 的
但 也 有 一些 圖是 不能 做到 的
比如說 我給 你畫 一張 世界地圖
這個 世界地圖 裏面 國家 是 這麼 分布 的
是 這樣 分布 的
這 一共 是 四個 國家 你 告訴 我 怎麼 塗 吧
你 看 假如 這塗 第一種 顏色
這塗 第二種 顏色
這塗 第三種 顏色
那 你 外邊 這塗 什麼 顏色
你 外邊 只能 塗 第四種 顏色 了
所以 說 這個
就是 三種 顏色 無法 塗滿 的 一個 染色 問題
所以 有 的 地圖 可以 用 三種 顏色 塗
有 的 地圖 不能 用 三種 顏色 塗
這 就是 所謂 的 染色 問題
好 假如 說 到 了 這一關
是 要求 你 用 三種 顏色 把 這張 圖給 塗滿
而且 相鄰 的 區域 顏色 不能 一樣
阿 裏 巴巴 說 我 知道 怎麼 塗
四十 大盜 說 我 不信
阿 裏 巴巴 怎麼 做 呢
阿 裏 巴巴 可以 這麼 幹
把 這個 三種 不同 顏色 的 序號
比如說 一 二 三 是 吧
裝 到 一個 信封 裏
這裝 一個 信封
這裝 一個 信封
這裝 一個 信封
這些 信封 都 是 扣 著 的
所以 你 根本 不 知道 裏邊 的 代號 是 幾 是 吧
我 都 放 好 了 阿 裏 巴巴 已經 放好 了
然後 我 告訴 四十 大盜 說 現在 你 可以 驗證 了
你 可以 隨機 挑選 兩個 區域
我 把 這 兩個 信封 打開
讓 你 看 它 裏面 的 數字 是 不 一樣 的
就 代表 這 兩個 區域 顏色 確實 不同
比如說 大盜 說 了 你給 我 挑 這 兩個 吧
打開 一看 一個 是 1 一個 是 3
說明 我 這種 方法
這 兩個 區域 顏色 的確 是 不 一樣 的
當然 你 只 驗證 這 兩個 是 不夠 的
你 說 我 還想 驗證 這 兩個
你 註 意 你 不能 連續 的 打開 信封
否則 的話 四十 大盜 就 會 知道
這個 圖上 怎麼 填 的 這些 信息 了
那麼 於是 你 驗證 完 第一遍 之後
阿 裏 巴巴 必須 把 這些 牌 拿 回來
讓 1 2 3 這 三個 數字 輪換 一下
什麼 叫 輪換 呢
你 可以 讓 1 變成 2 2 變成 3 3 變成 1
你 也 可以 讓 1 變成 3 3 變成 1 2 不變
你 隨機 輪換
輪換 完 了 之後 重新 填上去
這個 時候
當 四十 大盜 再問 說 你 打開 這 兩個 吧
打開 的 時候 他 看到 的 這 兩個 是 2 和 3
也 沒有 任何 意義
因為 第一次 這 兩個 是 1 和 3
和 第二次 這 兩個 2 和 3
所 代表 的 顏色 不 一定 是 相同 的
大家 明白 這個 問題 了 嗎
所以 說 就算 你 重 復 了 很多很多 次
每 一次 驗證 我 都 通過 了
你 也 只能 是 知道
我 應該 知道 這 這個 地圖 怎麼 填
但是 你 卻 不 知道 具體 的 填法
這 就是 所謂 的 零 知識 證明 是不是
而且 還有 一位 美國 數學家 名字 叫做 威格森
他 是 今年 的 阿貝爾 獎 獲得者
他 就 講述 了 這個 例子
而且 威格森 還說 了 這樣 的 一個 問題
他 說 任何 一個 數學 的 命題
比如說 哥德巴赫猜想
或者 是 這個 什麼 費馬大 定理
或者 黎曼 猜想 這些 問題
任何 一個 數學 命題 你 都 可以 怎麼樣
你 都 可以 轉化成 一個 NP 完全 問題
這個 NP 完全 問題 咱們 以後 再 去 解釋
這 概念 還挺 復 雜的
而且 所有 的 NP 完全 問題 它 的 復 雜度 是 等價 的
換句話說 你 解決 了 一個 NP 完全 問題
其他 的 NP 完全 問題
也 可以 在 比較 短 的 時間 內 把 它 解決
那麼 哪 一個 問題 是 NP 完全 問題 呢
這裏 邊的 這個 三 染色 問題
它 就是 一個 NP 完全 問題
就是 哪 一個 地圖 可以 三 染色 如何 三 染色
這 就是 一個 NP 完全 問題
大家 聽 明白 這個 邏輯 了 嗎
就是 任何 一個 數學 命題
你 都 可以 轉換成 一個 地圖 的 形式
你 只要 能夠 把 這個 地圖 進行 成功 的 三 染色
你 就 可以 證明 這個 命題 是 真的
如果 這個 命題 是 假 的
就 說明 你 這個 地圖 是 無法 三 染色 的 是 吧
於是 這位 同 學說 我 證明 了 哥德巴赫猜想
但是 我 卻 不想 別人 知道 我 怎麼 做
第一步 把 你 這個 數學 命題 哥德巴赫猜想
轉化成 一個 地圖 的 三 染色 問題
轉化成 一張 圖
這個 圖 可能 非常 非常 龐大
可能 有 幾十 億個 區域
第二步 把 這個 地圖 進行 三 染色
你 只要 能夠 染色 成功
你 就 證明 了 你 的 結論 對 吧
當然 說 你 不 需要 告訴 我 你 怎麼 染色 的
你 只 需要 把 你 那個 顏色 代號 放在 信封 裏
然後 鋪滿 這個 地圖 讓 我 去 檢驗
每 一次 我 檢驗 之後
你 就 輪換 調換 一下
然後 你 再 讓 我 檢驗
我 檢驗 足夠 多次 之後
我 就 可以 相信 你 的確 已經 證明 了 哥德巴赫猜想
但是 我 卻 不 知道 你 是 怎麼 證明 的
從而 實現 了 什麼
實現 了 零 知識 證明
大家 聽 明白 這 過程 了 嗎
最後 給 大家 留 一個 思考題
假如 說 阿 裏 巴巴 憑 借 自己 的 機智
殺死 了 四十 大盜 並且 拿到 了 很多 的 財富
在 童話 中 阿 裏 巴巴 的 哥哥 也 非常 有錢
因為 他 娶 了 一個 有錢 的 老婆
結果 阿 裏 巴巴 和 他 哥哥
就 想 比較 一下 自己 的 財富 和 對方 的 財富 誰 多
但是 誰 也 不想 把 自己 真實 的 財富 說 出來
那麼 他們 有沒有 這樣 一種 辦法
可以 比較 自己 和 對方 的 財富
卻 不 說出 自己 到底 有 多少 財富 呢
這個 問題 其實 是 圖靈獎 獲得者
清華大學 教授 姚期智 提出 的 一個 問題
叫做 百萬富翁 問題
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我 也 會 在 後面 的 節目 中為 大家 做 解答
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