對(duì)密碼科普講解工作的思考

張 薇，張敏情

0 引言

科學(xué)傳播與科技創(chuàng)新是科技發(fā)展的兩個(gè)重要方面，科學(xué)普及則是科學(xué)傳播的重要途徑。由專業(yè)人士從事科普工作，對(duì)密碼學(xué)與信息安全進(jìn)行科普講解，不僅可以提高公民科學(xué)素養(yǎng)，更可以培植創(chuàng)新的土壤，夯實(shí)有利于創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的社會(huì)基礎(chǔ)[1]。

1 密碼科普講解的意義與現(xiàn)狀

1.1 什么是科普講解

科普，全稱是科學(xué)技術(shù)普及，是指利用各種傳媒以淺顯的，讓公眾易于理解、接受和參與的方式，介紹自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)知識(shí)，推廣科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，倡導(dǎo)科學(xué)方法，傳播科學(xué)思想，弘揚(yáng)科學(xué)精神的活動(dòng)。科普工作的傳統(tǒng)方式包括書籍、展覽、講解等，如今隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展還出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)微課、論壇、科學(xué)公眾號(hào)等依托于信息技術(shù)的新手段。

科普講解是指使用易于觀眾理解、接受和參與的方式，圍繞單一或多個(gè)科技主題，加工處理科技知識(shí)、科學(xué)方法、科學(xué)思想與科學(xué)精神的相關(guān)信息，從而提供具有闡釋性與啟發(fā)性的，以觀眾為中心并與其個(gè)體體驗(yàn)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)性非正規(guī)教育活動(dòng)。

科普講解是對(duì)科學(xué)知識(shí)的再創(chuàng)造，它必須建立在對(duì)講解內(nèi)容有足夠深入理解，可以將其內(nèi)化并對(duì)知識(shí)和技術(shù)進(jìn)行加工處理的基礎(chǔ)上。一次生動(dòng)、科學(xué)、充滿互動(dòng)的講解不但可以使聽眾獲得大量的知識(shí)，還能增加其對(duì)科學(xué)知識(shí)的興趣，開闊視野，感受到科學(xué)技術(shù)的內(nèi)涵與魅力。自2014年起，由全國(guó)科技活動(dòng)周組委會(huì)主辦的全國(guó)科普講解大賽逐漸走進(jìn)公眾視線，它吸引了一大批愛好科普的年輕人投身其中，在全國(guó)范圍內(nèi)發(fā)揮著日益重要的影響力，使人們認(rèn)識(shí)到“講解”是普及科學(xué)知識(shí)的重要途徑。

1.2 密碼科普講解的意義

20世紀(jì)60年代以來(lái)，信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，尤其在無(wú)線通信、電子商務(wù)、量子通信、人工智能等方面，研究進(jìn)展一日千里，并迅速得到普及應(yīng)用，從根本上改變著人們的生活與工作方式。云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新概念的興起和應(yīng)用，使信息安全成為一項(xiàng)普及性的領(lǐng)域。它不但應(yīng)用于軍事、國(guó)防和外交中，也逐漸走入千家萬(wàn)戶，成為人人需要了解的技術(shù)。

信息安全又是一門十分“接地氣”的學(xué)科，互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等技術(shù)已然改變了人們的生產(chǎn)生活方式，特別是支付手段進(jìn)步而促成的“無(wú)現(xiàn)金社會(huì)”深入人心。然而許多普通用戶在享受現(xiàn)代科技提供便利的同時(shí)，也面臨著前所未有的恐慌，這種恐慌既來(lái)自于對(duì)新技術(shù)的無(wú)知，也來(lái)自于日常生活中與個(gè)人切身利益相關(guān)的各種問(wèn)題。這是由于科技進(jìn)步既帶給人們便利，也為犯罪分子提供了新的作案手段。在一個(gè)人人離不開網(wǎng)絡(luò)的社會(huì)中，各種網(wǎng)絡(luò)詐騙、網(wǎng)絡(luò)釣魚、密碼破譯、身份盜用的案件也層出不窮。對(duì)普通人而言，“如何防范帳戶口令被破解”“如何應(yīng)對(duì)網(wǎng)站釣魚”“如何防止信用卡盜號(hào)”“能不能安全放心地使用網(wǎng)絡(luò)支付和手機(jī)銀行”“網(wǎng)上支付的時(shí)候，資金是否安全”……諸如此類的問(wèn)題帶給人們極大的困擾。

面對(duì)這樣一個(gè)發(fā)展迅速且應(yīng)用廣泛的學(xué)科，人們急需獲得專業(yè)化、通俗化的指導(dǎo)幫助。這就需要大量的專業(yè)人員投身其中，用專業(yè)精神來(lái)做好科普工作。從某種意義上，可以說(shuō)科普工作與科研創(chuàng)新同等重要。

2 密碼科普講解工作現(xiàn)狀分析

自古以來(lái)密碼就是一個(gè)神秘莫測(cè)的領(lǐng)域，人們對(duì)密碼感到好奇，但由于其應(yīng)用背景，大部分人并不十分了解密碼。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，人們只能通過(guò)一些科普書籍獲得關(guān)于密碼的知識(shí)。戴維·卡恩的《破譯者》、西蒙·辛格的《密碼故事》等書籍的問(wèn)世，使這個(gè)神秘學(xué)科浮現(xiàn)于世人面前。然而對(duì)普通人而言，密碼學(xué)仍令人“望而生畏”。一提到密碼學(xué)，普通人感覺(jué)到的是冷冰冰的專業(yè)術(shù)語(yǔ)、詭異的符號(hào)語(yǔ)言與軍方應(yīng)用背景。與天文、生物、人工智能等學(xué)科相比，密碼學(xué)的科普工作做起來(lái)尤為困難。

今天的密碼學(xué)建立于近世代數(shù)、數(shù)論、概率論等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之上，其中涉及的種種具體技術(shù)與計(jì)算機(jī)科學(xué)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，還離不開現(xiàn)代通信技術(shù)的支撐。作為一門典型的交叉學(xué)科，密碼學(xué)具有“難”“新”和“抽象”的特點(diǎn)。

首先，相比于傳統(tǒng)的單一性學(xué)科，交叉學(xué)科的學(xué)習(xí)總是需要付出更多的努力，不但要了解來(lái)自各個(gè)領(lǐng)域的背景知識(shí)，還要將其融會(huì)貫通并熟練應(yīng)用，而專業(yè)之間壁壘的打破，并非一朝一夕就能做到，需要學(xué)習(xí)者具備一定的專業(yè)背景與接受新事物的能力；其次，網(wǎng)絡(luò)與信息安全是一門嶄新的學(xué)科，而在過(guò)去短短四五十年中卻發(fā)展極為迅猛，這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)新技術(shù)、新名詞層出不窮，公鑰密碼、數(shù)字簽名、PKI（公鑰基礎(chǔ)設(shè)施）、散列函數(shù)、區(qū)塊鏈等專業(yè)名詞顯得那樣高深晦澀、難以理解；最后，信息科學(xué)中的許多技術(shù)是抽象的，看不見摸不著，普通大眾可以興致勃勃地觀察機(jī)器人，體驗(yàn)VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)，然而說(shuō)到信息加密，可能只有天書密碼、漏格板這樣的技術(shù)才具有足夠的吸引力并讓人迅速理解。

“難”使人回避，“新”使人應(yīng)接不暇，“抽象”使人興致索然。

難能可貴的是近年來(lái)國(guó)內(nèi)出版了一些生動(dòng)活潑、引人入勝的密碼科普書籍，如北京郵電大學(xué)楊義先教授的《安全簡(jiǎn)史》，語(yǔ)言風(fēng)趣，內(nèi)容豐富，體現(xiàn)了作者嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)和妙筆生花的文采。貴州大學(xué)彭長(zhǎng)根教授的《現(xiàn)代密碼學(xué)趣味之旅》用淺顯的語(yǔ)言介紹密碼學(xué)各個(gè)分支的重要內(nèi)容，既能作為本科生的教學(xué)參考書，又能讓外行了解必要的知識(shí)。趙燕楓的《密碼傳奇》則用小說(shuō)語(yǔ)言深入細(xì)致地描述了Enigma密碼的細(xì)節(jié)及其興衰史。這些作品是當(dāng)前我國(guó)密碼和信息安全領(lǐng)域科普著作的典型代表。

然而密碼領(lǐng)域的科普講解似乎落后于科普著作，一些網(wǎng)站上的教學(xué)視頻可以幫助信息安全專業(yè)的本科生掌握課程內(nèi)容，但面向非專業(yè)人士的授課視頻少之又少。與密碼相關(guān)的一些新技術(shù)如區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，近年來(lái)涌現(xiàn)了一些制作精美的科普小視頻，但談應(yīng)用比較多，涉及本質(zhì)的講解則不多見?？傮w而言，國(guó)內(nèi)的密碼科普講解工作尚處于起步階段，需要克服的困難還很多。

對(duì)密碼學(xué)進(jìn)行科普講解，容易出現(xiàn)的問(wèn)題包括以下幾點(diǎn)。

（1）難度過(guò)高：科普的意義在于讓普通大眾了解科學(xué)，如果將受眾默認(rèn)為理工科的本科生，以大學(xué)教師的授課模式作科普講解，則會(huì)令普通聽眾知難而退。過(guò)高的難度和不加解釋的大量背景知識(shí)不應(yīng)成為科普講解的門檻。

（2）難度過(guò)低：為了讓聽眾理解，一些講解者將話題局限于古典密碼，用大量通俗易懂的例子闡述天書、密語(yǔ)、口令、藏頭詩(shī)等，這樣做固然可以引人入勝，但是對(duì)密碼學(xué)這樣發(fā)展迅速的新技術(shù)而言，如果在講解中不涉及新技術(shù)、新理論，就會(huì)流于片面，甚至令受眾對(duì)密碼學(xué)產(chǎn)生偏見，認(rèn)為密碼不過(guò)如此，沒(méi)有什么現(xiàn)代科技含量。一般意義上，科普講解的受眾具有初中以上文化程度，過(guò)低的難度同樣會(huì)讓人失去興趣。

（3）缺乏趣味性：一些科普作品雖冠以科普之名，實(shí)際上卻只是教科書的簡(jiǎn)化版，形式和內(nèi)容都與教科書無(wú)明顯區(qū)別，對(duì)普通大眾而言有點(diǎn)枯燥，并不具備“科普”生動(dòng)有趣的特點(diǎn)。

3 如何做好密碼科普講解

從本質(zhì)上說(shuō)，科學(xué)普及是一種社會(huì)教育，它既不同于學(xué)校教育，又不同于職業(yè)教育，是一種以傳授基本科學(xué)知識(shí)為手段，以素質(zhì)教育為依托，體驗(yàn)科學(xué)思維方法和科學(xué)探究方法，培養(yǎng)科學(xué)精神與科學(xué)態(tài)度，建立完整的科學(xué)知識(shí)觀與價(jià)值觀，進(jìn)行科研基礎(chǔ)能力訓(xùn)練和科學(xué)技術(shù)應(yīng)用的教育。

武警工程大學(xué)密碼工程學(xué)院近年來(lái)積極參與密碼學(xué)科普工作，該學(xué)院的密碼學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)將專業(yè)知識(shí)與授課經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，潛心鉆研科普講解，在歷年武警部隊(duì)比賽以及全國(guó)科普講解大賽中，均取得了優(yōu)異成績(jī)。自2011年以來(lái)，學(xué)生多次參賽，多次獲獎(jiǎng)。從公鑰密碼到序列密碼，從Kerchoffs準(zhǔn)則到置換群，從電磁泄露到區(qū)塊鏈，歷年來(lái)參賽選手的選題涵蓋了密碼學(xué)與信息安全的多個(gè)方面。特別是在2017、2018年全國(guó)科普講解大賽中，學(xué)院派出的4名參賽選手獲得了一個(gè)全國(guó)總冠軍和3個(gè)三等獎(jiǎng)的優(yōu)異成績(jī)。這些成績(jī)的取得，除了選手個(gè)人努力之外，實(shí)際上是長(zhǎng)期教學(xué)科研工作積淀的結(jié)果。參加者和指導(dǎo)者都是多年從事教學(xué)科研工作的教師，積累了豐富的知識(shí)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，做起科普工作可以說(shuō)是得心應(yīng)手，游刃有余。

結(jié)合過(guò)去二十余年的密碼學(xué)教學(xué)與密碼科普工作，我們認(rèn)為，要做好密碼科普講解，需要從以下4個(gè)方面著手。

3.1 抓住本質(zhì)，化難為易

密碼學(xué)與信息安全的常規(guī)教學(xué)對(duì)象是理工類本科生和研究生，而科普講解的難度定位是讓初中以上文化程度的人理解，為此需要將科學(xué)知識(shí)化難為易，這就需要講解者具備極強(qiáng)的組織概括能力和語(yǔ)言水平以及既專且博的知識(shí)結(jié)構(gòu)。另外還要注意抓住實(shí)質(zhì)，而非流于表面；注重講解的邏輯性，而非只講一些嘩眾取寵的花絮。

案例1：2011年武警部隊(duì)比賽中，選手李德龍講述的《公鑰密碼原理》，用來(lái)自生活中淺顯易懂的例子（如跳水和郵筒等解釋單向函數(shù)和陷門單向函數(shù)），用歷史故事“棋盤上的麥子”解釋指數(shù)增長(zhǎng)，最后用動(dòng)畫演示背包密碼，這就清晰地闡述了公鑰密碼的原理和計(jì)算復(fù)雜性的本質(zhì)，取得了良好的效果。

3.2 聯(lián)系實(shí)際，應(yīng)用驅(qū)動(dòng)

科普講解要想吸引人，就要與眾所周知的、人們都關(guān)心的話題相結(jié)合，讓人們了解密碼學(xué)和信息安全的原理和現(xiàn)實(shí)用途，從而對(duì)其產(chǎn)生興趣。

案例2：2013年武警部隊(duì)比賽中，選手張薇講述的《序列密碼》，從密碼在戰(zhàn)爭(zhēng)中應(yīng)用的案例入手，逐漸引出序列密碼的加密方式、理論保密性以及隨機(jī)密鑰的產(chǎn)生。在闡明序列密碼原理的同時(shí)，還結(jié)合4G移動(dòng)通信中使用的ZUC密碼標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分析序列密碼安全高效的特點(diǎn)。整個(gè)講解思路清晰，邏輯嚴(yán)密，且與應(yīng)用相結(jié)合，緊緊抓住了聽眾的注意力。

3.3 旁征博引，妙趣橫生

科普工作的意義在于激起人們的興趣，讓人們發(fā)自內(nèi)心地喜愛上科學(xué)知識(shí)，只有富于趣味和幽默的講解才能激發(fā)聽眾興趣。為了提高講解的趣味性，除了使用形象生動(dòng)的語(yǔ)言之外，還需要講解者具有淵博的知識(shí)。為避免枯燥無(wú)味，講解內(nèi)容一定是建立在廣泛閱讀基礎(chǔ)上對(duì)知識(shí)的深度加工整合，許多例子看似信手拈來(lái)，其實(shí)是精妙設(shè)計(jì)的結(jié)果。

案例3：2015年武警部隊(duì)比賽中，選手肖海燕選擇了《零知識(shí)證明》這一現(xiàn)代密碼技術(shù)，先從阿里巴巴與四十大盜的故事引入問(wèn)題，又用可樂(lè)辨味的例子進(jìn)一步闡述，最后用陷門單向函數(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)真正的零知識(shí)證明協(xié)議，整個(gè)講解生動(dòng)活潑，引人入勝。

3.4 瞄準(zhǔn)前沿，著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)

科普講解在激起公眾興趣的同時(shí)，應(yīng)最大限度地普及現(xiàn)代科技知識(shí)，特別是近年來(lái)的新理論、新技術(shù)。體現(xiàn)到密碼學(xué)與信息安全中，更應(yīng)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，選擇那些有實(shí)際意義的新成果來(lái)講解。在連續(xù)兩年的全國(guó)科普講解大賽中，武警工程大學(xué)的選手均選擇了學(xué)科前沿性知識(shí)，如二維碼、大數(shù)據(jù)安全、電磁泄漏和區(qū)塊鏈，這些主題與當(dāng)前的熱點(diǎn)問(wèn)題或重要研究領(lǐng)域緊密結(jié)合，體現(xiàn)了前瞻性與較強(qiáng)的專業(yè)素養(yǎng)。

案例4：目前最火的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)莫過(guò)于區(qū)塊鏈，但大部分人只知道這個(gè)名詞而已，由于底層理論知識(shí)的欠缺，要理解該技術(shù)的細(xì)節(jié)可以說(shuō)困難重重。2018年全國(guó)科普講解大賽中，選手孫京鍵從網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物引出交易的可靠性問(wèn)題，又從借錢這樣一件生活中的小事入手闡述區(qū)塊鏈分布式存儲(chǔ)的本質(zhì)，并借助于動(dòng)畫表現(xiàn)區(qū)塊鏈的概念，即便是外行也一聽就懂。

4 結(jié)語(yǔ)

科學(xué)普及是提高公民科學(xué)素養(yǎng)的主要渠道，而科學(xué)素養(yǎng)是實(shí)施國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的戰(zhàn)略基礎(chǔ)。今天，互聯(lián)網(wǎng)與新媒體技術(shù)的結(jié)合正改變著傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的普及應(yīng)用更使大學(xué)的優(yōu)勢(shì)資源得到整合，促進(jìn)科學(xué)教育的社會(huì)化。在這樣的時(shí)代背景下，科普講解的發(fā)展也走上了快車道。作為從事密碼學(xué)教學(xué)科研的基層科技工作者，我們應(yīng)擔(dān)負(fù)起社會(huì)責(zé)任，積極投身于密碼學(xué)與信息安全的科普工作中，充分利用豐富的知識(shí)和在講臺(tái)上錘煉出的講課功底，用生動(dòng)有趣的方式闡述密碼學(xué)，讓普通大眾了解密碼，掌握密碼并熟練使用密碼，最終讓科學(xué)知識(shí)造福人類。