Intel продемонстрував революційний процесор для роботи із зашифрованими даними
Уявіть, що ви надсилаєте запит до хмарного штучного інтелекту, який стосується ваших життєвих обставин, але притому хвилюєтеся, що цей запит розкриває занадто багато інформації про вас. Для прикладу, хочете дізнатися про свій генетичний ризик захворювання, не розкриваючи свою персону службам, які обчислюють відповідь. Існує спосіб обробки зашифрованих даних без їх розшифрування. Це називається повністю гомоморфним шифруванням, або FHE (Fully Homomorphic Encryption).
Пояснимо, як це працює. Припустимо, що вам потрібно передати ювеліру золото, щоб він зробив з нього каблучку, але ви йому не довіряєте. Ви кладете золото у міцний сейф з рукавичками (як у боксах для роботи з небезпечними речовинами), замикаєте на ключ і віддаєте ювеліру.
Він може просунути руки в рукавички й зробити каблучку всередині сейфа, але не може дістати золото або відкрити замок. Зрештою, ви отримуєте сейф назад, відкриваєте своїм ключем і дістаєте готову каблучку. Це і є суть гомоморфного шифрування.
Як це працює технічно?
Зазвичай, щоб опрацювати зашифровані дані (наприклад, знайти суму двох чисел), комп’ютер має спочатку їх розшифрувати. У цей момент дані стають вразливими.
Гомоморфне шифрування дозволяє виконувати математичні операції безпосередньо над зашифрованим текстом. Результат цих операцій також залишається зашифрованим. Коли власник даних розшифровує цей результат, він отримує правильну відповідь, ніби обчислення проводилися з відкритими даними.
FHE вирішує головну проблему конфіденційності в епоху хмарних обчислень:
- Медицина: ШІ може аналізувати зашифровану медичну картку пацієнта та ставити діагноз, не переглядаючи персональні дані.
- Фінанси: Банки можуть перевіряти кредитну історію або виявляти шахрайство, не розкриваючи деталі транзакцій третім сторонам.
- Вибори: Створення систем електронного голосування, де голос зашифрований, але система може їх підсумувати без розшифрування кожного окремого бюлетеня.
У чому «підвох»?
Основна проблема FHE — швидкість. Обчислення зашифрованих даних на стандартних сучасних процесорах і GPU займає у мільйони разів більше часу, ніж звичайні операції. Однак технології стрімко розвиваються і ось минулого місяця на Міжнародній конференції IEEE з твердотільних схем (ISSCC – International Solid-State Circuits Conference) у Сан-Франциско компанія Intel продемонструвала своє рішення — чип Heracles, яке прискорило обчислення FHE у 5000 разів порівняно з найпотужнішим серверним процесором Intel.
Сану Метью (Sanu Mathew), який очолює дослідження в галузі безпеки схем в Intel, вважає, що гігант у сфері центральних процесорів має значну перевагу, оскільки його чип може виконувати більше обчислень, ніж будь-який інший прискорювач FHE, створений до цього часу.
У той час як інші дослідні чіпи FHE мають розмір 10 квадратних міліметрів або менше, Heracles приблизно в 20 разів більший і побудований з використанням найсучаснішої 3-нанометрової технології FinFET від Intel. Він розміщений у корпусі з рідинним охолодженням, поруч із двома 24-гігабайтовими чіпами пам’яті з високою пропускною здатністю — така конфігурація зазвичай зустрічається тільки в графічних процесорах для навчання штучного інтелекту.
Heracles продемонстрував свою силу обчислювальної потужності під час живої демонстрації на конференції ISSCC. В основі демонстрації лежав простий приватний запит виборця до захищеного сервера, що хотів переконатися в тому, що його бюлетень був зареєстрований правильно. Використовуючи FHE, виборець шифрує свій ідентифікатор та голос і надсилає їх до урядової бази даних. Там, не розшифровуючи їх, система визначає, чи збігаються вони, і повертає зашифровану відповідь, яку виборець потім дешифрує на своєму боці. Так от, на серверному процесорі Intel Xeon ця процедура зайняла 15 мілісекунд, а новий процесор Heracles зробив це за 14 мікросекунд, тобто в 1000 разів швидше. Звісно, така ця різниця не є помітною для людини, однак перевірка 100 мільйонів бюлетенів виборців займає більше 17 днів роботи звичайного серверного процесора проти всього 23 хвилин на Heracles.
Нагадаємо, що минулого тижня компанія Intel продемонструвала 288-ядерний процесор Xeon Clearwater Forest.
