Повністю гомоморфне шифрування FHE: інструмент захисту конфіденційності в епоху ШІ

Нещодавно, хоча ринок шифрування демонстрував посередні результати, все ж існує кілька нових технологій, які поступово дозрівають, серед яких повністю гомоморфне шифрування (Fully Homomorphic Encryption, скорочено FHE) є технікою, на яку варто звернути увагу. У травні цього року засновник Ethereum Віталік Бутерін також опублікував статтю про FHE, що викликало широке обговорення в галузі.

Щоб зрозуміти цей складний концепт FHE, нам спочатку потрібно зрозуміти значення "шифрування" та "гомоморф", а також чому потрібно "повністю" гомоморфне.

шифрування的基本概念

Шифрування є поширеним способом захисту інформаційної безпеки. Наприклад, Аліса хоче передати інформацію "1314 520" Бобу через третього боку C, але не бажає, щоб C знав зміст. Вона може використовувати простий метод симетричного шифрування, помноживши кожну цифру на 2, отримуючи "2628 1040". Боб, отримавши цю інформацію, може поділити на 2, щоб розшифрувати і отримати оригінальну інформацію. Цей спосіб дозволяє здійснювати конфіденційне спілкування без довіри до передавача.

Гомоморфне шифрування принцип

Гомоморфне шифрування йде далі, дозволяючи виконувати певні обчислення на зашифрованих даних без необхідності спочатку їх розшифровувати. Наприклад, Алісі потрібно обчислити загальну суму електроенергії за 12 місяців у розмірі 400 гривень, але вона не може виконати складні обчислення. Вона може зашифрувати 400 і 12, помноживши їх на 2, і дозволити надійному обчислювальному агенту C обчислити результат 800×24. Отримавши 19200, Аліса потім ділить на 4, щоб отримати правильну відповідь 4800 гривень. У цьому процесі C не знає фактичну суму електроенергії та кількість місяців.

Необхідність повністю гомоморфного шифрування

Однак просте гомоморфне шифрування легко зламати. Повністю гомоморфне шифрування підвищує складність злому, вводячи більш складний шум і дозволяючи виконання необмеженої кількості операцій додавання та множення. Воно здатне вирішувати більш складні математичні задачі, а не лише прості обчислення. У 2009 році нові ідеї, запропоновані Джентрі та іншими вченими, відкрили шлях для реалізації повністю гомоморфного шифрування.

Застосування повністю гомоморфного шифрування в сфері ШІ

Технологія FHE має широкі перспективи застосування в галузі штучного інтелекту. Моделям ШІ необхідні великі обсяги даних для навчання, але багато з цих даних є високоприватними. FHE може забезпечити обчислення та навчання ШІ, захищаючи конфіденційність даних:

1. Шифрування чутливих даних за допомогою FHE
2. Ввести зашифровані дані в AI для обчислення
3. Вихідні дані ШІ шифрування
4. Користувач у локальному середовищі безпечно розшифровує результат

Цей спосіб дозволяє ШІ виконувати завдання без доступу до вихідних даних, ефективно вирішуючи конфлікт між конфіденційністю даних та розвитком ШІ.

Розвиток проектів повністю гомоморфного шифрування

Наразі існує кілька проектів, пов'язаних з FHE, таких як Zama, Privasea, Mind Network тощо. Наприклад, проект Privasea пропонує сценарії застосування, такі як розпізнавання облич, що дозволяє виявляти справжню особу, не розкриваючи чутливу інформацію. Для вирішення високих вимог до обчислювальної потужності FHE, Privasea розробила спеціальну архітектуру мережі та апаратні засоби.

Значення та перспективи повністю гомоморфного шифрування

З розвитком технологій ШІ питання конфіденційності даних стає все більш актуальним. Від національної безпеки до особистої конфіденційності технологія FHE може стати останнім рубежем захисту даних. Вона не лише може сприяти відповідальному розвитку ШІ, але й відігравати важливу роль у різних чутливих ситуаціях.

В найближчі десять років AI, ймовірно, глибоко інтегрується в наше життя. Якщо технологія FHE зможе дійсно зрости, вона надасть людству потужний інструмент для захисту конфіденційності в епоху AI.