Повністю гомоморфне шифрування FHE: охоронець конфіденційності епохи ШІ

Нещодавня ринкова ситуація є млявою, що надало нам більше часу для уваги до розвитку деяких нових технологій. Хоча крипторинок 2024 року не буде таким багатим на події, як у попередні роки, все ще є кілька нових технологій, які поступово набувають зрілості. Сьогодні ми зосередимося на одній з вражаючих технологій: повністю гомоморфне шифрування (Fully Homomorphic Encryption, скорочено FHE).

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

шифрування основні концепції

Шифрування є поширеним методом захисту інформаційної безпеки. Припустимо, що Аліса хоче передати Бобу секретне повідомлення "1314 520", але повинна передати його через третього боку С. Для забезпечення безпеки інформації Аліса може використовувати простий метод шифрування, наприклад, помножити кожну цифру на 2, отримавши "2628 1040". Коли Боб отримує повідомлення, йому просто потрібно поділити кожну цифру на 2, щоб отримати вихідну інформацію. Цей спосіб дозволяє обом сторонам здійснювати конфіденційний зв'язок без довіри до передавача.

Гомоморфне шифрування: просунуті аспекти

Гомоморфне шифрування йде ще далі. Уявіть, що Алісi всього 7 років, і вона знає тільки найпростіші операції множення на 2 та ділення на 2. Їй потрібно обчислити загальну суму електроенергії за 12 місяців, по 400 гривень кожен місяць, але вона не хоче, щоб інші знали точну суму. Тому вона множить 400 і 12 на 2 і говорить C обчислити результат 800 помножити на 24. C обчислює 19200, після чого Аліса ділить результат на 4 і отримує правильну відповідь 4800 гривень. У цьому процесі C допоміг виконати складне обчислення, не знаючи реальних даних, що ілюструє властивості гомоморфного шифрування.

Необхідність повністю гомоморфного шифрування

Проте просте гомоморфне шифрування має свої обмеження. Якщо C досить розумний, він може зламати вихідні дані за допомогою методу перебору. Повністю гомоморфне шифрування вводить більш складний шум і обчислення, що робить злом майже неможливим. Воно дозволяє виконувати довільну кількість операцій додавання та множення над зашифрованими даними, і після розшифровки все ще дає правильний результат. Ця технологія досягла проривного прогресу лише в 2009 році.

Застосування повністю гомоморфного шифрування в галузі штучного інтелекту

Технологія FHE має величезний потенціал у сфері ШІ. Однією з великих проблем, з якими стикається розвиток ШІ, є те, як отримати достатню кількість навчальних даних, захищаючи при цьому конфіденційність даних. FHE пропонує можливе рішення:

1. Користувачі можуть шифрувати чутливі дані за допомогою повністю гомоморфного шифрування.
2. Надати зашифровані дані штучному інтелекту для обробки.
3. AI виводить результати шифрування.
4. Користувач розшифровує результати в безпечному локальному середовищі.

Цей спосіб дозволяє ШІ виконувати обчислювальні завдання без доступу до початкових чутливих даних, що значно підвищує безпеку використання даних.

Реальні сценарії застосування повністю гомоморфного шифрування

Технологія FHE може бути застосована в різних сферах, таких як розпізнавання облич. Вона дозволяє машинам визначати, чи є особа реальною, при цьому захищаючи конфіденційність користувача. Однак обчислення FHE потребують великої обчислювальної потужності, що змусило деякі проєкти почати будувати спеціалізовані мережі обчислювальної потужності та супутню інфраструктуру.

Якщо технологія повністю гомоморфного шифрування (FHE) зможе бути широко впроваджена в сфері штучного інтелекту, це значно полегшить проблеми конфіденційності даних і безпеки, з якими стикається розвиток штучного інтелекту. Від військової розвідки в міжнародних конфліктах до розблокування мобільних телефонів у повсякденному житті, FHE може стати ключовою технологією для захисту конфіденційності.

У цю епоху швидкого розвитку ШІ, зрілість технології FHE безсумнівно стане важливим бар'єром для захисту особистої конфіденційності людини. Вона надає нам можливість насолоджуватися зручностями, які приносить ШІ, водночас зберігаючи безпеку даних.