encriptación completamente homomórfica FHE: la herramienta de protección de la privacidad en la era de la IA

Recientemente, el mercado ha estado en baja, lo que nos ha dado más tiempo para enfocarnos en algunas tecnologías emergentes. Aunque el mercado de encriptación en 2024 no es tan espectacular como en años anteriores, todavía hay algunas nuevas tecnologías que están madurando gradualmente, entre las cuales se encuentra el tema que discutiremos hoy: encriptación completamente homomórfica (Fully Homomorphic Encryption, abreviado FHE).

Para entender el complejo concepto de FHE, primero necesitamos comprender qué es "encriptación", "homomórfico" y por qué es "completamente".

1. Conceptos básicos de encriptación

La encriptación es un método para proteger la seguridad de la información. Por ejemplo, si Alice quiere transmitir el mensaje "1314 520" a Bob a través de un tercero C, y no quiere que C conozca el contenido, puede utilizar un método de encriptación simple: multiplicar cada número por 2. De este modo, el mensaje transmitido se convierte en "2628 1040". Cuando Bob lo recibe, solo necesita dividir cada número por 2 para poder desencriptar la información original. Este método es un tipo básico de encriptación simétrica.

2. Cifrado homomórfico de la concepción

El cifrado homomórfico va un paso más allá, ya que permite realizar cálculos sobre datos encriptados sin necesidad de desencriptarlos primero. Supongamos que Alice solo tiene 7 años y solo sabe realizar las operaciones más simples de multiplicar por 2 y dividir por 2. Ahora necesita calcular el total de la factura de electricidad de 12 meses en su casa, que es de 400 yuanes al mes, pero no sabe hacer cálculos tan complejos.

Ella puede hacerlo de esta manera: multiplicar tanto 400 como 12 por 2, obteniendo 800 y 24, y luego hacer que C calcule 800 multiplicado por 24. Después de que C calcula el resultado 19200 y se lo dice a Alice, Alice divide este resultado por 2 y luego por 2 nuevamente, obteniendo así la respuesta correcta de 4800 yuanes. En este proceso, C no sabe realmente qué está calculando Alice, este es un ejemplo simple de cifrado homomórfico.

3. La necesidad de la encriptación completamente homomórfica

Sin embargo, el cifrado homomórfico simple puede ser vulnerado. Por ejemplo, C podría deducir mediante fuerza bruta que lo que Alice originalmente quería calcular era 400 y 12. Esto requiere un método de encriptación más complejo, que es la encriptación completamente homomórfica.

La encriptación completamente homomórfica permite realizar un número arbitrario de operaciones de suma y multiplicación sobre datos encriptados, garantizando que se obtenga el resultado correcto tras la desencriptación. Esta tecnología puede manejar problemas matemáticos más complejos, al mismo tiempo que prácticamente elimina la posibilidad de que terceros espíen datos privados.

Hasta 2009, los académicos como Gentry propusieron nuevas ideas que realmente abrieron la puerta a la encriptación completamente homomórfica.

Aplicaciones de FHE en el campo de la IA

La tecnología FHE tiene un gran potencial en el campo de la IA. La IA necesita una gran cantidad de datos para el entrenamiento, pero muchos de esos datos son altamente confidenciales. FHE puede resolver esta contradicción:

1. Usar encriptación completamente homomórfica para datos sensibles
2. Usar datos encriptados para entrenar la IA
3. Resultados de encriptación de IA
4. El propietario de los datos descifra los resultados de manera segura en local

De esta manera, se puede proteger la privacidad de los datos y aprovechar al máximo la poderosa capacidad de cálculo de la IA.

Aplicaciones reales de la encriptación completamente homomórfica

La tecnología FHE se puede aplicar en muchos campos, como el reconocimiento facial:

• Requisito: determinar si es una persona real
• Desafío: no revelar información sensible de la cara FHE puede resolver efectivamente este problema.

Sin embargo, el cálculo de FHE requiere una gran potencia de cálculo. Por ello, algunos proyectos están construyendo redes de computación y facilidades especializadas.

La importancia de FHE para el desarrollo de la IA

Si la IA puede aplicar a gran escala la tecnología de encriptación completamente homomórfica, se aliviarán enormemente los problemas actuales de seguridad de datos y privacidad. Desde la seguridad nacional hasta la protección de la privacidad personal, la encriptación completamente homomórfica tiene un amplio horizonte de aplicación.

En esta era de rápido desarrollo de la IA, la madurez de la tecnología FHE podría convertirse en la última línea de defensa para proteger la privacidad humana. Ya sea protegiendo información militar en conflictos internacionales o salvaguardando la privacidad personal en la vida cotidiana, FHE desempeñará un papel importante.

A medida que pasa el tiempo, la influencia de la IA solo seguirá creciendo. En este contexto, la importancia de la tecnología FHE es evidente. No solo es una innovación tecnológica, sino que también es una herramienta clave para proteger los derechos individuales en la era digital.