Повністю гомоморфне шифрування FHE: інструмент захисту приватності в епоху ШІ

Нещодавно ринкова ситуація була млявою, що дало нам більше часу, щоб звернути увагу на деякі нові технології. Хоча криптовалютний ринок 2024 року не буде таким бурхливим, як у попередні роки, все ж існують нові технології, які поступово дозрівають, серед яких і тема, яку ми обговоримо сьогодні: повністю гомоморфне шифрування (Fully Homomorphic Encryption, скорочено FHE).

Щоб зрозуміти цей складний концепт FHE, нам спочатку потрібно зрозуміти, що таке "шифрування", "гомоморф" та чому нам потрібно "повністю".

1. Основні поняття шифрування

Шифрування є способом захисту інформаційної безпеки. Наприклад, якщо Аліса хоче передати "1314 520" цю інформацію через третю сторону C до Боба, і не хоче, щоб C дізнався зміст, вона може використати простий метод шифрування: помножити кожну цифру на 2. Таким чином, передана інформація стане "2628 1040". Коли Боб отримує, йому лише потрібно поділити кожну цифру на 2, щоб розшифрувати початкову інформацію. Цей спосіб є базовим симетричним шифруванням.

2. Концепція гомоморфного шифрування

Гомоморфне шифрування йде ще далі, воно дозволяє виконувати обчислення над зашифрованими даними без необхідності попереднього розшифрування. Припустимо, що Алісі лише 7 років, і вона знає лише найпростіші операції множення на 2 і ділення на 2. Тепер їй потрібно обчислити загальну суму електроенергії за 12 місяців, по 400 гривень на місяць, але вона не може виконати таке складне обчислення.

Вона може зробити це таким чином: помножити 400 і 12 на 2, отримавши 800 і 24, а потім попросити C обчислити 800 помножити на 24. Після того, як C отримає результат 19200, він повідомляє Алісі, яка потім ділить цей результат спочатку на 2, а потім знову на 2, і отримує правильну відповідь 4800 юанів. У цьому процесі C не знає, що насправді обчислює Аліса, це простий приклад гомоморфного шифрування для множення.

3. Необхідність повністю гомоморфного шифрування

Однак просте гомоморфне шифрування може бути зламане. Наприклад, C може за допомогою методу перебору вивести, що Аліса спочатку мала намір обчислити 400 і 12. Це потребує більш складного шифрування, а саме повністю гомоморфного шифрування.

Повністю гомоморфне шифрування дозволяє виконувати будь-яку кількість операцій додавання та множення над зашифрованими даними, а також гарантує отримання правильного результату після розшифрування. Ця технологія може обробляти більш складні математичні задачі, одночасно майже повністю усуваючи можливість стороннього втручання у приватні дані.

До 2009 року, коли Джентрі та інші вчені запропонували новий підхід, справді відкрилися двері для повністю гомоморфного шифрування.

Застосування повністю гомоморфного шифрування в сфері ШІ

Технології повністю гомоморфного шифрування (FHE) мають величезний потенціал у сфері штучного інтелекту. Штучний інтелект потребує великої кількості даних для навчання, але багато даних мають високий рівень конфіденційності. FHE може вирішити цю суперечність:

1. Шифрування чутливих даних за допомогою повністю гомоморфного шифрування
2. Використання зашифрованих даних для навчання AI
3. AI виводить результати шифрування
4. Власник даних локально безпечно розшифровує результати

Це дозволяє захистити конфіденційність даних і в повній мірі використовувати потужні обчислювальні можливості ШІ.

Реальні застосування повністю гомоморфного шифрування

Технологія повністю гомоморфного шифрування може бути застосована в багатьох сферах, таких як розпізнавання облич.

• Потреба: визначити, чи є це реальною людиною
• Виклик: не розкривати чутливу інформацію про обличчя FHE може ефективно вирішити цю проблему.

Однак обчислення з повністю гомоморфним шифруванням потребують величезних обчислювальних потужностей. Для цього деякі проекти розробляють спеціалізовані мережі обчислювальних потужностей та супутню інфраструктуру.

Важливість FHE для розвитку ШІ

Якщо ШІ зможе широко застосовувати технологію повністю гомоморфного шифрування, це значно полегшить поточні проблеми з безпекою даних і конфіденційністю. Від національної безпеки до захисту особистої конфіденційності, FHE має широкі перспективи застосування.

У цю епоху швидкого розвитку штучного інтелекту, зрілість технології FHE може стати останнім рубежем захисту людської приватності. Незалежно від того, чи йдеться про захист військової інформації під час міжнародних конфліктів, чи про захист особистої приватності в повсякденному житті, FHE відіграватиме важливу роль.

З часом вплив ШІ лише зростатиме. У цьому контексті важливість технології FHE очевидна. Це не лише технологічна інновація, а й ключовий інструмент для захисту прав особи в цифрову епоху.