Повністю гомоморфне шифрування FHE: Знаряддя захисту приватності в епоху ШІ

Нещодавно, хоча ринок шифрування залишався тихим, деякі нові технології все ще стабільно розвиваються, серед яких повністю гомоморфне шифрування (Fully Homomorphic Encryption, скорочено FHE) є напрямком, на який варто звернути увагу. У травні цього року засновник Ethereum Віталік Бутерін також опублікував статтю про FHE, що викликало широке обговорення в галузі.

Щоб зрозуміти цю складну концепцію FHE, нам потрібно спочатку зрозуміти значення "шифрування" і "гомоморфне", а також чому важливо підкреслити цю характеристику "повністю".

шифрування的基本概念

Найпростіший спосіб шифрування нам не чужий. Припустимо, що Аліса хоче передати Бобу таємну інформацію "1314 520", але змушена передавати через третю сторону С. Щоб гарантувати безпеку інформації, Аліса може помножити кожну цифру на 2 для шифрування, перетворивши на "2628 1040". Коли Боб отримує повідомлення, йому потрібно лише поділити кожну цифру на 2, щоб розшифрувати вихідну інформацію. Цей симетричний метод шифрування дозволяє здійснити конфіденційну комунікацію без довіри до передавача.

Гомоморфне шифрування принципи

Гомоморфне шифрування йде ще далі. Припустимо, що Аліса знає лише найосновніші операції множення на 2 та ділення на 2, зараз їй потрібно обчислити загальну вартість електроенергії за 12 місяців (по 400 юанів на місяць), але вона не хоче, щоб інші знали точну суму. Вона може зашифрувати 400 та 12, помноживши їх на 2, і попросити C обчислити результат 800×24. C, обчисливши 19200, повідомляє Алісі, а Аліса потім ділить результат на 4, отримуючи правильну загальну вартість електроенергії 4800 юанів. У цьому процесі C виконав обчислення, але не зміг дізнатися фактичні дані, що забезпечило конфіденційність даних.

Необхідність повністю гомоморфного шифрування

Однак просте гомоморфне шифрування все ще має ризик бути зламаним. Повністю гомоморфне шифрування вводить більш складний шум, що дозволяє виконувати довільну кількість операцій додавання та множення над зашифрованими даними, що значно ускладнює їх злом. Це дозволяє FHE застосовуватися до більш широкого кола математичних задач, а не лише до простих обчислень.

У 2009 році новий підхід, запропонований Гентрі та іншими вченими, відкрив шлях до реалізації повністю гомоморфного шифрування, що вважається значним проривом у галузі криптографії.

Застосування повністю гомоморфного шифрування в галузі штучного інтелекту

Технологія повністю гомоморфного шифрування (FHE) має широкий потенціал для застосування в галузі ШІ. Наразі розвиток ШІ стикається з викликами щодо конфіденційності даних та безпеки, і FHE може стати ключовою технологією для розв'язання цього протиріччя. Завдяки FHE користувачі можуть шифрувати чутливі дані та надавати їх ШІ для обробки, після чого ШІ повертає зашифровані результати, а користувач розшифровує їх локально, що дозволяє використовувати потужність обчислень ШІ при захисті конфіденційності.

Розвиток проекту FHE

Наразі вже кілька проектів займаються розробкою та впровадженням технології FHE, такі як Zama, Mind Network, Fhenix тощо. Одним із проектів, на який варто звернути увагу, є Privasea, в який інвестує відома торгова платформа, цей проект пропонує мережеву архітектуру, яка поєднує PoW та PoS для вирішення проблеми значних обчислювальних потужностей, необхідних для FHE.

Privasea нещодавно випустила PoW апаратний пристрій під назвою WorkHeart USB, а також StarFuel NFT як актив класу PoS. Цей інноваційний дизайн намагається забезпечити необхідну обчислювальну потужність, уникаючи певних правових ризиків.

Перспективи FHE

Якщо технологія повністю гомоморфного шифрування зможе знайти широке застосування в галузі ШІ, це значно сприятиме розвитку ШІ, одночасно вирішуючи проблеми безпеки даних та захисту конфіденційності. Від національної безпеки до особистої конфіденційності, FHE може стати важливим гарантом цифрової епохи.

З розвитком технологій штучного інтелекту ми, можливо, важко уявити, яким буде світ без ШІ протягом наступних десяти років. На такому фоні зрілість технології FHE надасть людству надзвичайно важливий бар'єр для захисту приватності, ставши останнім рубежем епохи ШІ.