Trình biên dịch HEIR của Google giúp mã hóa đồng cấu trở nên thực dụng cho suy luận AI

Google đã mã nguồn mở HEIR (Homomorphic Encryption Intermediate Representation), một bộ công cụ trình biên dịch chuyển đổi các mô hình AI đã huấn luyện sẵn để hoạt động trên các đầu vào được mã hóa. Mục tiêu là biến mã hóa đồng cấu (HE) thành giải pháp một cú nhấp chuột cho các nhà phát triển muốn suy luận AI riêng tư mà không cần bằng tiến sĩ mật mã học.

Mã hóa đồng cấu cho phép tính toán trên bản mã, do đó máy chủ có thể xử lý dữ liệu được mã hóa và trả về kết quả được mã hóa mà không bao giờ thấy bản rõ bên dưới. Điều này đảo ngược sự đánh đổi quyền riêng tư/chức năng kinh điển: thay vì chọn giữa bảo vệ dữ liệu người dùng và cung cấp các tính năng như phát hiện thư rác hay gợi ý, bạn có thể có cả hai—với chi phí tính toán. Và chi phí đó đang giảm nhanh chóng.

Lịch sử của Google trong công nghệ quyền riêng tư bao gồm quyền riêng tư vi phân, thành viên tập hợp riêng tư, truy xuất thông tin riêng tư và điện toán bảo mật trên Google Cloud. HEIR là bổ sung mới nhất, và không giống như các enclave bảo mật dựa trên phần cứng, các đảm bảo của nó hoàn toàn là mật mã học.

HEIR đã được phát triển từ năm 2023 và đã thu hút các đối tác xây dựng bộ tăng tốc phần cứng cho HE, bao gồm Belfort, Niobium, Cornami và Optalysys. Nó cũng trở thành nền tảng nghiên cứu, với sự hợp tác tại Georgia Tech, Carnegie Mellon, UC Santa Barbara và những nơi khác. Bốn bài báo được bình duyệt đã được xây dựng trên HEIR cho đến nay.

Để chứng minh HE thực dụng, Google đã chia sẻ bốn ứng dụng suy luận riêng tư được biên dịch bằng HEIR, với số liệu độ trễ CPU đơn luồng:

• Mô hình gợi ý học sâu cho gợi ý nội dung riêng tư (với Belfort Labs, LG, NYU)
• Phát hiện gian lận thẻ tín dụng (với Niobium và hardshell.ai)
• Phát hiện bất thường mạng Kitsune trên lưu lượng được mã hóa (với Niobium)
• Phát hiện từ khóa kích hoạt cho các tác nhân AI kích hoạt bằng âm thanh (với Belfort Labs)

Mã nguồn cho tất cả các bản demo có trên GitHub. Câu hỏi lớn còn lại là hiệu suất: HE có chi phí không hề nhỏ, và trong khi các bộ tăng tốc hứa hẹn sẽ giúp ích, Google vẫn chưa công bố số liệu độ trễ cho chúng.