Изследователите и инженерите на Google разработиха проекта за компилатор HEIR (Homomorphic Encryption Intermediate Representation) – инструментариум от компилатори с отворен код и платформа за разработка на хомоморфно шифроване. Той може да преобразува предварително обучени модели на изкуствен интелект, проектирани за работа с нешифровани данни, в модели, които обработват шифровани входни данни.
Платформата помага на разработчиците на приложения, инженерите на компилатори, дизайнерите на хардуер и изследователите в областта на криптографията да разработват софтуерни системи, фокусирани върху поверителността.
Джеръми Кун, водещ софтуерен инженер в Google, написа, че криптографите, които градят върху HEIR, могат да се съсредоточат върху специфични оптимизации, като същевременно използват съществуващата инфраструктура на проекта за тестване, сравнителен анализ и съпоставки.
Хомоморфното шифроване позволява данните да бъдат обработвани, докато остават шифровани, защитавайки чувствителната информация по време на изчисленията. Технологията носи значителни изчислителни накладни разходи, въпреки че Google заявява, че цената на хомоморфното шифроване намалява, което го прави практично за запазваща поверителността обработка на данни в области като здравеопазването и финансите.
Разработка и оптимизация на FHE
HEIR израсна в платформа за разработка и изследвания на хомоморфно шифроване, откакто Google обяви плановете си за проекта през 2023 г. Той предоставя инфраструктура за тестване на производителността и сравнителен анализ и подпомага сътрудничеството между Google и академичните изследователи. Google споделя, че въз основа на HEIR са създадени четири рецензирани публикации, като в момента се подготвят още.
Проектът има за цел да опрости разработването, оптимизирането и внедряването на напълно хомоморфно шифроване (FHE). Той е проектиран да поддържа множество FHE схеми, библиотеки и програмни езици от висок клас. Целите на проекта включват също генериране на код за хардуерни ускорители като GPU, TPU, FPGA и персонализирани ASIC чипове. HEIR осигурява инфраструктура за сравнителен анализ на производителността и изследвания на оптимизациите на FHE.
Хомоморфното шифроване на практика
HEIR демонстрира използването на хомоморфно шифроване в частни препоръки, откриване на измами с кредитни карти, откриване на прониквания в мрежата и разпознаване на гласови команди (hotwords). Тези приложения позволяват на системите да анализират чувствителни данни, без да разкриват съдържанието им по време на обработката.
Разработчиците могат да пишат програми на Python, да идентифицират чувствителните данни и да използват HEIR, за да компилират програмите в имплементации, работещи върху шифровани данни. Дизайнерите на хардуер могат да интегрират ускорители на различни етапи от FHE изчисленията. Изследователите по криптография могат да използват компилаторната инфраструктура на HEIR за изграждане, тестване, сравнителен анализ и съпоставяне на криптографски оптимизации.