Intel представи мечтата на анонимите — чипа Heracles за работа с криптирани данни без декриптиране

Intel за първи път показа чип за напълно хомоморфно криптиране (Fully Homomorphic Encryption, FHE), което се справя със задачите 5000 пъти по-бързо от класическите сървърни процесори. Това е ускорителят Heracles („Херкулес“), създаден по поръчка на американските военни за противодействие на хакерски атаки от страна на квантови компютри. „Херкулес“ ускорява обработката на напълно криптирана информация без никакво декодиране, запазвайки конфиденциалността на всички етапи.

Напълно хомоморфното криптиране (Fully Homomorphic Encryption, FHE) представлява обещаваща криптографска технология, позволяваща извършването на произволни изчисления върху криптирани данни без необходимост от тяхната декодировка. Това решава основния проблем на доверието в облачните услуги и ИИ системи: данните остават напълно скрити от платформите дори по време на обработката. Въпреки това, основната пречка за практическото прилагане на FHE остава изключително ниската производителност на обикновените процесори и графични карти.

По-подробно за „гъзоломната“ математика на напълно хомоморфното криптиране можете да прочетете в статията „Пълна хомоморфност — и никакво доверие!“ от нашия архив. Без да навлизаме в дълбочина, отбелязваме, че на обикновени CPU и GPU такива операции могат да бъдат хиляди–десетки хиляди пъти по-бавни от работа с открити данни. Именно затова водещите компании и стартапи активно разработват специализирани ускорители за FHE. Каквото и да се каже, анонимността винаги ще бъде търсена.

Чипът, кръстен „Херкулес“, компанията Intel започна да разработва преди пет години. Преди конференцията ISSCC миналия месец почти нищо не се знаеше за него. Сега Intel е готова да споделя информация за него по дози, тъй като конкурентите не спят и е важно да останат на радара. Според представителите на компанията, Heracles ускорява FHE изчисленията до 5000 пъти в сравнение с най-добрите сървърни процесори Intel Xeon (например, 24-ядрен Sapphire Rapids).

Чипът е произведен по най-съвременния 3-нм FinFET технологичен процес на компанията, с площ около 20 пъти по-голяма от конкурентните разработки в областта на FHE (над 200 мм² вместо около 10 мм² на конкурентите) и работи в тясна връзка с два модула HBM по 24 Гбайт всеки. Чипът и паметта са прикрити под общ воден блок и се охлаждат с течен хладилен агент. Изпълнението наподобява на топовия GPU, но решава различни задачи.

Архитектурата на „Геркулес“ представлява клетъчна структура, свързваща двойки калкулаторни плочки с шина с пропускна способност 9,6 Тбайт/с. Външната памет HBM с обща капацитет 48 Гбайт се буферира от общ кеш памет с капацитет 64 Мбайт за всички двойки плочки. Каналът за достъп до външната памет осигурява 819 Гбайт/с. Подобни характеристики дори не са и сънувани от най-мощните графични ускорители днес.

В компанията твърдят, че Heracles е първият чип FHE, работещ „в мащаб“. С други думи, това не е лабораторна демонстрация, а решение, способно да изпълнява реални мащабни задачи. При жива демонстрация на ISSCC чипът обработи анонимен запитване към криптирана база данни на избирателите (функция за проверка на регистрацията на гласовете) за 14 микро секунди вместо 15 милисекунди на Xeon — разлика, която при проверка на 100 млн бюлетини намалява от 17 дни до 23 минути.

Публичното представяне на „Геркулес“ може да се счита за важна стъпка в надпреварата за комерсиализация на хардуерни платформи FHE. Стартапи като Duality Technologies, Optalysys, Niobium Microsystems и други също активно популяризират своите решения, но Intel разчита на своите водещи позиции в индустрията, които ще подкрепят перспективната разработка. Ако технологията се разпространи широко, това радикално ще промени подхода към поверителността в облачните изчисления, анализа на данни, машинното обучение и много други области, където сега се налага да се жертва конфиденциалността за сметка на скоростта на обработка.

Източник:

• IEEE Spectrum

Източник: 3dnews.ru