„Intel“ pristatė anonimų svajonę – „Heracles“ lustą darbui su užšifruotais duomenimis be dešifravimo
„Intel“ pirmą kartą pademonstravo lustą, skirtą visiškai homomorfiniam šifravimui (Fully Homomorphic Encryption, FHE), kuris su užduotimis susidoroja 5000 kartų greičiau nei klasikiniai serverių procesoriai. Tai greitintuvas „Heracles“ („Heraklis“), sukurtas JAV kariuomenės užsakymu, siekiant apsisaugoti nuo galimų kvantinių kompiuterių vykdomų įsilaužimų. „Heracles“ pagreitina visiškai užšifruotos informacijos apdorojimą be jokio dekodavimo, išsaugodamas konfidencialumą visuose etapuose.
Visiškai homomorfinis šifravimas (Fully Homomorphic Encryption, FHE) yra perspektyvi kriptografinė technologija, leidžianti atlikti bet kokius skaičiavimus su užšifruotais duomenimis jų nedešifruojant. Tai išsprendžia fundamentalią pasitikėjimo debesijos paslaugomis ir DI sistemomis problemą: duomenys išlieka visiškai uždari platformoms net jų apdorojimo metu. Tačiau pagrindinė kliūtis praktiniam FHE pritaikymui išlieka itin mažas įprastų procesorių ir vaizdo plokščių našumas.
Visiškai homomorfinio šifravimo operacijos gali būti tūkstančius ar net dešimtis tūkstančių kartų lėtesnės nei darbas su atvirais duomenimis. Būtent todėl pirmaujančios kompanijos ir startuoliai aktyviai kuria specializuotus FHE greitintuvus. Kad ir kas benutikrtų, anonimiškumas visada bus paklausus.
Lustą, pavadintą „Heracles“, „Intel“ pradėjo kurti prieš penkerius metus. Iki praėjusį mėnesį vykusios konferencijos ISSCC apie jį buvo žinoma nedaug. Dabar „Intel“ pasirengusi po truputį dalintis informacija, nes konkurentai nesnaudžia ir svarbu išlikti dėmesio centre. Pasak kompanijos atstovų, „Heracles“ FHE skaičiavimus pagreitina iki 5000 kartų, palyginti su geriausiais „Intel Xeon“ serverių procesoriais (pavyzdžiui, 24 branduolių „Sapphire Rapids“).
Lustas pagamintas naudojant pažangiausią 3 nm „FinFET“ technologinį procesą, jo plotas maždaug 20 kartų didesnis nei konkuruojančių FHE sprendimų (daugiau nei 200 mm², palyginti su maždaug 10 mm² konkurentų). Jis veikia glaudžiai susietas su dviem HBM atminties moduliais po 24 GB kiekvienas. Lustas ir atmintis patalpinti po bendru vandens bloku ir aušinami skystu aušalu. Bendra konstrukcija primena aukščiausios klasės GPU, tačiau sprendžia kitokias užduotis.
„Heracles“ architektūra sudaryta iš korinės struktūros, jungiančios porinius skaičiavimo modulius magistrale, kurios pralaidumas siekia 9,6 TB/s. Išorinė HBM atmintis, kurios bendra talpa 48 GB, buferizuojama bendra 64 MB talpos talpykla, skirta visoms porinėms plokštelėms. Prieigos kanalas prie išorinės atminties užtikrina 819 GB/s spartą. Tokios charakteristikos šiandien net nesisapnuoja galingiausiems grafiniams greitintuvams.
Kompanija teigia, kad „Heracles“ yra pirmasis FHE lustas, veikiantis „mastelio“ lygiu. Kitaip tariant, tai ne laboratorinė demonstracija, o sprendimas, galintis atlikti realias didelio masto užduotis. Gyvos demonstracijos metu konferencijoje ISSCC lustas apdorojo anoniminę užklausą į užšifruotą rinkėjų duomenų bazę (balsavimo registracijos patikrinimo funkcija) per 14 mikrosekundžių vietoje 15 milisekundžių „Xeon“ procesoriuje. Tikrinant 100 mln. biuletenių tai sutrumpina laiką nuo 17 dienų iki 23 minučių.
Viešas „Heracles“ pristatymas gali būti laikomas svarbiu žingsniu lenktynėse dėl aparatinės FHE platformų komercializacijos. Startuoliai „Duality Technologies“, „Optalysys“, „Niobium Microsystems“ ir kiti taip pat aktyviai plėtoja savo sprendimus, tačiau „Intel“ tikisi išlaikyti lyderio pozicijas šioje srityje ir paremti perspektyvią technologiją. Jei ši technologija bus plačiai pritaikyta, ji radikaliai pakeis požiūrį į privatumo apsaugą debesijos skaičiavimuose, duomenų analizėje, mašininio mokymosi srityje ir daugelyje kitų sričių, kur dabar dažnai tenka aukoti konfidencialumą dėl apdorojimo greičio.