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谷歌发布同态加密编译器HEIR最新进展

谷歌公布了同态加密编译器项目HEIR的最新进展 1。HEIR是一款能将输入程序转换为直接在加密数据上运行的编译器,可将预训练的机器学习模型编译为完全隐私的推理程序,用户数据和中间计算结果均不暴露给计算机 1。

该项目展示了多项实际应用演示,包括信用卡欺诈检测、网络异常检测等场景 1。以信用卡欺诈检测为例,在单线程CPU上使用同态加密进行推理耗时2秒,相比明文推理的0.5毫秒约慢4000倍;通过H100 GPU加速后可降至500毫秒,相比明文推理的10毫秒约慢50倍 1。其他演示的推理延迟分别为:网络异常检测30秒、criteo模型5分钟、hotword模型20分钟 1。

当前项目仍存在关键瓶颈。评估密钥材料规模庞大,单个演示需40GB存储空间,而大型语言模型可能需要数百GB,导致存储和GPU内存成本高昂;如要服务一百万用户,仅存储评估密钥就需512个20TB硬盘 1。

HEIR的发展路线图包括实现密码学直接编译、GPU/TPU支持、支持新加密方案(包括Gentry-Lee、Poulpy、Gao-Zheng算法)、建立基准测试框架(fhe-benchmarking.org)以及学术研究支持 1。根据项目分析,同态加密推理最适用于2020年前的较小模型、隐私需求关键的应用、用户规模有限的服务,以及无需服务器查看计算输出的任务场景 1。


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