encriptação totalmente homomórfica: a ferramenta de proteção da privacidade na era da IA

Recentemente, o mercado de encriptação de criptomoedas tornou-se mais calmo, dando-nos mais tempo para explorar algumas tecnologias emergentes. Embora o mercado de encriptação em 2024 não seja tão grandioso quanto nos anos anteriores, ainda há algumas novas tecnologias que estão se tornando maduras, e o tema que vamos discutir hoje é uma delas: encriptação totalmente homomórfica (Fully Homomorphic Encryption, abreviada como FHE).

Para entender este conceito complexo de FHE, precisamos primeiro compreender o que é "encriptação", o que é "homomórfico" e por que precisamos do "totalmente".

encriptação de conceitos básicos

A forma mais simples de encriptação que todos nós conhecemos. Por exemplo, se Alice quiser enviar uma mensagem secreta a Bob "1314 520", mas precisa passar por um terceiro C. Para manter a confidencialidade, Alice pode multiplicar cada número por 2, transformando-o em "2628 1040". Bob, ao receber, divide cada número por 2 e consegue decifrar a mensagem original. Esta é uma forma simples de encriptação simétrica.

Criptografia homomórfica avançada

Agora supõe-se que Alice tem apenas 7 anos e só sabe fazer as operações básicas de multiplicar por 2 e dividir por 2. Ela precisa calcular a conta de eletricidade em casa, que é de 400 yuan por mês durante 12 meses, mas isso ultrapassa a sua capacidade de cálculo. Ela não quer que os outros saibam a informação exata da conta de eletricidade, então ela encriptou os dados multiplicando por 2 e pediu a C para calcular 800 multiplicado por 24. Depois que C calculou 19200, Alice dividiu por 4 e obteve a dívida real de 4800 yuan.

Este é um exemplo simples de encriptação homomórfica de multiplicação. 800 multiplicado por 24 é na verdade o mapeamento de 400 multiplicado por 12, a forma antes e depois da encriptação é a mesma, por isso se chama "homomórfico". Este método permite que terceiros não confiáveis realizem cálculos, ao mesmo tempo que protege dados sensíveis contra vazamentos.

Por que precisamos de encriptação totalmente homomórfica

No entanto, os problemas do mundo real são muitas vezes mais complexos. Se C conseguir decifrar os dados originais da Alice através de um método de força bruta, então será necessário um método de encriptação mais avançado.

O objetivo da encriptação totalmente homomórfica é permitir a realização de operações de adição e multiplicação em dados encriptados um número arbitrário de vezes, e não se limitar apenas a operações simples específicas. Isso possibilita o tratamento de problemas matemáticos mais complexos, enquanto, através de múltiplas encriptações, praticamente elimina a possibilidade de terceiros espiar os dados originais.

Até 2009, a tecnologia de encriptação homomórfica só tinha conseguido superar a limitação de suportar apenas "encriptação parcial". Novas abordagens propostas por Gentry e outros acadêmicos abriram caminho para a encriptação totalmente homomórfica.

Cenários de aplicação da encriptação totalmente homomórfica

Uma aplicação importante da tecnologia FHE é no campo da inteligência artificial. A IA necessita de grandes volumes de dados para treinamento, mas muitos desses dados têm alta sensibilidade. A FHE pode permitir que a IA processe dados encriptados enquanto protege a privacidade dos dados.

Especificamente, os usuários podem:

1. Encriptar dados sensíveis através da encriptação totalmente homomórfica
2. Fornecer dados encriptados à IA para cálculo
3. AI retorna os resultados encriptados

Os utilizadores podem, em seguida, descompactar os resultados de forma segura localmente, aproveitando o poderoso poder computacional da IA sem revelar os dados originais.

Este método é especialmente adequado para sistemas de IA não supervisionados, pois eles tratam essencialmente de dados vetoriais, não necessitando compreender o significado específico da entrada.

A importância da FHE na era da IA

Com a popularização da tecnologia de IA, a privacidade e a segurança dos dados tornaram-se cada vez mais importantes. Desde o desbloqueio facial em smartphones pessoais até a proteção de informações em nível nacional, a tecnologia de encriptação totalmente homomórfica pode tornar-se uma ferramenta crucial para a proteção da privacidade.

No entanto, a aplicação prática da encriptação totalmente homomórfica ainda enfrenta desafios, principalmente porque requer enormes recursos computacionais. Alguns projetos estão a tentar resolver este problema através da criação de redes de poder computacional dedicadas.

Se a tecnologia FHE puder ser amplamente aplicada no campo da IA, isso impulsionará significativamente o desenvolvimento da IA, ao mesmo tempo que aliviará as preocupações das pessoas sobre a privacidade dos dados. Nesta era da informação, o FHE pode se tornar a última linha de defesa na proteção da privacidade dos dados pessoais e das organizações.