Mã hóa đồng cấu hoàn toàn FHE: Công cụ bảo vệ quyền riêng tư trong thời đại AI

Gần đây, mặc dù thị trường mã hóa có diễn biến bình thường, nhưng vẫn có một số công nghệ mới nổi dần trưởng thành, trong đó mã hóa đồng cấu hoàn toàn (Fully Homomorphic Encryption, viết tắt là FHE) là một công nghệ đáng được chú ý. Vào tháng 5 năm nay, người sáng lập Ethereum, Vitalik Buterin, cũng đã công bố một bài viết về FHE, gây ra cuộc thảo luận rộng rãi trong ngành.

Để hiểu khái niệm phức tạp FHE này, chúng ta cần hiểu trước ý nghĩa của "mã hóa" và "đồng cấu", cũng như lý do tại sao phải có "toàn" đồng cấu.

Mã hóa các khái niệm cơ bản

Mã hóa là một phương pháp phổ biến để bảo vệ an toàn thông tin. Ví dụ, Alice muốn truyền đạt thông tin "1314 520" cho Bob thông qua bên thứ ba C mà không muốn C biết nội dung. Cô có thể sử dụng phương pháp mã hóa đối xứng đơn giản, nhân mỗi số với 2, biến thành "2628 1040". Bob nhận được sau đó chia cho 2 để giải mã và nhận được thông tin gốc. Cách này có thể hoàn thành truyền thông bảo mật mà không cần tin tưởng vào người truyền đạt.

Mã hóa đồng cấu của nguyên lý

Mã hóa đồng cấu hơn nữa, cho phép thực hiện các phép toán cụ thể trên dữ liệu đã mã hóa mà không cần phải giải mã trước. Ví dụ, Alice cần tính tổng hóa đơn điện 400 nhân với 12 tháng, nhưng cô ấy không biết tính toán phức tạp. Cô ấy có thể mã hóa 400 và 12 bằng cách nhân mỗi số với 2, để cho bên tính toán đáng tin cậy C tính kết quả của 800×24. Sau khi C đưa ra kết quả là 19200, Alice chỉ cần chia cho 4 để có được câu trả lời chính xác là 4800. Trong quá trình này, C không biết số tiền hóa đơn điện thực tế và số tháng.

Mã hóa đồng cấu hoàn toàn cần thiết

Tuy nhiên, mã hóa đồng cấu đơn giản dễ bị phá vỡ. Mã hóa đồng cấu hoàn toàn bằng cách đưa ra tiếng ồn phức tạp hơn và cho phép thực hiện phép cộng, phép nhân tùy ý, đã làm tăng đáng kể độ khó trong việc phá vỡ. Nó có thể xử lý những vấn đề toán học phức tạp hơn, chứ không chỉ giới hạn trong các phép tính đơn giản. Năm 2009, những ý tưởng mới do Gentry và các học giả khác đề xuất đã mở ra con đường cho việc thực hiện mã hóa đồng cấu hoàn toàn.

Ứng dụng của Mã hóa đồng cấu hoàn toàn trong lĩnh vực AI

Công nghệ FHE có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực AI. Mô hình AI cần một lượng lớn dữ liệu để huấn luyện, nhưng nhiều dữ liệu có tính bảo mật cao. FHE có thể cho phép AI tính toán và học hỏi trong khi vẫn bảo vệ quyền riêng tư của dữ liệu:

1. Mã hóa dữ liệu nhạy cảm bằng FHE
2. Nhập dữ liệu mã hóa vào AI để tính toán
3. AI xuất mã hóa kết quả
4. Người dùng giải mã kết quả an toàn tại địa phương

Cách này cho phép AI thực hiện nhiệm vụ mà không tiếp xúc với dữ liệu gốc, giải quyết hiệu quả mâu thuẫn giữa quyền riêng tư dữ liệu và sự phát triển của AI.

Sự phát triển của dự án FHE

Hiện nay đã có nhiều dự án liên quan đến FHE, như Zama, Privasea, Mind Network, v.v. Lấy Privasea làm ví dụ, dự án này đề xuất các ứng dụng như nhận diện khuôn mặt, vừa có thể xác định người thật, vừa không tiết lộ thông tin nhạy cảm. Để giải quyết nhu cầu tính toán cao của FHE, Privasea đã thiết kế một kiến trúc mạng và thiết bị phần cứng đặc biệt.

Ý nghĩa và triển vọng của FHE

Với sự phổ biến của công nghệ AI, vấn đề quyền riêng tư dữ liệu ngày càng nổi bật. Từ an ninh quốc gia đến quyền riêng tư cá nhân, công nghệ FHE có thể trở thành hàng rào cuối cùng để bảo vệ dữ liệu. Nó không chỉ có thể thúc đẩy sự phát triển tuân thủ của AI mà còn có thể đóng vai trò quan trọng trong nhiều tình huống nhạy cảm.

Trong mười năm tới, AI có thể sẽ hòa nhập sâu sắc vào cuộc sống của chúng ta. Nếu công nghệ FHE có thể thực sự trưởng thành, nó sẽ cung cấp cho nhân loại những công cụ mạnh mẽ để bảo vệ quyền riêng tư trong kỷ nguyên AI.