デビッド・アーチャー、ニオビウム・マイクロシステムズのCTO – インタビュー・シリーズ

アーチャー博士は、ニオビウム・マイクロシステムズのCTOであり、Galois, Inc.のCryptologyとMultiparty Computationの主任科学者です。Galois, Inc.の顧客には、DARPA、NSA、IARPA、国土安全保障省などがあります。

アーチャー博士は、複雑なASIC、システムハードウェア、ソフトウェア・アーキテクチャ、セキュアな計算、暗号理論に関する研究開発に30年以上携わっています。

アーチャー博士は、ポートランド州立大学でコンピューターサイエンスの博士号を取得し、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校で電気工学の修士号とコンピューターエンジニアリングの学士号を取得しています。

ニオビウム・マイクロシステムズは、ゼロ・トラスト・コンピューティング・ソリューションの先駆者であり、業界で最も高速なホモモルフィック暗号化（FHE）ハードウェア・アクセラレータを提供しています。同社の技術により、組織はデータを完全に暗号化されたままにしておくことができ、機密情報がプライベートに保たれ、規制遵守がサポートされます。FHEのパフォーマンスを前例のない水準に押し上げることで、ニオビウム・マイクロシステムズは、数学的に保証されたプライバシーの機械学習と統計分析アプリケーションの新しい世代を可能にしました。

あなたの学術的および専門的な経歴はとてもすばらしいものです。暗号理論に携わることを決めたきっかけは何ですか?

私は2つの異なる影響を受けたと言えるでしょう：ウォーレンとブランデイスの「プライバシーの権利」とブリンの「透明な社会」です。前者は、法が侵入的な技術から人々を守るべきであると主張しています。後者は、逆に、侵入的な技術を避けることができないため、強力な少数派がそれらを使用するのを妨げることはできないと主張しています。現代の暗号理論は、たとえば、秘密を明らかにせずに事実を証明したり、秘密を明らかにせずに機密データを共有したりすることができます。実用的な解決策を見つける上で、重要な役割を果たします。

完全ホモモルフィック暗号化（FHE）について、初心者の方にはどう説明しますか？また、それがデータ・プライバシーにとってどれほど重要なブレークスルーであるのか?

完全ホモモルフィック暗号化（FHE）は、暗号化されたデータを復号化せずに計算を実行できる暗号技術です。たとえば、鍵付きの箱を誰かに渡すとします。箱の中身を操作できますが、箱を開けることはできません。箱の中身は、鍵を持っている人だけが開けることができます。FHEでは、データは保存、転送、計算中も暗号化されたままです。これは革命的なものです。機密データが透明性を失うことを数学的に保証します。データ漏洩や公開の心配はありません。

FHEを実用的エンタープライズAIアプリケーションに適応させる上での最大の課題は何ですか？また、ニオビウム・マイクロシステムズはそれらの課題に対処するために何をしていますか?

歴史的に、FHEの最大の課題は計算効率でした。FHE操作は通常の計算よりも何千倍から何百万倍も遅いことがありました。しかし、ニオビウム・マイクロシステムズでは、FHE専用のハードウェア・アクセラレータを開発することでこの課題に取り組みました。従来のCPUやGPUとは異なり、専用設計によりFHEの計算要件に最適化されています。ハードウェアとソフトウェアの共同設計により、FHEのパフォーマンスを実用的なエンタープライズ利用の領域に引き上げました。ついに、セキュリティとビジネスのスピードが一致しました。

特に防衛や金融分野で、FHEが最も役立つ現実世界のユースケースは何ですか?

防衛や金融分野では、データの保護が望ましいだけでなく、ミッションクリティカルです。重要な戦闘能力の1つは、自律航空機（UAV）からの多スペクトル画像分析で、特定の化学シグネチャを風景の中で検出することができます。しかし、関心のあるシグネチャは機密です。UAVを捕獲した敵は、シグネチャを抽出し、それに対応する方法を学習することができます。UAVに搭載されたFHEにより、シグネチャが機密のままであることを保証できます。

金融分野では、FHEは変革的な解決策です。ダークプール取引でのプライベートな照会を可能にし、取引戦略を保護し、市場の公平性を確保します。また、機関は、機密取引データや顧客の身元を明らかにせずに、国境を越えて不正行為の検出に協力できます。この協力的なアプローチにより、不正行為検出能力が大幅に向上し、複雑な機関の不正行為スキーム、国境を越えた取引の異常、違法活動のパターンなどを発見できます。すべてが、国際的なデータ保護規制に厳格に従っています。生データを共有せずに洞察を共有する能力は、セキュアでコンプライアントなグローバル金融エコシステムにとって不可欠です。

「ゼロ・マス」またはプライバシープレゼービング・コンピューティングについてはどう思いますか？それがニオビウム・マイクロシステムズのテクノロジー・スタックでどのような役割を果たしますか?

「ゼロ・マス」プライバシープレゼービング・コンピューティングとは、複雑な暗号技術を開発者やユーザーから隠すことを意味します。開発者やユーザーは、暗号理論の博士号を取得する必要はありません。ニオビウム・マイクロシステムズはハードウェアに止まりません。FHEを既存のワークフローにシームレスに統合するためのソフトウェア・スタックも構築しています。また、FHEハードウェア・アクセラレータとソフトウェア・ライブラリの間で相互運用可能なクロスプラットフォームAPIを構築するための、FHETCHというオープン標準コンソーシアムの創設メンバーでもあります。これらの取り組みは、ユーザーが暗号理論の専門家になる必要なく、この次世代のテクノロジーの利点を享受できるようにするための重要なステップです。

ホモモルフィック暗号化は計算コストが高いと評判です。パフォーマンスのブレークスルーはどこから来ると思いますか?

最も約束のあるブレークスルーは、FHE専用のハードウェア・アクセレーションから来ています。従来のCPUやGPUは、FHEが要求する複雑な算術に適していません。ニオビウム・マイクロシステムズでは、FHEの計算要件に最適化された専用設計を開発しました。専用コンパイル最適化と組み合わせると、数年前では考えられなかったほどのパフォーマンスの向上を実現しています。

信頼できる実行環境（TEE）やコンフィデンシャル・コンピューティングなどのセキュリティ・アプローチがあります。FHEはこれらと比較してどうなりますか？また、FHEが明らかに優れている状況は何ですか?

信頼できる実行環境（TEE）は、ハードウェア・エンクレイブを使用してデータを保護しますが、ハードウェア・ベンダー、エンクレイブ、システム・ソフトウェアへの信頼が必要です。また、データは暗号化されずに処理されます。FHEは、信頼を完全に除外します。データは決して復号化される必要がないため、機密データを危険にさらすことはありません。絶対に、数学的に保証されたセキュリティが必要な場合、特に規制された業界では、FHEは優れた選択です。

ハードウェア・レベルで機密データを扱う場合、サイド・チャネル・アタックは懸念事項です。ニオビウム・マイクロシステムズはそのリスクを軽減するためにどのような措置を講じていますか?

サイド・チャネル・アタックは、ハードウェアから意図しない情報漏洩を利用します。研究によると、TEEはこの種のアタックに対して脆弱です。しかし、操作する情報が暗号化されている場合、漏洩しても攻撃者に利益をもたらしません。ニオビウム・マイクロシステムズのハードウェアは、漏洩のリスクを最小限に抑えるのではなく、パフォーマンスと効率を最大化しています。特に、漏洩を心配する必要がないためです。

FHE分野の標準化努力はどのように進化していきますか？また、ニオビウム・マイクロシステムズは標準化の取り組みにどのように参加していますか?

標準化は採用のために不可欠です。ニオビウム・マイクロシステムズは、業界団体や標準化団体との協力により、標準化の取り組みに積極的に参加しています。FHETCH（FHE Technical Consortium for Hardware）をChain ReactionとOptalysysと共同で設立しました。FHETCHでは、商業的に実用的なFHEソリューションの相互運用性を推進し、実用的なパフォーマンスベンチマークを確立することを目指しています。FHETCHのテクニカル・コーチャーとして、私はAPI抽象化レイヤーの開発などの取り組みを主導しています。これにより、さまざまなFHEハードウェア・アクセラレータとソフトウェア・ライブラリのシームレスな統合が可能になります。また、homomorphicencryption.orgによるFHEコミュニティの標準化取り組みにも参加しています。これらの先行的な取り組みにより、企業が将来のセキュリティ投資を確実に保護できるように、互換性と相互運用性が確保されます。NISTにFHEの標準化を迅速に進めるよう奨励しています。NISTの暗号標準は、連邦政府の技術調達の基準を設定し、FIPSの検証が米国政府機関への暗号技術製品の販売の前提条件となるためです。

ニオビウム・マイクロシステムズのロードマップ上で、来年の数年間に最も期待していることは何ですか？また、ニオビウム・マイクロシステムズはどのような進歩を遂げる予定ですか?

最も期待しているのは、理論的な約束から実用的な実装への移行です。エンタープライズ・スケールでのセキュアなコンピューティングが、来年の数年間に普及することを予想しています。ニオビウム・マイクロシステムズは、FHEアクセラレータのパフォーマンスを向上させると同時に、ゼロ・トラスト・コンピューティング・ソリューションを拡大し、ゼロ知識証明や暗号論的検証可能な計算などの分野に進出します。これらのテクノロジーは、機密性を確保するだけでなく、完全性と否認防止も保証します。私がこの取り組みに参加している理由は、ブランデイスとブリンが提示したジレンマを解決することです。ニオビウム・マイクロシステムズから、さらに強力で、多機能で、利用しやすいプライバシープレゼービング・テクノロジーが期待できます。セキュアなデータ・ハンドリングの可能性を、エンタープライズが再定義することになるでしょう。

素晴らしいインタビュー、ありがとうございました。詳しく知りたい読者は、ニオビウム・マイクロシステムズを訪問してください。