David Archer, CTO, Niobium Microsystems – Intervju-serie

Dr. Archer er CTO i Niobium Microsystems og en hovedforsker som leder kryptografi og multiparty-komputering i Galois, Inc., hvis kunder inkluderer DARPA, NSA, IARPA og Department of Homeland Security.

Han har mer enn 30 års erfaring med R&D i komplekse ASIC-er, systemhardware, programvarearkitekturer, sikker komputering og kryptografi.

Dr. Archer har en Ph.D. i datavitenskap fra Portland State University, en M.S. i elektroingeniør og en B.S. i datateknikk fra University of Illinois at Urbana-Champaign.

Niobium Microsystems er pionerer innen Zero Trust Computing-løsninger, med bransjens raskeste homomorfe krypteringshardware-akseleratorer. Selskapets teknologier gjør det mulig for organisasjoner å utnytte verdien av data samtidig som de holder den fullstendig kryptert, og sikrer at følsom informasjon forblir privat og støtter regulatorisk overholdelse. Ved å løfte FHE-ytelsen til utenforliggende nivåer, gjør Niobium Microsystems det mulig med en ny generasjon maskinlæring- og statistisk analyse-applikasjoner med matematisk garantert personvern.

Har du hatt en usedvanlig akademisk og profesjonell reise? Var det et bestemt øyeblikk eller påvirkning som ledet deg til å vie din karriere til kryptografi?

Jeg ville si at det er to uenige, bestemte påvirkninger, begge verdt å lese: Retten til personvern av Warren og Brandeis og Den gjennomsiktige samfunnet av Brin. Den første understreker retten til å bli latt i fred, og argumenterer for at loven skal beskytte mennesker mot invasive teknologier. Den andre argumenterer for det motsatte: disse invasive teknologiene kan ikke unngås, og vi feiler når vi prøver å blinde de få mektige som bruker dem, fordi loven forhindrer oss fra å se dem. I økende grad synes begge synspunkter å være urealistiske i lyset av cyberkriminalitet, dataaggregatorer og nasjonale misbruk. Moderne kryptografi som for eksempel kan bevise fakta uten å avsløre hemmeligheter, eller dele følsom data uten å avsløre den, har viktige roller å spille i en fungerende løsning.

Hvordan ville du forklare Fullt Homomorfe Kryptering og hva gjør det til en game-changer for datapersonvern?

Fullt Homomorfe Kryptering, eller FHE, er en kryptografisk teknologi som gjør det mulig å utføre beregninger på kryptert data uten å dekryptere den. Forestill deg at du overleverer en låst boks til noen – de kan manipulere hva som er inni boksen uten å åpne den, og deretter kan bare du låse opp resultatet. Med FHE forblir data kryptert under lagring, overføring og beregning. Dette er revolusjonerende: det garanterer matematisk at følsom data forblir uklar. Ingen flere lekkasjer, ingen flere eksponeringer.

Hva er de største utfordringene i å gjøre FHE praktisk for bedrifts AI-applikasjoner, og hvordan møter Niobium disse utfordringene?

Historisk sett har den største utfordringen med FHE vært beregnings-effektivitet – FHE-operasjoner har vært tusenvis til millioner ganger langsommere enn vanlig beregning. Men hos Niobium har vi tatt tak i dette på en måte som er optimalisert for FHEs beregningsbehov. I motsetning til tradisjonelle CPU-er eller hardware som er tilpasset fra grafikk- eller AI-arkitekturer, er vår design bygget opp fra bunnen av for å håndtere disse beregningene med utenforliggende effektivitet. Gjennom en fullstendig, hardware-software-sammenkobling, har vi bragt FHE-ytelsen inn i det praktiske bedriftsbrukets røyke, og til slutt sammenfaller sikkerhet med forretningshastighet.

Hvilke virkelige anvendelser – spesielt i forsvar eller finansiell sektor – tror du er best egnet til å dra nytte av FHE i dag?

Vi ser allerede tydelig etterspørsel i forsvar og finansiell sektor, der beskyttelse av data ikke bare er ønskelig – det er kritisk. En viktig krigføringsevne er multi-spektral bildeanalyse fra autonome fly (UAV), som kan brukes til å detektere bestemte kjemiske signaturer i et landskap. Imidlertid er de bestemte signaturer av interesse ofte følsomme: en motstander som fanger en UAV kunne uttrekke disse signaturer og lære hvordan tilpasse seg dem, og unngå å bli oppdaget. Ombord FHE kan sikre at disse signaturer forblir sikre selv i tilfelle av flykapring.

I finansiell sektor er FHE en transformasjonsløsning. Det muliggjør private spørringer i mørke handel, beskytter handelsstrategier og sikrer markedets rettferdighet. I tillegg kan institusjoner samarbeide trygt om svindelforebygging over grenser uten å avsløre følsom transaksjonsdata eller kundeidentiteter. Dette samarbeidet forbedrer betydelig detekteringskapasiteten, avdekker komplekse institusjonelle svindelforslag, grenseoverskridende transaksjonsanomalier og mønster av ulovlige aktiviteter som hvitvasking, og opprettholder samtidig streng overholdelse av internasjonale dataproteksjonsregler. Evnen til å dele innsikt uten å dele rådata er ikke bare nyttig – det er essensielt for et trygt og kompatibelt globalt finansielt økosystem.

Det har vært mye snakk om “zero-math” eller personvernbeskyttende datamaskining. Hvordan definerer du det, og hva rolle spiller det i Niobiums teknologistakk?

“Zero-math” personvernbeskyttende datamaskining refererer til å gjøre komplekse kryptografiske operasjoner gjennomsiktige for utviklere og brukere – de trenger ikke en Ph.D. i kryptografi for å utnytte teknologien. Dette er et lovbart mål, men sannheten er at FHE-implementering krever spesialisert kunnskap. Derfor stopper Niobium ikke ved hardware: vi bygger også programvare-stacker for å integrere FHE i eksisterende arbeidsflyter. Vi er også medgrunnleggere av FHETCH, en åpen standardkonsortium som arbeider for å bygge cross-plattform-API-er slik at FHE-hardware og programvare kan samarbeide uten tilpasning. Disse kritiske skrittene på veien mot en verden hvor brukerne kan dra nytte av denne neste-generasjons-teknologien uten å måtte bli kryptografi-eksperter selv.

Homomorfe kryptering har et rykte på seg for å være beregningskostbart. Hvor ser du de mest lovende gjennombruddene i ytelse komme fra?

De mest lovende gjennombruddene skjer i hardware-akselerasjon spesifikt tilpasset for FHE. Tradisjonelle CPU-er og GPU-er er ikke bygget for de intrikate, høy-presisjons-aritmetiske FHE krever. Hos Niobium har vi spesifikt designet våre konstruksjoner for å håndtere disse beregningene med utenforliggende effektivitet. Kombinert med våre spesialiserte kompilator-optimaliseringer, ser vi størrelsesordener av ytelsesforbedringer som var utenkede for noen få år siden.

Noen sikkerhets-tilnærminger bruker betrodde eksekveringsmiljøer eller konfidensiell datamaskining. Hvordan sammenligner FHE med disse, og når er det det klart bedre valget?

Betrodde eksekveringsmiljøer (TEEs), noen ganger kalt konfidensiell datamaskining, pålitere seg hardware-enklaver for å beskytte data, men de krever fortsatt tillit til hardware-leverandøren, enklaven og systemprogramvaren, og de behandler fortsatt data u-kryptert. Kompleksiteten av denne “roten til tillit” reduserer TEE-er til “ganske god sikkerhet”, og en stor mengde studier bekrefter denne bekymringen. FHE fjerner tillit fullstendig fra ligningen – ingen data trenger noen gang å dekrypteres, så det er bokstavelig talt ingen følsom data å kompromittere. Når absolutt, matematisk garantert sikkerhet er nødvendig, spesielt i tungt regulerte industrier, er FHE det overlegne valget.

Sidikanal-angrep er en bekymring når man arbeider med følsom data på hardware-nivå. Hvilke skritt har du tatt for å minimere disse risikoene i Niobiums design?

Sidikanal-angrep utnytter uventede informasjonslekkasjer fra hardware. Forskning demonstrerer om og om igjen at TEE-er er sårbare for denne type angrep. Imidlertid, hvis den eneste informasjonen du opererer på er kryptert, så gjør lekkasjen ingen nytte for motstanderen. Det er ikke at vårt hardware minimiserer risikoen for lekkasje. I stedet er det at vårt hardware maksimerer ytelse og effektivitet, spesielt fordi det ikke trenger å bekymre seg om lekkasje.

Hvordan ser du standardiserings-innsatsene i FHE-rommet utvikle seg, og hva gjør Niobium for å sikre kompatibilitet med fremvoksende normer?

Standardisering er avgjørende for tilpasning, og vi deltar aktivt i disse innsatsene gjennom samarbeid med bransjegrupper og standardorganer. Niobium nylig medgrunnla FHE Technical Consortium for Hardware (FHETCH), sammen med Chain Reaction og Optalysys, for å drive interoperabilitet og etablere praktiske ytelses-benchmark for kommersielt viable FHE-løsninger. Som teknisk co-chair i FHETCH, er jeg personlig involvert i å forme initiativer som utvikling av en API-abstraksjonslag, som muliggjør sømløs integrasjon mellom ulike FHE-hardware-akseleratorer og programvare-biblioteker. Vi er også involvert i FHE-samfunnets standardiserings-innsatser som homomorphicencryption.org. Disse proaktive innsatser hjelper med å sikre kompatibilitet og interoperabilitet fra starten av, noe som er nøkkel for bedrifter som søker å fremme sine sikkerhetsinvesteringer. Vi oppmuntrer NIST til å standardisere FHE raskt, fordi, som du vet, NIST-kryptografiske standarder setter scenen for føderal teknologi-innkjøp, og effektivt gjør FIPS-validering til en forutsetning for å selge noen kryptografiske produkter til noen amerikanske myndigheter.

Hva begeistrer deg mest om hvor feltet er på vei i de neste årene, og hva kan vi forvente fra Niobium på veien fremover?

Hva som begeistrer meg mest er skiftet fra teoretisk løfte til praktisk implementering av sikker datamaskining i bedrifts-skala. I de kommende årene forventer jeg at FHE-skytjenester vil bli stadig mer vanlige, og forandre måten organisasjoner nærmer seg datasikkerhet. Niobium vil fortsette å lede denne anstrengelsen – vi er ikke bare fremme med vår FHE-akselerators ytelse, men også utvider inn i bredere Zero Trust Computing-løsninger som null-kunnskapsbevis og kryptografisk verifiserbar beregning. Denne kombinasjonen av å sikre konfidensialitet på den ene siden, og integritet og ikke-avvisning på den andre, taler direkte til hvorfor jeg er i denne innsatsen: å løse gåten som er lagt ut av Brandeis og Brin. Forvent å se enda mer kraftfulle, fleksible og tilgjengelige personvernbeskyttende teknologier fra oss, som omdefinerer hva bedrifter anser som mulig i sikker datahåndtering. g the conundrum laid out by Brandeis and Brin. Expect to see even more powerful, versatile, and accessible privacy-preserving technologies from us, redefining what enterprises consider possible in secure data handling. Thank you for the great interview, readers who wish to learn more should visit Niobium Microsystems.