David Archer, CTO, Niobium Microsystems – Seria wywiadów

Dr. Archer jest CTO w Niobium Microsystems i Principal Scientist prowadzącym kryptografię i obliczenia wielopartyjne w Galois, Inc., którego klientami są DARPA, NSA, IARPA i Departament Bezpieczeństwa Krajowego.

Ma ponad 30 lat doświadczenia w badaniach i rozwoju w dziedzinie złożonych ASIC-ów, sprzętu systemowego, architektur oprogramowania, obliczeń bezpiecznych i kryptografii.

Dr. Archer posiada tytuł doktora nauk komputerowych na Portland State University, magistra inżynierii elektrycznej oraz tytuł licencjata inżynierii komputerowej na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign.

Niobium Microsystems jest pionierem rozwiązań Zero Trust Computing, oferującym najbardziej wydajne przyspieszacze sprzętowe do homomorficznego szyfrowania (FHE). Technologie firmy umożliwiają organizacjom wykorzystywanie danych, jednocześnie zachowując ich pełne szyfrowanie, co gwarantuje, że informacje poufne pozostaną prywatne i będą wspierać zgodność z przepisami. Poprzez podniesienie wydajności FHE do niezwykłego poziomu, Niobium Microsystems umożliwia nowe pokolenie aplikacji uczenia maszynowego i analiz statystycznych z matematycznie gwarantowaną prywatnością.

Miałeś niesamowitą karierę akademicką i zawodową. Czy był jakiś konkretny moment lub wpływ, który skłonił Cię do poświęcenia swojej kariery kryptografii?

Powiem, że to dwa sprzeczne, konkretny wpływy, oba warte przeczytania: Prawo do prywatności autorstwa Warrena i Brandeisa oraz Przezroczyste społeczeństwo autorstwa Brina. Pierwsze podkreśla prawo do bycia pozostawionym w spokoju, argumentując, że prawo powinno chronić ludzi przed inwazyjnymi technologiami. Drugie twierdzi coś przeciwnego: te inwazyjne technologie nie mogą być uniknięte, a my zawodzimy, gdy próbujemy zmusić potężnych nielicznych, którzy je używają, do ukrywania się, ponieważ prawo uniemożliwia nam ich zobaczenie. Coraz bardziej, oba punkty widzenia wydają się niewykonalne w obliczu przestępczości cybernetycznej, agregatorów danych i nadużyć państw. Nowoczesna kryptografia, która na przykład może udowodnić fakty bez ujawniania sekretów lub udostępnić dane wrażliwe bez ich ujawniania, odgrywają ważną rolę w praktycznym rozwiązaniu.

Dla tych, którzy nie są zaznajomieni, jak wyjaśnisz w pełni homomorficzne szyfrowanie i co sprawia, że jest to tak wielki przełom dla prywatności danych?

W pełni homomorficzne szyfrowanie, czyli FHE, to technologia kryptograficzna, która pozwala wykonywać obliczenia na zaszyfrowanych danych bez ich odszyfrowywania. Wyobraź sobie, że dajesz zamkniętą skrzynkę komuś – mogą manipulować tym, co jest w środku skrzynki, bez jej otwierania, a potem tylko Ty możesz odblokować wynik. Z FHE dane pozostają zaszyfrowane podczas przechowywania, transmisji i obliczeń. To rewolucyjne: matematycznie gwarantuje, że dane wrażliwe pozostają nieprzezroczyste. Nie ma już wycieków, nie ma już narażenia.

Jakie są największe wyzwania w uczynieniu FHE praktycznym dla aplikacji sztucznej inteligencji w przedsiębiorstwach, i jak Niobium Microsystems rozwiązuje te wyzwania?

Historycznie największym wyzwaniem FHE była wydajność obliczeniowa – operacje FHE były tysiące do milionów razy wolniejsze niż zwykłe obliczenia. Ale w Niobium Microsystems podejmujemy to wyzwanie, budując specjalistyczne przyspieszacze sprzętowe FHE. W przeciwieństwie do tradycyjnych CPU lub GPU, czy też sprzętu dostosowanego do architektur graficznych lub sztucznej inteligencji, nasz projekt jest zoptymalizowany od podstaw pod kątem potrzeb obliczeniowych FHE. Poprzez pełną, współprojektowaną architekturę sprzętu i oprogramowania, przynieśliśmy wydajność FHE do sfery praktycznego użycia w przedsiębiorstwach, w końcu łącząc bezpieczeństwo z szybkością biznesu.

Jakie rodzaje przypadków w świecie rzeczywistym – szczególnie w obronie czy finansach – uważasz, że są najbardziej gotowe do skorzystania z FHE dzisiaj?

Widzimy już wyraźne zapotrzebowanie w obronie i finansach, gdzie ochrona danych nie jest tylko pożądana, ale misyjnie krytyczna. Ważną zdolnością walki jest analiza wielospektralna obrazów z samolotów bezzałogowych (UAV), która może być użyta do wykrycia konkretnych sygnatur chemicznych w krajobrazie. Niemniej jednak, konkretny interes tych sygnatur jest często wrażliwy: przeciwnik, który przechwyci UAV, mógłby wydobyć te sygnatury i nauczyć się, jak do nich dostosować, unikając wykrycia. FHE na pokładzie może zagwarantować, że te sygnatury pozostaną bezpieczne nawet w przypadku przechwycenia samolotu.

W finansach FHE jest rozwiązaniem przełomowym. Umożliwia prywatne zapytania w handlu w ciemnych pulach, zabezpieczając strategie handlowe i zapewniając uczciwość rynku. Ponadto instytucje mogą bezpiecznie współpracować w wykrywaniu oszustw na granicach, bez ujawniania wrażliwych danych transakcyjnych lub tożsamości klientów. Ten współpracy znacznie zwiększa możliwości wykrywania, ujawniając złożone oszustwa instytucjonalne, anomalie transakcyjne i wzorce nielegalnej działalności, takiej jak pranie pieniędzy, wszystko to przy zachowaniu ścisłej zgodności z międzynarodowymi przepisami ochrony danych. Możliwość udostępniania spostrzeżeń bez udostępniania surowych danych nie jest po prostu korzystna – jest niezbędna dla bezpiecznego i zgodnego globalnego ekosystemu finansowego.

Czy widzisz, że wysiłki standaryzacyjne w przestrzeni FHE ewoluują, i co robi Niobium Microsystems, aby zapewnić zgodność z pojawiającymi się normami?

Standaryzacja jest kluczowa dla przyjęcia, i aktywnie uczestniczymy w tych wysiłkach poprzez współpracę z grupami branżowymi i organami standaryzacyjnymi. Niobium Microsystems niedawno współzałożyło FHE Technical Consortium for Hardware (FHETCH), wraz z Chain Reaction i Optalysys, właśnie po to, aby napędzać interoperacyjność i ustanawiać praktyczne benchmarki wydajności dla komercyjnie wykonalnych rozwiązań FHE. Jako Technical Co-Chair FHETCH, jestem osobiście zaangażowany w kształtowanie inicjatyw, takich jak rozwój warstwy abstrakcji API, która umożliwia bezproblemową integrację między różnymi przyspieszaczami sprzętowymi FHE i bibliotekami oprogramowania. Jesteśmy również zaangażowani w wysiłki standaryzacyjne społeczności FHE, takie jak te prowadzone przez homomorphicencryption.org. Te proaktywne wysiłki pomagają zapewnić zgodność i interoperacyjność od samego początku, co jest kluczowe dla przedsiębiorstw, które chcą zabezpieczyć swoje inwestycje w bezpieczeństwo. Zachęcamy NIST do standaryzacji FHE szybko, ponieważ jak wiadomo, standardy kryptograficzne NIST ustanawiają scenę dla zakupów technologii rządowej, skutecznie czyniąc walidację FIPS wymogiem wstępnym dla sprzedaży jakichkolwiek produktów kryptograficznych do jakichkolwiek agencji rządowych USA.

Co najbardziej cieszy Cię, patrząc na to, gdzie znajduje się ta dziedzina w ciągu najbliższych kilku lat, i co możemy oczekiwać od Niobium Microsystems w nadchodzącej drodze?

Co mnie najbardziej cieszy, to zmiana od teoretycznej obietnicy do praktycznej implementacji bezpiecznych obliczeń na skalę przedsiębiorstw. W nadchodzących latach spodziewam się, że usługi chmurowe FHE staną się coraz bardziej powszechne, zmieniając sposób, w jaki organizacje podchodzą do bezpieczeństwa danych. Niobium Microsystems będzie nadal prowadzić ten ład – nie tylko poprawiamy wydajność naszych przyspieszacji FHE, ale także rozszerzamy się na szersze rozwiązania Zero Trust Computing, takie jak dowody zera i obliczenia kryptograficznie weryfikowalne. To połączenie gwarantowania poufności z jednej strony, a gwarantowania integralności i nieodwołalności z drugiej, mówi bezpośrednio o tym, dlaczego jestem w tym wysiłku: rozwiązywaniu dylematu postawionego przez Brandeisa i Brina. Oczekujcie jeszcze bardziej potężnych, wszechstronnych i dostępnych technologii zachowania prywatności od nas, które zmienią to, co przedsiębiorstwa uważają za możliwe w bezpiecznym obchodzeniu się z danymi.

Dziękuję za wspaniały wywiad, czytelnicy, którzy chcą dowiedzieć się więcej, powinni odwiedzić Niobium Microsystems.