David Archer, CTO, Niobium Microsystems – Phỏng vấn

Dr. Archer là CTO của Niobium Microsystems và là Nhà khoa học chính dẫn đầu về Cryptography và Multiparty Computation tại Galois, Inc., có khách hàng bao gồm DARPA, NSA, IARPA và Bộ An ninh Nội địa.

Ông có hơn 30 năm kinh nghiệm nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực ASIC phức tạp, phần cứng hệ thống, kiến trúc phần mềm, tính toán bảo mật và mật mã.

Dr. Archer holds a Ph.D. in Khoa học Máy tính từ Đại học Tiểu bang Portland, một M.S. về Kỹ thuật Điện và một B.S. về Kỹ thuật Máy tính từ Đại học Illinois tại Urbana-Champaign.

Niobium Microsystems là một công ty tiên phong trong lĩnh vực Zero Trust Computing, với các giải pháp mã hóa homomorphic (FHE) nhanh nhất trong ngành. Công nghệ của công ty cho phép các tổ chức tận dụng giá trị của dữ liệu trong khi giữ nó được mã hóa hoàn toàn, đảm bảo thông tin nhạy cảm vẫn được bảo mật và tuân thủ các quy định. Bằng cách đẩy hiệu suất FHE lên mức chưa từng có, Niobium Microsystems đang làm cho một thế hệ mới của các ứng dụng học máy và phân tích thống kê với bảo mật toán học trở nên khả thi.

Bạn đã có một hành trình học thuật và chuyên nghiệp đáng kinh ngạc. Có một khoảnh khắc hoặc ảnh hưởng cụ thể nào đã khiến bạn quyết định dành sự nghiệp của mình cho mật mã?

Tôi sẽ nói rằng đó là hai ảnh hưởng không đồng ý, cả hai đều đáng đọc: The Right to Privacy của Warren và Brandeis và The Transparent Society của Brin. Bài đầu tiên nhấn mạnh quyền được để yên, cho rằng luật pháp nên bảo vệ người dân khỏi các công nghệ xâm phạm. Bài thứ hai lại cho rằng những công nghệ xâm phạm đó không thể tránh khỏi, và chúng thất bại khi cố gắng che giấu những người quyền lực ít ỏi sử dụng chúng, vì luật pháp ngăn chúng ta nhìn thấy chúng. Ngày càng nhiều, cả hai quan điểm đều có vẻ không thực tế khi đối mặt với ngành công nghiệp tội phạm mạng, những người thu thập dữ liệu và lạm dụng của các quốc gia. Mật mã hiện đại, ví dụ, có thể chứng minh các sự kiện mà không tiết lộ bí mật, hoặc chia sẻ dữ liệu nhạy cảm mà không tiết lộ nó, có vai trò quan trọng trong việc tìm ra một giải pháp khả thi.

Đối với những người không quen thuộc, bạn có thể giải thích Fully Homomorphic Encryption là gì và tại sao nó lại là một yếu tố thay đổi cuộc chơi cho bảo mật dữ liệu?

Mã hóa đồng hình hoàn toàn (FHE) là công nghệ mật mã cho phép tính toán trực tiếp trên dữ liệu đã mã hóa mà không cần giải mã. Hãy hình dung bạn trao cho người khác một chiếc hộp khóa: họ có thể thao tác với những gì bên trong mà không cần mở hộp, và chỉ bạn mới có thể mở khóa kết quả. Với FHE, dữ liệu luôn được mã hóa khi lưu trữ, truyền và tính toán. Đây là bước đột phá vì nó bảo đảm bằng toán học rằng dữ liệu nhạy cảm luôn được che giấu, không bị rò rỉ hay phơi bày.

Thử thách lớn nhất trong việc làm cho FHE trở nên thực tế cho các ứng dụng AI doanh nghiệp là gì, và Niobium đang giải quyết những thách thức đó như thế nào?

Lịch sử cho thấy, thách thức lớn nhất của FHE là hiệu suất tính toán – các hoạt động FHE chậm hơn hàng nghìn đến hàng triệu lần so với tính toán thông thường. Nhưng tại Niobium, chúng tôi đã giải quyết vấn đề này bằng cách xây dựng các gia tốc phần cứng FHE chuyên dụng. Không giống như CPU truyền thống hoặc phần cứng được điều chỉnh từ kiến trúc đồ họa hoặc AI, thiết kế của chúng tôi được tối ưu hóa từ đầu cho nhu cầu tính toán của FHE. Thông qua một phương pháp thiết kế phần cứng-phần mềm toàn diện, chúng tôi đã đưa hiệu suất FHE vào phạm vi sử dụng thực tế của doanh nghiệp, cuối cùng cũng phù hợp với tốc độ của kinh doanh.

Loại trường hợp sử dụng thực tế nào – đặc biệt là trong lĩnh vực quốc phòng hoặc tài chính – bạn nghĩ là sẵn sàng nhất để được hưởng lợi từ FHE ngày nay?

Chúng tôi đang thấy nhu cầu rõ ràng trong lĩnh vực quốc phòng và tài chính, nơi bảo vệ dữ liệu không chỉ là mong muốn – mà còn là nhiệm vụ quan trọng. Một khả năng chiến đấu quan trọng là phân tích hình ảnh đa phổ từ máy bay không người lái tự động (UAV), có thể được sử dụng để phát hiện các chữ ký hóa học cụ thể trong một phong cảnh. Tuy nhiên, các chữ ký cụ thể của lợi ích thường là nhạy cảm: một đối thủ có thể bắt được một UAV và trích xuất các chữ ký đó để học cách thích nghi với chúng, tránh bị phát hiện. FHE trên tàu có thể đảm bảo rằng những chữ ký đó vẫn được bảo mật ngay cả trong trường hợp máy bay bị bắt.

Trong lĩnh vực tài chính, FHE là một giải pháp chuyển đổi. Nó cho phép thực hiện các truy vấn riêng tư trong giao dịch dark pool, bảo vệ các chiến lược giao dịch và đảm bảo công bằng thị trường. Hơn nữa, các tổ chức có thể hợp tác bảo mật để phát hiện gian lận trên các biên giới mà không tiết lộ dữ liệu giao dịch nhạy cảm hoặc danh tính khách hàng. Cách tiếp cận hợp tác này làm tăng đáng kể khả năng phát hiện, tiết lộ các kế hoạch gian lận phức tạp của tổ chức, các bất thường giao dịch trên biên giới và các mẫu hoạt động bất hợp pháp như rửa tiền, tất cả trong khi vẫn tuân thủ nghiêm ngặt các quy định bảo vệ dữ liệu quốc tế. Khả năng chia sẻ thông tin mà không chia sẻ dữ liệu thô không chỉ là có lợi – mà còn là điều cần thiết cho một hệ sinh thái tài chính toàn cầu an toàn.

Có rất nhiều cuộc thảo luận về “zero-math” hoặc tính toán bảo mật. Bạn định nghĩa nó như thế nào và vai trò của nó trong công nghệ của Niobium là gì?

“Zero-math” bảo mật tính toán riêng tư đề cập đến việc làm cho các hoạt động mật mã phức tạp trở nên minh bạch với nhà phát triển và người dùng – họ không cần một bằng Tiến sĩ về mật mã để tận dụng công nghệ. Đó là một mục tiêu đáng kính, nhưng sự thật là việc triển khai FHE đúng đòi hỏi kiến thức chuyên sâu. Đó là lý do tại sao Niobium không chỉ dừng lại ở phần cứng: chúng tôi cũng đang xây dựng các ngăn xếp phần mềm để tích hợp FHE một cách liền mạch vào các quy trình làm việc hiện có. Chúng tôi cũng là thành viên sáng lập của FHETCH, một tổ chức tiêu chuẩn mở nhằm xây dựng các API chéo nền tảng để phần cứng và phần mềm FHE có thể hoạt động mà không cần tùy chỉnh. Những nỗ lực này là bước quan trọng trên con đường hướng tới một thế giới nơi người dùng có thể tận hưởng công nghệ thế hệ tiếp theo này mà không cần trở thành chuyên gia mật mã.

Homomorphic encryption có tiếng là tốn kém về mặt tính toán. Bạn thấy những đột phá hứa hẹn nhất về hiệu suất đến từ đâu?

Các đột phá hứa hẹn nhất đang xảy ra trong lĩnh vực gia tốc phần cứng được thiết kế riêng cho FHE. Các CPU và GPU truyền thống không được thiết kế cho các phép toán tinh vi, chính xác cao mà FHE đòi hỏi. Tại Niobium, chúng tôi đã thiết kế cụ thể để xử lý các tính toán này với hiệu quả chưa từng có. Kết hợp với tối ưu hóa trình biên dịch chuyên dụng của chúng tôi, chúng tôi đang chứng kiến sự cải thiện hiệu suất với cấp độ lớn mà chỉ vài năm trước đây vẫn không thể tưởng tượng được.

Các phương pháp bảo mật nào sử dụng môi trường thực thi đáng tin cậy hoặc tính toán bảo mật. FHE so sánh với những phương pháp đó như thế nào và khi nào thì nó là lựa chọn tốt hơn?

Môi trường thực thi tin cậy (TEE), đôi khi được gọi là điện toán bảo mật, dựa vào vùng bảo mật phần cứng để bảo vệ dữ liệu. Tuy nhiên, chúng vẫn đòi hỏi phải tin tưởng nhà cung cấp phần cứng, vùng bảo mật và phần mềm hệ thống, đồng thời dữ liệu vẫn được xử lý ở dạng đã giải mã. Sự phức tạp của “gốc tin cậy” này khiến TEE chỉ đạt mức “bảo mật khá tốt”, và nhiều nghiên cứu đã xác nhận mối lo đó. FHE loại bỏ hoàn toàn yêu cầu phải đặt niềm tin vào bên trung gian: dữ liệu không bao giờ cần giải mã nên không có thông tin nhạy cảm ở dạng có thể bị xâm phạm. Khi cần mức bảo mật tuyệt đối được bảo đảm bằng toán học, đặc biệt trong ngành bị quản lý chặt chẽ, FHE là lựa chọn vượt trội.

Các cuộc tấn công kênh bên là một mối quan ngại khi làm việc với dữ liệu nhạy cảm ở mức phần cứng. Bạn đã thực hiện những bước nào để giảm thiểu những rủi ro đó trong thiết kế của Niobium?

Các cuộc tấn công kênh bên khai thác thông tin rò rỉ không mong muốn từ phần cứng. Nghiên cứu chứng minh một cách liên tục rằng TEEs dễ bị tấn công loại này. Tuy nhiên, nếu thông tin duy nhất bạn hoạt động là mã hóa, thì việc rò rỉ thông tin đó không mang lại lợi ích cho kẻ tấn công. Không phải phần cứng của chúng tôi giảm thiểu rủi ro của sự rò rỉ. Thay vào đó, nó tối ưu hóa hiệu suất và hiệu quả, đặc biệt là vì nó không cần phải lo lắng về sự rò rỉ.

Bạn thấy các nỗ lực tiêu chuẩn hóa trong không gian FHE sẽ phát triển như thế nào và Niobium đang làm gì để đảm bảo tính tương thích với các tiêu chuẩn mới?

Tiêu chuẩn hóa là điều cần thiết cho việc áp dụng, và chúng tôi đang tích cực tham gia vào những nỗ lực này thông qua các hợp tác với các nhóm công nghiệp và cơ quan tiêu chuẩn. Niobium gần đây đã đồng sáng lập Liên minh Kỹ thuật FHE cho Phần cứng (FHETCH), cùng với Chain Reaction và Optalysys, chính xác để thúc đẩy tính tương thích và thiết lập các tiêu chuẩn hiệu suất thực tế cho các giải pháp FHE thương mại. Với tư cách là Đồng Chủ tịch Kỹ thuật của FHETCH, tôi trực tiếp tham gia vào việc định hình các sáng kiến như phát triển một lớp trừu tượng API, cho phép tích hợp liền mạch giữa các gia tốc phần cứng FHE đa dạng và các thư viện phần mềm. Chúng tôi cũng tham gia vào các nỗ lực tiêu chuẩn hóa cộng đồng FHE như những nỗ lực của homomorphicencryption.org. Những nỗ lực chủ động này giúp đảm bảo tính tương thích và khả năng tương tác từ đầu, điều này then chốt cho các doanh nghiệp đang tìm cách bảo vệ đầu tư bảo mật của họ trong tương lai. Chúng tôi khuyến khích NIST tiêu chuẩn hóa FHE nhanh chóng, vì như bạn biết, các tiêu chuẩn mật mã của NIST đặt ra sân khấu cho việc mua sắm công nghệ của chính phủ liên bang, hiệu quả làm cho việc xác thực FIPS trở thành một điều kiện tiên quyết để bán bất kỳ sản phẩm mật mã nào cho bất kỳ cơ quan chính phủ Mỹ nào.

Điều gì khiến bạn hào hứng nhất về nơi mà lĩnh vực này đang đi trong vài năm tới và chúng ta có thể mong đợi gì từ Niobium trên đường đi?

Điều khiến tôi hào hứng nhất là sự chuyển đổi từ lời hứa lý thuyết sang triển khai thực tế của tính toán bảo mật ở quy mô doanh nghiệp. Trong những năm tới, tôi dự đoán rằng các dịch vụ FHE trên đám mây sẽ trở nên phổ biến hơn, biến đổi cách các tổ chức tiếp cận bảo mật dữ liệu. Niobium sẽ tiếp tục dẫn đầu trong lĩnh vực này – chúng tôi không chỉ đang phát triển hiệu suất của bộ gia tốc FHE, mà còn mở rộng sang các giải pháp Zero Trust Computing rộng lớn hơn như bằng chứng không kiến thức và tính toán có thể xác minh được bằng mật mã. Sự kết hợp này đảm bảo tính bảo mật một mặt, trong khi đảm bảo tính toàn vẹn và không chối cãi trên mặt khác, nói trực tiếp đến lý do tại sao tôi tham gia vào nỗ lực này: giải quyết câu đố được đặt ra bởi Brandeis và Brin. Hãy mong đợi nhìn thấy nhiều công nghệ bảo mật quyền riêng tư mạnh mẽ, linh hoạt và dễ tiếp cận hơn từ chúng tôi, định nghĩa lại những gì các doanh nghiệp coi là có thể trong việc xử lý dữ liệu bảo mật.

Cảm ơn vì cuộc phỏng vấn tuyệt vời, độc giả muốn tìm hiểu thêm có thể truy cập Niobium Microsystems.