القاهرة-
كشفت جوجل عن أداة جديدة تحمل اسم HEIR إلى حزمة تقنيات الحوسبة الخاصة التابعة لها، في خطوة تستهدف تسهيل تعامل نماذج الذكاء الاصطناعي مع البيانات المشفرة، من دون أن تضطر الخوادم أو الجهات المقدمة للخدمة إلى الاطلاع على محتوى تلك البيانات.
وقالت الشركة، في بيان رسمي، إن HEIR عبارة عن مترجم برمجي مفتوح المصدر، يتيح تنفيذ عمليات استدلال الذكاء الاصطناعي بصورة خاصة وآمنة تشفيرياً، بالاعتماد على تقنية التشفير متماثل الشكل Homomorphic Encryption.
وتسعى جوجل من خلال المشروع إلى تحويل هذه التقنية، التي كان استخدامها يتطلب عادة فرقاً متخصصة في علم التشفير، إلى أداة يمكن للمطورين غير المتخصصين دمجها بسهولة في التطبيقات والخدمات المستخدمة فعلياً.
حفظ التشفير
وأوضحت جوجل أن اتساع نطاق استخدام الذكاء الاصطناعي يفرض تحدياً متزايداً يتمثل في تحقيق التوازن بين الاستفادة من البيانات وحماية الخصوصية والأمن. فوسائل الحماية التقليدية، مثل التشفير الطرفي، تحمي بيانات المستخدمين من التسرب والاختراق، لكنها قد تمنع الجهة المقدمة للخدمة من تنفيذ وظائف تعتمد على تحليل تلك البيانات، مثل اكتشاف الرسائل المزعجة أو البرمجيات والملفات الضارة.
وتزداد حساسية هذه المعضلة في القطاعات الحيوية، مثل الرعاية الصحية والخدمات المالية، التي تتجنب بطبيعتها المخاطر المتعلقة بالبيانات، كما تخضع لتشريعات صارمة تقيّد مشاركة المعلومات بين المؤسسات المختلفة.
وتوجد بدائل مثل معالجة البيانات محلياً على جهاز المستخدم، إلا أن هذا الأسلوب يظل مقيداً بقدرات الجهاز، إلى جانب المخاطر التي قد تهدد الملكية الفكرية لمقدم الخدمة، فتثبيت نموذج ذكاء اصطناعي احتكاري على الجهاز قد يؤدي إلى تسريب النموذج أو الكشف عن تفاصيله التقنية.
تقنية التشفير متماثل الشكل
ويرتكز الحل الذي تطرحه جوجل على التشفير متماثل الشكل، وهو تقنية تشهد تطوراً سريعاً وتسمح بإجراء العمليات الحسابية مباشرة على البيانات بينما تظل مشفرة.
وبموجب هذه التقنية، تستطيع الخوادم معالجة النصوص المشفرة وإعادة نتائج مشفرة إلى المستخدم، من دون الكشف عن المعلومات الأصلية الموجودة داخلها في أي مرحلة من مراحل المعالجة.
وضربت جوجل مثالاً بخدمة سحابية يمكنها تقديم توصيات مخصصة للمحتوى، من دون أن تتمكن من رؤية خصائص المستخدم أو بياناته التي استندت إليها عملية التوصية، مشيرة إلى أن أحد النماذج التجريبية التي عرضتها ضمن المشروع ينفّذ هذه المهمة بالفعل.
ولا يخلو التشفير متماثل الشكل من تكلفة إضافية ملموسة فيما يتعلق بموارد الحوسبة وزمن تنفيذ العمليات. لكنه، بحسب جوجل، يعيد صياغة المفاضلة بين الإمكانات والخصوصية، لتحولها من قيد تقني يمنع تقديم الخدمة إلى مسألة تتعلق بالتكلفة.
وأكدت الشركة أن تكلفة استخدام هذه التقنية تتراجع بسرعة، ما قد يفتح الباب أمام نشرها على نطاق أوسع في التطبيقات التجارية.
ويأتي المشروع امتداداً لسجل جوجل في تطوير تقنيات حماية الخصوصية، ومن بينها الخصوصية التفاضلية، والتحقق الخاص من عضوية المجموعات، واسترجاع المعلومات بصورة خاصة، إلى جانب بيئات التنفيذ الآمنة داخل Google Cloud.
ما هي أداة HEIR؟
طورت فرق الباحثين والمهندسين في جوجل مشروع HEIR، وهو اختصار لعبارة (Homomorphic Encryption Intermediate Representation)، أي "التمثيل الوسيط للتشفير متماثل الشكل". ويعمل المشروع باعتباره سلسلة أدوات لترجمة البرمجيات ومنصة تطوير مفتوحة المصدر مخصصة لبناء التطبيقات المعتمدة على هذه التقنية.
وتتمثل إحدى أبرز إمكاناته في تحويل نماذج الذكاء الاصطناعي المدربة مسبقاً، والمصممة في الأساس للعمل على بيانات غير مشفرة، إلى نماذج قادرة على التعامل مع مدخلات مشفرة.
وتتمثل رؤية جوجل طويلة الأجل في جعل HEIR حلاً يعمل بنقرة واحدة، بحيث يستطيع غير المتخصصين إضافة الاستدلال المشفر إلى التطبيقات المستخدمة في بيئات الإنتاج.
والاستدلال هو المرحلة التي يستخدم خلالها نموذج الذكاء الاصطناعي ما تعلّمه سابقاً لمعالجة مدخلات جديدة وتقديم توقع أو نتيجة، وباستخدام HEIR، يمكن تنفيذ هذه العملية من دون الكشف عن المدخلات الأصلية للنموذج.
تعاون مع مصنعي الرقائق
منذ إعلان جوجل خططها للمشروع في 2023، قالت الشركة إن مجتمع التشفير متماثل الشكل أبدى تفاعلاً واسعاً مع HEIR.
ودخلت جوجل في شراكات مع عدد من الشركات التي تطور مسرّعات حوسبية متخصصة في تشغيل عمليات التشفير متماثل الشكل، من بينها Belfort وNiobium وCornami وOptalysys.
وأوضحت الشركة أن بعض نتائج تلك الجهود تظهر في التطبيقات التجريبية التي قدمتها، كما تعتزم خلال الفترة المقبلة استعراض المكاسب التي تستطيع تلك المسرّعات تحقيقها في تقليص زمن الاستجابة.
وتستخدم المسرّعات الحوسبية وحدات عتادية مصممة لتنفيذ فئات معينة من العمليات بصورة أسرع وأكثر كفاءة من وحدات المعالجة العامة، وهو ما قد يساعد في التغلب على التكلفة الحسابية المرتفعة المرتبطة بمعالجة البيانات المشفرة.
منصة للأبحاث الأكاديمية
تتحول HEIR كذلك إلى منصة بحثية يعتمد عليها متخصصو التشفير، فمن خلال البناء فوق بنيته الحالية، يستطيع الباحثون التركيز على ابتكار تقنيات التحسين الخاصة بهم، مع الاستفادة من البنية الأساسية المتاحة للاختبار وقياس الأداء وإجراء المقارنات.
وأدى ذلك إلى تعاون جوجل مع عدد من المؤسسات الأكاديمية، من بينها معهد جورجيا للتكنولوجيا، وجامعة كارنيجي ميلون، وجامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا، ومعهد إلينوي للتكنولوجيا، وجامعة بيردو، وجامعة إدنبرة، وجامعة تسينغهوا، إلى جانب جهات أخرى.
وحتى الآن، استندت 4 أوراق بحثية خضعت لمراجعة الأقران إلى مشروع HEIR، بينما توجد دراسات إضافية قيد الإعداد. كما حظي المشروع بعدد كبير من الاستشهادات في الأبحاث العلمية.
4 تطبيقات عملية
استعرضت جوجل 4 تطبيقات للاستدلال الخاص بهدف توضيح مدى تطور تقنية التشفير متماثل الشكل، مشيرة إلى أن جميع التطبيقات جرى إعدادها باستخدام HEIR.
وقاست الشركة زمن استجابة هذه التطبيقات على وحدة معالجة مركزية تعمل بخيط تنفيذي واحد. كما أتاحت الشفرة المصدرية لجميع الأمثلة عبر مستودع المشروع على GitHub.
توصيات المحتوى الخاصة
وطوّرت جوجل بالتعاون مع Belfort Labs وLG وجامعة نيويورك نموذجاً عميقاً لتقديم توصيات المحتوى بصورة خاصة.
ويتيح النموذج لخدمة ما اقتراح محتوى ملائم للمستخدم، مع الإبقاء على بياناته وخصائصه مشفرة، بحيث لا تستطيع الجهة المقدمة للخدمة الاطلاع عليها.
اكتشاف الاحتيال في بطاقات الائتمان
وتعاونت جوجل مع شركتي Niobium وhardshell.ai لإعداد نموذج لاكتشاف عمليات الاحتيال المرتبطة ببطاقات الائتمان.
ويمكن لهذا النوع من التطبيقات تحليل البيانات المالية المشفرة بحثاً عن أنماط تشير إلى عمليات احتيالية، من دون كشف تفاصيل المعاملات أو المعلومات المالية الحساسة للجهة التي تشغل النموذج.
رصد محاولات الاختراق
عملت جوجل بالتعاون مع Niobium على إعداد نظام Kitsune لاكتشاف الحالات الشاذة داخل حركة مرور الشبكات المشفرة.
ويسمح النظام لمقدم الخدمة برصد الأنماط غير الطبيعية التي قد تشير إلى اختراق أو تهديد أمني، من دون الكشف عن محتويات حزم البيانات الشبكية لمقدم الخدمة نفسه.
كشف محاولات التفعيل الخفي للمساعدين الأذكياء
وطورت جوجل بالتعاون مع Belfort Labs نموذجاً لاكتشاف كلمات التنبيه الصوتية، وهي الكلمات المستخدمة لتفعيل المساعدين والوكلاء المعتمدين على الذكاء الاصطناعي.
ويمكن أن يسمح النموذج لوكيل ذكي يعمل عبر الأوامر الصوتية بالتعرف على كلمة التنبيه، مع الحفاظ على خصوصية التسجيلات الصوتية وعدم كشف محتواها.
وأكدت جوجل أن فريقها البحثي يعمل، بالتزامن مع تكيف صناعة البرمجيات مع التحولات الأمنية ومتطلبات الخصوصية المصاحبة لانتشار الذكاء الاصطناعي، على جعل التشفير متماثل الشكل أسهل من حيث التطوير، وأسرع في التشغيل، وأكثر انتشاراً في مختلف قطاعات الصناعة.
تصنيفات
