Chèchè yo te devlope yon solisyon sekirite ak ti chip sa a pou modèl AI ki grangou pouvwa ki ofri pwoteksyon kont de atak komen.
Aplikasyon pou kontwole sante ka ede moun jere maladi kwonik oswa rete sou track ak objektif Fitness, lè l sèvi avèk pa gen anyen plis pase yon smartphone. Sepandan, aplikasyon sa yo ka ralanti ak enèji efikas paske vas modèl aprantisaj machin ki bay pouvwa yo dwe transpòte ant yon smartphone ak yon sèvè memwa santral.
Enjenyè yo souvan akselere bagay yo lè l sèvi avèk pyès ki nan konpitè ki diminye nesesite pou deplase anpil done retounen ak lide. Pandan ke akseleratè aprantisaj machin sa yo ka rasyonalize kalkil, yo sansib a atakè ki ka vòlè enfòmasyon sekrè.
Pou diminye vilnerabilite sa a, chèchè nan MIT ak MIT-IBM Watson AI Lab te kreye yon akseleratè aprantisaj machin ki reziste de kalite atak ki pi komen yo. Chip yo ka kenbe dosye sante itilizatè a, enfòmasyon finansye, oswa lòt done sansib prive pandan y ap pèmèt gwo modèl AI yo kouri avèk efikasite sou aparèy yo.
Ekip la devlope plizyè optimize ki pèmèt sekirite solid pandan y ap ralanti aparèy la sèlman yon ti kras. Anplis, sekirite a te ajoute pa afekte presizyon nan kalkil yo. Akseleratè aprantisaj machin sa a ta ka patikilyèman benefisye pou aplikasyon pou AI tankou reyalite ogmante ak vityèl oswa kondwi otonòm.
Pandan ke mete an aplikasyon chip la ta fè yon aparèy yon ti kras pi chè ak mwens enèji-efikas, ki pafwa se yon pri entérésan pou peye pou sekirite, di otè prensipal Maitreyi Ashok, yon etidyan gradye jeni elektrik ak syans enfòmatik (EECS) nan MIT.
"Li enpòtan pou konsepsyon ak sekirite nan tèt ou soti nan tè a. Si w ap eseye ajoute menm yon minimòm kantite sekirite apre yon sistèm te fèt, li se prohibitif chè. Nou te kapab byen balanse anpil nan konpwomi sa yo pandan faz konsepsyon an," di Ashok.
Ko-otè li yo enkli Saurav Maji, yon etidyan gradye EECS; Xin Zhang ak John Cohn nan MIT-IBM Watson AI Lab; ak ansyen otè Anantha Chandrakasan, chèf inovasyon ak ofisye estrateji MIT a, dwayen lekòl la nan Jeni, ak Vannevar Bush Pwofesè nan EECS. Rechèch la pral prezante nan IEEE Custom Integrated Circuits Conference.
Side-chanèl sansiblite
Chèchè yo vize yon kalite akseleratè aprantisaj machin ki rele dijital nan memwa kalkile. Yon chip IMC dijital fè kalkil andedan memwa yon aparèy, kote moso nan yon modèl aprantisaj machin yo estoke apre yo te deplase soti nan yon sèvè santral.
Modèl la an antye twò gwo pou sere sou aparèy la, men lè yo kase l an miyèt moso epi reitilize moso sa yo otank posib, chips IMC diminye kantite done ki dwe deplase ale vini.
Men, chips IMC yo ka sansib a entru. Nan yon atak bò-chanèl, yon pirate kontwole konsomasyon pouvwa chip la epi sèvi ak teknik estatistik pou ranvèse-enjenyè done kòm chip la kalkile. Nan yon atak otobis-sonde, pirate a ka vòlè ti moso nan modèl la ak dataset pa sonde kominikasyon ki genyen ant akseleratè a ak memwa nan off-chip.
IMC dijital akselere kalkil lè li fè dè milyon de operasyon alafwa, men konpleksite sa a fè li difisil pou anpeche atak lè l sèvi avèk mezi sekirite tradisyonèl yo, Ashok di.
Li menm ak kolaboratè li yo te pran yon apwòch twa-pwen pou bloke atak bò-chanèl ak atak bis-sonde.
Premyèman, yo te anplwaye yon mezi sekirite kote done nan IMC yo divize an moso o aza. Pou egzanp, yon ti jan zewo ta ka divize an twa ti ki toujou egal zewo apre yon operasyon lojik. IMC a pa janm kalkile ak tout moso nan menm operasyon an, kidonk yon atak bò-chanèl pa janm ka rekonstwi enfòmasyon reyèl la.
Men, pou teknik sa a travay, yo dwe ajoute moso o aza pou divize done yo. Paske dijital IMC fè dè milyon de operasyon nan yon fwa, jenere anpil Bits o aza ta enplike twòp informatique. Pou chip yo, chèchè yo te jwenn yon fason yo senplifye kalkil yo, sa ki fè li pi fasil yo efektivman divize done pandan y ap elimine bezwen an pou Bits o aza.
Dezyèmman, yo te anpeche atak sonde otobis yo lè l sèvi avèk yon chifre ki lejè ki ankripte modèl ki estoke nan memwa off-chip. Chif ki lejè sa a sèlman mande pou kalkil senp. Anplis de sa, yo sèlman dechifre moso yo nan modèl la ki estoke sou chip la lè sa nesesè.
Twazyèmman, pou amelyore sekirite yo, yo te pwodwi kle a ki dekripte chifreman an dirèkteman sou chip la, olye ke deplase li retounen ak lide ak modèl la. Yo te pwodwi kle inik sa a soti nan varyasyon o aza nan chip la ke yo te prezante pandan fabrikasyon, lè l sèvi avèk sa ke yo rekonèt kòm yon fonksyon fizikman unclonable.
"Petèt yon fil pral yon ti kras pi epè pase yon lòt. Nou ka itilize varyasyon sa yo pou jwenn zewo ak sa yo soti nan yon sikwi. Pou chak chip, nou ka jwenn yon kle o aza ki ta dwe konsistan paske pwopriyete o aza sa yo pa ta dwe chanje siyifikativman apre yon tan," Ashok eksplike.
Yo te reitilize selil memwa yo sou chip la, swe enpèfeksyon nan selil sa yo pou jenere kle a. Sa a mande mwens kalkil pase génération yon kle nan grafouyen.
"Kòm sekirite te vin tounen yon pwoblèm kritik nan konsepsyon aparèy kwen, gen yon bezwen pou devlope yon pil sistèm konplè ki konsantre sou operasyon an sekirite. Travay sa a konsantre sou sekirite pou chay travay aprantisaj machin yo epi li dekri yon processeur dijital ki sèvi ak optimize transvèsal. Li enkòpore aksè done chiffres ant memwa ak processeur, apwòch pou anpeche atak bò-chanèl lè l sèvi avèk randomisation, ak eksplwate varyasyon pou jenere kòd inik. Chandrakasan di.
Tès sekirite
Pou teste chip yo, chèchè yo te pran wòl entru yo epi yo te eseye vòlè enfòmasyon sekrè lè l sèvi avèk atak bò-chanèl ak otobis-sonde.
Menm apre yo fin fè dè milyon de tantativ, yo pa t 'kapab rekonstwi okenn enfòmasyon reyèl oswa ekstrè moso nan modèl la oswa seri done. Chif la tou te rete unbreakable. Kontrèman, li te pran sèlman apeprè 5,000 echantiyon yo vòlè enfòmasyon ki soti nan yon chip san pwoteksyon.
Anplis de sa nan sekirite te redwi efikasite enèji nan akseleratè a, epi li tou mande pou yon zòn chip pi gwo, ki ta fè li pi chè pou fabrike.
Ekip la ap planifye pou eksplore metòd ki ta ka diminye konsomasyon enèji ak gwosè chip yo alavni, sa ki ta fè li pi fasil pou aplike nan echèl.
“Kòm li vin twò chè, li vin pi difisil pou konvenk yon moun ke sekirite enpòtan. Travay nan lavni ta ka eksplore konpwomi sa yo. Petèt nou ta ka fè li yon ti kras mwens sekirite, men pi fasil pou aplike ak mwens chè," Ashok di.
Ekri pa Adam Zewe
