Окумуштуулар эки кеңири таралган чабуулдан коргоону сунуш кылган кубаттуу AI моделдери үчүн бул кичинекей чип менен коопсуздук чечимин иштеп чыгышты.
Ден соолукту көзөмөлдөөчү колдонмолор адамдарга өнөкөт ооруларды башкарууга жардам берет же смартфондон башка эч нерсе колдонбой, фитнес максаттарына жетелей алат. Бирок, бул колдонмолор жай жана энергияны үнөмдүү эмес болушу мүмкүн, анткени аларды иштеткен машина үйрөнүү моделдери смартфон менен борбордук эс тутум серверинин ортосунда болушу керек.
Инженерлер көп маалыматтарды алдыга жана артка жылдыруу зарылдыгын азайтуучу аппараттык каражаттарды колдонуу менен ишти тездетет. Бул машина-үйрөнүү тездеткичтери эсептөөлөрдү иретке келтирсе да, алар жашыруун маалыматты уурдай алган чабуулчуларга кабылышат.
Бул алсыздыкты азайтуу үчүн MIT жана MIT-IBM Watson AI лабораториясынын изилдөөчүлөрү кол салуулардын эң кеңири таралган эки түрүнө туруштук бере турган машинаны үйрөнүүнүн акселераторун түзүштү. Алардын чиптери колдонуучунун ден соолук жазууларын, каржылык маалыматын же башка купуя маалыматтарын купуя сактай алат, ошол эле учурда чоң AI моделдерин түзмөктөрдө натыйжалуу иштетүүгө мүмкүнчүлүк берет.
Команда күчтүү коопсуздукту камсыз кылган бир нече оптималдаштырууларды иштеп чыккан, ал эми аппаратты бир аз жайлатат. Мындан тышкары, кошумча коопсуздук эсептөөлөрдүн тактыгына таасирин тийгизбейт. Бул машина-үйрөнүү тездеткичи күчөтүлгөн жана виртуалдык реалдуулук же автономдуу айдоо сыяктуу талап кылынган AI колдонмолору үчүн өзгөчө пайдалуу болушу мүмкүн.
Чипти ишке киргизүү аппаратты бир аз кымбатыраак жана энергияны үнөмдөөчү азыраак кылат, бул кээде коопсуздук үчүн төлөөгө арзырлык баада болот, дейт жетектөөчү автор Майтрей Ашок, MITдин электротехника жана информатика (EECS) аспиранты.
«Бул башынан баштап коопсуздукту эске алуу менен долбоорлоо маанилүү. Эгерде сиз системаны иштеп чыккандан кийин минималдуу коопсуздукту кошууга аракет кылып жатсаңыз, анда бул өтө кымбат. Биз долбоорлоо фазасында бул соодалашуунун көбүн эффективдүү теңдештире алдык”, - дейт Ашок.
Анын авторлорунун арасында EECS аспиранты Саурав Мажи; MIT-IBM Watson AI лабораториясынан Xin Zhang жана John Con; жана улук автору Ананта Чандракасан, MITдин инновациялар жана стратегиялар боюнча башкы адиси, Инженердик факультеттин деканы жана Ванневар Буш EECS профессору. Изилдөө IEEE Custom Integrated Circuits конференциясында көрсөтүлөт.
Каптал-канал сезгичтиги
Окумуштуулар санариптик эс тутумдагы эсептөө деп аталган машинаны үйрөнүүнү тездетүүчү түрүн максат кылышкан. Санариптик IMC чипси аппараттын эс тутумунун ичинде эсептөөлөрдү жүргүзөт, мында машина үйрөнүү моделинин бөлүктөрүн борбордук серверден көчүргөндөн кийин сакталат.
Бүт модель аппаратта сактоо үчүн өтө чоң, бирок аны бөлүктөргө бөлүп, ошол бөлүктөрүн мүмкүн болушунча кайра колдонуу менен, IMC чиптери алдыга жана артка жылдырылышы керек болгон маалыматтардын көлөмүн азайтат.
Бирок IMC чиптери хакерлерге кабылышы мүмкүн. Капталдан жасалган чабуулда хакер чиптин энергия керектөөсүн көзөмөлдөйт жана чип эсептөөдө маалыматтарды тескери инженериялоо үчүн статистикалык ыкмаларды колдонот. Автобусту текшерүү чабуулунда хакер акселератор менен чиптен тышкаркы эс тутумдун ортосундагы байланышты текшерүү аркылуу моделдин жана маалыматтар топтомунун биттерин уурдай алат.
Digital IMC бир эле учурда миллиондогон операцияларды аткаруу менен эсептөөнү ылдамдатат, бирок бул татаалдык салттуу коопсуздук чараларын колдонуу менен чабуулдардын алдын алууну кыйындатат, дейт Ашок.
Ал жана анын кызматташтары капталдагы каналдарды жана автобустарды текшерүү чабуулдарына бөгөт коюу үчүн үч тараптуу мамиле кылышкан.
Биринчиден, алар IMCдеги маалыматтар туш келди бөлүктөргө бөлүнгөн коопсуздук чарасын колдонушкан. Мисалы, бит нөл логикалык операциядан кийин дагы нөлгө барабар болгон үч битке бөлүнүшү мүмкүн. IMC эч качан бир эле операциянын бардык бөлүктөрүн эсептебейт, андыктан капталдан жасалган чабуул чыныгы маалыматты эч качан калыбына келтире албайт.
Бирок бул техника иштеши үчүн, маалыматтарды бөлүү үчүн кокус биттерди кошуу керек. Санариптик IMC бир эле учурда миллиондогон операцияларды аткаргандыктан, ушунчалык көп кокус биттерди түзүү өтө көп эсептөөнү талап кылат. Алардын чиптери үчүн изилдөөчүлөр эсептөөлөрдү жөнөкөйлөтүүнүн жолун табышты, бул кокус биттерге болгон муктаждыкты жок кылуу менен маалыматтарды эффективдүү бөлүүнү жеңилдетет.
Экинчиден, алар чиптен тышкаркы эстутумда сакталган моделди шифрлеген жеңил шифрдин жардамы менен автобустарды текшерүү чабуулдарынын алдын алышкан. Бул жеңил шифр жөнөкөй эсептөөлөрдү гана талап кылат. Кошумчалай кетсек, алар чипте сакталган моделдин бөлүктөрүн зарыл болгондо гана чечмелешкен.
Үчүнчүдөн, коопсуздукту жакшыртуу үчүн алар шифрди модель менен алдыга-артка жылдырбастан, түз чипте чечмелей турган ачкычты түзүштү. Алар бул уникалдуу ачкычты физикалык жактан клондолбогон функция деп аталган нерсени колдонуп, өндүрүш учурунда киргизилген чиптин кокусунан вариацияларынан жаратышты.
«Балким, бир зым экинчисине караганда бир аз калыңыраак болот. Биз бул вариацияларды схемадан нөлдөрдү жана бирдерди алуу үчүн колдоно алабыз. Ар бир чип үчүн биз ырааттуу болушу керек болгон кокус ачкычты ала алабыз, анткени бул кокустук касиеттер убакыттын өтүшү менен олуттуу өзгөрбөшү керек ", - деп түшүндүрөт Ашок.
Алар ачкычты түзүү үчүн бул клеткалардагы кемчиликтерди пайдаланып, чиптеги эс тутум клеткаларын кайра колдонушкан. Бул нөлдөн баштап ачкыч чыгарууга караганда азыраак эсептөөнү талап кылат.
«Коопсуздук четтеги түзүлүштөрдү долбоорлоодо орчундуу маселе болуп калгандыктан, коопсуз иштөөгө багытталган системанын толук стектерин иштеп чыгуу зарылчылыгы келип чыкты. Бул иш машинада окуу жүктөмдөрүнүн коопсуздугуна багытталган жана кайчылаш оптималдаштырууну колдонгон санарип процессорду сүрөттөйт. Ал эстутум менен процессордун ортосунда шифрленген берилиштерге кирүү мүмкүнчүлүгүн, рандомизацияны колдонуу менен капталдагы чабуулдардын алдын алуу ыкмаларын жана уникалдуу коддорду түзүү үчүн өзгөрүлмөлүүлүктөрдү камтыйт. Мындай дизайн келечектеги мобилдик түзмөктөрдө абдан маанилүү болот ", - дейт Чандракасан.
Коопсуздук тестирлөө
Алардын чиптерин сынап көрүү үчүн изилдөөчүлөр хакерлердин ролун аткарып, каптал каналды жана автобустарды текшерүү чабуулдарын колдонуу менен жашыруун маалыматты уурдоого аракет кылышкан.
Миллиондогон аракеттерден кийин дагы, алар эч кандай реалдуу маалыматты калыбына келтире алышкан эмес же моделдин же маалымат топтомунун бөлүктөрүн чыгара алышкан эмес. Шифр да бузулбас бойдон калды. Ал эми корголбогон чиптен маалыматты уурдоо үчүн болгону 5,000дей үлгү талап кылынган.
Коопсуздукту кошуу ылдамдаткычтын энергиянын натыйжалуулугун төмөндөттү, ошондой эле аны жасоону кымбаттата турган чоңураак чип аянтын талап кылды.
Команда келечекте энергия керектөөнү жана чиптин көлөмүн азайта турган ыкмаларды изилдөөнү пландаштырууда, бул масштабда ишке ашырууну жеңилдетет.
«Бул өтө кымбат болуп жаткандыктан, кимдир-бирөөнү коопсуздук маанилүү экенине ынандыруу кыйындайт. Келечектеги иш бул соодалашууларды изилдей алат. Балким, биз аны бир аз коопсуз кылсак болот, бирок ишке ашыруу оңой жана арзаныраак болот ", - дейт Ашок.
Адам Зеве тарабынан жазылган
