Эрдэмтэд хоёр нийтлэг халдлагаас хамгаалах боломжийг олгодог хүчирхэг хиймэл оюун ухаантай загваруудад зориулсан энэхүү бяцхан чип бүхий хамгаалалтын шийдлийг боловсруулсан.
Эрүүл мэндийг хянах програмууд Ухаалаг утаснаас өөр зүйл ашиглан архаг өвчнийг эмчлэх эсвэл фитнессийн зорилгодоо хүрэхэд нь тусалдаг. Гэсэн хэдий ч эдгээр програмууд нь удаан бөгөөд эрчим хүчний хэмнэлттэй байж болно, учир нь тэдгээрийг тэжээдэг асар том машин сургалтын загварууд нь ухаалаг утас болон төв санах ойн серверийн хооронд шилжих ёстой.
Инженерүүд ихэвчлэн маш их өгөгдлийг нааш цааш зөөх хэрэгцээг багасгадаг техник хангамжийг ашиглан ажлыг хурдасгадаг. Эдгээр машин сургалтын хурдасгуурууд тооцооллыг хялбарчилж чаддаг ч нууц мэдээллийг хулгайлах халдагчид өртөмтгий байдаг.
Энэхүү эмзэг байдлыг багасгахын тулд MIT болон MIT-IBM Watson AI Lab-ийн судлаачид хамгийн түгээмэл хоёр төрлийн халдлагад тэсвэртэй машин сургалтын хурдасгуур бүтээжээ. Тэдний чип нь хэрэглэгчийн эрүүл мэндийн бүртгэл, санхүүгийн мэдээлэл болон бусад нууц мэдээллийг нууцлахын зэрэгцээ асар том AI загваруудыг төхөөрөмж дээр үр дүнтэй ажиллуулах боломжийг олгодог.
Баг нь төхөөрөмжийг бага зэрэг удаашруулж, хүчтэй аюулгүй байдлыг хангах хэд хэдэн оновчлол боловсруулсан. Үүнээс гадна нэмэлт хамгаалалт нь тооцооллын нарийвчлалд нөлөөлөхгүй. Энэхүү машин сургалтын хурдасгуур нь өргөтгөсөн болон виртуал бодит байдал эсвэл бие даасан жолоодлого гэх мэт AI програмуудыг шаарддаг.
Чипийг хэрэгжүүлснээр төхөөрөмжийг арай илүү үнэтэй, эрчим хүчний хэмнэлт багатай болгодог ч энэ нь заримдаа аюулгүй байдлын төлөө төлөх үнэ цэнэтэй юм гэж MIT-ийн цахилгааны инженер, компьютерийн шинжлэх ухааны (EECS) төгсөх ангийн оюутан Майтрэй Ашок хэлэв.
“Аюулгүй байдлын үүднээс загвар зохион бүтээх нь чухал. Хэрэв та системийг зохион бүтээснийхээ дараа хамгийн бага хэмжээний хамгаалалт нэмэхийг оролдож байгаа бол энэ нь маш их үнэтэй байдаг. Бид дизайны үе шатанд эдгээр олон солилцоог үр дүнтэйгээр тэнцвэржүүлж чадсан" гэж Ашок хэлэв.
Түүний хамтран зохиогчид нь EECS-ийн төгсөх ангийн оюутан Саурав Мажи; MIT-IBM Watson AI лабораторийн Шин Жан, Жон Кон нар; болон ахлах зохиолч Ананта Чандракасан, MIT-ийн инноваци, стратегийн ахлах ажилтан, Инженерийн сургуулийн декан, EECS-ийн Ванневар Буш профессор. Судалгааг IEEE Custom Integrated Circuits бага хуралд танилцуулна.
Хажуугийн сувгийн мэдрэмтгий байдал
Судлаачид дижитал санах ойн тооцоолол гэж нэрлэгддэг машин сургалтын хурдасгуурын төрлийг онилжээ. Дижитал IMC чип нь төхөөрөмжийн санах ойн доторх тооцооллыг гүйцэтгэдэг бөгөөд машин сургалтын загварын хэсгүүдийг төв серверээс шилжүүлсний дараа хадгалдаг.
Загварыг бүхэлд нь төхөөрөмж дээр хадгалахад хэтэрхий том боловч тэдгээрийг хэсэг болгон хувааж, аль болох дахин ашиглах замаар IMC чипүүд нь нааш цааш зөөх шаардлагатай мэдээллийн хэмжээг багасгадаг.
Гэхдээ IMC чипүүд хакеруудад өртөмтгий байж болно. Хажуугийн сувгийн халдлагад хакер нь чипийн эрчим хүчний хэрэглээг хянаж, статистикийн аргуудыг ашиглан чипийг тооцоолох явцад өгөгдлийг урвуу инженерчилдэг. Автобусыг шалгах халдлагад хакер хурдасгуур болон чипээс гадуурх санах ойн хоорондох холбоог шалгах замаар загвар болон өгөгдлийн багцын битүүдийг хулгайлж чаддаг.
Дижитал IMC нь нэг дор сая сая үйлдлийг гүйцэтгэх замаар тооцооллыг хурдасгадаг боловч энэхүү нарийн төвөгтэй байдал нь уламжлалт аюулгүй байдлын арга хэмжээг ашиглан халдлагаас урьдчилан сэргийлэхэд хэцүү болгодог гэж Ашок хэлэв.
Тэрээр болон түүний хамтрагчид хажуугийн суваг болон автобусны шалгалтын халдлагыг хаах гурван арга замыг баримталсан.
Нэгдүгээрт, тэд IMC дахь өгөгдлийг санамсаргүй хэсгүүдэд хуваах хамгаалалтын арга хэмжээг ашигласан. Жишээлбэл, бит тэгийг логик үйлдлийн дараа тэгтэй тэнцүү байх гурван битэд хувааж болно. IMC хэзээ ч бүх хэсгүүдийг нэг үйлдлээр тооцдоггүй тул хажуугийн сувгийн халдлага нь бодит мэдээллийг хэзээ ч сэргээж чадахгүй.
Гэхдээ энэ техник ажиллахын тулд өгөгдлийг хуваахын тулд санамсаргүй битүүдийг нэмэх шаардлагатай. Дижитал IMC нь нэг дор сая сая үйлдлийг гүйцэтгэдэг тул санамсаргүй олон бит үүсгэх нь хэт их тооцоолол хийх болно. Судлаачид чипийнхээ хувьд тооцооллыг хялбарчлах аргыг олсон нь санамсаргүй битийн хэрэгцээг арилгахын зэрэгцээ өгөгдлийг үр дүнтэй хуваахад хялбар болгодог.
Хоёрдугаарт, тэд чипээс гадуурх санах ойд хадгалагдсан загварыг шифрлэдэг хөнгөн шифр ашиглан автобусыг шалгах халдлагаас сэргийлсэн. Энэхүү хөнгөн шифр нь зөвхөн энгийн тооцоолол шаарддаг. Үүнээс гадна тэд зөвхөн шаардлагатай үед чип дээр хадгалагдсан загварын хэсгүүдийн шифрийг тайлсан.
Гуравдугаарт, аюулгүй байдлыг сайжруулахын тулд тэд шифрийг загвартай хамт нааш цааш зөөхийн оронд чип дээр шууд шифрийг тайлах түлхүүрийг бүтээжээ. Тэд энэхүү өвөрмөц түлхүүрийг үйлдвэрлэлийн явцад нэвтрүүлсэн чипийн санамсаргүй өөрчлөлтүүдээс физикийн хувьд үл тоомсорлодог функцийг ашиглан үүсгэсэн.
"Магадгүй нэг утас нөгөөгөөсөө арай зузаан байх болно. Бид хэлхээнээс тэг болон нэгийг гаргахын тулд эдгээр өөрчлөлтүүдийг ашиглаж болно. Эдгээр санамсаргүй шинж чанарууд нь цаг хугацааны явцад мэдэгдэхүйц өөрчлөгдөхгүй байх ёстой тул чип бүрийн хувьд бид тогтмол байх ёстой санамсаргүй түлхүүрийг авах боломжтой" гэж Ашок тайлбарлав.
Тэд чип дээрх санах ойн нүднүүдийг дахин ашиглаж, эдгээр эсийн төгс бус байдлыг ашиглан түлхүүрийг үүсгэсэн. Энэ нь түлхүүрийг эхнээс нь үүсгэхээс бага тооцоолол шаарддаг.
“Аюулгүй байдал нь захын төхөөрөмжүүдийн дизайны чухал асуудал болсон тул аюулгүй ажиллагааг хангахад чиглэсэн иж бүрэн системийн стекийг боловсруулах шаардлагатай байна. Энэхүү ажил нь машин сургалтын ажлын ачааллын аюулгүй байдалд анхаарлаа төвлөрүүлж, хөндлөн огтлолын оновчлолыг ашигладаг дижитал процессорыг тайлбарласан болно. Энэ нь санах ой болон процессорын хооронд шифрлэгдсэн өгөгдөлд нэвтрэх, санамсаргүй байдлаар ашиглан хажуугийн сувгийн халдлагаас урьдчилан сэргийлэх арга барил, өвөрмөц код үүсгэхийн тулд хувьсах чадварыг ашигладаг. Ийм загвар нь ирээдүйн хөдөлгөөнт төхөөрөмжүүдэд чухал үүрэг гүйцэтгэх болно" гэж Чандракасан хэлэв.
Аюулгүй байдлын туршилт
Тэдний чипийг туршихын тулд судлаачид хакеруудын дүрд хувирч, хажуугийн суваг, автобус шалгах халдлага ашиглан нууц мэдээллийг хулгайлахыг оролдсон.
Сая сая оролдлого хийсний дараа ч тэд ямар ч бодит мэдээллийг сэргээж, загвар эсвэл өгөгдлийн багцаас гаргаж авч чадаагүй. Шифр нь мөн эвдэрч чадахгүй хэвээр байв. Үүний эсрэгээр хамгаалалтгүй чипээс мэдээлэл хулгайлахын тулд ердөө 5,000 дээж авсан.
Аюулгүй байдлын нэмэлт нь хурдасгуурын эрчим хүчний үр ашгийг бууруулж, илүү том чип талбай шаардагдах бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэхэд илүү үнэтэй болно.
Багийнхан ирээдүйд чипийнхээ хэмжээг багасгаж, эрчим хүчний хэрэглээг багасгах аргуудыг судлахаар төлөвлөж байгаа бөгөөд энэ нь масштабаар хэрэгжүүлэхэд хялбар болгоно.
“Энэ нь хэтэрхий үнэтэй болохын хэрээр аюулгүй байдал чухал гэж хэн нэгэнд итгүүлэхэд хэцүү болж байна. Ирээдүйн ажил нь эдгээр солилцоог судлах боломжтой. Магадгүй бид үүнийг аюулгүй байдлыг бага зэрэг бууруулж болох ч хэрэгжүүлэхэд хялбар, зардал багатай болгож болох юм” гэж Ашок хэлэв.
Адам Зеве бичсэн
