Ir-riċerkaturi żviluppaw soluzzjoni ta’ sigurtà b’din iċ-ċippa ċkejkna għal mudelli ta’ AI li jaqilgħu l-enerġija li toffri protezzjoni kontra żewġ attakki komuni.
Apps għall-monitoraġġ tas-saħħa jista 'jgħin lin-nies jimmaniġġjaw mard kroniku jew jibqgħu fit-triq it-tajba mal-miri tal-fitness, bl-użu xejn aktar minn smartphone. Madankollu, dawn l-apps jistgħu jkunu bil-mod u ineffiċjenti fl-enerġija minħabba li l-mudelli vasti ta 'tagħlim mill-magni li jħaddmuhom għandhom ikunu shuttle bejn smartphone u server tal-memorja ċentrali.
L-inġiniera ħafna drabi jħaffu l-affarijiet bl-użu ta' ħardwer li jnaqqas il-ħtieġa li jċaqalqu tant dejta 'l quddiem u lura. Filwaqt li dawn l-aċċeleraturi tat-tagħlim bil-magni jistgħu jissimplifikaw il-komputazzjoni, huma suxxettibbli għal attakkanti li jistgħu jisirqu informazzjoni sigrieta.
Biex titnaqqas din il-vulnerabbiltà, riċerkaturi mill-MIT u l-MIT-IBM Watson AI Lab ħolqu aċċeleratur tat-tagħlim bil-magni li huwa reżistenti għaż-żewġ tipi ta 'attakki l-aktar komuni. Iċ-ċippa tagħhom tista' żżomm privati r-rekords tas-saħħa ta' utent, informazzjoni finanzjarja, jew data sensittiva oħra filwaqt li xorta tippermetti mudelli enormi ta' AI biex jaħdmu b'mod effiċjenti fuq it-tagħmir.
It-tim żviluppa diversi ottimizzazzjonijiet li jippermettu sigurtà b'saħħitha filwaqt li jnaqqas biss ftit l-apparat. Barra minn hekk, is-sigurtà miżjuda ma taffettwax l-eżattezza tal-komputazzjonijiet. Dan l-aċċeleratur tat-tagħlim tal-magni jista 'jkun partikolarment ta' benefiċċju għal applikazzjonijiet AI eżiġenti bħar-realtà miżjuda u virtwali jew is-sewqan awtonomu.
Filwaqt li l-implimentazzjoni taċ-ċippa tagħmel apparat kemmxejn aktar għali u inqas effiċjenti fl-enerġija, li xi drabi huwa prezz utli li jitħallas għas-sigurtà, jgħid l-awtur ewlieni Maitreyi Ashok, student gradwat tal-inġinerija elettrika u tax-xjenza tal-kompjuter (EECS) fil-MIT.
“Huwa importanti li tfassal b’moħħ is-sigurtà mill-qiegħ. Jekk qed tipprova żżid anke ammont minimu ta' sigurtà wara li tkun ġiet iddisinjata sistema, hija tiswa ħafna flus. Konna kapaċi nibbilanċjaw b'mod effettiv ħafna minn dawn il-kompromessi matul il-fażi tad-disinn,” jgħid Ashok.
Il-ko-awturi tagħha jinkludu Saurav Maji, student gradwat tal-EECS; Xin Zhang u John Cohn tal-MIT-IBM Watson AI Lab; u l-awtriċi anzjana Anantha Chandrakasan, l-uffiċjal ewlieni tal-innovazzjoni u l-istrateġija tal-MIT, dekan tal-Iskola tal-Inġinerija, u l-Professur ta’ Vannevar Bush tal-EECS. Ir-riċerka se tiġi ppreżentata fil-Konferenza taċ-Ċirkwiti Integrati Custom IEEE.
Suxxettibilità tal-kanali tal-ġenb
Ir-riċerkaturi mmirati lejn tip ta 'aċċeleratur tat-tagħlim tal-magni msejjaħ komputazzjoni diġitali fil-memorja. Ċippa IMC diġitali twettaq komputazzjonijiet ġewwa l-memorja ta 'apparat, fejn biċċiet ta' mudell ta 'tagħlim bil-magni huma maħżuna wara li jiġu mċaqalqa minn server ċentrali.
Il-mudell kollu huwa kbir wisq biex jinħażen fuq l-apparat, iżda billi jkisseru f'biċċiet u jerġgħu jużaw dawk il-biċċiet kemm jista 'jkun, iċ-ċipep IMC inaqqsu l-ammont ta' dejta li trid tiġi mċaqalqa 'l quddiem u lura.
Iżda ċipep IMC jistgħu jkunu suxxettibbli għall-hackers. F'attakk fuq il-kanal tal-ġenb, hacker jimmonitorja l-konsum tal-enerġija taċ-ċippa u juża tekniki statistiċi biex jagħmel reverse-inġinerija tad-dejta hekk kif iċ-ċippa tikkalkula. F'attakk ta 'bus-probing, il-hacker jista' jisraq bits tal-mudell u s-sett tad-dejta billi jfittex il-komunikazzjoni bejn l-aċċeleratur u l-memorja off-chip.
L-IMC diġitali tħaffef il-komputazzjoni billi twettaq miljuni ta 'operazzjonijiet f'daqqa, iżda din il-kumplessità tagħmilha diffiċli biex tevita attakki bl-użu ta' miżuri ta 'sigurtà tradizzjonali, jgħid Ashok.
Hi u l-kollaboraturi tagħha ħadu approċċ fuq tliet linji biex jimblukkaw l-attakki tal-kanali tal-ġenb u tal-bus-probing.
L-ewwel, huma impjegaw miżura ta' sigurtà fejn id-dejta fl-IMC tinqasam f'biċċiet każwali. Pereżempju, daqsxejn żero jista 'jinqasam fi tliet bits li għadhom ugwali għal żero wara operazzjoni loġika. L-IMC qatt ma jikkalkula bil-biċċiet kollha fl-istess operazzjoni, għalhekk attakk fuq il-kanal tal-ġenb qatt ma jista 'jibdi mill-ġdid l-informazzjoni reali.
Iżda biex din it-teknika taħdem, iridu jiżdiedu bits każwali biex tinqasam id-data. Minħabba li l-IMC diġitali twettaq miljuni ta 'operazzjonijiet f'daqqa, il-ġenerazzjoni ta' tant bits każwali tkun tinvolvi wisq kompjuters. Għaċ-ċippa tagħhom, ir-riċerkaturi sabu mod biex jissimplifikaw il-komputazzjonijiet, li jagħmilha aktar faċli biex id-data tinqasam b'mod effettiv filwaqt li telimina l-ħtieġa għal bits każwali.
It-tieni, huma pprevenuti attakki ta 'bus-probing bl-użu ta' ċifra ħafifa li tikkodifika l-mudell maħżun fil-memorja off-chip. Dan iċ-ċifra ħafifa teħtieġ biss komputazzjonijiet sempliċi. Barra minn hekk, huma biss decrypted il-biċċiet tal-mudell maħżuna fuq iċ-ċippa meta meħtieġ.
It-tielet, biex itejbu s-sigurtà, huma ġġeneraw iċ-ċavetta li jiddekofra ċ-ċifra direttament fuq iċ-ċippa, aktar milli ċċaqlaqha 'l quddiem u lura mal-mudell. Huma ġġeneraw din iċ-ċavetta unika minn varjazzjonijiet każwali fiċ-ċippa li huma introdotti waqt il-manifattura, bl-użu ta 'dik li hija magħrufa bħala funzjoni fiżikament mhux klonabbli.
“Forsi wajer wieħed se jkun ftit eħxen minn ieħor. Nistgħu nużaw dawn il-varjazzjonijiet biex inġibu żerijiet u dawk minn ċirkwit. Għal kull ċippa, nistgħu niksbu ċavetta każwali li għandha tkun konsistenti għaliex dawn il-proprjetajiet każwali m'għandhomx jinbidlu b'mod sinifikanti maż-żmien,” jispjega Ashok.
Huma reġgħu użaw iċ-ċelloli tal-memorja fuq iċ-ċippa, u użaw l-imperfezzjonijiet f'dawn iċ-ċelloli biex jiġġeneraw iċ-ċavetta. Dan jeħtieġ inqas komputazzjoni milli tiġġenera ċavetta mill-bidu.
"Peress li s-sigurtà saret kwistjoni kritika fid-disinn ta 'tagħmir tat-tarf, hemm bżonn li tiġi żviluppata munzell ta' sistema komplut li jiffoka fuq tħaddim sigur. Dan ix-xogħol jiffoka fuq is-sigurtà għat-tagħbija tax-xogħol tat-tagħlim tal-magni u jiddeskrivi proċessur diġitali li juża ottimizzazzjoni trasversali. Jinkorpora aċċess għal dejta kriptata bejn il-memorja u l-proċessur, approċċi għall-prevenzjoni ta 'attakki fuq il-kanali sekondarji bl-użu ta' randomizzazzjoni, u l-isfruttament tal-varjabbiltà biex jiġġenera kodiċijiet uniċi. Disinji bħal dawn se jkunu kritiċi fl-apparat mobbli futur,” tgħid Chandrakasan.
Ittestjar tas-sigurtà
Biex jittestjaw iċ-ċippa tagħhom, ir-riċerkaturi ħadu r-rwol ta 'hackers u ppruvaw jisirqu informazzjoni sigrieta bl-użu ta' attakki fuq il-kanal tal-ġenb u l-bus-probing.
Anke wara li għamlu miljuni ta' tentattivi, ma setgħux jibnu mill-ġdid xi informazzjoni reali jew estratt biċċiet tal-mudell jew sett tad-dejta. Iċ-ċifra wkoll baqgħet ma tinkisirx. B'kuntrast, ħadu biss madwar 5,000 kampjun biex jisirqu l-informazzjoni minn ċippa mhux protetta.
Iż-żieda tas-sigurtà naqqset l-effiċjenza enerġetika tal-aċċeleratur, u kienet teħtieġ ukoll żona akbar ta 'ċippa, li tagħmilha aktar għalja biex tiffabbrika.
It-tim qed jippjana li jesplora metodi li jistgħu jnaqqsu l-konsum tal-enerġija u d-daqs taċ-ċippa tagħhom fil-futur, li jagħmluha aktar faċli biex tiġi implimentata fuq skala kbira.
“Peress li ssir għalja wisq, isir aktar diffiċli biex tikkonvinċi lil xi ħadd li s-sigurtà hija kritika. Ix-xogħol fil-futur jista' jesplora dawn il-kompromessi. Forsi nistgħu nagħmluha ftit inqas sigura iżda aktar faċli biex tiġi implimentata u inqas għalja,” tgħid Ashok.
Miktub minn Adam Zewe
