Tadqiqotchilar ikkita keng tarqalgan hujumdan himoya qilishni ta'minlaydigan quvvat talab qiladigan AI modellari uchun ushbu kichik chip bilan xavfsizlik yechimini ishlab chiqdilar.
Salomatlikni nazorat qiluvchi ilovalar Smartfondan boshqa hech narsa ishlatmasdan, odamlarga surunkali kasalliklarni boshqarishda yoki fitnes maqsadlariga erishishda yordam berishi mumkin. Biroq, bu ilovalar sekin va energiya tejamkor bo'lishi mumkin, chunki ularni quvvatlaydigan keng ko'lamli mashinani o'rganish modellari smartfon va markaziy xotira serveri o'rtasida o'rnatilishi kerak.
Muhandislar ko'pincha juda ko'p ma'lumotlarni oldinga va orqaga ko'chirish zaruratini kamaytiradigan apparat yordamida ishlarni tezlashtiradi. Ushbu mashinani o'rganish tezlatgichlari hisoblashni soddalashtirishi mumkin bo'lsa-da, ular maxfiy ma'lumotlarni o'g'irlashi mumkin bo'lgan tajovuzkorlarga sezgir.
Ushbu zaiflikni kamaytirish uchun MIT va MIT-IBM Watson AI laboratoriyasi tadqiqotchilari ikkita eng keng tarqalgan hujumlarga chidamli mashinani o'rganish tezlatgichini yaratdilar. Ularning chipi foydalanuvchining sog‘lig‘i haqidagi yozuvlari, moliyaviy ma’lumotlari yoki boshqa nozik ma’lumotlarini maxfiy saqlashi mumkin, shu bilan birga ulkan AI modellarining qurilmalarda samarali ishlashiga imkon beradi.
Jamoa qurilmani biroz sekinlashtirgan holda kuchli xavfsizlikni ta'minlaydigan bir nechta optimallashtirishni ishlab chiqdi. Bundan tashqari, qo'shimcha xavfsizlik hisob-kitoblarning aniqligiga ta'sir qilmaydi. Ushbu mashinani o'rganish tezlatgichi kengaytirilgan va virtual haqiqat yoki avtonom haydash kabi talabchan AI ilovalari uchun ayniqsa foydali bo'lishi mumkin.
MITning elektrotexnika va kompyuter fanlari (EECS) aspiranti, bosh muallif Maytreyi Ashokning aytishicha, chipni joriy qilish qurilmani biroz qimmatroq va kamroq energiya tejamkor qilishiga olib keladi, bu ba'zan xavfsizlik uchun to'lashga arziydi.
“Xavfsizlikni boshidanoq yodda tutgan holda loyihalash muhim. Agar siz tizim ishlab chiqilgandan keyin minimal miqdordagi xavfsizlikni qo'shmoqchi bo'lsangiz, bu juda qimmat. Dizayn bosqichida biz ushbu kelishuvlarning ko'pini samarali ravishda muvozanatlashtira oldik ", deydi Ashok.
Uning hammualliflari orasida EECS aspiranti Saurav Maji; MIT-IBM Watson AI laboratoriyasidan Xin Zhang va Jon Kon; va katta muallif Anantha Chandrakasan, MITning innovatsiyalar va strategiyalar bo'yicha bosh mutaxassisi, muhandislik maktabi dekani va EECS Vannevar Bush professori. Tadqiqot IEEE Custom Integrated Circuits konferensiyasida taqdim etiladi.
Yon kanalga sezgirlik
Tadqiqotchilar raqamli xotirada hisoblash deb ataladigan mashinani o'rganish tezlatkich turini maqsad qilgan. Raqamli IMC chipi qurilma xotirasida hisob-kitoblarni amalga oshiradi, bu erda mashinani o'rganish modelining qismlari markaziy serverdan ko'chirilgandan so'ng saqlanadi.
Butun model qurilmada saqlash uchun juda katta, lekin uni qismlarga bo'lib, imkon qadar qayta ishlatish orqali IMC chiplari oldinga va orqaga ko'chirilishi kerak bo'lgan ma'lumotlar miqdorini kamaytiradi.
Ammo IMC chiplari xakerlarga sezgir bo'lishi mumkin. Yon kanal hujumida xaker chipning quvvat sarfini kuzatib boradi va chip hisoblanayotganda ma'lumotlarni teskari muhandislik qilish uchun statistik usullardan foydalanadi. Avtobusni tekshirish hujumida xaker akselerator va chipdan tashqari xotira o'rtasidagi aloqani tekshirish orqali model va ma'lumotlar to'plamining bitlarini o'g'irlashi mumkin.
Raqamli IMC bir vaqtning o'zida millionlab operatsiyalarni bajarish orqali hisoblashni tezlashtiradi, ammo bu murakkablik an'anaviy xavfsizlik choralari yordamida hujumlarning oldini olishni qiyinlashtiradi, deydi Ashok.
U va uning hamkorlari yon kanallar va avtobuslarni tekshirish hujumlarini blokirovka qilish uchun uch tomonlama yondashishdi.
Birinchidan, ular IMCdagi ma'lumotlar tasodifiy qismlarga bo'lingan xavfsizlik chorasini qo'lladilar. Misol uchun, bit nol mantiqiy operatsiyadan keyin ham nolga teng bo'lgan uchta bitga bo'linishi mumkin. IMC hech qachon bir xil operatsiyadagi barcha qismlar bilan hisoblab chiqmaydi, shuning uchun yon kanalli hujum hech qachon haqiqiy ma'lumotni qayta tiklay olmaydi.
Ammo bu texnikaning ishlashi uchun ma'lumotlarni ajratish uchun tasodifiy bitlar qo'shilishi kerak. Raqamli IMC bir vaqtning o'zida millionlab operatsiyalarni bajarganligi sababli, juda ko'p tasodifiy bitlarni yaratish juda ko'p hisoblashni talab qiladi. O'z chiplari uchun tadqiqotchilar hisoblashlarni soddalashtirish yo'lini topdilar, bu esa tasodifiy bitlarga bo'lgan ehtiyojni yo'qotgan holda ma'lumotlarni samarali ajratishni osonlashtiradi.
Ikkinchidan, ular chipdan tashqari xotirada saqlangan modelni shifrlaydigan engil shifr yordamida avtobusni tekshirish hujumlarining oldini oldi. Ushbu engil shifr faqat oddiy hisob-kitoblarni talab qiladi. Bundan tashqari, ular faqat kerak bo'lganda chipda saqlangan modelning bo'laklarini shifrlashdi.
Uchinchidan, xavfsizlikni yaxshilash uchun ular shifrni model bilan oldinga va orqaga siljitish o‘rniga, to‘g‘ridan-to‘g‘ri chipda shifrni ochuvchi kalitni yaratdilar. Ular ushbu noyob kalitni ishlab chiqarish jarayonida kiritilgan chipning tasodifiy o'zgarishlaridan, jismoniy jihatdan klonlanmaydigan funktsiyadan foydalangan holda yaratdilar.
"Ehtimol, bitta sim boshqasiga qaraganda bir oz qalinroq bo'ladi. Ushbu o'zgarishlardan biz kontaktlarning zanglashiga olib, nol va birlarni olishimiz mumkin. Har bir chip uchun biz izchil bo'lishi kerak bo'lgan tasodifiy kalitni olishimiz mumkin, chunki bu tasodifiy xususiyatlar vaqt o'tishi bilan sezilarli darajada o'zgarmasligi kerak ", deb tushuntiradi Ashok.
Ular kalitni yaratish uchun ushbu hujayralardagi kamchiliklardan foydalangan holda chipdagi xotira hujayralarini qayta ishlatishdi. Bu kalitni noldan yaratishdan ko'ra kamroq hisoblashni talab qiladi.
“Xavfsizlik chekka qurilmalarni loyihalashda muhim masalaga aylanganligi sababli, xavfsiz ishlashga qaratilgan to'liq tizim stekini ishlab chiqish zarurati paydo bo'ldi. Ushbu ish mashinada o'rganish ish yuklarining xavfsizligiga qaratilgan va kesishgan optimallashtirishdan foydalanadigan raqamli protsessorni tavsiflaydi. U xotira va protsessor o'rtasida shifrlangan ma'lumotlarga kirishni, tasodifiylashtirish yordamida yon kanal hujumlarini oldini olish yondashuvlarini va noyob kodlarni yaratish uchun o'zgaruvchanlikdan foydalanishni o'z ichiga oladi. Bunday dizaynlar kelajakdagi mobil qurilmalarda juda muhim bo‘ladi”, - deydi Chandrakasan.
Xavfsizlik sinovi
O'zlarining chiplarini sinab ko'rish uchun tadqiqotchilar xakerlar rolini o'z zimmalariga olishdi va yon kanal va avtobuslarni tekshirish hujumlari yordamida maxfiy ma'lumotlarni o'g'irlashga harakat qilishdi.
Millionlab urinishlardan keyin ham ular hech qanday haqiqiy ma'lumotni qayta tiklay olmadilar yoki model yoki ma'lumotlar to'plamining qismlarini ajratib ololmadilar. Shifr ham buzilmas bo'lib qoldi. Aksincha, himoyalanmagan chipdan ma'lumotni o'g'irlash uchun atigi 5,000 ga yaqin namuna kerak bo'ldi.
Xavfsizlikning qo'shilishi tezlatgichning energiya samaradorligini pasaytirdi, shuningdek, kattaroq chip maydonini talab qildi, bu esa uni ishlab chiqarishni qimmatroq qiladi.
Jamoa kelajakda o'z chiplarining energiya sarfini va hajmini kamaytirishi mumkin bo'lgan usullarni o'rganishni rejalashtirmoqda, bu esa keng miqyosda amalga oshirishni osonlashtiradi.
“Bu juda qimmatlashgani sayin, kimnidir xavfsizlik muhim ekanligiga ishontirish qiyinlashadi. Kelajakdagi ishlar ushbu kelishuvlarni o'rganishi mumkin. Balki biz uni biroz xavfsizroq qilishimiz mumkin, lekin amalga oshirish osonroq va arzonroq, - deydi Ashok.
Adam Zeve tomonidan yozilgan
