FHE：未来のプライバシー計算の鍵技術

FHE（完全同態暗号）は、暗号化されたデータ上で直接計算を行うことができる先進的な暗号技術であり、プライバシーを保護しながらデータを処理します。FHEには複数の潜在的な応用シーンがあり、特にプライバシー保護が必要なデータ処理と分析の分野、例えば金融、医療、クラウドコンピューティング、機械学習、投票システム、IoT、ブロックチェーンのプライバシー保護などがあります。しかし、その商業化にはまだ時間がかかる必要があり、主な課題はアルゴリズムによる巨大な計算とメモリのオーバーヘッドであり、スケーラビリティが低い点です。

! Gate Ventures Research:FHE、ハリー・ポッターの透明マントを着て

FHEの基礎

FHEの核心は、多項式を使用して元の情報を隠すことです。簡略化されたFHEの暗号化プロセスは以下の通りです:

1. キー多項式s(x)を選択します。
2. ランダム多項式を生成する a(x) 3.小さな「エラー」多項式e(x)を生成します
3. 暗号化されたプレーンテキストm: c(x) = m + a(x)*s(x) + e(x)

復号する際には、s(x)を知っていれば、c(x)からmを復元できます。ランダム性と誤差を導入することで、安全性を強化できます。

暗号データ上の計算をサポートするために、FHEは演算を「回路」に変換します。しかし、各演算ごとにノイズが増加し、ノイズが過度に大きくなると正しく復号できなくなります。この問題を解決するために、FHEは以下の重要な技術を採用しています:

• キースイッチング:圧縮された暗号文のサイズ
• モジュラススイッチング：ノイズの増加を制御する
• Bootstrap:ノイズを初期レベルにリセットする

現在の主流のFHEソリューションは、ブートストラップ技術を採用していますが、計算コストは依然として非常に大きいです。

! Gate Ventures Research: FHE, wearing the Harry Potter Cloak

FHEが直面している課題

FHEの主な課題は、その膨大な計算コストです。通常の計算と比較して、FHEの計算速度は約100万倍遅いです。FHEの性能を改善するために、アメリカ国防総省高等研究計画局(DARPA)は2021年にDprive計画を開始し、FHEの計算速度を通常の計算の1/10に引き上げることを目指しています。この計画は主に以下の側面から取り組んでいます:

1. プロセッサのワードサイズを増やす
2. 専用ASICプロセッサの開発
3. MIMD並列アーキテクチャの構築

進展は遅いが、長期的にはFHE技術は特に軍事、医療、金融などの分野で敏感データを保護する上で重要な意義を持つ。

! Gate Ventures Research:ハリー・ポッターの透明マントを着たFHE

FHEのブロックチェーンにおける応用

ブロックチェーン分野において、FHEは主にデータプライバシーの保護に使用され、適用方向には次のものが含まれます:

• オンチェーンプライバシー
• AIトレーニングデータのプライバシー
• オンチェーン投票のプライバシー
• オンチェーンプライバシートランザクションレビュー
• MEV問題の潜在的な解決策

しかし、FHEはノードの運用要件を大幅に引き上げ、ネットワークのスループットを低下させるなどの課題にも直面しています。

! Gate Ventures Research:FHE、ハリー・ポッターの透明マントを着て

主要なFHEプロジェクト

現在の主要なFHEプロジェクトは次のとおりです:

• Zama: TFHEに基づく開発スタックを提供
• Fhenix:プライバシー優先のLayer 2を構築する
• Privasea:LLMデータコンピューティング用
• インコネットワーク:FHEレイヤー1の構築
• Arcium:複数の暗号化技術の収束
• マインドネットワーク: リステーキングトラック

その中でZamaは多数のプロジェクトで使用されているFHE技術の提供者です。

! Gate Ventures Research:ハリー・ポッターの透明マントを着たFHE

! Gate Ventures Research:ハリー・ポッターの透明マントを着たFHE

! Gate Ventures Research:ハリー・ポッターのマントを着たFHE

! Gate Ventures Research:FHE、ハリー・ポッターの透明マントを着て

! Gate Ventures Research:FHE、ハリーポッターマントを着て

! Gate Ventures Research:ハリー・ポッターの透明マントを着たFHE

今後の展望

FHE技術はまだ初期段階にあり、ZK技術に比べて発展が遅い。しかし、資本の関心が高まり、FHE専用チップの開発が進むにつれて、FHEは国防、金融、医療などの分野で深刻な変革をもたらすことが期待されている。FHEチップの実用化は、その商業化にとって重要な前提となる。

多くの技術的課題に直面しているにもかかわらず、明確な需要を持つ最前線の技術として、FHEの未来は依然として大きな可能性を秘めています。これは、プライバシーデータと量子アルゴリズムなどの新興技術との結合の巨大な可能性を解き放ち、爆発的な成長を迎えることが期待されています。