Googleが準同型暗号でAI推論を実用化するコンパイラ「HEIR」を公開

HEIRの概要

Googleは8月14日、オープンソースのコンパイラ「HEIR」を公開したと発表しました。HEIRはHomomorphic Encryption Intermediate Representationの略で、プライベートコンピューティングツールキットに新たに加わりました。

HEIRは、暗号化されたデータを扱うAIモデルへの変換を自動化するためのツールチェーンです。事前学習済みのAIモデルを入力として受け取り、暗号化したまま推論できるプログラムを生成します。Googleは最終的に、専門知識がない開発者でもワンクリックで利用できることを目指しています。

なぜ準同型暗号か

従来のエンドツーエンド暗号化では、データは保護されますが、サービス提供者はそのデータを利用した機能（スパム検出やウイルス検出など）を提供できませんでした。準同型暗号は、暗号化されたまま計算を実行できるため、このトレードオフを根本的に変える技術です。

医療や金融といった規制の厳しい分野では、データの外部共有が制限されます。準同型暗号を使えば、機微なデータをサービス提供者に見せずにAI推論を利用できるため、こうした分野での応用が期待されています。ただし、計算コストのオーバーヘッドは依然として無視できない大きさです。

4つのデモアプリ

GoogleはHEIRでコンパイルした4つのプライベート推論アプリを公開しました。具体的には、レコメンデーションモデル、クレジットカード不正検知、ネットワークトラフィックの異常検知、ホットワード検出です。

これらのデモは、BelfortやNiobiumなどのハードウェアアクセラレータ企業や大学との共同作業で作られました。レイテンシはシングルスレッドCPUで測定され、ソースコードはGitHubから入手できます。

現状と課題

Googleは2023年の構想発表以来、コミュニティからの支持を得ており、これまでに4本の査読付き論文がHEIRを利用して発表されています。また、複数のハードウェアアクセラレータ企業と提携し、加速ハードウェアによるレイテンシ改善を近くデモする計画もあります。

一方で、準同型暗号の計算コストは「急速に低下している」とはいえ、完全に実用的なレベルに達したとは言い切れません。HEIRも現在は研究プラットフォームとしての性格が強く、本番環境での利用にはさらなる検証が必要とみられます。