摘要：只有開(kāi)源的隱私計(jì)算，才足夠被信任。

作者：李揚(yáng)霞

編輯：林覺(jué)民

這是螞蟻在隱私計(jì)算領(lǐng)域邁出的嶄新一步。7月4日下午，螞蟻集團(tuán)宣布面向全球開(kāi)發(fā)者正式開(kāi)源可信隱私計(jì)算框架“隱語(yǔ)”。自2016年起，螞蟻就開(kāi)始推進(jìn)隱私計(jì)算技術(shù)及其規(guī)模化應(yīng)用，而“隱語(yǔ)”幾乎涵蓋了當(dāng)前所有主流隱私計(jì)算路線(xiàn)，可滿(mǎn)足各場(chǎng)景不同需求。

過(guò)去兩年，國(guó)內(nèi)大批隱私計(jì)算廠(chǎng)家涌入隱私計(jì)算領(lǐng)域，而以螞蟻集團(tuán)等為代表的“大廠(chǎng)”科技公司因?yàn)檩^早入局，逐漸成為隱私計(jì)算市場(chǎng)的主力。此前曾有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，隱私計(jì)算是一個(gè)百億級(jí)的市場(chǎng)，但根據(jù)最新IDC調(diào)研發(fā)現(xiàn)，從收入形態(tài)而言，市場(chǎng)收入主要來(lái)源于產(chǎn)品售賣(mài)或平臺(tái)建設(shè)方面，大量技術(shù)服務(wù)商的營(yíng)收規(guī)模仍然處于億級(jí)以下水平。

原本百億市場(chǎng)規(guī)模的隱私計(jì)算市場(chǎng)，為何營(yíng)收過(guò)億的服務(wù)商寥寥無(wú)幾，即便是較早入局的隱私計(jì)算廠(chǎng)家也沒(méi)能取得優(yōu)勢(shì)。隱私計(jì)算雖然能在不知“富翁”財(cái)產(chǎn)的情況下計(jì)算出誰(shuí)更有錢(qián)，但應(yīng)用場(chǎng)景落地難的問(wèn)題，也成為該領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展的“界河鴻溝”。

究竟是技術(shù)開(kāi)發(fā)使用門(mén)檻高、抑或是數(shù)據(jù)要素行業(yè)原本就存在互信難、確權(quán)難、監(jiān)管難、定價(jià)難等問(wèn)題，我們無(wú)從辯駁。但有一點(diǎn)可以明確，該技術(shù)如果只掌握在少數(shù)寡頭手里，我們還是實(shí)現(xiàn)不了真正的數(shù)據(jù)流通，而唯有“開(kāi)源”是降低門(mén)檻的一個(gè)有效手段。

“隱語(yǔ)”框架負(fù)責(zé)人、螞蟻集團(tuán)隱私智能計(jì)算部總經(jīng)理王磊也告訴雷峰網(wǎng)：“不開(kāi)源的框架是得不到用戶(hù)信任的，這也是隱語(yǔ)開(kāi)源的原因之一?！?/p>

1.隱語(yǔ)開(kāi)源“恰逢其時(shí)”

數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，數(shù)據(jù)成為新的生產(chǎn)要素，數(shù)據(jù)只有流通和共享才能發(fā)揮更大的價(jià)值，那么如何讓數(shù)據(jù)發(fā)揮價(jià)值的同時(shí)又能保護(hù)數(shù)據(jù)的安全和隱私？隱私計(jì)算技術(shù)（又稱(chēng)：隱私保護(hù)計(jì)算）就像一個(gè)“引彈”，讓整個(gè)業(yè)界開(kāi)始沸騰。

準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，隱私計(jì)算不是一種技術(shù)，而是多種技術(shù)融合的統(tǒng)稱(chēng)，包括TEE（可信執(zhí)行環(huán)境）、MPC（安全多方計(jì)算）、聯(lián)邦學(xué)習(xí)、同態(tài)加密等。也正是因?yàn)槠浼夹g(shù)路線(xiàn)的復(fù)雜性以及高昂成本，讓眾多企業(yè)望而卻步。

舉一個(gè)例子 ，在隱私計(jì)算技術(shù)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，開(kāi)發(fā)者需要有一個(gè)技術(shù)框架，用來(lái)基于實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景、以及功能來(lái)設(shè)計(jì)。而實(shí)際情況是，如果開(kāi)發(fā)者想使用聯(lián)邦學(xué)習(xí)，那么就要使用A框架來(lái)做研發(fā)；如果想使用多方安全計(jì)算，那么又要使用B框架來(lái)做研發(fā)，如果想使用可信硬件，還要去熟悉所選硬件的架構(gòu)才能真正開(kāi)始使用。但現(xiàn)實(shí)的業(yè)務(wù)需求是，經(jīng)常是需要多個(gè)技術(shù)一起來(lái)使用的，那么這時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)繁瑣、重復(fù)的開(kāi)發(fā)工作量。

而“隱語(yǔ)”可以讓開(kāi)發(fā)者收獲“開(kāi)箱即用”、更加兼容通用的開(kāi)發(fā)體驗(yàn)。同時(shí)，提供豐富的聯(lián)邦學(xué)習(xí)算法和差分隱私機(jī)制，技術(shù)能力涵蓋了多方安全計(jì)算、聯(lián)邦學(xué)習(xí)、同態(tài)加密、差分隱私、機(jī)密計(jì)算等，供開(kāi)發(fā)者靈活選擇，開(kāi)發(fā)者可以簡(jiǎn)單、快速上手，大大降低了算法、研發(fā)技術(shù)人員使用隱私計(jì)算技術(shù)的門(mén)檻。

“隱語(yǔ)”開(kāi)源恰逢其時(shí)。開(kāi)源一方面可以規(guī)避后門(mén)風(fēng)險(xiǎn)，破除信任難題；另一方面開(kāi)放透明人人可以參與，系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展性得到保障。

而在王磊看來(lái)：首先從技術(shù)層面，如果別人看不到我們的代碼，就不能確認(rèn)產(chǎn)品的安全性，那又談何信任。只有以開(kāi)源共享的方式，吸引更多優(yōu)秀的開(kāi)發(fā)者加入，才能凝聚技術(shù)合力降低隱私計(jì)算開(kāi)發(fā)者和使用者的技術(shù)門(mén)檻。

其次從產(chǎn)業(yè)層面，只有整個(gè)隱私計(jì)算行業(yè)發(fā)展好了，我們才能做更多的事情。隱語(yǔ)開(kāi)源，就是希望能夠通過(guò)開(kāi)源共享回饋行業(yè)，推動(dòng)技術(shù)產(chǎn)品化、規(guī)?；瘧?yīng)用落地，構(gòu)建商業(yè)生態(tài)，最終推動(dòng)整個(gè)隱私計(jì)算行業(yè)的發(fā)展。

目前，“隱語(yǔ)”已向社區(qū)開(kāi)放了多方安全計(jì)算和聯(lián)邦學(xué)習(xí)的核心代碼。對(duì)于算法/模型研發(fā)開(kāi)發(fā)者，可以使用隱語(yǔ)提供的編程能力，方便快捷地將更多算法和模型遷移來(lái)，并得到隱私保護(hù)增強(qiáng)。對(duì)于底層安全開(kāi)發(fā)者，可將底層密碼/安全研究成果嵌入隱語(yǔ)，完善密態(tài)設(shè)備的能力、性能和安全，轉(zhuǎn)化實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用。

2.隱語(yǔ)開(kāi)源的底氣

當(dāng)隱語(yǔ)框架2年前決定開(kāi)源，就注定踏上了一條不平凡之路。

螞蟻集團(tuán)副總裁兼首席技術(shù)安全官、隱語(yǔ)開(kāi)源指導(dǎo)委員會(huì)主席韋韜曾表示：“2022年整個(gè)數(shù)據(jù)行業(yè)將邁向“數(shù)據(jù)密態(tài)時(shí)代。”過(guò)去在數(shù)據(jù)要素行業(yè)，數(shù)據(jù)易復(fù)制，而明文流通易導(dǎo)致分發(fā)失控。若數(shù)據(jù)以密態(tài)形式流通，可以保障其流轉(zhuǎn)、計(jì)算、融合到銷(xiāo)毀全鏈路安全可控；并保證數(shù)據(jù)要素持有權(quán)和使用權(quán)分離，進(jìn)而支持?jǐn)?shù)據(jù)要素產(chǎn)業(yè)更加安全健康的發(fā)展。

邁進(jìn)數(shù)據(jù)密態(tài)時(shí)代，螞蟻集團(tuán)看到，隱私計(jì)算技術(shù)需要進(jìn)一步升級(jí)，“可信隱私計(jì)算”是非常重要的方向。而隱語(yǔ)毫無(wú)疑問(wèn)成為了其技術(shù)支撐底座。

在經(jīng)過(guò)螞蟻集團(tuán)內(nèi)部大規(guī)模業(yè)務(wù)以及外部金融、醫(yī)療等場(chǎng)景的淬煉，可信隱私計(jì)算框架“隱語(yǔ)”，擁有了卓越的安全性和性能，可支持大規(guī)模數(shù)據(jù)集。具體來(lái)看主要有以下幾大優(yōu)勢(shì)：

完備性：針對(duì)隱私計(jì)算技術(shù)方向多，且各方向優(yōu)劣勢(shì)不同的問(wèn)題，通過(guò)密文計(jì)算設(shè)備對(duì)不同技術(shù)進(jìn)行抽象，使得同一套框架能支持所有主流的隱私計(jì)算技術(shù)，且可以靈活組裝，以適應(yīng)不同場(chǎng)景的需求；

透明性：針對(duì)隱私計(jì)算技術(shù)底層技術(shù)與上層應(yīng)用耦合性強(qiáng)，導(dǎo)致每種底層技術(shù)的更新都重復(fù)開(kāi)發(fā)上層應(yīng)用的問(wèn)題，通過(guò)編譯器和IR層的抽象，將底層協(xié)議與上層應(yīng)用分離，上層可以對(duì)接傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的SQL、Pytorch、TF、JAX框架，底層安全協(xié)議和技術(shù)的更新上層不感知；

開(kāi)放性：針對(duì)當(dāng)前隱私計(jì)算沒(méi)有可以容納多方共同參與開(kāi)發(fā)的良好抽象的框架，通過(guò)明密文編程范式的抽象，使得非安全背景的開(kāi)發(fā)者也可以開(kāi)發(fā)出安全的隱私計(jì)算算法；

聯(lián)通性：針對(duì)多種隱私計(jì)算技術(shù)無(wú)法互通的問(wèn)題，采用混合協(xié)議設(shè)計(jì)，使得不同隱私計(jì)算技術(shù)之間的數(shù)據(jù)也可以相互聯(lián)通，讓組建大型數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)成為可能。

隱語(yǔ)所做的事情，一方面是將隱私計(jì)算所涉及的各主流技術(shù)分支分別抽象為加減乘除等具備基礎(chǔ)功能的“設(shè)備和原語(yǔ)”，基礎(chǔ)符號(hào)越多意味著組合計(jì)算的方式越多；另一方面，是繼續(xù)向上建設(shè)AI & BI 隱私算法層，提供像勾股定理一樣的具備特定功能的公式，這些公式開(kāi)箱即用，可供我們?cè)诮鉀Q完整的應(yīng)用題時(shí)自由調(diào)用。

本次隱語(yǔ)的開(kāi)源內(nèi)容如上圖中的點(diǎn)亮模塊，主要包含以下要點(diǎn)：

1.MPC設(shè)備。支持大部分Numpy API，支持自動(dòng)求導(dǎo)，提供LR和NN相關(guān)的demo，支持pade 高精度定點(diǎn)數(shù)擬合算法，支持 ABY3、 Cheetah 協(xié)議。用戶(hù)可以采用傳統(tǒng)的算法編程模式，在不了解MPC協(xié)議的情況下開(kāi)發(fā)出基于MPC協(xié)議的AI算法；

2. HE設(shè)備。支持Paillier同態(tài)加密算法，向上層提供Numpy編程接口，用戶(hù)可以使用Numpy接口做矩陣加法或者明密文矩陣乘法運(yùn)算。且實(shí)現(xiàn)了與MPC密態(tài)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)可流轉(zhuǎn)；

3. 差分隱私安全原語(yǔ)。實(shí)現(xiàn)了一些差分隱私噪聲機(jī)制、安全噪聲生成器、隱私開(kāi)銷(xiāo)計(jì)算器；

4. 明密文混合編程。支持中心化編程模式，使用@device標(biāo)記構(gòu)建明文和密文設(shè)備混合計(jì)算圖，基于計(jì)算圖進(jìn)行并行、異步任務(wù)調(diào)度；

5.數(shù)據(jù)預(yù)處理。提供水平場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、離散化、分箱功能，提供垂直場(chǎng)景下的相關(guān)系數(shù)矩陣、WOE分箱功能。無(wú)縫對(duì)接已有的dataframe，提供和sklearn一致的使用體感；

6. AI & BI 隱私算法-多方安全計(jì)算。提供水平場(chǎng)景下的XGBoost算法、新增垂直場(chǎng)景下的HESS-LR算法，并結(jié)合差分隱私增強(qiáng)了對(duì)拆分學(xué)習(xí)的隱私保護(hù)；

7.AI & BI 隱私算法-聯(lián)邦學(xué)習(xí)。提供聯(lián)邦學(xué)習(xí)模型構(gòu)建和包括SecureAggregation，MPC Aggregation, PlaintextAggregation在內(nèi)的多種安全模式的梯度聚合，用戶(hù)只需要在模型構(gòu)建時(shí)給出參與方list和聚合方法，之后的數(shù)據(jù)讀取，預(yù)處理到模型訓(xùn)練的體驗(yàn)和傳統(tǒng)明文編程幾乎一致。

目前，隱語(yǔ)框架已經(jīng)制定了后續(xù)版本將逐步開(kāi)源的既有內(nèi)容；隨著隱語(yǔ)開(kāi)源，更多的需求和建議將被提出，隱語(yǔ)這一社區(qū)將探索更大的成長(zhǎng)空間。

3.六年規(guī)?；瘧?yīng)用探索之路

隱私計(jì)算目前面臨著定制化程度高、沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，難以規(guī)?；l(fā)展的問(wèn)題。王磊表示，“很多時(shí)候定制化的產(chǎn)品利潤(rùn)率非常薄，未來(lái)如果要實(shí)現(xiàn)隱私計(jì)算大規(guī)模應(yīng)用，除了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化之外，還需要做很多超出隱私計(jì)算之外的事情，只有大家群策群力才能助力國(guó)家數(shù)據(jù)要素市場(chǎng)化建設(shè)?！?/p>

2016年，螞蟻的隱私計(jì)算就開(kāi)始了規(guī)?；瘧?yīng)用探索之路，在這期間螞蟻集團(tuán)在隱私計(jì)算領(lǐng)域逐步推出了摩斯多方安全計(jì)算平臺(tái)，可信隱私計(jì)算框架隱語(yǔ)、螞蟻鏈數(shù)據(jù)隱私協(xié)作平臺(tái)FAIR、螞蟻隱私計(jì)算一體機(jī)等產(chǎn)品。

據(jù)介紹，在眾多產(chǎn)品中，螞蟻隱語(yǔ)主要解決的技術(shù)先進(jìn)性問(wèn)題，就是底層技術(shù)的長(zhǎng)期發(fā)展。拿摩斯多方安全平臺(tái)來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)商業(yè)化的產(chǎn)品，所以摩斯跟隱語(yǔ)也可以被認(rèn)為是上下層的戰(zhàn)略模式，摩斯是上層的隱私計(jì)算產(chǎn)品，螞蟻會(huì)在其他方面支撐，包括提供螞蟻鏈的計(jì)算、隱語(yǔ)技術(shù)產(chǎn)品升級(jí)等。

另外，隱語(yǔ)框架的另一大亮點(diǎn)，就是集合了阿里巴巴雙子實(shí)驗(yàn)室的Cheetah(獵豹)安全兩方計(jì)算協(xié)議，該框架性能比目前世界最好的計(jì)算方案——微軟CryptFlow2快5倍以上，通信量少90%。阿里巴巴集團(tuán)安全部資深安全專(zhuān)家洪橙告訴雷峰網(wǎng)(公眾號(hào)：雷峰網(wǎng))：“隱語(yǔ)團(tuán)隊(duì)非常擅長(zhǎng)框架能力和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，獵豹團(tuán)隊(duì)則擅長(zhǎng)密碼技術(shù)相關(guān)的能力，兩方強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，能發(fā)揮隱語(yǔ)和獵豹最大的影響力?！?/p>

那么，螞蟻可信隱私計(jì)算框架“隱語(yǔ)”能夠做什么呢？針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，螞蟻可以基于隱語(yǔ)的技術(shù)框架構(gòu)建相應(yīng)的產(chǎn)品。

目前隱語(yǔ)已經(jīng)在聯(lián)合風(fēng)控、政務(wù)數(shù)據(jù)、聯(lián)合營(yíng)銷(xiāo)等業(yè)務(wù)場(chǎng)景中得到了成熟的應(yīng)用。在金融、醫(yī)療等領(lǐng)域也有成功的大規(guī)模落地經(jīng)驗(yàn)、支持了浦發(fā)銀行跨機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)流通、浙江某三甲醫(yī)院醫(yī)保 DRG（Diagnosis Related Group，疾病診斷相關(guān)分組）改革，獲得過(guò)中國(guó)信通院頒發(fā)的 “星河案例” 獎(jiǎng)，CCF 科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)科技進(jìn)步優(yōu)秀獎(jiǎng)、中國(guó)網(wǎng)絡(luò)空間安全協(xié)會(huì) “數(shù)據(jù)安全典型實(shí)踐案例”，入選了工信部 2021 年大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展試點(diǎn)示范項(xiàng)目名單等。

例如，醫(yī)保DRGs分組器初始版本，成功實(shí)現(xiàn)多家醫(yī)療機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合訓(xùn)練，在保護(hù)患者隱私前提下，增加樣本數(shù)量、擴(kuò)大數(shù)據(jù)規(guī)模，通過(guò)更為準(zhǔn)確的DRG分類(lèi)模型幫助醫(yī)療機(jī)構(gòu)提升預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，對(duì)于優(yōu)化臨床路徑、規(guī)范診療行為、提高服務(wù)效率有顯著的作用。

圖：隱私計(jì)算框架“隱語(yǔ)”在醫(yī)保DRGs建模中應(yīng)用總體框架

4.開(kāi)源成為應(yīng)用落地和生態(tài)構(gòu)建的關(guān)鍵

如果一個(gè)公司僅僅關(guān)注自己的技術(shù)而不去關(guān)注市場(chǎng)的走向、別人的需求，那么它往往會(huì)做出一些很高端的軟件，但使用者卻少之又少。而螞蟻集團(tuán)等科技公司，開(kāi)源自己的學(xué)習(xí)框架，在提升行業(yè)熱度、價(jià)值落地和生態(tài)構(gòu)建中發(fā)揮著積極的作用。

目前隱語(yǔ)社區(qū)已經(jīng)成立，螞蟻集團(tuán)及隱語(yǔ)也將在多個(gè)方面與開(kāi)發(fā)者、研究者聯(lián)動(dòng)共建隱私計(jì)算生態(tài)：

其一是圍繞隱私計(jì)算這一技術(shù)核心通過(guò)多種渠道以文字、視頻等多樣的內(nèi)容，普及這一技術(shù)，通過(guò)開(kāi)放的交流探討增強(qiáng)生態(tài)中各界之間的粘度；

其二是在普及之上，聯(lián)動(dòng)高?？蒲械瓤蒲袡C(jī)構(gòu)，形成產(chǎn)業(yè)視角與教學(xué)視角的結(jié)合，打造一套體系化的隱私計(jì)算教學(xué)材料，助力社會(huì)培養(yǎng)會(huì)用隱私計(jì)算的人才體系；

其三是在會(huì)用之上給予實(shí)質(zhì)性的孵化支持，即設(shè)立隱私計(jì)算科研基金，公開(kāi)招募、評(píng)選、扶持有創(chuàng)新有價(jià)值的項(xiàng)目深度發(fā)展。

最后，王磊強(qiáng)調(diào)：“開(kāi)源最重要的目標(biāo)，是能夠吸引更多的人進(jìn)來(lái)一起合作，這不是螞蟻集團(tuán)一方的事情，而是多方合作的事情，是讓隱私計(jì)算行業(yè)能夠得到認(rèn)可，大家都能夠在上面做貢獻(xiàn)，這是比較最重要的一點(diǎn)?！?/p>

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