PlatON 首席投資官唐虹剛從計算平臺的歷史發展、數據管理的迫切需求、量子計算的現實威脅等方面,分析了下一代計算平臺所應該具有的特徵。

撰文:唐虹剛,PlatON 首席投資官

在過往百年的信息技術發展過程中,人類一直在追求計算和算力的發展,終極追求始終朝向智能化的方向在演進。隨着人類社會全數字化時代的即將到來,數據的地位和重要性正在不斷上升。

PlatON 唐虹剛:從計算平臺發展看萬物智能隱私計算時代的到來

在計算平臺發展方面,也開始逐步從以計算爲中心轉變爲數據及其隱私安全爲中心,在這個趨勢下,未來的下一代計算平臺會呈現出怎樣的特徵?

今天我們特別邀請到 PlatON 首席投資官唐虹剛先生,以他 20 餘年在計算平臺和系統架構方面的經驗,從計算平臺的歷史發展、數據管理的迫切需求、量子計算的現實威脅等方面,來爲我們推演下一代計算平臺所應該具有的特徵。

PlatON 唐虹剛:從計算平臺發展看萬物智能隱私計算時代的到來唐虹剛,PlatON 首席投資官

計算平臺三大階段

回顧計算機的發展歷史,計算需求的變化導致計算性能的變革,每次變革都是一次突破,新一代的計算平臺也隨之出現,而新的計算平臺又構建了新的操作系統與生態體系,最終引領一次新的計算革命。

PlatON 唐虹剛:從計算平臺發展看萬物智能隱私計算時代的到來計算平臺的發展歷史經歷了三大階段

這些硬件軟件平臺稱爲計算平臺。計算平臺是計算機系統硬件與軟件的設計和開發的基礎,具有一定的標準性和公開性,同時也決定了該計算機系統的硬件與軟件的性能。硬件的基礎是硬件處理器,軟件的基礎是操作系統。

總體來說,計算平臺經歷了幾個階段,PC+互聯網階段,移動互聯網階段,人工智能階段。從早期的 X86+ Windows 和 Linux, 到以 ARM 爲主的移動計算平臺 Android+IOS,再到現在的人工智能,涌現了很多人工智能加速硬件平臺和軟件平臺,如 TPU、Cambrican、NV、Tensorflow、PyTorch 等。

Intel 率先在 1978 年推出 x86 指令集及 8086 CPU 芯片,解決了通用計算的需求,隨後 Intel CPU 成爲 PC 標準配置,X86 隨之成爲 PC 標準平臺,也成爲歷來最成功的計算平臺架構。同時代的 AMD 也緊跟 X86 的大船成爲通用處理器市場老二。但是當年的 Intel/AMD 們忽視了低功耗處理器的技術,導致其錯過了撈金如潮的移動互聯網時代。

ARM 最早在 1990 年設計出基於 RISC 的指令集,解決了低功耗計算的需求,隨着移動互聯網的快速發展,ARM 終於等到了輝煌的移動互聯網時代機遇,處理器業務也得到了飛速的發展和豐厚的回報。

近年來隨着深度學習爲代表的人工智能技術逐漸成熟並在大量業務場景中的使用落地,谷歌等企業發佈了 TPU 爲代表的專用加速硬件,以海量數據計算爲代表的人工智能時代到來。中科院背景的寒武紀也近期推出了強大的智能加速芯片。阿里華爲等互聯網巨頭也自然不會錯過這個巨大的機會,相繼推出智能加速芯片。

數據管理的迫切需求

同時近年來區塊鏈、物聯網、量子計算等技術快速的發展,讓世界各國同時對數據全性和隱私性的重視提高到了前所未有的高度,這都對數據安全及數據隱私保護都提出了更多更高的要求。我們不禁要問,現有的計算平臺是否完全適用於新的要求?

說一個我身邊的真實故事,我的一個朋友早些年在某大型國家電信企業工作。服務器是該企業的重要核心生存資料,有一段時間老闆指派他每天上報機房的空調溫度。有一天報告後,老闆奇怪地問,我們樓頂那兩臺空調不都已經壞了嗎?怎麼還有溫度呢?這足以說明在現有的技術機制下,數據的有效性是處於動態變化中的,需要耗費大量時間精力來進行管理。

近期肆虐全國的新冠病毒,也暴露大量的數據管理問題,如抗疫物資管理的透明度,疫情數據實時協同等,這些問題隨着大量的物聯網設備的廣泛採用,和社會的快速發展將會越發嚴峻。

近期國家強調區塊鏈在技術上的戰略意義,區塊鏈跟物聯網的結合也必將成爲一個極具潛力的方向。通過將物聯網與區塊鏈的技術進行整合,可以有效地對數據進行管理,並杜絕數據的篡改 ,改善提高共享協同效率,同時保證數據的可靠性和真實性。

PlatON 唐虹剛:從計算平臺發展看萬物智能隱私計算時代的到來計算平臺的發展從以計算爲中心轉爲以數據及安全隱私爲中心

來自量子計算的威脅

近年來量子計算快速發展,使大家對傳統加密技術的安全性產生了非常大的質疑。比如基於質因子分解 RSA 在量子計算機面前面臨着巨大的安全風險。

PlatON 唐虹剛:從計算平臺發展看萬物智能隱私計算時代的到來量子計算對密碼算法的安全威脅一覽

目前量子計算對密碼算法的攻擊主要有 Shor 算法和 Grover 算法。Shor 算法主要針對公鑰密碼算法進行,簡單說就是可以通過公鑰可以求私鑰,對公鑰算法的威脅很大;Grover 算法針對的是對稱密碼算法,可以減少窮舉攻擊的複雜度,但是對稱密碼將密鑰加倍後在量子計算條件下仍然是安全的。

密碼學界很早就在研究可以抵抗量子計算機攻擊的密碼算法,最早可以追溯到上世紀 70 年代年的 McEliece 加密、Merkle 哈希等。但是當時量子計算威脅並不明顯,而近年來威脅顯著提升之後密碼學界才提出了後量子概念。美國國家標準技術研究所 (NIST) 早在 2012 年啓動了後量子密碼的研究工作。

實現後量子密碼算法主要有以下 4 種:

  • 第一,基於哈希;
  • 第二,基於編碼,主要用於構造加密算法;
  • 第三,基於多變量,主要用於構造數字簽名、加密、密鑰交換等;
  • 第四,基於格,主要用於構造加密、數字簽名、密鑰交換,以及衆多高級密碼學應用。

其中格計算又稱爲密碼學的聖盃,其潛力是非常巨大。但是格計算的計算複雜度超高,相關標準還在制定中,目前在工業界並未廣泛採用。

另外,在保障數據隱私安全的技術方面,INTEL 提出硬件安全屋方案 SGX,但是目前已有多種有效的攻擊方法針對該方案,所以並不能達到後量子加密算法一樣安全可靠。

LatticeX 計算平臺應運而生

針對上述三方面要求,我們提出了我們自己的解決方案和計算平臺。

萬物智能隱私計算時代到來,我們將物聯網技術、人工智能技術、密碼學技術、區塊鏈技術緊密的結合,形成新一代的計算平臺 LatticeX。LatticeX 平臺將更多地沿着格計算後量子技術路徑發展演進,同時結合硬件加速技術。

LatticeX 將滿足萬物互聯在去中心化環境中,進行抗量子攻擊,保障隱私的超大算力 / 超大帶寬要求的海量大數據計算以及人工智能計算。

同時我們也在致力於開發相應的分佈式異構的硬件加速器產品 LatticeX PPU (Privacy Process Unit)。在 PPU 中我們將創新性地支持多種後量子密碼算法,並使其與深度學習緊密整合,實現在全密文下的深度學習推理和訓練,徹底杜絕安全屋方案存在的各種安全威脅。同時我們支持千 G 級別的光接口,實現對大通訊量的實時安全多方計算的支持。

PlatON 唐虹剛:從計算平臺發展看萬物智能隱私計算時代的到來LatticeX 計算平臺架構

LatticeX 將見證萬物智能隱私計算時代的到來,通過軟硬件系統的深度整合及優化,將爲業界提供一個滿足未來超大算力超大帶寬,支持海量物聯網設備連接計算,同時抗量子攻擊,保障全程數據隱私安全的分佈式去中心化的智能計算平臺。LatticeX 不僅可用於對隱私安全要求嚴格的行業如金融,電商,醫療保健,安防等,也適用於自動駕駛,能源,交通,航天等各個大數據行業。