La computazione sicura fa un salto in avanti con Heracles, il chip presentato da Intel all’ISSCC di San Francisco, progettato per accelerare drasticamente la fully homomorphic encryption (FHE). Questa tecnologia permette di elaborare dati cifrati senza decriptarli, garantendo privacy totale. Heracles porta le prestazioni a livelli fino a 5.000 volte superiori rispetto ai migliori server Intel, aprendo nuove prospettive per applicazioni critiche in AI e gestione di grandi dataset sensibili.
Fully homomorphic encryption: il limite dei processi tradizionali
La fully homomorphic encryption consente di eseguire calcoli su dati cifrati senza mai esporli in chiaro, una caratteristica cruciale per la privacy in servizi cloud o analisi genetiche. Tuttavia, l’elaborazione su CPU o GPU convenzionali può richiedere migliaia di volte più tempo rispetto ai dati non cifrati, rendendo impraticabile la FHE su larga scala.
Università, startup e colossi come Intel hanno quindi puntato su chip specializzati, capaci di ridurre il divario tra sicurezza e velocità di calcolo. L’obiettivo: rendere l’elaborazione di dati criptati non solo sicura, ma anche competitiva in termini di tempi e costi.
Heracles: struttura e numeri di un balzo generazionale
Heracles rappresenta un balzo generazionale nell’hardware FHE. Il chip, costruito con tecnologia 3-nanometri FinFET, occupa un’area venti volte superiore rispetto ai precedenti prototipi di ricerca. All’interno del package, raffreddato a liquido, trovano posto due moduli di memoria ad ampia banda da 24 GB ciascuno, simili a quelli utilizzati nelle GPU per l’addestramento AI. Questa configurazione consente di gestire rapidamente l’enorme espansione dei dati cifrati, tipica della FHE.
Al cuore di Heracles ci sono 64 core SIMD organizzati in una griglia 8×8, ciascuno progettato per eseguire operazioni polinomiali, “twiddling”, automorfismi e il bootstrapping necessario alla cifratura omomorfica. Un bus da 512 byte e 64 MB di cache interna permettono un throughput di 9,6 terabyte al secondo tra i core, mentre tre flussi di istruzioni paralleli bilanciano calcolo e trasferimento dati per massimizzare l’efficienza.
Calcoli cifrati ultra veloci: il vantaggio Heracles
Durante la dimostrazione all’ISSCC, Heracles ha eseguito un’interrogazione privata a un database cifrato in 14 microsecondi, contro i 15 millisecondi di un server Xeon. Su larga scala, questo significa che la verifica di 100 milioni di voti richiederebbe 23 minuti con Heracles, invece di oltre 17 giorni su CPU tradizionali. Su sette operazioni chiave della FHE, le accelerazioni raggiungono valori tra 1.074 e 5.547 volte rispetto ai server Intel.
Heracles dimostra così come sia possibile rendere praticabile la fully homomorphic encryption su dataset estesi, superando i limiti di CPU e GPU tradizionali sia in precisione che in parallelismo.
Competizione e scenari applicativi futuri per l’hardware FHE
Il settore dell’hardware FHE è in fermento. Startup come Niobium Microsystems, Optalysys, Cornami e Fabric Cryptography sviluppano soluzioni alternative per accelerare i calcoli cifrati. Niobium sta realizzando un chip a 8 nm in collaborazione con Semifive, mentre Optalysys punta a combinare fotonica e silicio per un acceleratore 3D-stacked.
Intel, pur senza annunci commerciali, continua a perfezionare Heracles sia sul fronte software che hardware, esplorando problemi FHE ancora più complessi e ponendo le basi per la prossima generazione di chip. L’innovazione di Heracles segna l’inizio di una nuova era per l’elaborazione sicura, aprendo la strada a modelli AI cifrati e query sicure su larga scala.
Che cosa aspettarsi dalla rivoluzione fully homomorphic encryption
Con la velocità raggiunta da Heracles, la fully homomorphic encryption potrebbe diventare un componente praticabile nelle infrastrutture cloud e nei sistemi AI, riducendo drasticamente i rischi di esposizione dei dati. Nei prossimi anni, progressi hardware e software potrebbero ridefinire gli standard di privacy e sicurezza, trasformando la gestione dei dati sensibili in un processo rapido e sicuro.
Chi investe o opera in sicurezza informatica deve monitorare la crescita dei chip per fully homomorphic encryption. La rapidità raggiunta da Heracles rende praticabili modelli AI sicuri e query cifrate anche su larga scala. Il settore resterà in fermento, con progressi su fronti hardware e software. Nei prossimi anni, soluzioni sempre più efficienti potrebbero ridefinire la privacy nel cloud.
Fonte: IEEE Spectrum
