當前，隱私計算融合了人工智能、密碼學(xué)、區(qū)塊鏈以及計算芯片等一系列軟硬件技術(shù)，有助于實現(xiàn)多方數(shù)據(jù)“可用不可見”，已成為打破數(shù)據(jù)壁壘釋放數(shù)據(jù)價值的關(guān)鍵技術(shù)解決之道。其技術(shù)特點及應(yīng)用前景受到了大型金融機構(gòu)、科技公司、互聯(lián)網(wǎng)巨頭、政府部門等各行業(yè)廣泛關(guān)注。

作為一家致力于探索人工智能和大數(shù)據(jù)在金融領(lǐng)域應(yīng)用的科技企業(yè)，百融云創(chuàng)始終注重大數(shù)據(jù)應(yīng)用過程中的數(shù)據(jù)安全與隱私保護。近年來，百融云創(chuàng)人工智能專家從隱私集合求交集、聯(lián)邦學(xué)習(xí)等技術(shù)方向入手，結(jié)合大數(shù)據(jù)具體應(yīng)用場景需求，搭建起了隱私保護計算平臺Indra，為金融大數(shù)據(jù)應(yīng)用過程中保障數(shù)據(jù)可用性和隱私性給出了創(chuàng)新解法。

隱私計算關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)據(jù)的分析處理全生命周期可分為數(shù)據(jù)輸入、計算、結(jié)果三個環(huán)節(jié)，當下市面上的隱私計算技術(shù)體系普遍依據(jù)這一原則進行構(gòu)建。大體上，隱私計算包括差分隱私、同態(tài)加密、多方安全計算、零知識證明、可信執(zhí)行環(huán)境、聯(lián)邦學(xué)習(xí)等技術(shù)。

聯(lián)邦學(xué)習(xí)

聯(lián)邦學(xué)習(xí)(Federated Learning, FL)，是由兩個或以上參與方共同參與，在保證各數(shù)據(jù)方的原始數(shù)據(jù)不出庫的前提下，協(xié)作構(gòu)建并使用機器學(xué)習(xí)模型的人工智能技術(shù)。聯(lián)邦學(xué)習(xí)能有效幫助多個機構(gòu)在滿足用戶隱私保護、數(shù)據(jù)安全和政府法規(guī)的要求下，進行數(shù)據(jù)使用和機器學(xué)習(xí)建模。聯(lián)邦學(xué)習(xí)實際上是一個綜合性的技術(shù)組合，底層融合了多種機器學(xué)習(xí)算法和隱私保護的算子，如安全多方計算的多種協(xié)議和差分隱私，都可以被用于聯(lián)邦學(xué)習(xí)。

聯(lián)邦學(xué)習(xí)的原理是通過構(gòu)建一個計算網(wǎng)絡(luò)，使客戶可以在自己的終端通過使用本地數(shù)據(jù)對模型進行訓(xùn)練，并將模型的更新內(nèi)容進行上傳匯總，將不同終端的模型更新進行融合，以此優(yōu)化預(yù)測模型，客戶終端再將更新后的模型下載到本地，并不斷重復(fù)這一過程。在整個過程中，終端數(shù)據(jù)始終存儲在本地，來避免數(shù)據(jù)泄露的風險。

根據(jù)數(shù)據(jù)集的分布特點，聯(lián)邦學(xué)習(xí)可分為橫向聯(lián)邦學(xué)習(xí)、縱向聯(lián)邦學(xué)習(xí)與聯(lián)邦遷移學(xué)習(xí)。百融云創(chuàng)Indra平臺主要針對應(yīng)用場景更豐富的縱向聯(lián)邦學(xué)習(xí)，比如同一個地區(qū)的銀行和電商，他們用戶重疊較多；但是，由于銀行記錄的都是用戶的收支行為與信用評級，而電商記錄的是用戶瀏覽與購買歷史，因此用戶特征重疊較少。

安全多方計算

安全多方計算，顧名思義, 是在保證多個參與方獲得正確計算結(jié)果的同時，無法獲得計算結(jié)果之外的任何信息，從而保證各方數(shù)據(jù)的安全和私密。安全多方計算技術(shù)包括秘密共享(secret sharing)、不經(jīng)意傳輸(oblivious transfer)、混淆電路(garbled circuit)、隱私集合求交集(private set intersection), 隱私信息檢索(privacy information retrieval)等關(guān)鍵計算協(xié)議。

安全多方計算的優(yōu)勢在于，各參與方對其所擁有的數(shù)據(jù)擁有絕對的控制權(quán)，保證基本數(shù)據(jù)和信息不會泄露。然而，目前安全多方計算技術(shù)包含復(fù)雜的密碼學(xué)操作，計算開銷較大，需要付出很大的性能代價。此外，針對特定問題和場景，還需要設(shè)計專用協(xié)議。另外，該技術(shù)的落地還受到網(wǎng)絡(luò)帶寬、延遲等因素制約。因此，提升計算效率，降低實施方案設(shè)計復(fù)雜度，與此同時拓展技術(shù)落地場景，將是未來安全多方計算在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的優(yōu)化和發(fā)展方向。

二．解碼百融云創(chuàng)Indra平臺

目前Indra平臺包含基于OT的PSI和聯(lián)邦學(xué)習(xí)兩大部分。

對于PSI，Indra平臺采用基于OT和基于公鑰兩種形式。兩種PSI算法分別適用于合作方數(shù)據(jù)集和客戶數(shù)據(jù)集差不多大、合作方數(shù)據(jù)集遠遠大于客戶數(shù)據(jù)集兩種情形。Indra平臺的PSI算法既適用于普通的求交集計算，也適用于聯(lián)邦學(xué)習(xí)的訓(xùn)練和預(yù)測階段。百融云創(chuàng)作為管理中心可以提供多方（不僅僅是兩方）數(shù)據(jù)集合求交集。

Indra平臺還將與區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合起來，為合作方提供數(shù)據(jù)確權(quán)服務(wù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值流轉(zhuǎn)。同時區(qū)塊鏈還可以為Indra平臺提供公平、透明、合理的激勵分配機制，克服安全多方計算內(nèi)在的缺陷，充分調(diào)動合作方提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)、誠實參與計算的積極性。

平臺架構(gòu)圖

整個Indra平臺邏輯上分為管理中心、合作方、客戶三大部分。

管理中心：百融云創(chuàng)是Indra平臺的管理中心，負責用戶管理、向客戶展示合作方數(shù)據(jù)集列表、PSI和聯(lián)邦學(xué)習(xí)任務(wù)調(diào)用，以及結(jié)果返回。百融云創(chuàng)既是數(shù)據(jù)中介機構(gòu)（管理中心），也是數(shù)據(jù)提供方（合作方）。即使百融云創(chuàng)作為管理中心，百融云創(chuàng)和客戶也無法拿到合作方的數(shù)據(jù)，充分保護合作方數(shù)據(jù)的安全。

合作方：大量數(shù)據(jù)的擁有者，可以將數(shù)據(jù)集的描述提供給管理中心，等待客戶使用其數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中獲取價值。

客戶：根據(jù)自身需求，選擇管理中心提供的數(shù)據(jù)集列表向管理中心發(fā)起PSI或聯(lián)邦學(xué)習(xí)任務(wù)請求，同時向管理中心和合作方支付費用。

平臺系統(tǒng)流程圖

1.合作方將數(shù)據(jù)的ID進行Hash后上傳合作數(shù)據(jù)集（PSI數(shù)據(jù)集、聯(lián)邦學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)集）到自己的服務(wù)器，并將合作數(shù)據(jù)集的相關(guān)描述發(fā)送給Indra平臺管理中心；

2.Indra平臺管理中心向客戶展示可用的數(shù)據(jù)集；

3.客戶選擇合適的數(shù)據(jù)集，發(fā)起相應(yīng)的任務(wù)（PSI任務(wù)、聯(lián)邦學(xué)習(xí)訓(xùn)練任務(wù)、聯(lián)邦學(xué)習(xí)預(yù)測任務(wù)）；

4.Indra平臺管理中心分配、調(diào)度任務(wù)，選擇合適的功能模塊；

5.合作方、管理中心、客戶合作完成任務(wù)：

5.1當執(zhí)行PSI任務(wù)時，管理中心綜合各匹配結(jié)果，合并、生成最終匹配結(jié)果，并將結(jié)果保存、記賬、下發(fā)，客戶可以展示、下載、解析匹配結(jié)果；

5.2.當執(zhí)行聯(lián)邦學(xué)習(xí)訓(xùn)練任務(wù)時，管理中心產(chǎn)生所需的公私鑰和中間計算結(jié)果的解密，合作方、客戶聯(lián)合訓(xùn)練模型，最終合作方和客戶各自得到模型的一部分；

5.3.當執(zhí)行聯(lián)邦學(xué)習(xí)預(yù)測任務(wù)時，客戶選擇已有的模型和對應(yīng)的合作方數(shù)據(jù)集，通過改進的PSI協(xié)議，獲得預(yù)測結(jié)果。

Indra平臺應(yīng)用場景

Indra平臺為合作方、客戶之間提供了一種安全、高效的數(shù)據(jù)合作模式，各方在不泄露數(shù)據(jù)的情況下仍然可以挖掘數(shù)據(jù)價值，確保數(shù)據(jù)使用的合規(guī)性。

黑名單匹配

在多頭借貸名單、黑名單匹配中，客戶往往會查詢多家機構(gòu)的數(shù)據(jù)集，以確定借款者是否在多頭借貸名單或黑名單中。在這個過程中，最理想的狀態(tài)是除了借貸機構(gòu)用戶集和黑名單共同的數(shù)據(jù)之外，其他任何信息都不會泄露。一種簡單的方法是將各自數(shù)據(jù)都進行哈希運算，哈希值相同的就是共同的數(shù)據(jù)。但是這樣做就會把哈希值暴露給對方，如果數(shù)據(jù)空間不是很大很容易遭到暴力求解。即使通過一些手段增加數(shù)據(jù)空間，也會造成匹配率下降等問題。

Indra平臺向客戶集中展示多個合作方提供的多頭借貸名單和黑名單，包括歷史匹配率、被匹配次數(shù)、匹配效果等信息。客戶根據(jù)這些信息自由選擇想要匹配的多頭借貸名單或黑名單。事后客戶還可以在Indra平臺上反饋數(shù)據(jù)集使用情況，以便其他客戶更有針對性地選擇合適的數(shù)據(jù)集。

2.在線預(yù)測

在使用聯(lián)邦學(xué)習(xí)訓(xùn)練得到最終的模型，往往各參與方只掌握模型的一部分。使用模型時，仍然需要各方聯(lián)合起來進行預(yù)測。作為客戶的一方并不希望其他參與方知曉預(yù)測的用戶ID。比如借貸機構(gòu)和征信機構(gòu)合作預(yù)測某個借款人的信用，借貸機構(gòu)并不想讓對方知道該借款人有借款需求，否則征信機構(gòu)可以將借款人的信息提供給其他借貸機構(gòu)，所以借貸機構(gòu)希望在預(yù)測借款人信用的同時并不會泄露借款人的信息。

在預(yù)測階段同樣可以使用Indra平臺的PSI組件：參與各方計算各自模型的結(jié)果并和ID一一對應(yīng)起來；客戶在求得用戶ID交集的同時也能獲得該ID對應(yīng)的各自模型的計算結(jié)果，從而可以計算出最終的預(yù)測結(jié)果。根據(jù)PSI的技術(shù)特點，在這個過程中，除了客戶之外其他參與方（合作方）均不知道用戶ID交集的信息，也就無法知道客戶到底預(yù)測的是哪個用戶ID。

此外，通過使用Indra平臺的PSI組件，在不向合作方泄露用戶ID的情況下，客戶可以從合作方那兒獲得該用戶ID的其他信息，如歷史借款次數(shù)、借款金額等。

3.聯(lián)合建模

為了聯(lián)合多方數(shù)據(jù)集訓(xùn)練模型，傳統(tǒng)的方法是參與方在本地計算模型，然后將各自的模型提交給第三方，第三方根據(jù)這些模型合成一個新的模型。這樣做可以保證各方數(shù)據(jù)隱私安全，但是第三方可以獲得各方模型，往往模型本身也屬于參與方的核心資產(chǎn)并不希望泄露出去。同時，雖然各參與方的模型基于各自數(shù)據(jù)集，但是最終合成的模型并不是直接使用各方數(shù)據(jù)集，所以模型的效果沒有直接使用數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型的效果好。另一種方法是參與方各自拿出少量的數(shù)據(jù)放到一起進行模型訓(xùn)練。這樣做仍然會有少量的數(shù)據(jù)泄露，而且由于只是少量數(shù)據(jù)，并不能得到最優(yōu)的模型。

Indra平臺在聯(lián)合建模方面使用聯(lián)邦學(xué)習(xí)技術(shù)，模型的訓(xùn)練直接使用各參與方的數(shù)據(jù)集，通過PSI、Paillier加密等密碼學(xué)技術(shù)，保證數(shù)據(jù)均是在密文狀態(tài)下進行訓(xùn)練。訓(xùn)練完成之后，參與方除了獲得最終模型外，無法得到其他參與方的任何數(shù)據(jù)信息。

4.數(shù)據(jù)中介

和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)超市不同，Indra平臺只展示合作方數(shù)據(jù)集的相關(guān)描述，而不會真正擁有合作方的具體數(shù)據(jù)，解決數(shù)據(jù)孤島困境，避免非法數(shù)據(jù)交易，實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值。由于Indra平臺可以充分保護合作方數(shù)據(jù)安全，合作方將自有數(shù)據(jù)集的相關(guān)信息（數(shù)據(jù)本身不出庫），如數(shù)據(jù)量、字段、來源、用途等發(fā)布到Indra平臺。Indra平臺將合作方數(shù)據(jù)集、歷史使用情況等信息集中展示給客戶。客戶可以根據(jù)數(shù)據(jù)集相關(guān)信息和自身需求，選擇合適的數(shù)據(jù)集進行匹配、建模或預(yù)測等操作。Indra平臺對數(shù)據(jù)集的使用情況、效果等信息進行統(tǒng)計，方便后續(xù)客戶選擇高質(zhì)量的數(shù)據(jù)集，也能激勵合作方提供更優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)。

隨著大數(shù)據(jù)的蓬勃發(fā)展，隱私保護技術(shù)的逐步透明和普及，互聯(lián)互通、技術(shù)開源和標準定制，未來兩年將迎來爆發(fā)式的發(fā)展，極大地賦能金融機構(gòu)在科技場景的落地，能更好運用隱私保護技術(shù)的企業(yè)，無疑能夠更好的利用大數(shù)據(jù)帶來的價值。未來，百融云創(chuàng)會加大對隱私保護技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新，始終引領(lǐng)金融行業(yè)的科技創(chuàng)新方向。

免責聲明：市場有風險，選擇需謹慎！此文僅供參考，不作買賣依據(jù)。

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