當前，隱私計算融合了人工智能、密碼學、區(qū)塊鏈以及計算芯片等一系列軟硬件技術，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)價值的關鍵技術解決之道。其技術特點及應用前景受到了大型金融機構、科技公司、互聯(lián)網(wǎng)巨頭、政府部門等各行業(yè)廣泛關注。

作為一家致力于探索人工智能和大數(shù)據(jù)在金融領域應用的科技企業(yè)，百融云創(chuàng)始終注重大數(shù)據(jù)應用過程中的數(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)邦學習等技術方向入手，結合大數(shù)據(jù)具體應用場景需求，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。

隱私計算關鍵技術

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、結果三個環(huán)節(jié)，當下市面上的隱私計算技術體系普遍依據(jù)這一原則進行構建。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)邦學習等技術。

聯(lián)邦學習

聯(lián)邦學習(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)作構建并使用機器學習模型的人工智能技術。聯(lián)邦學習能有效幫助多個機構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)使用和機器學習建模。聯(lián)邦學習實際上是一個綜合性的技術組合，底層融合了多種機器學習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)邦學習。

聯(lián)邦學習的原理是通過構建一個計算網(wǎng)絡，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)邦學習可分為橫向聯(lián)邦學習、縱向聯(lián)邦學習與聯(lián)邦遷移學習。百融云創(chuàng)Indra平臺主要針對應用場景更豐富的縱向聯(lián)邦學習，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果的同時，無法獲得計算結果之外的任何信息，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，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包含復雜的密碼學操作，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，還需要設計專用協(xié)議。另外，該技術的落地還受到網(wǎng)絡帶寬、延遲等因素制約。因此，提升計算效率，降低實施方案設計復雜度，與此同時拓展技術落地場景，將是未來安全多方計算在產(chǎn)業(yè)應用的優(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)邦學習兩大部分。

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)邦學習的訓練和預測階段。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)塊鏈技術結合起來，為合作方提供數(shù)據(jù)確權服務，實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值流轉。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)動合作方提供高質量數(shù)據(jù)、誠實參與計算的積極性。

平臺架構圖

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)邦學習任務調(diào)用，以及結果返回。百融云創(chuàng)既是數(shù)據(jù)中介機構（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)邦學習任務請求，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)邦學習數(shù)據(jù)集）到自己的服務器，并將合作數(shù)據(jù)集的相關描述發(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)起相應的任務（PSI任務、聯(lián)邦學習訓練任務、聯(lián)邦學習預測任務）；

4.Indra平臺管理中心分配、調(diào)度任務，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：

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

5.2.當執(zhí)行聯(lián)邦學習訓練任務時，管理中心產(chǎn)生所需的公私鑰和中間計算結果的解密，合作方、客戶聯(lián)合訓練模型，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)邦學習預測任務時，客戶選擇已有的模型和對應的合作方數(shù)據(jù)集，通過改進的PSI協(xié)議，獲得預測結果。

Indra平臺應用場景

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.在線預測

在使用聯(lián)邦學習訓練得到最終的模型，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)合起來進行預測。作為客戶的一方并不希望其他參與方知曉預測的用戶ID。比如借貸機構和征信機構合作預測某個借款人的信用，借貸機構并不想讓對方知道該借款人有借款需求，否則征信機構可以將借款人的信息提供給其他借貸機構，所以借貸機構希望在預測借款人信用的同時并不會泄露借款人的信息。

在預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果并和ID一一對應起來；客戶在求得用戶ID交集的同時也能獲得該ID對應的各自模型的計算結果，從而可以計算出最終的預測結果。根據(jù)PSI的技術特點，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)邦學習技術，模型的訓練直接使用各參與方的數(shù)據(jù)集，通過PSI、Paillier加密等密碼學技術，保證數(shù)據(jù)均是在密文狀態(tài)下進行訓練。訓練完成之后，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?？蛻艨梢愿鶕?jù)數(shù)據(jù)集相關信息和自身需求，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)客戶選擇高質量的數(shù)據(jù)集，也能激勵合作方提供更優(yōu)質的數(shù)據(jù)。

隨著大數(shù)據(jù)的蓬勃發(fā)展，隱私保護技術的逐步透明和普及，互聯(lián)互通、技術開源和標準定制，未來兩年將迎來爆發(fā)式的發(fā)展，極大地賦能金融機構在科技場景的落地，能更好運用隱私保護技術的企業(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的研發(fā)和創(chuàng)新，始終引領金融行業(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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