MIT創新加密技術：無需解密即可安全運算

在醫療領域，醫院若想利用雲端運算服務進行人工智慧資料分析，同時確保敏感病患資料的隱私，是一大挑戰。同態加密（Homomorphic Encryption）技術正是解決這一問題的關鍵。這種加密方式允許在不解密的情況下直接對資料進行運算，確保資料在運算過程中始終保持隱密。然而，現有的同態加密方法不僅稀少，且運算成本極高，難以在實際場景中廣泛應用。

為此，麻省理工學院（MIT）的研究團隊提出了一種全新的理論方法，簡化了同態加密的建構過程，並採用計算量較低的加密工具。這項技術結合了兩種工具，使其效能超越單一工具的效果，從而建構出一種「部分同態加密」方案。與完全同態加密相比，這種方案雖然僅支援有限次數的運算，但已能滿足許多應用需求，例如私密資料庫查詢與統計分析。

儘管這項技術目前仍處於理論階段，距離實際應用還有一段距離，但其簡化的數學結構使其有望在更多現實場景中高效保護使用者資料。研究團隊成員之一、MIT電機工程與電腦科學系教授亨利·科里根-吉布斯（Henry Corrigan-Gibbs）表示：「我們的夢想是，使用者可以將加密後的指令傳送給ChatGPT，讓它在不解密的情況下生成回應，而無需知曉具體內容。」

這項研究由MIT的多位專家共同完成，包括研究生亞歷山德拉·亨辛格（Alexandra Henzinger）、教授雅艾爾·卡拉伊（Yael Kalai）以及CSAIL實驗室的首席研究員維諾德·瓦昆塔納坦（Vinod Vaikuntanathan）。研究成果將在國際密碼學理論與應用會議上發表。

同態加密的概念早在1970年代便由MIT學者提出，但直到2009年才首次實現。其核心挑戰在於如何在確保安全性的同時，提供足夠的運算靈活性。亨辛格指出：「這兩個需求相互矛盾，我們需要安全性，但也需要同態運算的彈性，而能滿足這兩點的數學途徑非常有限。」

同態加密的原理是透過新增雜訊來加密訊息，但在運算過程中，雜訊會不斷累積，最終可能掩蓋原始訊息。為解決這一問題，研究團隊提出了「部分同態加密」，利用特定的函式類別來控制雜訊的增長。這些函式被稱為有界多項式，允許進行多次加法運算，但僅支援少量乘法運算，以避免產生過多雜訊。

研究團隊的加密方案結合了兩種簡單的加密工具，並加入一個理論假設，使原本僅能進行加法運算的線性同態加密方案升級為支援更多複雜函式的部分同態加密。亨辛格解釋：「單獨來看，這個假設並無特別之處，但當我們將它們結合時，便產生了更強大的效果。」

這項技術的運作方式相當直觀：將每筆資料加密成一個矩陣，並透過矩陣的加法或乘法來進行運算。研究團隊透過數學證明，確保了該加密方案在特定函式類別下的安全性。接下來，研究團隊將致力於最佳化這項技術，使其能在現代硬體上高效執行，並進一步擴充套件其功能，朝完全同態加密邁進。

科里根-吉布斯表示：「這項技術最令人興奮的地方在於，當我們將兩種簡單的工具結合時，產生了意想不到的效果。這讓我們充滿希望，未來還能探索哪些可能性？如果加入更多元素，或許能創造出更令人驚豔的成果。」