CNCC | 第二届同态加密计算性能优化论坛——同态加密硬件加速器

张明喆

蚂蚁技术研究院计算系统实验室副主任、高级研究员

2018年于中科院计算所获博士学位。曾分别在中科院计算所和信工所任助理研究员和副研究员，相关工作发表在ISCA、MICRO、HPCA等体系结构国际顶级会议。曾获2023年ACM CHINA SIGOPS新星奖。

报告题目：通用同态加密加速器

报告摘要：单一同态加密方案难以满足不同类型计算的需求，因此在实际应用中需要使用多种不同同态加密方案，并将数据在不同方案间进行转换。本报告介绍了一种通用同态加密加速器，重点关注如何基于现有密码学理论研究进展，利用统一架构和有限的硬件资源为不同的同态加密方案及其转换算法提供高效的加速支持，从而实现超越现有不同类型同态加密加速器的性能。此外，本报告还将介绍构建高性能跨方案同态加密加速器的众多挑战。

边松

北京航空航天大学副教授

2019年在京都大学取得博士学位，2021年加入北京航空航天大学网络空间安全学院任副教授。主要研究方向是隐私保护计算与密码软硬件协同加速，在顶级会议发表论文16篇。曾获国家自然基金委、日本文部科学省多项项目资助。

报告题目：同态加密算法编译

报告摘要：全同态加密是一种可以直接在密文上执行通用计算的密码算法，在外包计算及双方安全计算场景中有广泛应用。本报告探讨如何面将通用计算自动编译为底层密态算子；主要关注如何基于跨方案同态加密设计多层中间表示以实现对通用程序的编译；同时，介绍基于布尔电路的逻辑门自动生成工具以及面向密态计算电路的编译优化方法。

王中风

中山大学集成电路学院院长、教授

国家特聘专家，IEEE及AAIA Fellow，明尼苏达大学博士，现任中山大学集成电路学院院长。曾任南京大学特聘教授、美国博通公司首席科学家及技术总监，累计参与十余款商用芯片设计。发表350余篇国际论文，多次获IEEE年度最佳论文奖。

报告题目：全同态加密硬件设计中的性能权衡与架构扩展

报告摘要：软硬协同系统通过软件和硬件的交叉迭代来提升计算性能，提高软硬协同计算收益需要深度结合软硬件计算特点。围绕着同态加密可编程、可重构计算的应用需求，本报告探讨了如何在复杂约束条件下开展算法硬件联合优化以取得最佳设计权衡，并通过介绍同态加密硬件加速创新性研究成果剖析同态加密软硬协同设计权衡理论。相关介绍将为同态加密软硬协同系统设计的算法、架构和性能权衡提供有益参考。

王小航

浙江大学教授

浙江大学网络空间安全学院教授，研究方向为处理器安全、隐私计算软硬件加速等。发表包括IEEE/ACM Trans顶级期刊和DAC顶级会议在内的论文70余篇，获得包括VLSI-SoC在内的两项芯片设计与硬件安全领域著名会议最佳论文奖。

报告题目：FHE软硬件加速设计空间探索

报告摘要：FHE应用程序中的计算和内存通信开销明显高于明文计算，本报告对面向FHE应用的集成芯片设计空间进行被探索，使用图模型，建立在集成芯片系统上运行的FHE加密神经网络推理任务的分析模型，定义在成本和功耗限制下最小化FHE应用程序执行时间的优化问题，并提出双层规划算法求解该问题。

张杰

北京大学助理教授

北京大学计算机学院助理教授，获得优秀青年科学基金海外项目（海外优青）、Intel中国学术英才计划、ACM SIGCSE新星奖。发表了50余篇论文，包括计算机体系结构与系统顶级会议SOSP、OSDI、ISCA、HPCA、 MICRO、ASPLOS、ATC、FAST 20余篇。

报告题目：近数据计算在隐私计算中的应用

报告摘要：联邦学习、机密计算等新型应用对服务器集群的算力和存储能力提出了更高的要求。然而，传统的冯诺依曼体系结构及配套的系统软件存在数据迁移开销大的天然劣势，无法满足新型应用的实际需求。当今的内存和存储系统正经历了重大的技术转变，需要研究人员重新思考系统组织和硬件架构。本次报告主要分享我们在近数据计算领域的研究进展，我们提出的解决方案能够实现高效的软硬件协同并且优化计算机体系结构消除传统硬件的物理限制。