FHE: O futuro da computação privada

A criptografia totalmente homomórfica (FHE) é uma tecnologia de criptografia avançada que permite calcular dados criptografados diretamente, permitindo o processamento de dados enquanto protege a privacidade. A FHE tem aplicações potenciais em vários campos, como finanças, saúde e computação em nuvem, mas atualmente a comercialização ainda leva tempo, principalmente devido aos seus enormes custos de computação e memória.

O princípio básico da FHE é usar polinómios para ocultar informações originais. O processo de encriptação inclui a seleção de um polinómio chave, a geração de um polinómio aleatório e um pequeno polinómio de "erro". Para realizar o cálculo de dados encriptados, é necessário transformar as operações em um modelo de circuito. No entanto, durante o processo de cálculo, o ruído acumula-se continuamente, que é a principal razão que limita a capacidade de expressão da FHE.

Para resolver o problema do ruído, foram propostas técnicas como alternância de chaves, alternância de módulo e auto-boost. Dentre elas, a técnica de auto-boost pode redefinir o ruído para o nível original, permitindo assim cálculos de profundidade infinita, mas o custo é um grande overhead computacional. Atualmente, já existem várias implementações concretas de esquemas FHE que utilizam a técnica de auto-boost.

Os principais desafios enfrentados pelo FHE são a eficiência computacional, que é estimada em cerca de 1 milhão de vezes mais lenta do que a computação normal. A Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos EUA (DARPA) lançou um programa específico com o objetivo de aumentar a velocidade de computação do FHE para 1/10 da computação normal. As principais abordagens incluem aumentar o tamanho da palavra do processador, desenvolver processadores ASIC dedicados, construir arquiteturas paralelas, entre outros.

No campo da blockchain, FHE pode ser utilizado para proteger a privacidade na cadeia, a privacidade dos dados de treinamento de IA, a privacidade das votações, entre outros. Também é visto como uma solução potencial para MEV, mas ao mesmo tempo traz novos desafios. Atualmente, já existem vários projetos explorando a combinação de FHE com blockchain, como Fhenix, Privasea, Inco Network, entre outros.

A Zama é uma fornecedora líder de soluções FHE na indústria, tendo construído uma cadeia completa de ferramentas de desenvolvimento baseada na solução TFHE. A Octra, por sua vez, utiliza uma tecnologia inovadora baseada em hipergrafos para implementar FHE.

De modo geral, o FHE ainda está em um estágio inicial, enfrentando vários desafios técnicos. No entanto, com mais investimentos e talentos, assim como o desenvolvimento de chips dedicados, espera-se que o FHE traga transformações profundas para setores como finanças e saúde no futuro, liberando um enorme potencial para dados de privacidade.