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浅谈隐私计算

浅谈隐私计算 航投大数据实训基地
2025-12-12
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    最近几年,隐私计算在科技圈的热度直线上升。从蚂蚁集团到微众银行,从谷歌到微软,国内外科技巨头都在这个领域投入重金布局。Gartner预测,到2030年,60%的大型企业将使用一种或多种隐私计算技术。

    那么,这个听起来有点矛盾的“隐私计算”到底是什么?既要计算,又要隐私,这不是相互矛盾吗?今天,我们就来彻底搞懂这个正在改变数据世界的新技术。



    一、数据时代的“不可能三角”

    在开始讲隐私计算之前,我们先来看两个案例:

    一家三甲医院有10万份电子病历,想和另一家医院合作研究某种疾病的治疗方案。按照传统方式,要么数据直接共享(违反隐私法规),要么各自研究(样本太小没意义)。怎么办?

    一家银行想给小微企业贷款,但只知道企业的存款流水,不知道它在电商平台的销售数据、在物流公司的发货情况。结果就是要么不敢贷,要么利率高得离谱。


    

    问题的核心:数据不流动,价值为零;数据一流动,隐私风险就来了。

    这个困局的本质,是数据利用的“不可能三角”:隐私安全、数据价值、计算效率,似乎永远无法同时满足。

    直到技术专家们想通了:我们真的需要看到原始数据吗?能不能只计算数据的“价值”,而不看数据的“内容”?

    这个思路一转,隐私计算的大门就打开了。


    二、什么是隐私计算?

    隐私计算是“隐私保护计算”(Privacy-Preserving Computation)的中文简称,没有统一的标准定义。

    首先要澄清一个常见误区: 隐私计算不是单一技术,而是一套技术体系的统称。就像交通工具包括汽车、飞机、轮船、高铁、火车一样,隐私计算也包含多种技术路径。

    目前隐私计算技术,主要包括:①多方安全计算 ②联邦学习 ③机密计算(包括可信执行环境)④差分隐私(包括本地差分隐私)⑤同态加密 ⑥零知识证明。

    隐私计算的核心目标很明确:实现“数据可用不可见,数据不动价值动”。简单说就是:你可以用我的数据做计算,但你看不到我的原始数据;数据不用离开我的地盘,但它的价值可以为你所用。这个听起来像魔术的概念,是通过四种主要技术路径实现的:


隐私计算通用框架


    路径一:多方安全计算

    想象这样一个场景:三个富豪想知道谁最有钱,但谁都不愿意透露自己的具体资产。

    数学家设计了一个巧妙的方案:每个人把自己的财富数加上一个随机数,只告诉中间人加完后的结果。中间人比较这些数字,就能告诉谁最富有——但他从头到尾都不知道任何人的真实财富。

    这就是多方安全计算(MPC)的基本思想。它通过密码学协议,让多个参与方能够在不暴露各自输入的情况下,共同完成某个计算任务。

    关键技术:秘密分享、不经意传输、混淆电路。这些协议确保了在计算过程中,任何一方都无法推导出其他方的原始数据。

    优势与局限:

  • 优势:安全性极高,基于数学证明。

  • 局限:计算开销大,性能是瓶颈。


来源:CSDN@糖葫芦零零七


    路径二:联邦学习

    如果说多方安全计算是“数据加密后送出去计算”,那么联邦学习就是“让模型到各个地方去学习”。

    它的工作流程很直观:

    1.中央服务器下发一个初始模型到各个参与方;

    2.每个参与方用自己的本地数据训练这个模型;

    3.只把模型参数(学到了什么)上传回中央服务器;

    4.服务器聚合所有更新,形成更好的模型,再下发。

    整个过程,原始数据从未离开过本地。

    谷歌最早把这个技术用在了手机输入法上:每部手机都在本地学习用户的输入习惯,只把“学习成果”上传,谷歌因此改善了输入预测,却看不到用户具体打了什么字。

    联邦学习的三种主要模式:

  • 横向联邦学习:各方数据特征相似,样本不同(如不同地区的银行)。

  • 纵向联邦学习:各方样本相同,特征不同(如银行和电商平台的同一批用户)。

  • 联邦迁移学习:数据样本和特征都不同的解决方案。


    来源:知乎@heu御林军


    路径三:可信执行环境

    有些数据太敏感,连加密计算都让人不放心?那就用物理手段隔离。

    可信执行环境(TEE)是在CPU内部划分出的一个安全区域。数据进入这个区域后,连操作系统都无法窥视,只能在里面完成计算后输出结果。

    英特尔SGX、ARM TrustZone都是这一技术的代表实现。它们像是芯片里的“银行金库密室”——你知道有数据进去了,有结果出来了,但中间发生了什么,谁都不知道。

    TEE的关键特性:

  • 机密性:飞地内的代码和数据对外不可见。

  • 完整性:飞地内的代码执行不受外部干扰。

  • 可验证性:远程方可以验证代码确实在TEE中运行。


CSDN@洞见科技InsightOne


    路径四:差分隐私

    这个方法最为巧妙:主动给数据添加精心设计的噪声

    它的核心思想是:通过对数据或查询结果添加随机噪声,确保单个个体的信息无法从输出中被推断出来。

    苹果公司就用这招收集使用数据:当统计用户输入习惯时,系统会以一定概率随机化响应。这样,从宏观统计结果看,苹果能知道“用户常犯哪些拼写错误”,但从微观上看,无法确定“张三在某个时刻打了什么字”。

    差分隐私的数学之美在于:它能精确控制隐私泄露的上限(ε值),在隐私保护和数据效用间找到最优平衡。


来源:公众号@特大号

 

    三、隐私计算如何改变行业?四个真实场景


    场景一:医疗研究——跨机构合作不再难

    北京大学人民医院、上海瑞金医院、广州中山医院要联合研究一种罕见病的治疗方法。传统上几乎不可能——患者隐私法规严格限制数据出境、出机构。

    现在,他们建立了一个联邦学习平台。每家医院在本地训练诊断模型,只共享模型参数。最终,一个融合了三家医院智慧的超级诊断模型诞生了,准确率比任何单家医院都高。

    关键成果:研究效率提升3倍,患者隐私零泄露。


▲基于联邦学习的医疗场景


    场景二:金融风控——打破数据孤岛

    某小微企业需要贷款扩大生产。银行A知道它的账户流水,电商平台B知道它的销售数据,税务部门C知道它的纳税记录。

    通过多方安全计算,三方可以在不交换数据的情况下,共同为这家企业计算信用评分:

  • 银行输入:月均流水50万(加密后)

  • 电商输入:年销售额800万(加密后)

  • 税务输入:纳税等级B级(加密后)

    系统输出:综合评分85分,建议授信200万。整个过程中,没有任何一方知道其他方的具体数据。


▲基于多方安全计算技术的征信系统联盟


    场景三:智慧城市——数据融合不侵犯隐私

    杭州市想要优化红绿灯配时,需要网约车平台的行程数据。但滴滴不能把用户从哪到哪的具体行程给出去。

    通过差分隐私技术,滴滴在数据中加入了适量噪声,提供给交管部门的是:“晚高峰时段,文一西路平均车速低于20公里/小时的概率为85%”。这足够指导信号灯优化,又保护了用户行程隐私。


来源:蚂蚁集团


    场景四:广告推荐——精准不越界

    谷歌正在推广的“隐私沙盒”计划,旨在替代传统的第三方Cookie。其核心技术就包括联邦学习和差分隐私。

    广告平台可以知道“25-30岁男性对新能源汽车的兴趣指数”,但不知道“张三是否在搜索特斯拉”。这样,广告依然精准,隐私依然安全。


▲隐私计算体系架构


    四、隐私计算面临哪些挑战?

    虽然前景广阔,但隐私计算在实际落地中仍面临多重挑战:

    1. 性能瓶颈
    加密计算的开销不容忽视。一个在明文下1秒完成的计算,在多方安全计算中可能需要几分钟甚至几小时。这对于实时性要求高的场景是硬伤。

    2. 技术标准不统一
    不同厂商的隐私计算平台往往互不兼容,形成了新的“技术孤岛”。行业急需统一的标准和协议。

    3. 安全假设的局限性
    每种技术都有其安全前提。比如TEE需要相信芯片厂商没留后门,联邦学习假设参与方不会恶意篡改模型。现实中这些假设可能不总是成立。

    4. 法律与合规的灰色地带
    虽然《个人信息保护法》鼓励隐私计算,但具体到什么程度算合规,不同监管部门可能有不同理解。

    5. 成本与复杂度
    部署隐私计算系统需要专业人才和额外投入,对中小企业门槛较高。


    五、未来的隐私计算

    市场规模快速增长
    IDC预测,到2026年,中国隐私计算市场规模将突破200亿元人民币,年复合增长率超过40%。这不仅是技术趋势,更是法律和市场的双重驱动。


    技术融合加速
    隐私计算正在与区块链、人工智能、云计算深度融合:

  • 区块链确保计算过程可追溯、不可篡改

  • AI芯片加速加密计算

  • 云服务让隐私计算“开箱即用”


    标准化进程加快
    中国信通院、IEEE等机构正在推动隐私计算标准的制定。未来可能出现类似TCP/IP的通用隐私计算协议。


    应用场景拓展
    从目前的金融、医疗、政务,向更多领域渗透:

  • 车联网:车辆共享路况数据但不暴露位置

  • 物联网:设备协同学习但不泄露用户习惯

  • 元宇宙:虚拟资产交易保护用户身份

来源:公众号@特大号


    随着《个人信息保护法》的实施和AI浪潮的推进,隐私计算正在从“可选项”变成“必选项”。那些能更好平衡数据利用和隐私保护的企业,将在未来的竞争中占据先机。

    下一次当你在手机上点击“同意数据使用”时,背后的技术可能已经大不相同。隐私计算这场静悄悄的革命,正在重新定义数字时代的信任机制——让数据价值充分流动,让个人隐私坚如磐石。    

    这不仅是技术的进步,更是数字文明走向成熟的标志。


END


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