Исследовательская группа из Университета штата Аризона и Мэрилендского университета опубликовала техническую статью, представляющую инновационный фреймворк под названием SEAL, предназначенный для решения проблем безопасности в процессорах вычислений в памяти (Compute-in-Memory — CiM) на основе 3D-архитектуры. Это нововведение направлено на сокращение уязвимостей к ошибкам, возникающим из-за совместного использования сетей распределения питания в многоарендных средах.
Что меняет фреймворк SEAL?
Процессоры вычислений в памяти на основе 3D-архитектуры полагаются на вертикальное размещение различных слоев памяти для ускорения выводов глубоких нейронных сетей. Тем не менее, совместное использование ресурсов питания разными пользователями (многоарендность) создает уязвимости безопасности, которые могут быть использованы злоумышленниками. Фреймворк SEAL интеллектуально оптимизирует распределение слоев нейронной сети по физическим слоям процессора, связывая наиболее важные и чувствительные слои нейронной сети с наиболее устойчивыми к ошибкам физическими слоями.
Результаты производительности и безопасности
Оценки, проведенные с использованием таких моделей, как ResNet-18 и Qwen2.5-3B, показали значительное улучшение устойчивости к ошибкам:
- Достигнуто снижение уязвимости к ошибкам до 3,9 раза для модели ResNet-18.
- Достигнуто снижение уязвимости к ошибкам до 7,8 раза для модели Qwen2.5-3B.
- В конфигурациях, активно использующих память ReRAM, SEAL успешно разместил все критически важные слои в слоях с низкой подверженностью ошибкам, сведя вероятность возникновения сбоев к технически минимальному уровню.
Что это значит для пользователей?
Такой подход гарантирует сохранение точности интеллектуальных моделей: точность ResNet-18 осталась в пределах 0,06 процентного пункта от базового уровня без ошибок, в то время как модель Qwen2.5-3B сохранила уровень перплексии в тех же пределах. Эта разработка представляет собой важный шаг на пути к обеспечению безопасности аппаратной инфраструктуры, используемой для работы искусственного интеллекта, особенно в центрах обработки данных, которые полагаются на передовые технологии памяти, где производительность измеряется не только скоростью, но и надежностью защиты от атак, нацеленных на стабильность системы через энергетические сети.