作者：周俊
引言
螞蟻金服過去十五年，重塑支付改變生活，為全球超過十二億人提供服務，這些背后離不開技術(shù)的支撐。在2019杭州云棲大會上，螞蟻金服將十五年來的技術(shù)沉淀，以及面向未來的金融技術(shù)創(chuàng)新和參會者分享。我們將其中的優(yōu)秀演講整理成文并將陸續(xù)發(fā)布在“螞蟻金服科技”公眾號上，本文為其中一篇。
正文：
在人工智能時代，數(shù)據(jù)是AI領(lǐng)域的石油，如果沒有數(shù)據(jù)很難將AI更好的落地。但是數(shù)據(jù)孤島阻礙了數(shù)據(jù)的獲取和利用，螞蟻金服在三年前開始布局隱私保護機器學習，致力于在保護數(shù)據(jù)安全和隱私保護的前提下進行機器學習，我們稱之為共享智能。我們之前分享了共享智能的理念和原理，今天，我們想聊聊共享智能的發(fā)展與應用趨勢。
人工智能目前存在的難題是魚與熊掌不可兼得，也就是隱私性跟可用性難以兼顧。如果你想要你的AI系統(tǒng)能發(fā)揮作用，就可能需要犧牲隱私。但是，在大量真實場景中，如果做不到同時兼顧隱私和可用性，會導致很多AI落地的困境。
舉幾個例子。
首先是貸款風控，用戶想要買房去銀行貸款，在銀行A可能被判定為“壞人”，沒有辦法給他進行貸款，因為這個機構(gòu)持有這個人部分數(shù)據(jù)，同樣的用戶到了機構(gòu)B，這個機構(gòu)B基于它擁有的部分數(shù)據(jù)，有可能會給予他貸款，這樣矛盾的情況比比皆是，皆是因數(shù)據(jù)不通導致。
在智慧醫(yī)療領(lǐng)域，有些罕見病在每個醫(yī)院的案例都不多，如果我們能把各個醫(yī)院的案例共享起來，就能獲得更多的樣本數(shù)據(jù)，從而可以利用AI進行更準確的診斷，但是這個案例里面技術(shù)不是最優(yōu)先的，對醫(yī)院來說，它有責任保護患者的隱私，如何確保在共享案例的同時，不泄漏用戶的隱私才是首先要解決的。
數(shù)據(jù)孤島的問題會給AI落地和應用帶來很多類似的難題。
現(xiàn)實環(huán)境中，數(shù)據(jù)在這個圖中是不通的，有的地方可能有一些短暫的鏈接，絕大部分數(shù)據(jù)在這個圖中處于斷開狀態(tài)。我們的目標是想打通數(shù)據(jù)孤島，用技術(shù)的方法解決技術(shù)的問題。通過技術(shù)保護數(shù)據(jù)安全的情況下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和價值的傳遞。
共享智能：可用不可見
對于共享智能，我們希望達到的目標是數(shù)據(jù)可用不可見，在多方參與且各數(shù)據(jù)提供方與平臺方互不信任的場景下，能夠聚合多方信息進行機器學習，并確保各參與方的隱私不被泄漏，數(shù)據(jù)不被濫用。
為了達到這一目標，我們使用了很多業(yè)界已有的技術(shù)，比如學術(shù)圈一直在研究的差分隱私、很多大數(shù)據(jù)廠商在探索的可信執(zhí)行環(huán)境、隨著計算力和硬件技術(shù)的提升+密碼學突破而廣受重視的多方安全計算等。還有一些情況，目標數(shù)據(jù)比較少，但源領(lǐng)域數(shù)據(jù)較多，我們采用遷移學習的方法去做數(shù)據(jù)共享，這個也屬于我們大的技術(shù)范疇。
具體來看的話，第一種方案是可信執(zhí)行環(huán)境的方案，主要依賴中間的硬件級的保險箱Enclave，雙方通過一些密碼學的機制，把數(shù)據(jù)進行加密，加密之后只有在密碼箱里面才能解密，解密以后做各式各樣的計算，因為密碼箱是第三方可信的密碼箱，大家不信任彼此的情況下，信任密碼箱即可，這樣在數(shù)據(jù)隱私不會泄露的情況下，去做各式各樣AI的算法。
這種方案依賴可信硬件，通過數(shù)據(jù)加密的方式，集中傳送到可信的平臺。對于一些機構(gòu)，本身就已經(jīng)上云，把所有的東西都存放在云上面，所有的技術(shù)在云上面部署，那么采用這種方式非常快速便捷，同時又能達到很好的隱私保護的效果。
第二種方案是偏軟件級別的方案，我們在中間把數(shù)據(jù)做相應的處理后再進行計算。比如說像秘密分享的技術(shù)，通過把數(shù)據(jù)拆分完以后，幾方通過發(fā)送隨機數(shù)來完成運算，然后可以完成各式各樣AI的計算和模型；還有像同態(tài)加密這樣的方法，在加密后的空間里面做相應的運算來完成AI的計算，中間有一個控制模塊來共同完成學習的目標。這個方式本身不涉及到硬件，是偏軟件+密碼學的方案，中間出去的是隨機數(shù)/加密中間結(jié)果，目前業(yè)界隱私+AI結(jié)合的方向上，用這個方案相對來說比較多。
星云Nebula：共享智能網(wǎng)絡
共享智能需要多方參與，我們設(shè)計了星云Nebula共享智能網(wǎng)絡架構(gòu)，對于螞蟻金服而言，希望跟合作方共同打造這樣的共享智能網(wǎng)絡。
網(wǎng)絡中存在各式各樣的計算節(jié)點，能夠在某個管理平臺中進行觸發(fā)實現(xiàn)AI計算。這個共享智能網(wǎng)絡，可以用不同的技術(shù)完成共享智能的目標，比如，構(gòu)建聯(lián)合營銷網(wǎng)絡，節(jié)點之間可任意組網(wǎng)，采用多方安全計算技術(shù)來實現(xiàn)聯(lián)合營銷，同時管理節(jié)點可以部署在任何的地方；對于某些機構(gòu)而言，可能沒有很強的AI能力和多方計算能力，那他們可以依賴于云這樣的技術(shù)，將數(shù)據(jù)放在可信執(zhí)行環(huán)境中，去參與建設(shè)這樣的網(wǎng)絡，通過這樣的共享智能技術(shù)來解決AI落地最后一公里的難題。
我們整個計算節(jié)點的架構(gòu)如上圖，最底層跟正常環(huán)境比較相似，左邊是各式各樣的可信執(zhí)行環(huán)境，右邊是正常的CPU、GPU環(huán)境。上面會有統(tǒng)一的API層來屏蔽這些不同的細節(jié)。
再往上面，會有本地的計算，這個計算本身會跟通用的開源框架稍有差異，我們會把現(xiàn)在流行的版本改成安全的版本，比如安全的XGBoost。中間做MPC的時候，我們會提供各式各樣的技術(shù)，混淆電路、OT等等這樣的技術(shù)，最頂層提供一些可視化跟交互式的接口，普通的用戶通過這樣的調(diào)用就可以完成復雜的多方計算的操作。同時支持各種保護隱私的安全模型推斷。
我們希望通過這樣的架構(gòu)完成共享智能技術(shù)，并且打造了可視化的界面，采用拖拽式的方式就可以快速高效完成整個AI計算的構(gòu)建。
上述共享智能架構(gòu)現(xiàn)在已經(jīng)達到了較好的完備性、易用性和穩(wěn)定性的目標，在很多的地方已經(jīng)進行了落地。在完備性方面，我們實現(xiàn)了功能完備和場景完備，目前主要是支持風控和其它AI典型場景，里面的算法比較全面，涵蓋了線性模型、樹模型、深度學習、圖神經(jīng)網(wǎng)絡等各個方向；在易用性方面，我們希望能夠更好的推廣這種建模技術(shù)，同時又能“屏蔽”一些底層技術(shù)（可信執(zhí)行環(huán)境、多方安全計算等），降低大家學習使用的成本；在穩(wěn)定性方面，我們實現(xiàn)了共享智能計算的集群化，并且支持遠程運維。
我們已經(jīng)將共享智能上線到大數(shù)據(jù)智能平臺上，下面這個demo，是一個多方安全計算的AI建模展示。
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前面預處理部分跟正常的AI建模看起來一樣，通過拖拽式操作，把數(shù)據(jù)進行了預處理以后，送到共享智能建模中，會產(chǎn)生AI運算的結(jié)果。通過這種方式能夠大幅度降低新技術(shù)的使用門檻，方便業(yè)務方使用。
螞蟻金服在共享智能領(lǐng)域里建設(shè)了三年多，發(fā)布論文超過10篇，獲得專利超過80余項，在標準立項上我們在IEEE共享智能和ITU-T MPC國際標準、CCSA共享智能行業(yè)標準以及AIOSS / AIIA共享智能聯(lián)盟標準方面都在同步推進，也獲得了一些創(chuàng)新獎項。
共享智能落地案例
接下來分享三個典型落地案例。
一個是在安全風控領(lǐng)域，聯(lián)合生態(tài)伙伴來建立安全風控網(wǎng)絡。生態(tài)伙伴使用前面介紹的可信執(zhí)行環(huán)境技術(shù)，把數(shù)據(jù)加密傳輸?shù)骄W(wǎng)絡中共建這個模型，打擊虛假交易、團伙作案等，大幅度提升風控準確率，實現(xiàn)風控網(wǎng)絡的凈化。通過這樣的風控網(wǎng)絡平臺，使得商家每天新增很多的交易，同時降低資損。
第二個是中和農(nóng)信，我們通過數(shù)據(jù)融合大幅度提高風控性能，把原來傳統(tǒng)的線下模式，變成線上自動過審模式，完成授信只需5分鐘，8個月累計放款31.9億，授信成功人數(shù)44萬人，業(yè)務覆蓋20+省區(qū)，300+縣城，10000+個鄉(xiāng)村，助力實現(xiàn)農(nóng)村普惠金融。
第三個是與江蘇銀行進行的信貸聯(lián)合風控，還記得我們前面的例子嗎？因為數(shù)據(jù)不完整，導致風控決策錯誤，現(xiàn)在通過共享智能技術(shù)，雙方可以完成共同的模型構(gòu)建，通過這樣的機制實現(xiàn)聯(lián)合風控，使得效果有大幅度提升。同時在這個過程中，用戶的數(shù)據(jù)和隱私得到了有效保護。
總的來說，我們想構(gòu)建開放的共享智能網(wǎng)絡，希望有更多的伙伴、機構(gòu)參與進來，一起完成建設(shè)，打破數(shù)據(jù)孤島，助力AI技術(shù)更好的落地和應用。
