エッジ・クラウド環境における医療データのプライバシー保護のための統合セキュリティ
Rasanga Jayaweera1, Himanshu Agrawal1, Nickson M Karie1
1School of Electrical Engineering, Computing and Mathematical Sciences, Curtin University, Bentley, WA 6102, Australia.
この研究では,連邦学習 (FL) とホモモルフ暗号 (HE) を使用した医療におけるAIモデルを訓練するためのプライバシー保護方法が紹介されています. 新しい HEAT-FL フレームワークは,暗号化パラメータを適応的に調整することで,安全性と効率性を高め,トレーニング時間を大幅に短縮します.
科学分野:
- 医療情報学
- サイバーセキュリティ
- 人工知能
背景:
- 医療におけるデジタルトランスフォーメーションは 患者のデータプライバシーのリスクを高めています
- 第三者のMachine Learning as a Service (MLaaS) ソリューションはプライバシーの問題を提起しています.
- 規制の遵守 (HIPAA,GDPR) はヘルスケアデータの主要な懸念事項です.
研究 の 目的:
- 医療におけるAIモデルを訓練するための分散型でプライバシーを守るアプローチを提案する.
- 安全なモデルのトレーニングのために,ホモモルフな暗号化 (HE) と統合された学習 (FL) を統合する.
- 統合学習のための新しいホモモルフ暗号化ベースの適応チューニング (HEAT-FL) フレームワークを導入する.
主な方法:
- 連邦学習 (FL) を分散型モデルトレーニングに活用する.
- モデルパラメータを暗号化するCKKSスキームでホモモルフ暗号 (HE) を実装する.
- モデル層の感度に基づいて暗号化パラメータのための適応チューニングメカニズム (HEAT-FL) の開発.
主要な成果:
- HEAT-FLフレームワークは,セキュアな集約中にモデルパラメータが保護されていることを保証します.
- アダプティブ・エンクリプションは 実行時間の効率を向上させながら セキュリティを維持します
- 適応性のない方法と比較して,10人のクライアントで56. 5%,4人のクライアントで54. 6%の暗号化時間が大幅に短縮された.
結論:
- 提案されたHEAT-FLフレームワークは,医療におけるプライバシーを守るAIモデルトレーニングのための安全で効率的なソリューションを提供します.
- アダプティブ暗号化パラメータの選択は,セキュリティとランタイムパフォーマンスのバランスをとります.
- このアプローチは,デジタルヘルスケアの変革における重要なデータプライバシーの課題に取り組んでいます.
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