広域こういき分散ぶんさん配置はいちされた秘密ひみつ計算けいさんサーバーでも「実用じつよう的てきな時間じかん内ない」にAI分析ぶんせき処理しょりが可能かのう

NTT、IOWN APNで遠隔えんかくデータセンター間あいだの秘密ひみつ計算けいさん処理しょりを高速こうそく化か

2024年ねん06月がつ12日にち 15時じ00分ふん更新こうしん

文ぶん● 大河原おおかわら克行かつゆき　編集へんしゅう● 大塚おおつか／TECH.ASCII.jp

　NTTは2024年ねん6月がつ12日にち、遠隔えんかく地ちにあるデータセンターどうしをIOWNの「オールフォトニクスネットワーク」（IOWN APN）で接続せつぞくすることにより、広域こういきに分散ぶんさん配置はいちされたサーバーでも、秘密ひみつ計算けいさん（秘密ひみつ分散ぶんさん方式ほうしき）による実用じつよう的てきなAI分析ぶんせきシステムが構築こうちくできることを実証じっしょうしたと発表はっぴょうした。

　今回こんかいの発表はっぴょうは、低てい遅延ちえん／大だい容量ようりょうネットワークであるIOWN APNの特徴とくちょうを生いかすことで、異ことなるデータセンターにあるシステム間あいだでの秘密ひみつ計算けいさんを実用じつよう化か可能かのうにするもの。企業きぎょう間あいだのデータ連携れんけい活用かつようを促うながすほか、郊外こうがいデータセンターの活用かつようも促うながし、災害さいがい対策たいさくやエネルギー利用りようを最適さいてき化かする点てんでもメリットが見込みこまれるという。

NTT社会しゃかい情報じょうほう研究所けんきゅうじょ社会しゃかい情報じょうほう流通りゅうつう研究けんきゅうプロジェクト主幹しゅかん研究けんきゅう員いんの森田もりた哲之てつゆき氏し

従来じゅうらい比ひ7分ぶんの1の時間じかんで、分散ぶんさんデータセンター間あいだの秘密ひみつ計算けいさんを実行じっこう

　秘密ひみつ計算けいさんとは、暗号あんごう化かされたデータを復号ふくごうすることなくそのまま計算けいさんし、計算けいさん結果けっかのみを出力しゅつりょくする技術ぎじゅつだ。機密きみつ情報じょうほうや機微きび情報じょうほうなどを安全あんぜんに分析ぶんせき処理しょりすることができる。この技術ぎじゅつにはいくつかの方式ほうしきがあるが、今回こんかいの実証じっしょうでは「秘密ひみつ分散ぶんさん」と呼よばれる方式ほうしきが用もちいられた。

　秘密ひみつ分散ぶんさん方式ほうしきの秘密ひみつ計算けいさんシステムでは、3つ（以上いじょう）のサーバーを利用りようし、暗号あんごう化かした状態じょうたいのデータを各かくサーバーに分散ぶんさん保管ほかんする。計算けいさん処理しょり時じには各かくサーバーが協調きょうちょうして、それぞれが持もつ小ちいさなデータ片へんをひんぱんに受うけ渡わたししながら、目的もくてきの計算けいさん（分析ぶんせき）処理しょりを行おこなう。その結果けっか、復号ふくごう可能かのうな計算けいさん結果けっかが出力しゅつりょくされる仕組しくみだ。

秘密ひみつ分散ぶんさん方式ほうしきの秘密ひみつ計算けいさん処理しょりの概要がいよう。サーバー間あいだで暗号あんごうデータ片へんをやり取とりしながら秘密ひみつ計算けいさん（分析ぶんせき処理しょり）を実行じっこうする

　NTT社会しゃかい情報じょうほう研究所けんきゅうじょの森田もりた哲之てつゆき氏しは、社会しゃかい全体ぜんたいでデータ活用かつようを促進そくしんしていくうえで、秘密ひみつ計算けいさん技術ぎじゅつが重要じゅうような鍵かぎを握にぎることを説明せつめいする。

　「データを活用かつようしたAIサービスが進展しんてんする一方いっぽうで、個人こじんのプライバシーや営業えいぎょう秘密ひみつに関かかわるデータは情報じょうほう漏洩ろうえいや不正ふせい利用りようの懸念けねんがあり、組織そしき横断おうだんでのデータ利り活用かつようが進すすんでいない。秘密ひみつ計算けいさん技術ぎじゅつによって、データ保有ほゆう者しゃは安心あんしんしてデータを提供ていきょうでき、データ利用りよう者しゃはより多おおくのデータを活用かつようした価値かち創造そうぞうができる」（森田もりた氏し）

　秘密ひみつ分散ぶんさん方式ほうしきの秘密ひみつ計算けいさんシステムは、高速こうそくな分析ぶんせきができる一方いっぽうで、サーバー間あいだのトラフィックが大量たいりょうに発生はっせいし、通信つうしんのレイテンシ（遅延ちえん）の影響えいきょうも受うけやすい。そのため、これまではすべてのサーバーをひとつのデータセンターに配置はいちすることが一般いっぱん的てきだった。

　今回こんかいの実証じっしょうでは、地域ちいき分散ぶんさんしたデータセンターをIOWN APNでつなぎ合あわせるかたちで、秘密ひみつ分散ぶんさん方式ほうしきの秘密ひみつ計算けいさんシステムを構築こうちくし、秘密ひみつ計算けいさんを実行じっこうした。具体ぐたい的てきには、NTT西日本にしにほんが構築こうちくした京橋きょうばし（大阪おおさか）、堂島どうじま（大阪おおさか）、神戸こうべ（兵庫ひょうご）の3カ所かしょのデータセンターをAPNで接続せつぞく。10万まん件けんのダミーデータセットを学習がくしゅう対象たいしょうとするAIモデルのトレーニングを行おこない、処理しょりにかかる時間じかんを計測けいそくした。

今回こんかいの実証じっしょう実験じっけん環境かんきょう。これまでは同どう一いちデータセンター内ないに配置はいちしていたサーバーを、遠隔えんかくデータセンター（最大さいだい距離きょり70km）に分散ぶんさん配置はいちして処理しょり時間じかんを計測けいそくした

　上述じょうじゅつした京橋きょうばし～神戸こうべデータセンター間あいだはおよそ70kmの距離きょりがあり、一般いっぱん的てきなインターネット接続せつぞくで発生はっせいするレイテンシは18ミリ秒びょうだが、APN接続せつぞくによってそれが0.8ミリ秒びょうまで抑おさえられるという。その結果けっか、秘密ひみつ計算けいさんによる10万まん件けんのトレーニングも、インターネット接続せつぞく時じの処理しょり時間じかん（約やく157分ふん）のおよそ7分ぶんの1の時間じかん（約やく22分ふん）で完了かんりょうした。また、分散ぶんさんサーバーを同どう一いちデータセンター内ないに配置はいちして処理しょりした場合ばあい（約やく15分ふん）と比較ひかくしても、1.5倍ばい程度ていどの時間じかんで抑おさえられたという。

　同様どうように、データセットを50万まん件けんに増ふやした実験じっけんでは、インターネット接続せつぞく環境かんきょうでは13時間じかんかかったものがAPN接続せつぞくでは約やく110で完了かんりょうした。こうした実験じっけん結果けっかについて、森田もりた氏しは「インターネット接続せつぞくでは一いち晩ばんかかる計算けいさんが、APNならば1営業えいぎょう日び内ないに完了かんりょうするため、試行錯誤しこうさくごを繰くり返かえすことができる。実用じつよう的てきな時間じかん内ないで、AIモデルの探索たんさくが可能かのうになる」と説明せつめいした。

より具体ぐたい的てきなユースケースの実験じっけんと課題かだい解決かいけつを目指めざす

　NTTでは、早はやい段階だんかいから秘密ひみつ計算けいさん技術ぎじゅつの可能かのう性せいに着目ちゃくもくし、研究けんきゅう開発かいはつに取とり組くんできた。現在げんざいは、国際こくさい的てきな標準ひょうじゅん化かの取とり組くみにおいても主導しゅどう的てきな役割やくわりを担になっている。

　「秘密ひみつ計算けいさん技術ぎじゅつそのものは1980年代ねんだいから研究けんきゅうが進すすんでいたが、計算けいさんが低速ていそくであることが課題かだいだった。近年きんねん、その課題かだいが解決かいけつされ、とくに秘密ひみつ分散ぶんさん方式ほうしきの採用さいようによって実用じつよう的てきな速度そくどになってきている。ただし、サーバー間あいだでひんぱんな通信つうしんが必要ひつようになるため、遠距離えんきょりデータセンター間あいだを接続せつぞくした利用りようは、これまでは通信つうしん速度そくどの観点かんてんから難むずかしかった。IOWN APNでは、ネットワーク、端はし末まつ、チップの中なかまで新あらたな光ひかり技術ぎじゅつを導入どうにゅうすることで低てい遅延ちえん通信つうしんや大だい容量ようりょう通信つうしんが可能かのうであり、超ちょう高速こうそく処理しょりが実現じつげんできるため、これまでの課題かだいを解決かいけつできると期待きたいしている」（森田もりた氏し）

　今回こんかい、実用じつよう的てきな利用りようができることが実証じっしょうされたことを受うけて、NTTでは今後こんご、より具体ぐたい的てきなユースケースを想定そうていした検証けんしょうや、実際じっさいの導入どうにゅうに向むけた運用うんよう課題かだいの解決かいけつに向むけた共同きょうどう実験じっけんなどに取とり組くんでいく方針ほうしんだ。

　「東京とうきょう～大阪おおさか間あいだのような、さらに長距離ちょうきょりのデータセンター間あいだをAPN接続せつぞくした環境かんきょうでの実験じっけんなども必要ひつようだと考かんがえている。『手軽てがるに秘密ひみつ計算けいさんを行おこないたい』というニーズ、医療いりょう機関きかんのように『機微きびなデータは手元てもとに置おいておきたい』というニーズにも対応たいおうしたい。2024年度ねんど中ちゅうには具体ぐたい的てきなユースケースの実験じっけんを開始かいししたいと考かんがえているので、一緒いっしょにやりたいという企業きぎょうにはぜひ参加さんかしてもらいたい」（森田もりた氏し）