Concrete v2.7：GPU Wheel、扩展的函数组合及其他改进

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Concrete v2.7：GPU Wheel、扩展的函数组合和其他改进

2024年7月5日

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Quentin Bourgerie

我们很高兴地宣布，Concrete v2.7 引入了第一个可以加速 GPU 计算的 wheel！在这个新版本中，我们还扩展了对函数组合的支持，并在 Python 前端为用户添加了几个新功能。

GPU 加速

对于那些一直在关注我们 GitHub 仓库的人来说，你知道在 GPU 上加速全同态加密（FHE）是一项具有挑战性的任务。经过数月努力和重大进展，我们很高兴地宣布 FHE 的 GPU 加速现已正式提供给最终用户。

Concrete 旨在使 FHE 易于使用，因此开发人员可以利用其强大功能，而无需广泛了解 FHE 或 GPU 加速。要使用 GPU 加速，只需安装支持 GPU 加速的 Concrete wheel，并在编译时添加 use_gpu 选项。你可以在我们的 Zama 公共 PyPI 中找到 GPU。有两个仓库：一个用于 CPU wheel（包括 nightly 版本），一个用于 GPU wheel。要安装 GPU wheel，你只需在安装命令中指定我们的 GPU 仓库即可。

pip install concrete-python --index-url https://pypi.zama.ai/gpu

安装 GPU wheel 后，你需要将编译函数的 use_gpu 选项设置为 True，Concrete 编译器/运行时将在后台执行其余操作，以利用主机的所有可用 CPU 和 GPU。

from concrete import fhe

@fhe.compiler({"x": "encrypted"})
def myfunction(x):
   ...

myfhefunction = myfunction.compile(inputset, use_gpu=True)

重要的是要注意，配备 GPU 的主机并不总是比只有 CPU 的机器快。性能提升取决于硬件和工作负载。一个关键因素是可并行化工作量及其粒度，因此，例如，在线性代数方面工作量大的工作负载往往会受益于 GPU。

我们已经对在三个不同系统上运行 CIFAR-10 的此功能进行了基准测试：

• AWS hpc7a.96xlarge，具有 192 个 CPU 硬件线程
• Hyperstack n3-H100x4，具有 124 个硬件线程和 4 个 GPU H100
• Hyperstack n3-H100x8，具有 252 个硬件线程和 8 个 GPU H100

此基准测试的执行时间（无论是在精确模式还是近似 PBS 模式下）如下：

正如我们所看到的，在这种使用案例中，GPU wheel 比 CPU wheel 快 2.5 倍。

增强的函数组合

在我们之前的版本 Concrete v2.7 中，引入了 模块，它允许组合多个函数。但是，由于它依赖于可用的最简单的算法来选择密码学参数，因此支持非常有限，这意味着整个模块都使用同一组参数。根据你的模块，这种方法可能会严重影响性能。

Concrete v2.7 通过使用基于分区的方案改进了模块优化。此方法允许为模块的不同部分使用不同的加密参数。通过基于子部分的精度要求对图进行分区，你可以独立优化不同的分区并产生更严格的加密参数。

与往常一样，此复杂性完全由 Concrete 处理。如果你已经在使用模块，只需更新 Concrete 即可享受性能提升。

如果你想要更严格的加密参数，Concrete v2.7 现在允许你指定模块中函数之间的实际依赖关系。这使编译器能够应用更积极的分区，从而加快执行速度。

以下代码段显示了如何指定输入和输出之间的依赖关系。你可以在此处找到有关 wiring API 的更多信息。

from concrete import fhe
from fhe import Wired, Wire, Output, Input

@fhe.module()
class Collatz:

   @fhe.function({"x": "encrypted"})
   def collatz(x):
       y = x // 2
       z = 3 * x + 1
       is_x_odd = fhe.bits(x)[0]
       ans = fhe.multivariate(lambda b, x: b * x)(is_x_odd, z - y) + y
       is_one = ans == 1
       return ans, is_one

   composition = Wired(
       [\
           Wire(Output(collatz, 0), Input(collatz, 0)\
       ]
   )

其他改进

最后， Concrete v2.7 包括几个其他的细微改进，你可以在 GitHub 或 发行说明 中找到它们。这些改进不需要对 API 进行任何更改，因此我们鼓励你测试我们的最新版本，并在无需任何额外工作的情况下享受这些改进带来的好处。

感谢你一直以来的支持和反馈，我们将努力使 FHE 对每个人都更易于访问和高效。

附加链接

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• 原文链接： zama.ai/post/concrete-v2...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～