南京大學傅玉祥獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉南京大學申請的專利模乘精簡的同態加密神經網絡線性層硬件加速系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115776367B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202211356621.4,技術領域涉及:H04L9/00;該發明授權模乘精簡的同態加密神經網絡線性層硬件加速系統是由傅玉祥;王藝霖;李麗;宋文清;沈思睿;李偉;何書專設計研發完成,并于2022-11-01向國家知識產權局提交的專利申請。
本模乘精簡的同態加密神經網絡線性層硬件加速系統在說明書摘要公布了:本發明公開了一種模乘精簡的同態加密神經網絡線性層硬件加速方法及系統,該方法包括:用戶端接收輸入的神經網絡模型的權重數據,并采用加法二次冪方法進行量化,然后進行重排和轉置;用戶端接收輸入的神經網絡模型的源數據,并采用img2col的方式進行重排,然后進行轉置,并編碼為明文多項式;用戶端將編碼后的明文多項式加密為同態加密方案對應的密文,并與處理后的權重數據一起發送到硬件加速器;硬件加速器對密文和權重數據開啟同態加密條件下的神經網絡線性層運算,并將運算結果反饋到用戶端。本發明減小了模乘運算器的計算周期和資源開銷,提升了計算效率。
本發明授權模乘精簡的同態加密神經網絡線性層硬件加速系統在權利要求書中公布了:1.模乘精簡的同態加密神經網絡線性層硬件加速系統,其特征在于,包括同態加密密文標量乘累加運算陣列,所述同態加密密文標量乘累加運算陣列包括預定個運算單元,每一運算單元包括源數據緩沖區、輸出緩沖區和乘累加簇,每個乘累加簇包括控制器、權重緩沖區、預定個依序連接的乘累加運算器和模加器, 所述源數據緩沖區、權重緩沖區和乘累加運算器的數量相等,每個源數據緩沖區輸出至各個運算單元的同一層次的乘累加運算器,每個權重緩沖區輸出至其所在運算單元的所有乘累加運算器; 該乘累加運算器由一個精簡模乘器和一個模加器構成,模乘器的輸入包括源數據,量化權重和模數,模加器的輸入包括模乘器的輸出結果,上一階段的累加結果和模數;每個周期向乘累加器送入一組源數據和權重,在流水線建立之后,輸出端即可以流水的輸出每一拍的累加結果; 所述乘累加簇基于優化后的加法二次冪量化算法設計,包括如下步驟: 步驟S11、獲取原始權重數據x,并將其量化得到一個n比特的定點數 Qset={x|x=x1+x2,x1∈Q1,x2∈Q2}∩[-1,1; 其中,函數signx用于判斷輸入值x的符號,當x≥0時,該函數signx返回1,否則返回0;函數findnearest返回集合Qset中和x最接近的值;集合Qset中的元素由另外兩個特定集合Q1和集合Q2中的元素彼此相加得到; 步驟S12、取a1≤a2=log2n,將上式變換為: 式中,0≤k1,k2≤n-1,φ1,φ2∈{0,1}。
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