北京金融科技產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟-FATE隱私計算開源框架金融行業(yè)技術(shù)應(yīng)用報告

1evelopmentReportofOpenninancialIndustry北京金融科技產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟2前言本報告由北京金融科技產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟開源專業(yè)委員會組織編寫3鵬柚文梓國：楊強涂曉軍聶麗琴魯金彪李艷程勇文定周雍愷黃安埠昕曄張宏李克鵬苗天麒遠健梁曄華李鈺高翔楊揚統(tǒng)稿：丁文定份有限公司、深圳致眾銀行股份有限公司、中國銀聯(lián)有限公司、建信金融科技有限責廣發(fā)銀行股份有限公司、北京神業(yè)銀行股份有限公司、騰訊云計算(北京)有限責任公司：、華夏銀行股份有限公司、泰康保險集團股份有限公司、星環(huán)信息科技(上海)股份有限公司、同盾科技有限公司、上海同態(tài)信息科技有限責任公司、神譜科技(上海)有限公司、神州融安數(shù)字科技(北京)有限公司4 8 5概述邁入了重要發(fā)展階段。障用戶隱私安全同時，。6本報告對主流隱私計算開源框架和金融業(yè)隱私計算開源生7值投資到技術(shù)分析，8(一)數(shù)據(jù)需求推動發(fā)展隱私計算的必要性據(jù)，與場景數(shù)據(jù)，9(二)開源成為重要途徑源隱私計算技術(shù)通過開放、連接、協(xié)作、2．開源實現(xiàn)隱私計算技術(shù)安全可證明源隱私計算技術(shù)及第三方機構(gòu)安全認證難以徹底解決安全可證供方本身潛在的作惡風險，題，從而滿足安全可證明，3．開源助力隱私計算技術(shù)普惠。(三)政策環(huán)境提供支持數(shù)據(jù)來源：中國信通院《隱私計算白皮書(2021)》鼓勵金融機構(gòu)將開源技術(shù)應(yīng)用作為提高核心技術(shù)自主可控能力年)》(以下簡稱《發(fā)展規(guī)劃》)將“充分釋放數(shù)據(jù)要素潛能”列為未來四年八項重點任務(wù)之一，要求“推動數(shù)據(jù)有序共享”。社會主義市場經(jīng)濟體制提供堅強支撐”。各行業(yè)積極響應(yīng)國家、用的“可控可計量”3。22020年國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于構(gòu)建更加完善的要素市場化配置體制機制的意見》，要求“探索建立統(tǒng)理制度，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和規(guī)范性，豐富數(shù)據(jù)產(chǎn)品。制定數(shù)據(jù)隱私保護制度和安全審查制用于大數(shù)據(jù)環(huán)境下的數(shù)據(jù)分類分級安全保護制度，加強對政務(wù)數(shù)據(jù)、企業(yè)商業(yè)秘密和個人數(shù)據(jù)的保護?！?2022年國務(wù)院辦公廳印發(fā)《要素市場化配置綜合改革試點總體方案》要求“探索‘原始數(shù)據(jù)不出域、數(shù)的交易范式，在保護個人隱私和確保數(shù)據(jù)安全的前提下，分級分類、分步有序推動部分領(lǐng)可控可計量’”。金融行業(yè)對運用開源技術(shù)平臺開展高質(zhì)量金融場景應(yīng)用建設(shè)的(一)特點概況間fted1.用于安全和私有深度學(xué)習的Python庫tedoutLabs成了安全多方計算、同態(tài)加用預(yù)先構(gòu)建的協(xié)議或使用TF-Encrypted的可插拔架構(gòu)構(gòu)建和測syloe提供一個在可信執(zhí)行環(huán)境(TEEs)中執(zhí)Asylo架，它包感通信的功能和服務(wù)，有的出現(xiàn)使得更多的開發(fā)人員能夠使用MesaTEEpacheTeclave4和云服務(wù)流必須經(jīng)過關(guān)和訪問控制安全地將云用戶的數(shù)據(jù)和代碼執(zhí)行隔里的操作系統(tǒng)、虛擬機管理器 (VMM/hypervisor)、或相鄰的其他虛碼的完戶也可保遠程nook1編程模型1.工業(yè)級框架，統(tǒng)一計算，存儲，通信抽象層，適配不同的計算引擎，存儲引擎，通信引擎2.提供一站式的聯(lián)邦模型企業(yè)級服務(wù)解決方案。提供多插件支持聯(lián)邦學(xué)習企業(yè)和科研應(yīng)用3.支持主流的分類、回歸、聚類和遷移學(xué)習的聯(lián)邦化算法4.提供多種安全計算協(xié)議支撐上層應(yīng)Fle據(jù)為主有提高件系統(tǒng)arn4高2.采用云原生部署方案。數(shù)據(jù)存放在HDFS，用MySQL存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過eFL51.基于飛槳(PaddlePaddle)和netes度學(xué)習設(shè)計，提供在計算機視言處理、推薦算法等領(lǐng)域的略及應(yīng)用場景規(guī)模分布式集群部署發(fā)接口允許各方定義私有化的基礎(chǔ)編程框架，并封裝了一些學(xué)習數(shù)據(jù)集1L1動a51.集成了3方參與的安全多方計算TensorFlow計算框架r7點約束方面的差的模型時遵守//聯(lián)合訓(xùn)練arn/采入算2.OpenFL是適用于數(shù)據(jù)科學(xué)家的靈活、可擴展且易于學(xué)習的工具indSpor/無戶智聯(lián)VFlareVIDIA研究人員將現(xiàn)有的ML/DL工作流程 快速適配到聯(lián)邦學(xué)習架構(gòu)上/彈性聯(lián)邦學(xué)習解決方案,支持兩個合作訓(xùn)練eFe/跨ate2訓(xùn)供計hub3用服務(wù)開發(fā)平數(shù)據(jù)計算//XFL翼數(shù)聯(lián)邦學(xué)習數(shù)安全計算/高性能、易擴展、易集成，讓開發(fā)者實現(xiàn)輕量級二次開發(fā)，幫助用戶在不同應(yīng)(二)應(yīng)用情況1．PySyft深度學(xué)習框架中使用，狀態(tài)或轉(zhuǎn)換，并且可以鏈接在一起。鏈結(jié)構(gòu)的頭部始終有一個raTEE四，容器化部署方式，支持私有化、鏈以插件化方式鏈接。tHSM的功能，安全地存儲和控制對密鑰/證書的訪問。最后，MesaTEE已經(jīng)在所有安全級別(包括Level5的IntelSGX)中支持了GBDT，線性回歸以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。主流的AI框架(例如大的聯(lián)邦學(xué)習開源社區(qū)。TensorFlowFederated(TFF)是由谷歌公司開發(fā)的開源框s需研究算法的細節(jié)；通過在強大類型的功能編程環(huán)境中將TensorFlow與分布式通信運算符結(jié)合在一起，簡潔地表達自定義聯(lián)邦算法。借助TFF，開發(fā)者能夠以聲明方式表達聯(lián)合計算，rnerFedlearner是字節(jié)跳動于2020年開源的聯(lián)邦學(xué)習平臺。實現(xiàn)了一個基于GRPC的通信協(xié)議，并以算子的形式集成到方式上，F(xiàn)edlearner擁抱云原生，采用基于字節(jié)跳動前期在推薦和廣告領(lǐng)域積累了成熟的機器學(xué)習建FL學(xué)習場景,分為編譯階段和運行階段。編譯階段定義聯(lián)邦學(xué)習任全稱是聯(lián)邦學(xué)習應(yīng)用程序運行時環(huán)境(NVIDIAFederatedNVIDIAFLARE主要功能是幫助開發(fā)人員能夠在真實場景中bPrimihubMPC(多方安全計算)、FL(聯(lián)邦學(xué)習)、Primihub開源框架有以下特點：一是融合了多種隱私計算(一)發(fā)展歷程浪潮，源技例，作為國內(nèi)最早的一批對外開源的金融機構(gòu)，由微眾銀行在源社區(qū)建設(shè)，的情強的頭部金融機構(gòu)，隨著這些頭部金融機構(gòu)在某一開源技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)能力持續(xù)積(二)路徑及形式與開源隱私計算現(xiàn)狀產(chǎn)品的趨勢愈發(fā)明顯，，還是應(yīng)用測試層面，發(fā)成本，2．金融行業(yè)參與開源隱私計算生態(tài)建設(shè)里程碑(FederatedAITechnologyEnabler)首次對外開源，為機器金融服務(wù)企業(yè)。同年，以光大科技為代表的金融機構(gòu)基于合建模的雙方在生產(chǎn)環(huán)境中驗證了隱私計算技術(shù)在金融產(chǎn)品智月參與CCFAI方向及信用評分與信用評級國際會議發(fā)表專業(yè)報2021年3月，F(xiàn)ATE社區(qū)牽頭的首個聯(lián)邦學(xué)習國際標準《IEEEP3652.1GuideforArchitecturalFrameworkand銀行、農(nóng)業(yè)銀行、建信金科、微眾銀行、上海浦東發(fā)展銀行基于隱私計算開源框架Rosetta開發(fā)了數(shù)據(jù)2022年，光大科技發(fā)起基于聯(lián)邦框架的半監(jiān)督學(xué)習訓(xùn)練范頭的兩項課題《金融行業(yè)異構(gòu)隱私計算平臺互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范》(三)痛點和需求與業(yè)務(wù)及場景相關(guān)的經(jīng)驗。二是隱私計算框架面臨安全性與可用性(計算效率)的平衡h益恒定定律”[5]，即天、技術(shù)能力的進步，開識展將起到積極促進作用。四是當前隱私計算框架暫時無法有效解決金融機構(gòu)內(nèi)部數(shù)(四)隱私計算開源生態(tài)位全景圖圖1金融業(yè)隱私計算開源生態(tài)位全景圖態(tài)，整體分為開源項目、開源社區(qū)、圖2FATE發(fā)展里程碑業(yè)積極貢獻，推動隱私計算開源發(fā)展3、隱私計算開源框架在金融行業(yè)應(yīng)用廣泛FATE是國內(nèi)較為成熟，金融行業(yè)參與較為廣泛的開源隱私(一)框架特點E、算法易開發(fā)、產(chǎn)品易集成、生產(chǎn)易運維、FATE為聯(lián)邦學(xué)習隱私計算應(yīng)用，提供了從模型研發(fā)階段的套3FATE平臺系統(tǒng)架構(gòu)2．部署架構(gòu)靈活可配EggRoll的FATE部署架構(gòu)arkFATE圖6網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)架構(gòu)(二)一站式解決方案算法庫實2．聯(lián)邦調(diào)度引擎聯(lián)邦調(diào)度引擎(FATE-Flow)基于共享狀態(tài)調(diào)度架構(gòu)和跨數(shù)據(jù)中心的多方安全通信,實現(xiàn)了端到端全流程的多方聯(lián)合任務(wù)圖7FATE-Flow多方聯(lián)合任務(wù)安全調(diào)度3．聯(lián)邦可視化組件聯(lián)邦可視化組件(FATE-Board)是聯(lián)邦學(xué)習建?？梢暬徒鈭D8聯(lián)邦模型可視化4．聯(lián)邦在線服務(wù)框架聯(lián)邦在線服務(wù)框架(FATE-Serving)為FATE提供聯(lián)邦在線聯(lián)邦學(xué)習，9FATE-Serving架構(gòu)邦計算引擎圖10EggRoll架構(gòu)云圖12FATECloud核心功能(三)靈活適配r(四)云原生(一)技術(shù)發(fā)展展望學(xué)習將得到廣泛應(yīng)用2．多方異構(gòu)平臺互聯(lián)互通勢在必行3．支持異構(gòu)基礎(chǔ)算力設(shè)施的能力持續(xù)發(fā)展等多個基礎(chǔ)設(shè)施方面做了大量的抽象與統(tǒng)一工作，對于有投入統(tǒng)一的計算通信接口不僅使得企業(yè)可以靈活配置與使用開4．云原生管理有必要進一步強化05．與大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)生態(tài)結(jié)合將更加緊密隱私計算尤其其中的聯(lián)邦學(xué)習技術(shù)是在站在大數(shù)據(jù)處理技(二)生態(tài)建設(shè)展望1.金融行業(yè)參與開源生態(tài)建設(shè)形式將走向多樣化1:2)組織方式上，按主題成立金融特別興趣小組(SIG)形SIG和審批等，的架高效、穩(wěn)定迭代，2.金融業(yè)將為開源生態(tài)發(fā)展提供持續(xù)動力2程，3參考文獻[1]徐磊,魏思遠.金融業(yè)隱私計算的內(nèi)涵,應(yīng)用和發(fā)展趨勢[3]趙大偉.我國互聯(lián)網(wǎng)消費金融相關(guān)問題研究——基于金融聯(lián)邦學(xué)習研究與應(yīng)用趨勢報告.[5]《NoFreeLunchTheoremforSecurityandUtilitynQiangYang[6]劉韻潔,黃韜,汪碩.關(guān)于未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系創(chuàng)新的思考4(一)應(yīng)用概況身科技能力，(二)應(yīng)用場景1．銀聯(lián)關(guān)于小微企業(yè)信用評估聯(lián)合建模案例案例背景案例介紹5圖15銀聯(lián)小微企業(yè)信用評估數(shù)據(jù)合作方案2．微眾銀行關(guān)于小微企業(yè)信用風險管理中的應(yīng)用案例案例背景險管理來說，相關(guān)數(shù)據(jù)可以包括央行征信報告、案例介紹6間結(jié)果(而不是原始用戶數(shù)據(jù))來找到雙方的交集用戶。使用縱向聯(lián)邦學(xué)習可以在保證數(shù)據(jù)安全的情況下訓(xùn)練聯(lián)合通過使用FATE，微眾銀行與有發(fā)票數(shù)據(jù)的合作公司一起完成了縱向聯(lián)邦建模，使用的聯(lián)邦訓(xùn)練模型為縱向邏輯回歸(Hetero-LR)。不同于傳統(tǒng)的邏輯回歸，微眾銀行和合作公司模型，使用加密的中間結(jié)果進行交互，率明顯下降，如下圖所示。7圖16微眾銀行基于FATE改善小微企業(yè)貸款模型效果產(chǎn)業(yè)價值的數(shù)據(jù)與其他公司擁有的小微企業(yè)特征數(shù)據(jù)結(jié)合起來進行聯(lián)合3．微眾銀行跨銀行反洗錢應(yīng)用案例案例背景8案例介紹反洗錢場景使用的聯(lián)邦訓(xùn)練模型被稱為橫向邏輯回歸(Homo-LR)。所有銀行都提供相同特征維度的數(shù)據(jù)，這意味著。9圖17微眾銀行使用聯(lián)邦模型前后效果對比產(chǎn)業(yè)價值4．光大科技交叉營銷案例案例背景交叉營銷旨在發(fā)現(xiàn)客戶多種需求并有針對性地進行產(chǎn)品組案例介紹圖18團險職域營銷邏輯流程圖產(chǎn)業(yè)價值通過聯(lián)邦學(xué)習可以幫助金融機構(gòu)以密態(tài)的方式共享各自的5．光大科技聯(lián)合風控案例案例背景案例介紹E圖19機構(gòu)客戶風險評級對照實驗結(jié)果率也會得到小幅度的提升。表4機構(gòu)客戶風險評級存證字段產(chǎn)業(yè)價值聯(lián)邦學(xué)習在風控領(lǐng)域的應(yīng)用一直是金融行業(yè)重點關(guān)注的領(lǐng)不對稱而無法有效識別風險的問題。6．廣發(fā)銀行風險識別案例案例背景邦建模的可行性，案例介紹圖20聯(lián)邦建模平臺架構(gòu)(2)模型選擇及評價款存在風險的客戶，0.8240.7790.8240.7790.8240.8160(3)實驗設(shè)計實A機構(gòu)測試集B機構(gòu)測試集10.8890.889