O que é o gerenciamento de postura de segurança de IA (AI-SPM)?
O gerenciamento da postura de segurança de IA (AI-SPM) é uma abordagem abrangente para manter a segurança e a integridade dos sistemas de inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina (ML) . Isso envolve monitorar, avaliar e melhorar continuamente a postura de segurança dos modelos, dados e infraestrutura de IA. O AI-SPM inclui a identificação e o tratamento de vulnerabilidades, configurações incorretas e riscos potenciais associados à adoção da IA, além de garantir a conformidade com as normas de privacidade e segurança relevantes.
Com a implementação do AI-SPM, as organizações podem proteger proativamente seus sistemas de IA contra ameaças, minimizar a exposição de dados e manter a confiabilidade de seus aplicativos de IA.
Explicação do AI-SPM
O gerenciamento de postura de segurança de IA (AI-SPM) é um componente vital em cenários de segurança cibernética em que a inteligência artificial (IA) desempenha um papel fundamental. Os sistemas de IA, que abrangem modelos de aprendizado de máquina, grandes modelos de linguagem (LLMs)e sistemas de decisão automatizados, apresentam vulnerabilidades e superfícies de ataque exclusivas. O AI-SPM aborda essas questões fornecendo mecanismos para a visibilidade, avaliação e mitigação dos riscos associados aos componentes de IA nos ecossistemas de tecnologia.
Visibilidade e descoberta
A falta de um inventário de IA pode levar a modelos de IA obscuros, violações de conformidade e exfiltração de dados por meio de aplicativos alimentados por IA. O AI-SPM permite que as organizações descubram e mantenham um inventário de todos os modelos de IA que estão sendo usados em seus ambientes de nuvem, juntamente com os recursos de nuvem associados, fontes de dados e pipelines de dados envolvidos no treinamento, ajuste fino ou aterramento desses modelos.
Governança de dados
A legislação focada em IA exige controles rigorosos sobre o uso da IA e os dados dos clientes alimentados em aplicativos de IA, exigindo uma governança de IA mais forte do que a praticada atualmente pela maioria das organizações. O AI-SPM inspeciona as fontes de dados usadas para treinar e fundamentar modelos de IA para identificar e classificar dados confidenciais ou regulamentados - como informações de identificação pessoal (PII) de clientes - que podem ser expostos por meio de saídas, registros ou interações de modelos contaminados.
Gerenciamento de riscos
O AI-SPM permite que as organizações identifiquem vulnerabilidades e configurações incorretas na cadeia de suprimentos de IA que poderiam levar à exfiltração de dados ou ao acesso não autorizado a modelos e recursos de IA. A tecnologia mapeia toda a cadeia de suprimentos de IA - dados de origem, dados de referência, bibliotecas, APIs e pipelines de dados que alimentam cada modelo. Em seguida, ele analisa essa cadeia de suprimentos para identificar configurações impróprias de criptografia, registro, autenticação ou autorização.
Monitoramento e detecção de tempo de execução
O AI-SPM monitora continuamente as interações do usuário, os prompts e as entradas para modelos de IA (como modelos de linguagem grandes) para detectar uso indevido, sobrecarga de prompts, tentativas de acesso não autorizado ou atividade anormal envolvendo os modelos. Ele examina as saídas e os registros dos modelos de IA para identificar possíveis instâncias de exposição de dados confidenciais .
Mitigação e resposta a riscos
Quando incidentes de segurança de alta prioridade ou violações de políticas são detectados em relação aos dados ou à infraestrutura de IA, o AI-SPM permite fluxos de trabalho de resposta rápida. Ele fornece visibilidade do contexto e das partes interessadas para a correção de riscos identificados ou configurações incorretas.
Governança e conformidade
Com o aumento das regulamentações sobre o uso de IA e dados de clientes, como o GDPR e a estrutura de gerenciamento de risco de inteligência artificialdo NIST, o AI-SPM ajuda as organizações a aplicar políticas, manter trilhas de auditoria - incluindo rastreabilidade da linhagem do modelo, aprovações e critérios de aceitação de risco - e obter conformidade mapeando identidades humanas e de máquinas com acesso a dados confidenciais ou modelos de IA.
Por que a IA-SPM é importante?
A implantação de sistemas de IA em negócios e infraestrutura crítica traz consigo uma superfície de ataque expandida que as medidas de segurança tradicionais não estão equipadas para proteger. Além de os aplicativos alimentados por IA exigirem que as organizações armazenem e retenham mais dados (enquanto implementam novos pipelines de dados e infraestrutura), os vetores de ataque de IA visam características exclusivas dos algoritmos de IA e incluem uma classe distinta de ameaças.
Um desses vetores de ataque é o envenenamento de dados, em que agentes mal-intencionados injetam amostras cuidadosamente elaboradas nos dados de treinamento, fazendo com que o modelo de IA aprenda padrões tendenciosos ou mal-intencionados. Os ataques adversários, por outro lado, envolvem distúrbios sutis nos dados de entrada que podem induzir o sistema de IA a fazer previsões ou tomar decisões incorretas, possivelmente com graves consequências.
A extração de modelos - quando um invasor tenta roubar o modelo proprietário de uma organização por meio de acesso não autorizado ou sondando as saídas do modelo para reconstruir seus parâmetros internos - também é preocupante. Esse tipo de ataque pode resultar em roubo de propriedade intelectual e possível uso indevido do modelo roubado para fins maliciosos.
O AI-SPM é a resposta de segurança à adoção da IA. Ao fornecer às organizações as ferramentas para antecipar e responder a vulnerabilidades e ataques específicos de IA, o AI-SPM apoia uma postura de segurança proativa, dando às organizações a capacidade de gerenciar riscos no pipeline de IA. Desde a fase inicial do projeto até a implantação e o uso operacional, o AI-SPM garante que a segurança da IA seja parte integrante do ciclo de vida do desenvolvimento da IA.
Qual é a diferença entre o AI-SPM e o CSPM?
O gerenciamento da postura de segurança na nuvem (CSPM) e o AI-SPM são complementares, mas focados no gerenciamento da postura de segurança em diferentes domínios - infraestrutura de nuvem e sistemas de IA/ML, respectivamente.
O CSPM se concentra na avaliação e na mitigação de riscos em ambientes de nuvem pública, como AWS, Azure e GCP. Seus principais objetivos são garantir que os recursos da nuvem sejam configurados adequadamente de acordo com as práticas recomendadas de segurança, detectar configurações incorretas que criam vulnerabilidades e impor a conformidade com as políticas regulatórias.
Os principais recursos do CSPM incluem:
- Descoberta e inventário contínuos de todos os ativos da nuvem (computação, armazenamento, rede, etc.)
- Avaliação de regras de grupos de segurança, políticas de IAM, configurações de criptografia em relação a benchmarks
- Monitoramento das mudanças de configuração que introduzem novos riscos
- Correção automatizada de configurações inseguras
Por outro lado, o gerenciamento da postura de segurança de IA concentra-se nas considerações de segurança exclusivas dos sistemas de IA e ML em todo o seu ciclo de vida: dados, treinamento de modelos, implantação e operações. O AI-SPM incorpora controles de segurança especializados adaptados aos ativos de IA, como dados de treinamento, modelos e notebooks. Ele mantém uma base de conhecimento que mapeia as ameaças de IA para as contramedidas aplicáveis.
Para atenuar os riscos dos dados, o AI-SPM incorpora a detecção e a prevenção de envenenamento e poluição de dados, em que as alterações prejudiciais aos dados de treinamento são identificadas e neutralizadas. Ele também utiliza técnicas de privacidade diferenciadas, permitindo que as organizações compartilhem dados com segurança sem expor informações confidenciais.
Ao proteger a cadeia de suprimentos do modelo, o AI-SPM conta com um controle de versão rigoroso e rastreamento de proveniência para gerenciar as iterações e o histórico do modelo. Isso é complementado por criptografia e controles de acesso que protegem a confidencialidade dos modelos, juntamente com testes especializados projetados para impedir a extração de modelos e ataques de inferência de associação.
A proteção de sistemas de IA e ML ativos inclui o monitoramento de perturbações de entrada adversárias - esforços para enganar os modelos de IA por meio de entradas distorcidas. O endurecimento do modelo de tempo de execução é empregado para aumentar a resistência dos sistemas de IA contra esses ataques.
O AI-SPM incorpora controles de segurança especializados adaptados aos ativos de IA, como dados de treinamento, modelos, notebooks, juntamente com modelos de ameaças específicos de IA para riscos como ataques adversários, roubo de modelos etc. Ele mantém uma base de conhecimento que mapeia as ameaças de IA para as contramedidas aplicáveis.
Enquanto o CSPM se concentra na postura de segurança da infraestrutura de nuvem, o AI-SPM rege a postura de segurança dos sistemas de IA/ML que podem ser implantados na nuvem ou no local. À medida que a IA é incorporada nas pilhas de nuvem, as duas disciplinas precisam ser sincronizadas para um gerenciamento de riscos abrangente.
Por exemplo, o CSPM garante que os recursos de nuvem que hospedam cargas de trabalho de IA tenham as configurações corretas, enquanto o AI-SPM valida se os modelos implantados e os pipelines de dados têm o reforço de segurança adequado. Juntos, eles fornecem visibilidade da postura de segurança de IA de pilha completa e mitigação de riscos.
AI-SPM vs. DSPM
O gerenciamento de segurança e privacidade de dados (DSPM) e o AI-SPM são domínios distintos, mas complementares, dentro do campo mais amplo do gerenciamento de segurança e privacidade. O DSPM se concentra na proteção dos dados em repouso, em trânsito e durante o processamento, garantindo sua confidencialidade, integridade e disponibilidade. Os principais aspectos do DSPM incluem criptografia, controles de acesso, classificação de dadose.
O gerenciamento da postura de segurança de IA trata da proteção de modelos, algoritmos e sistemas de IA. Ele aborda os desafios exclusivos apresentados pelas tecnologias de IA, como ataques de adversários, envenenamento de dados, roubo de modelos e parcialidade. O AI-SPM abrange o treinamento seguro de modelos, técnicas de IA que preservam a privacidade, defesa contra ataques e explicabilidade.
Embora o DSPM e o AI-SPM abordem diferentes aspectos de segurança e privacidade de dados, eles funcionam juntos para criar uma estratégia de segurança abrangente e holística. O DSPM fornece uma base para a proteção de dados, enquanto o AI-SPM garante o uso seguro e responsável das tecnologias de IA que processam e analisam os dados. A integração de ambos os domínios permite que as organizações protejam seus ativos de dados e seus sistemas de IA, minimizando os riscos e garantindo a conformidade de dados com as regulamentações relevantes.
AI-SPM em MLSecOps
O gerenciamento da postura de segurança de IA é a base das operações de segurança de aprendizado de máquina (MLSecOps), as práticas e as ferramentas usadas para proteger o ciclo de vida do aprendizado de máquina. O MLSecOps abrange tudo, desde a proteção dos dados usados para treinar modelos até o monitoramento de vulnerabilidades nos modelos implantados, com o objetivo de garantir a integridade, a confiabilidade e a justiça dos sistemas de ML em todo o seu desenvolvimento e operação.
Dentro do MLSecOps, o AI-SPM se concentra nas necessidades específicas de segurança dos sistemas de IA, que geralmente envolvem modelos e funcionalidades mais complexos em comparação com o ML tradicional. Essa complexidade introduz desafios de segurança exclusivos que o AI-SPM aborda - segurança de dados, segurança de modelos, monitoramento de modelos e conformidade regulatória. E os benefícios do AI-SPM no MLSecOps são indiscutíveis:
- Postura de segurança aprimorada: Ao abordar proativamente os riscos de segurança específicos da IA, o AI-SPM fortalece a postura geral de segurança dos pipelines de ML e dos modelos implantados da organização.
- Confiança aprimorada na IA: A segurança da IA promove a confiança nos sistemas de IA, tornando-os mais confiáveis e mais fáceis de integrar aos processos de negócios.
- Inovação mais rápida e mais segura: O AI-SPM facilita um ambiente seguro para o desenvolvimento de IA, permitindo que as organizações inovem com confiança com as tecnologias de IA.
FAQs do AI-SPM
O aterramento e o treinamento são dois aspectos distintos do desenvolvimento de modelos de IA, embora ambos contribuam para a funcionalidade e a eficácia desses sistemas.
A fundamentação envolve a vinculação das operações da IA, como a compreensão da linguagem ou os processos de tomada de decisão, a contextos e dados do mundo real. Trata-se de garantir que os resultados de um modelo de IA sejam aplicáveis e significativos em um ambiente prático. Por exemplo, fundamentar um modelo de linguagem envolve ensiná-lo a conectar palavras com seus correspondentes objetos, ações ou conceitos do mundo real. Isso entra em jogo em tarefas como o reconhecimento de imagens, em que o modelo deve associar os pixels de uma imagem a rótulos identificáveis que tenham equivalentes tangíveis.
O treinamento refere-se ao processo de ensinar um modelo de IA a fazer previsões ou tomar decisões alimentando-o com dados. Durante o treinamento, o modelo aprende a reconhecer padrões, fazer conexões e, essencialmente, melhorar sua precisão ao longo do tempo. Isso ocorre à medida que vários algoritmos ajustam os parâmetros internos do modelo, geralmente expondo-o a grandes conjuntos de dados em que as entradas e as saídas desejadas (rótulos) são conhecidas. O processo aumenta a capacidade do modelo de generalizar os dados de treinamento para situações novas e inéditas.
A principal diferença entre aterramento e treinamento está em seu foco e aplicação:
- O Grounding visa garantir a relevância para o mundo real e a utilidade prática, criando uma ponte entre os cálculos abstratos de IA e os aplicativos tangíveis do mundo real.
- Otreinamento envolve metodologias técnicas para otimizar o desempenho do modelo, concentrando-se principalmente na precisão e na eficiência em tarefas definidas.
A contaminação do modelo refere-se ao treinamento não intencional de modelos de IA em dados confidenciais, o que poderia expor ou vazar os dados confidenciais por meio de suas saídas, registros ou interações depois de implantados e usados para tarefas de inferência ou geração. O AI-SPM tem como objetivo detectar e evitar a contaminação.
A visibilidade e o controle são componentes cruciais do gerenciamento da postura de segurança da IA. Para gerenciar com eficácia a postura de segurança dos sistemas de IA e ML, as organizações precisam ter uma compreensão clara de seus modelos de IA, dos dados usados nesses modelos e da infraestrutura associada. Isso inclui ter visibilidade da cadeia de suprimentos de IA, dos pipelines de dados e dos ambientes de nuvem.
Com visibilidade, as organizações podem identificar possíveis riscos, configurações incorretas e problemas de conformidade. O controle permite que as organizações tomem medidas corretivas, como a implementação de políticas de segurança, a correção de vulnerabilidades e o gerenciamento do acesso a recursos de IA.
Uma lista de materiais de IA (AIBOM) é o inventário mestre que captura todos os componentes e fontes de dados que entram na construção e na operação de um sistema ou modelo de IA. Fornecendo a tão necessária transparência de ponta a ponta para governar o ciclo de vida da IA, o AIBOM abre visibilidade para:
- Os dados de treinamento usados para criar o modelo de IA
- Quaisquer modelos pré-treinados ou bibliotecas aproveitadas
- Fontes de dados externas usadas para fundamentação ou recuperação de conhecimento
- Os algoritmos, as estruturas e a infraestrutura usados
- APIs e pipelines de dados integrados ao modelo
- Informações de identidade sobre pessoas/serviços com acesso ao modelo
Pense no AIBOM como uma lista de materiais de software (SBOM) , mas com foco no mapeamento dos blocos de construção, tanto de dados quanto operacionais, que compõem um sistema de IA.
No contexto da segurança de IA, a explicabilidade é a capacidade de entender e explicar o raciocínio, o processo de tomada de decisão e o comportamento dos modelos de IA/ML, especialmente quando se trata de identificar possíveis riscos ou vulnerabilidades de segurança. Os principais aspectos da explicabilidade incluem:
- Ser capaz de interpretar como um modelo de IA chega a seus resultados ou decisões com base nos dados de entrada. Isso ajuda a analisar se o modelo está se comportando como pretendido ou se há anomalias que possam indicar problemas de segurança.
- Ter visibilidade do funcionamento interno, dos parâmetros e da lógica do modelo de IA, em vez de tratá-lo como uma caixa preta. Essa transparência ajuda a auditar o modelo quanto a possíveis vulnerabilidades ou vieses.
- A capacidade de rastrear as fontes de dados, os algoritmos e os processos envolvidos no desenvolvimento e na operação de um modelo de IA. Isso confere explicabilidade em toda a cadeia de suprimentos de IA.
- Técnicas para validar e explicar o comportamento dos modelos de IA sob diferentes condições, casos extremos ou entradas adversárias para descobrir pontos fracos de segurança.
- Cada vez mais, os regulamentos de IA exigem explicabilidade como parte das medidas de responsabilidade para entender se os modelos se comportam de forma ética, justa e sem vieses.
A explicabilidade é essencial para monitorar os modelos de IA em busca de anomalias, desvios e comprometimentos do tempo de execução de IA, para investigar as causas principais dos incidentes relacionados à IA e para validar os modelos de IA em relação às políticas de segurança antes da implantação.
Os notebooks referem-se a ambientes de codificação interativos, como o Jupyter Notebooks ou o Google Colab Notebooks. Eles permitem que os cientistas de dados e os engenheiros de ML escrevam e executem códigos para exploração de dados, treinamento de modelos, testes e experimentação em um único documento que combina código em tempo real, visualizações, texto narrativo e resultados avançados. Facilitando um processo de desenvolvimento de modelos iterativo e colaborativo, os notebooks, por meio do código que contêm, definem os pipelines de dados, as etapas de pré-processamento, as arquiteturas de modelos, os hiperparâmetros etc.
Do ponto de vista da segurança da IA, os notebooks são ativos importantes que precisam de governança:
- Eles geralmente contêm ou acessam conjuntos de dados de treinamento confidenciais.
- O código e os parâmetros do modelo representam propriedade intelectual confidencial.
- Os notebooks permitem testar modelos contra amostras ou ataques adversários.
- Notebooks compartilhados podem vazar dados privados ou detalhes de modelos.
A cadeia de suprimentos de IA refere-se ao processo de ponta a ponta de desenvolvimento, implantação e manutenção de modelos de IA, incluindo coleta de dados, treinamento de modelos e integração em aplicativos. Além dos vários estágios envolvidos, a cadeia de suprimentos de IA abrange fontes de dados, pipelines de dados, bibliotecas de modelos, APIs e infraestrutura de nuvem.
O gerenciamento da cadeia de suprimentos de IA é essencial para garantir a segurança e a integridade dos modelos de IA e proteger os dados confidenciais contra exposição ou uso indevido.
Os vetores de ataque de IA são as várias maneiras pelas quais os atores de ameaças podem explorar vulnerabilidades em sistemas de IA e ML para comprometer sua segurança ou funcionalidade. Alguns vetores comuns de ataque de IA incluem:
- Envenenamento de dados: Manipulação dos dados de treinamento para introduzir vieses ou erros no modelo de IA, fazendo com que ele produza resultados incorretos ou maliciosos.
- Inversão de modelo: Usar o resultado do modelo de IA para inferir informações confidenciais sobre os dados de treinamento ou fazer engenharia reversa do modelo.
- Exemplos de adversários: Elaboração de dados de entrada que são sutilmente alterados para fazer com que o modelo de IA produza resultados incorretos ou prejudiciais, embora pareçam normais para observadores humanos.
- Roubo de modelo: Roubar o modelo de IA ou seus parâmetros para criar uma réplica para uso não autorizado ou para identificar possíveis vulnerabilidades.
- Ataques à infraestrutura: Explorar vulnerabilidades nos ambientes de nuvem ou pipelines de dados que suportam sistemas de IA para obter acesso não autorizado, interromper operações ou exfiltrar dados.
Os aplicativos alimentados por IA apresentam novos desafios para as regulamentações de governança e privacidade, pois processam grandes quantidades de dados e envolvem sistemas complexos e interconectados. A conformidade com as normas de privacidade, como GDPR e CCPA, exige que as organizações protejam dados confidenciais, mantenham a transparência no processamento de dados e forneçam aos usuários controle sobre suas informações. Os aplicativos alimentados por IA podem complicar esses requisitos devido à natureza dinâmica dos modelos de IA, ao potencial de exposição não intencional de dados e à dificuldade de rastrear dados em vários sistemas e ambientes de nuvem. Consequentemente, as organizações devem adotar práticas robustas de governança de dados e medidas de segurança específicas de IA para garantir a conformidade e proteger a privacidade do usuário.