論文の概要: FRAG: Toward Federated Vector Database Management for Collaborative and Secure Retrieval-Augmented Generation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.13272v1
• Date: Thu, 17 Oct 2024 06:57:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-28 17:07:36.793396
• Title: FRAG: Toward Federated Vector Database Management for Collaborative and Secure Retrieval-Augmented Generation
• Title（参考訳）: FRAG:フェデレーションベクターデータベース管理をめざして
• Authors: Dongfang Zhao,
• Abstract要約: 本稿では,検索集約システム (RAG) のニーズの増大に対応する新しいデータベース管理パラダイムである textitFederated Retrieval-Augmented Generation (FRAG) を紹介する。 FRAGは、ANN(Approximate $k$-Nearest Neighbor)による、暗号化されたクエリベクタと分散ベクトルデータベースに格納された暗号化データ検索を相互に行うことができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3824176915623292
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: This paper introduces \textit{Federated Retrieval-Augmented Generation (FRAG)}, a novel database management paradigm tailored for the growing needs of retrieval-augmented generation (RAG) systems, which are increasingly powered by large-language models (LLMs). FRAG enables mutually-distrusted parties to collaboratively perform Approximate $k$-Nearest Neighbor (ANN) searches on encrypted query vectors and encrypted data stored in distributed vector databases, all while ensuring that no party can gain any knowledge about the queries or data of others. Achieving this paradigm presents two key challenges: (i) ensuring strong security guarantees, such as Indistinguishability under Chosen-Plaintext Attack (IND-CPA), under practical assumptions (e.g., we avoid overly optimistic assumptions like non-collusion among parties); and (ii) maintaining performance overheads comparable to traditional, non-federated RAG systems. To address these challenges, FRAG employs a single-key homomorphic encryption protocol that simplifies key management across mutually-distrusted parties. Additionally, FRAG introduces a \textit{multiplicative caching} technique to efficiently encrypt floating-point numbers, significantly improving computational performance in large-scale federated environments. We provide a rigorous security proof using standard cryptographic reductions and demonstrate the practical scalability and efficiency of FRAG through extensive experiments on both benchmark and real-world datasets.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,大規模言語モデル (LLMs) を駆使した検索強化生成システム (RAG) のニーズの増大に配慮した,新しいデータベース管理パラダイムである FRAG (textit{Federated Retrieval-Augmented Generation) を紹介する。 FRAGは、ANN(Approximate $k$-Nearest Neighbor)による、暗号化されたクエリベクトルと分散ベクターデータベースに格納された暗号化データに関する検索を、相互に信頼できない当事者が共同で行うことを可能にする。 このパラダイムを達成するには2つの大きな課題があります。 一 事実上の前提(例えば、当事者間の非協力のような過度に楽観的な前提を避けること)の下で、特に、朝鮮戦争における不特定性等の強力なセキュリティ保証を確保すること。 (II)従来の非フェデレーションRAGシステムに匹敵する性能のオーバーヘッドを維持すること。 これらの課題に対処するため、FRAGは、相互に信頼できない当事者間の鍵管理を単純化するシングルキーの同型暗号化プロトコルを採用している。 さらに、FRAGは浮動小数点数を効率よく暗号化するために \textit{multiplicative cache} 技術を導入し、大規模なフェデレーション環境での計算性能を大幅に向上させた。 我々は,標準的な暗号リダクションを用いた厳密なセキュリティ証明を提供し,ベンチマークおよび実世界のデータセットに関する広範な実験を通じて,FRAGの実用的スケーラビリティと効率を実証する。

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