
# Federatiivinen reunalla toimiva AI turvalliseen yhteistyöhön kyselylomakkeiden automaatiossa

Nopeasti kehittyvässä SaaS‑maailmassa turvallisuuskyselylomakkeet ovat tulleet portinvartijoiksi jokaiselle uudelle kumppanuudelle. Perinteinen manuaalinen tapa – politiikkojen kopioiminen, todisteiden kerääminen ja versioiden neuvottelu – luo pullonkauloja, jotka vievät viikkoja, ellei kuukausia, myyntinopeuteen.

**Federatiivinen reunalla toimiva AI** tarjoaa radikaalin muutoksen: se tuo tehokkaat kielimallit organisaation reunalle, antaa kunkin osaston tai kumppanin kouluttaa paikallisesti omilla tiedoillaan ja kerää tietoa ilman, että raakatodisteita siirretään pois sen turvallisesta holvista. Tuloksena on **turvallinen, reaaliaikainen, yhteistyökykyinen moottori**, joka laatii, tarkistaa ja päivittää kyselylomakkeen vastauksia lennossa säilyttäen samalla datan yksityisyyden ja sääntelyn vaatimukset.

Alla hajotamme tekniset perusperiaatteet, korostamme turvallisuus‑ ja sääntelyetuja ja esittelemme vaiheittaisen tiekartan SaaS‑yrityksille, jotka haluavat omaksua tämän paradigman.

---

## 1. Miksi federatiivinen reunalla toimiva AI on seuraava evoluutio kyselylomakkeiden automaatiossa  

| Haaste | Perinteinen ratkaisu | Federatiivisen reunalla toimivan AI etu |
|--------|----------------------|------------------------------------------|
| **Tietojen paikallisuus** – Todisteet (esim. audit‑lokit, konfiguraatiotiedostot) sijaitsevat usein palomuurien takana tai erillisissä datakeskuksissa. | Keskitetyt LLM‑mallit vaativat asiakirjojen lähettämistä pilvipalveluun, mikä herättää yksityisyyskysymyksiä. | Mallit toimivat **reunalla**, eivätkä koskaan poistu toimipaikasta. Vain mallipäivitykset (gradientit) jaetaan. |
| **Sääntelyrajat** – [GDPR](https://gdpr.eu/), [CCPA](https://oag.ca.gov/privacy/ccpa) ja toimialakohtaiset määräykset rajoittavat tietojen rajan ylittävää siirtoa. | Tiimit käyttävät anonymisointia tai manuaalista redaktiota – virhealttiita ja aikaa vieviä prosesseja. | **Federatiivinen oppiminen** kunnioittaa lainmukaisia rajoja pitämällä raakadatan paikallaan. |
| **Yhteistyön viive** – Useiden sidosryhmien on odotettava keskitetyn järjestelmän käsittelevän uutta todistetta. | Peräkkäiset tarkistuskierrokset aiheuttavat viivästyksiä. | Reunasolmut päivittyvät **lähes reaaliajassa**, ja tarkennetut vastauspätkät levitetään välittömästi verkossa. |
| **Mallin kuluminen** – Keskitetyt mallit vanhenevat, kun politiikat muuttuvat. | Aikavälein tapahtuva uudelleenkoulutus vaatii kalliita dataputkia ja käyttökatkoja. | Jatkuva, **laitteessa tapahtuva hienosäätö** takaa, että malli heijastaa viimeisimpiä sisäisiä käytäntöjä. |

**Reunalaskenta**, **federatiivinen aggregointi** ja **AI‑ohjattu luonnollisen kielen generointi** luovat syötteen silmukan, jossa jokainen vastattu kysymys toimii koulutusmerkkinä, terävöittäen tulevia vastauksia paljastamatta kuitenkaan taustatodisteita.

---

## 2. Keskeinen arkkitehtuurin yleiskuva  

Alla on korkean tason kaavio tyypillisestä federatiivisesta reunalla toimivan AI:n käyttöönotosta kyselylomakkeiden automaatiossa.  

```mermaid
graph LR
    subgraph EdgeNode["Edge Node (Team/Region)"] 
        A["Local Evidence Store"]
        B["On‑Device LLM"]
        C["Fine‑Tuning Engine"]
        D["Answer Generation Service"]
    end
    subgraph Aggregator["Federated Aggregator (Cloud)"]
        E["Secure Parameter Server"]
        F["Differential Privacy Module"]
        G["Model Registry"]
    end
    A --> B --> C --> D --> E
    E --> G
    G --> B
    style EdgeNode fill:#E6F7FF,stroke:#005B96
    style Aggregator fill:#FFF4E5,stroke:#B35C00
```

**Keskeiset komponentit**

1. **Local Evidence Store** – Salattu varasto (esim. S3, jossa on bucket‑tason KMS), jossa politiikkadokumentit, audit‑lokit ja artefaktiskannaukset säilyvät.  
2. **On‑Device LLM** – Kevyt transformeri (esim. Llama‑2‑7B kvantisoitu) asennettuna suojatuilla virtuaalikoneilla tai Kubernetes‑reunaklustereilla.  
3. **Fine‑Tuning Engine** – Toteuttaa **Federated Averaging (FedAvg)** paikallisesti syntyneiden gradienttien perusteella jokaisen kyselyn jälkeen.  
4. **Answer Generation Service** – Paljastaa API:n (`/generate-answer`) UI‑komponenteille (Procurizen hallintapaneeli, Slack‑botit jne.) pyytääkseen AI‑luotuja vastauksia.  
5. **Secure Parameter Server** – Vastaanottaa salattuja gradienttipäivityksiä, lisää **differentiaalisen yksityisyyden (DP)**‑kohinaa ja aggregoi ne globaaliksi malliksi.  
6. **Model Registry** – Säilyttää allekirjoitettuja malliversioita; reunasolmut hakemaan viimeisimmän sertifioidun mallin ajoitetuissa synkronointiajanjaksoissa.

---

## 3. Tietosuojamekaniikat  

### 3.1 Federatiivinen gradientti‑salaus  
Jokainen reunasolmu salaa gradienttimatriisin **homomorfisen salauksen (HE)** avulla ennen lähettämistä. Aggregoija voi laskea salatut gradientit ilman salauksen purkamista, säilyttäen luottamuksellisuuden.

### 3.2 Differentiaalisen yksityisyyden kohinan lisääminen  
Ennen salausta reunasolmu lisää kalibroitua Laplace‑kohinaa jokaiseen gradienttikomponenttiin taatakseen **ε‑DP** (tyypillinen ε = 1,0 kyselylomake‑työkuormille). Tämä varmistaa, että yksittäistä asiakirjaa (esim. proprietaarinen SOC‑2‑audit) ei voida palauttaa mallipäivityksistä.

### 3.3 Auditoitava mallin sukupuu  
Jokaista aggregoitua malliversiota allekirjoitetaan organisaation **yksityisellä CA:lla**. Allekirjoitus yhdessä DP‑kohinan siemen‑hashin kanssa tallennetaan muuttumattomaan kirjaan (esim. Hyperledger Fabric). Tarkastajat voivat näin varmistaa, ettei globaaliin malliin ole koskaan sisällytetty raakatodisteita.

---

## 4. End‑to‑End‑työnkulku  

1. **Kysymyksen vastaanotto** – Turvallisuusanalysti avaa kyselyn Procurizessa. UI kutsuu reunasolmun Answer Generation Servicea.  
2. **Paikallinen haku** – Palvelu suorittaa **semanttisen haun** (esim. paikallinen vektorivarasto kuten Milvus) Evidencestoreen, palauttaen parhaat k‑kohdat.  
3. **Promptin koostaminen** – Koodipätkät yhdistetään strukturoituun promptiin:  
   ```
   Context:
   - excerpt 1
   - excerpt 2
   Question: {{question_text}}
   ```  
4. **LLM‑generointi** – Laitteessa oleva malli tuottaa tiiviin vastauksen.  
5. **Ihminen‑vuorovaikutus** – Analyytti voi muokata, lisätä kommentteja tai hyväksyä vastauksen. Kaikki toimenpiteet lokitetaan.  
6. **Gradientin tallennus** – Fine‑Tuning Engine kirjaa häviögradientin generaation ja lopullisen hyväksytyn vastauksen välillä.  
7. **Turvallinen lähetys** – Gradientit DP‑kohdistetaan, salataan ja lähetetään Secure Parameter Serverille.  
8. **Globaalin mallin päivitys** – Aggregoija suorittaa FedAvg‑laskennan, päivittää globaalin mallin, allekirjoittaa sen ja työntää uuden version kaikkiin reunasolmuihin seuraavan synkronointiajanjakson aikana.  

Koska koko kierto tapahtuu **minuuteissa**, SaaS‑myyntisykli voi siirtyä “todisteiden odottamisesta” “valmiiseen” tilaan alle 24 tunnissa useimmissa standardikyselyissä.

---

## 5. Toteutuksen tiekartta  

| Vaihe | Välitavoitteet | Suositellut työkalut |
|-------|----------------|----------------------|
| **0 – Perustukset** | • Evidenssilähteiden inventointi <br>• Tietoluokituksen määrittely (julkinen, sisäinen, rajoitettu) | AWS Glue, HashiCorp Vault |
| **1 – Reunasisennus** | • Kustannustehokas Kubernetes‑klusteri jokaisessa sijainnissa <br>• LLM‑konttien asentaminen (TensorRT‑optimointi) | K3s, Docker, NVIDIA Triton |
| **2 – Federatiivinen pinnoite** | • PySyft‑ tai Flower‑asennus federatiiviseen oppimiseen <br>• HE‑kirjaston (Microsoft SEAL) integroituminen | Flower, SEAL |
| **3 – Turvallinen aggregointi** | • Parameter‑serverin pystyttäminen TLS:llä <br>• DP‑kohinamoduulin aktivointi | TensorFlow Privacy, OpenSSL |
| **4 – UI‑integraatio** | • Procurize‑UI:n laajentaminen `/generate-answer`‑päätepisteellä <br>• Tarkistus‑workflow ja audit‑logit | React, FastAPI |
| **5 – Hallinto** | • Malli‑artefaktien allekirjoittaminen sisäisellä CA:lla <br>• Sukupuun tallentaminen lohkoketjuun | OpenSSL, Hyperledger Fabric |
| **6 – Valvonta** | • Mallin kulumisen, viiveen ja DP‑budjetin seuranta <br>• Anomalia‑hälytykset | Prometheus, Grafana, Evidently AI |
| **Vinkki** | Aloita yhdellä pilottiosastolla (esim. Security Operations) ennen vaakasuoraa laajentamista. Pilotti todistaa latenssikatteen (< 2 s per vastaus) ja vahvistaa DP‑budjetin kulumisen. |

---

## 6. Todelliset hyödyt  

| Mittari | Odotettu vaikutus |
|---------|-------------------|
| **Käsittelyaika** | 60‑80 % lyhennys (päivät → < 12 h) |
| **Ihmiskäsittelyn kuormitus** | 30‑40 % vähemmän manuaalisia muokkauksia mallin konvergoituessa |
| **Sääntelyriski** | Nollaa raakadatansiirto; audit‑valmiit DP‑lokit |
| **Kustannus** | 20‑30 % pienemmät pilvilaskenta‑kulut (reunalaskenta on halvempaa kuin toistuva keskitetty inferenssi) |
| **Skalautuvuus** | Lineaarinen kasvu – uuden alueen lisääminen vaatii vain uuden reunasolmun, ei ylimääräistä keskitettyä laskentaa. |

Eräässä keskikokoisessa SaaS‑yrityksessä saatiin **70 % lyhennys** kyselylomakkeiden läpimenoajassa kuuden kuukauden käyttöönoton jälkeen, samalla läpäisten kolmannen osapuolen **[ISO‑27001](https://www.iso.org/standard/27001)** -auditoinnin ilman datapriivaatiovirheitä.

---

## 7. Yleisiä sudenkuoppia & niiden välttämistä  

1. **Insufficiency Edge Resources** – Kvantisoidut mallit voivat silti vaatia > 8 GB GPU‑muistia. Korjaa käyttämällä **adapter‑pohjaista hienosäätöä** (LoRA), mikä vähentää muistin tarvetta < 2 GB.  
2. **DP‑budjetin loppuminen** – Liiallinen koulutus kuluttaa yksityisyysbudjettia nopeasti. Ota käyttöön **budjettiseurantanäyttö** ja aseta per‑epookki ε‑katto.  
3. **Mallin vanheneminen** – Jos reunasolmut ohittavat synkronointiaikavälit verkkohäiriöiden vuoksi, ne poikkeavat. Käytä **peer‑to‑peer gossip** -mekanismia varmistamaan gradienttien levittäminen.  
4. **Lainsäädännöllinen epäselvyys** – Joissain oikeudenkäyttöalueissa gradienttien katsotaan henkilötietoja. Laadi **tietojenkäsittelysopimukset** gradienttien vaihtoon yhdessä juridisen tiimin kanssa.

---

## 8. Tulevaisuuden suuntaukset  

- **Monimodaalinen todisteiden yhdistäminen** – Integroi näytöt, konfiguraatiokuvat ja koodinpätkät reunalla toimiviin visio‑kielimalliin.  
- **Zero‑Trust‑todennus** – Yhdistä federatiivinen oppiminen **Zero‑Knowledge‑Proofs**‑tekniikoihin, joilla voidaan todistaa, että malli on koulutettu sääntöjen mukaisella datalla paljastamatta itse dataa.  
- **Itseparantavat lomakemallit** – Anna globaalin mallin ehdottaa uusia kyselylomakkeiden malleja toistuvien puutteiden havaitessa, sulkien silmänaukon vastausten ja lomakemuotoilun välillä.  

---

## 9. Aloituslista  

- [ ] **Kartoita todistevarastot** ja nimeä vastuuhenkilöt.  
- [ ] **Varaa reunaklustereita** (vähintään 2 vCPU, 8 GB RAM, haluttaessa GPU).  
- [ ] **Asenna federatiivinen kehys** (esim. Flower) ja integroi HE‑kirjastot.  
- [ ] **Määritä DP‑parametrit** (ε, δ) ja auditoi kohinanlisäysputki.  
- [ ] **Yhdistä Procurize‑UI** reunasolmun Answer Serviceen ja ota käyttöön lokitus.  
- [ ] **Suorita pilotti** yhdellä kyselylomakkeella, kerää mittarit ja iteroi.  

Seuraamalla tätä listausta organisaatiosi voi siirtyä reaktiivisesta, manuaalisesta kyselylomakkeiden käsittelystä **proaktiiviseen, AI‑tukeen, tietosuojakriittiseen yhteistyöalustaan**, joka skaalautuu kasvun ja sääntelyn vaatimusten mukana.

---

## Katso myös  

- [Differential Privacy in Federated Machine Learning](https://arxiv.org/abs/2102.06739)