來源：蓋世汽車 Fairy

無論是核電站、醫(yī)院的病人監(jiān)控設(shè)備還是自動(dòng)駕駛汽車,將物理程序與計(jì)算機(jī)和過程控制集成在一起,即信息物理系統(tǒng)(CPS)隨處可見。不過,CPS的廣泛應(yīng)用也使其成為黑客攻擊的主要目標(biāo),例如,只簡單改變一個(gè)傳感器的值就能夠造成嚴(yán)重破壞。由于容易受到惡意攻擊,因此此類系統(tǒng)需要能夠在傳感器被破壞的情況下,仍然能夠提供安全且有效的過程控制。

據(jù)外媒報(bào)道,最近,韓國大邱慶北科學(xué)技術(shù)研究院(Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)的Yongsoon Eun教授與現(xiàn)代汽車公司的同事Yechan Jeong針對(duì)受到攻擊的系統(tǒng),研發(fā)了估計(jì)系統(tǒng)彈性狀態(tài)(RSE)的方法。狀態(tài)估計(jì)指的是利用傳感器讀數(shù)等外部變量,采用名為“觀察者”的數(shù)學(xué)模型確定系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)。這是過程控制的關(guān)鍵步驟。盡管傳感器受到破壞,仍然可以確定一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)時(shí),就稱為RSE。

Eun教授解釋道:“如果在設(shè)計(jì)中沒有考慮到安全性與可靠性,你還會(huì)駕駛自動(dòng)駕駛汽車或者住在由電腦控制的發(fā)電廠附近嗎?近十多年來,人們一直都認(rèn)識(shí)到控制系統(tǒng)具有彈性的重要性。”

在這個(gè)過程中,所有控制系統(tǒng)都會(huì)受到變化或“擾動(dòng)”的影響,從而導(dǎo)致在估計(jì)狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生誤差。不過,隨著擾動(dòng)的增加,誤差也會(huì)增加,進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)彈性的崩潰。采用名為“位置輸入觀察者”(UIO)的觀測(cè)器,新型RSE方法就克服了這一限制,并提供了能夠抵御惡意攻擊以及外部擾動(dòng)的狀態(tài)估計(jì)方法。

在該方法中,為每個(gè)傳感器都設(shè)計(jì)了一個(gè)UIO,然后將每個(gè)UIO的估計(jì)值結(jié)合在一起,并對(duì)誤差進(jìn)行處理,從而提供系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的真實(shí)值。采用UIO的好處是,其估計(jì)誤差總是接近于0,無論外部對(duì)過程有多大的擾亂。這與其他只能夠提供估計(jì)值誤差范圍的觀測(cè)器不同。該方法的另一個(gè)新穎之處在于,其采用Eun教授團(tuán)隊(duì)新研發(fā)的技術(shù)——“部分狀態(tài)UIO”。該方法的特點(diǎn)之一是,當(dāng)無法提取所有狀態(tài)信息時(shí),其能夠盡可能多地提取有關(guān)內(nèi)部狀態(tài)的部分信息,這可以極大地提高基于UIO的新型RSE方法的適用性。

Eun教授總結(jié)道:“該方法為系統(tǒng)在無法避免出故障和被攻擊的情況下,提供了一定程度的容忍度,讓系統(tǒng)的功能能夠平穩(wěn)退化。這對(duì)于設(shè)計(jì)CPS而言,至關(guān)重要。”(蓋世汽車 Fairy)