來源：蓋世汽車 Fairy
無論是核電站、醫(yī)院的病人監(jiān)控設(shè)備還是自動駕駛汽車,將物理程序與計算機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針對受到攻擊的系統(tǒng),研發(fā)了估計系統(tǒng)彈性狀態(tài)(RSE)的方法。狀態(tài)估計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,仍然可以確定一個系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)時,就稱為RSE。
Eun教授解釋道:“如果在設(shè)計中沒有考慮到安全性與可靠性,你還會駕駛自動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)識到控制系統(tǒng)具有彈性的重要性。”
在這個過程中,所有控制系統(tǒng)都會受到變化或“擾動”的影響,從而導(dǎo)致在估計狀態(tài)時產(chǎn)生誤差。不過,隨著擾動的增加,誤差也會增加,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的狀態(tài)估計方法。
在該方法中,為每個傳感器都設(shè)計了一個UIO,然后將每個UIO的估計值結(jié)合在一起,并對誤差進(jìn)行處理,從而提供系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的真實值。采用UIO的好處是,其估計誤差總是接近于0,無論外部對過程有多大的擾亂。這與其他只能夠提供估計值誤差范圍的觀測器不同。該方法的另一個新穎之處在于,其采用Eun教授團(tuán)隊新研發(fā)的技術(shù)——“部分狀態(tài)UIO”。該方法的特點之一是,當(dāng)無法提取所有狀態(tài)信息時,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。這對于設(shè)計CPS而言,至關(guān)重要。”(蓋世汽車 Fairy)
