隨著勒索軟件和世界各地其他網(wǎng)絡(luò)攻擊的增加，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商更加擔(dān)心復(fù)雜的 "虛假數(shù)據(jù)注入 "攻擊，即黑客向其提供虛假的數(shù)據(jù)，欺騙電腦系統(tǒng)和人員，使其認(rèn)為操作正常。然后，攻擊者擾亂了工廠關(guān)鍵機(jī)器的功能，導(dǎo)致其運(yùn)行不良或故障。當(dāng)安全人員意識(shí)到他們被欺騙時(shí)，為時(shí)已晚，造成了災(zāi)難性的后果。

普渡大學(xué)的Hany Abdel-Khalik想出了一個(gè)強(qiáng)有力的對(duì)策：使運(yùn)行這些網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模型具有自我意識(shí)和自我修復(fù)能力。利用這些系統(tǒng)數(shù)據(jù)流中的背景噪音，Abdel-Khalik和他的學(xué)生嵌入了無形的、不斷變化的、一次性使用的信號(hào)，將被動(dòng)的組件變成主動(dòng)的觀察者。即使攻擊者擁有一個(gè)完美的系統(tǒng)模型副本，任何試圖引入偽造數(shù)據(jù)的行為都會(huì)被系統(tǒng)本身立即發(fā)現(xiàn)并拒絕，不需要人類的回應(yīng)。

[[428202]]

今天，能源、水和制造業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)都使用先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)，包括機(jī)器學(xué)習(xí)、預(yù)測(cè)分析和人工智能。員工們使用這些模型來監(jiān)測(cè)其機(jī)器的讀數(shù)，并驗(yàn)證它們是否在正常范圍內(nèi)，即所謂的"數(shù)字雙胞胎"。數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模型的重復(fù)模擬，幫助系統(tǒng)操作員確定何時(shí)出現(xiàn)真正的錯(cuò)誤。但是，用于控制核反應(yīng)堆和其他關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的模擬器很容易地獲得。還有一個(gè)常年存在的風(fēng)險(xiǎn)是，系統(tǒng)內(nèi)部的某個(gè)人，如果能夠接觸到控制模型及其數(shù)字孿生體，就可以嘗試進(jìn)行偷襲。

為了挫敗這種策略，Abdel-Khalik和核工程專業(yè)三年級(jí)的研究生Arvind Sundaram找到了一種方法，將信號(hào)隱藏在系統(tǒng)不可觀察的"噪聲空間"中。控制模型要處理成千上萬個(gè)不同的數(shù)據(jù)變量，但其中只有一小部分實(shí)際用于影響模型輸出和預(yù)測(cè)的核心計(jì)算。通過稍微改變這些非必要的變量，他們的算法產(chǎn)生了一個(gè)信號(hào)，這樣系統(tǒng)的各個(gè)組成部分就可以驗(yàn)證進(jìn)來數(shù)據(jù)的真實(shí)性并作出相應(yīng)的反應(yīng)。