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)安全人員意識到他們被欺騙時，為時已晚，造成了災(zāi)難性的后果。

普渡大學(xué)的Hany Abdel-Khalik想出了一個強(qiáng)有力的對策：使運(yùn)行這些網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的計算機(jī)模型具有自我意識和自我修復(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，將被動的組件變成主動的觀察者。即使攻擊者擁有一個完美的系統(tǒng)模型副本，任何試圖引入偽造數(shù)據(jù)的行為都會被系統(tǒng)本身立即發(fā)現(xiàn)并拒絕，不需要人類的回應(yīng)。

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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)的計算技術(shù)，包括機(jī)器學(xué)習(xí)、預(yù)測分析和人工智能。員工們使用這些模型來監(jiān)測其機(jī)器的讀數(shù)，并驗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)測模型的重復(fù)模擬，幫助系統(tǒng)操作員確定何時出現(xiàn)真正的錯誤。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。還有一個常年存在的風(fēng)險是，系統(tǒng)內(nèi)部的某個人，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)三年級的研究生Arvind Sundaram找到了一種方法，將信號隱藏在系統(tǒng)不可觀察的"噪聲空間"中。控制模型要處理成千上萬個不同的數(shù)據(jù)變量，但其中只有一小部分實際用于影響模型輸出和預(yù)測的核心計算。通過稍微改變這些非必要的變量，他們的算法產(chǎn)生了一個信號，這樣系統(tǒng)的各個組成部分就可以驗證進(jìn)來數(shù)據(jù)的真實性并作出相應(yīng)的反應(yīng)。