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DynaMark: un marco de aprendizaje por refuerzo para la marca de agua dinámica en controladores de máquinas herramienta industriales

Created by
  • Haebom

Autor

Navid Aftabi, Abhishek Hanchate, Satish Bukkapatnam, Dan Li

Describir

Este artículo presenta DynaMark, una técnica de marca de agua dinámica basada en aprendizaje de refuerzo para abordar la vulnerabilidad a ataques de repetición de los controladores de máquinas herramienta en red (MTC) en entornos de la Industria 4.0. A diferencia de las técnicas de marca de agua dinámica existentes, que asumen una dinámica gaussiana lineal y estadísticas de marca de agua constantes, DynaMark aprende una política adaptativa en línea que ajusta dinámicamente la covarianza de una marca de agua gaussiana utilizando mediciones del sistema y la retroalimentación del detector sin conocimiento del sistema. Maximizamos una función de recompensa única que equilibra dinámicamente el rendimiento del control, el consumo de energía y la fiabilidad de la detección, y desarrollamos un mecanismo de actualización de creencias bayesianas para la fiabilidad de la detección en tiempo real en sistemas lineales. Utilizando un gemelo digital del controlador Siemens Sinumerik 828D y un banco de pruebas de motor paso a paso real, demostramos que DynaMark reduce la energía de la marca de agua en un 70 % en comparación con los métodos existentes, manteniendo la trayectoria nominal y un retardo de detección promedio de un intervalo de muestreo.

Takeaways, Limitations

Takeaways:
Demostramos que DynaMark, una técnica de marca de agua dinámica basada en el aprendizaje de refuerzo, puede defenderse eficazmente contra ataques de repetición de MTC.
Mantiene un alto rendimiento de detección al tiempo que reduce el consumo de energía de la marca de agua en un 70% en comparación con los métodos existentes.
Demuestra la capacidad de realizar marcas de agua de forma adaptativa sin conocimientos del sistema.
Confirmación de aplicabilidad a sistemas reales mediante verificación experimental utilizando un banco de pruebas de motor paso a paso real.
Limitations:
Actualmente, utilizamos un mecanismo de actualización de creencias bayesiano para sistemas lineales, pero se necesitan extensiones a sistemas no lineales.
Los experimentos están limitados a un MTC específico (Siemens Sinumerik 828D) y a un sistema de motor paso a paso, y se requiere generalización a una gama más amplia de sistemas.
Es necesario evaluar el rendimiento de DynaMark para comprobar su solidez frente a distintos tipos de ataques.
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