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DynaMark: A Reinforcement Learning Framework for Dynamic Watermarking in Industrial Machine Tool Controllers

Created by
  • Haebom

作者

Navid Aftabi, Abhishek Hanchate, Satish Bukkapatnam, Dan Li

概要

本稿では、業界4.0環境でネットワーク接続されたマシンツールコントローラ(MTC)の再生攻撃の脆弱性を解決するために、強化学習ベースの動的透かし技術であるDynaMarkを紹介します。従来の動的透かし技術が線形ガウス動力学と一定の透かし統計量を仮定するのとは異なり、DynaMarkはシステム知識なしでシステム測定値と検出器フィードバックを使用して、ガウス透かしの共分散を動的に調整する適応型ポリシーをオンラインで学習します。制御性能、エネルギー消費、検出信頼性のバランスを動的に調整するユニークな補償関数を最大化し、リニアシステムに対するリアルタイム検出信頼性のためのベイジアン信念更新メカニズムを開発しました。 Siemens Sinumerik 828Dコントローラデジタルツインと実際のステッピングモータ試験台を使用して、従来の方法と比較して透かしエネルギーを70%減少させながらも名目軌跡を維持し、平均検出遅延時間をサンプリング間隔1回レベルに維持することを検証しました。

Takeaways、Limitations

Takeaways:
強化学習ベースの動的透かし技術DynaMarkは、MTCの再生攻撃に対する効果的な防御を可能にすることを示しています。
従来の方法と比較して透かしエネルギー消費を70%減少させながらも高い検出性能を維持した。
システムの知識なしに適応的に透かしを実行する能力を示します。
実際のステッピングモータ試験台による実験的検証により,実際のシステム適用性を確認した。
Limitations:
現在、線形システムのベイズ信念更新メカニズムを使用しており、非線形システムの拡張が必要です。
実験は特定のMTC(Siemens Sinumerik 828D)とステッピングモータシステムに限定されており、さまざまなシステムの一般化可能性検証が必要です。
DynaMarkのパフォーマンスは、さまざまな種類の攻撃に対して堅牢性を評価する必要があります。
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