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Explainable Machine Learning-Based Security and Privacy Protection Framework for Internet of Medical Things Systems

Created by
  • Haebom

作者

Ayoub Si-ahmed, Mohammed Ali Al-Garadi, Narhimene Boustia

概要

本論文は、モノのインターネットベースの医療(IoMT)システムのセキュリティ脆弱性を解決するために、連合学習(Federated Learning)ベースの侵入検知システムを提案します。 IoMTは、リアルタイムの健康データを収集することで疾患の早期診断とカスタマイズされた治療を可能にしますが、データの機密性によりセキュリティの脅威に対して脆弱です。この論文では、人工ニューラルネットワークベースの侵入検知と連合学習ベースの個人情報保護、そして説明可能な人工知能(XAI)を活用したモデル解析性の向上により、この問題を解決します。さまざまな種類の攻撃をシミュレートしたネットワークおよび医療データセットを使用して、提案されたフレームワークの効果を集中型アプローチと比較評価し、連合学習方式が集中型方式と同様の性能を示し、プライバシーとモデルの説明を同時に提供することを確認しました。

Takeaways、Limitations

Takeaways:
連合学習ベースの侵入検知システムがIoMT環境でプライバシーと高い検出性能を同時に達成できることを示しています。
説明可能な人工知能(XAI)を活用してモデルの透明性を確保し、信頼性を高める。
集中型システムに比べて個人情報保護を強化しながらも性能低下なしにIoMTセキュリティを向上させることができる実用的な方案を提示。
Limitations:
実際のIoMT環境での実験結果ではなく、シミュレートされたデータセットを使用して評価されました。
様々なタイプの攻撃に対する検出性能を評価したが、実際の世界の複雑で多様な攻撃に対する一般化性能にはさらなる研究が必要である。
連合学習の特性上、学習速度は集中学習に比べて遅くなる可能性があります。
XAI技術の説明力が不十分であるか、解釈に困難がある可能性があります。
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