想象一下，一支配備先進(jìn)傳感設(shè)備的自主無(wú)人機(jī)團(tuán)隊(duì)，在飛越內(nèi)華達(dá)山脈高空時(shí)尋找煙霧。一旦發(fā)現(xiàn)野火，這些領(lǐng)導(dǎo)機(jī)器人就會(huì)將方向傳遞給一群快速到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的消防無(wú)人機(jī)。

但是，如果一個(gè)或多個(gè)領(lǐng)導(dǎo)機(jī)器人被惡意代理入侵并開始發(fā)送錯(cuò)誤的指示，會(huì)發(fā)生什么?當(dāng)跟隨機(jī)器人被帶到離火更遠(yuǎn)的地方時(shí)，他們?cè)趺粗雷约罕或_了?

麻省理工學(xué)院和馬德里理工大學(xué)的研究人員今天在IEEE Transactions on Robotics 上發(fā)表的一項(xiàng)研究表明，使用區(qū)塊鏈技術(shù)作為機(jī)器人團(tuán)隊(duì)的通信工具可以提供安全性和防范欺騙的措施。這項(xiàng)研究也可能在城市中應(yīng)用，在這些城市中，自動(dòng)駕駛汽車的多機(jī)器人系統(tǒng)正在運(yùn)送貨物和運(yùn)送人們穿過(guò)城鎮(zhèn)。

區(qū)塊鏈提供了所有交易的防篡改記錄——在這種情況下，是機(jī)器人團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)發(fā)布的消息——因此跟隨機(jī)器人最終可以識(shí)別信息軌跡中的不一致之處。

Eduardo Castelló 說(shuō)，領(lǐng)導(dǎo)者使用代幣來(lái)表示動(dòng)作并向鏈中添加交易，當(dāng)他們被發(fā)現(xiàn)撒謊時(shí)，他們的代幣就會(huì)被沒收，因此這種基于交易的通信系統(tǒng)限制了被黑客入侵的機(jī)器人可以傳播的謊言數(shù)量。麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的居里研究員和論文的第一作者。

Castelló 說(shuō)：“除了加密貨幣的討論之外，區(qū)塊鏈?zhǔn)澜邕€有很多可以創(chuàng)造理解安全協(xié)議的新方法的東西。”

不僅僅是比特幣

雖然區(qū)塊鏈通常用作加密貨幣的安全分類帳，但本質(zhì)上它是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)列表，稱為塊，連接在鏈中。每個(gè)區(qū)塊都包含要存儲(chǔ)的信息、區(qū)塊中信息的“哈希”以及鏈中前一個(gè)區(qū)塊的“哈希”。散列是將文本字符串轉(zhuǎn)換為一系列唯一數(shù)字和字母的過(guò)程。

在這個(gè)基于模擬的研究中，存儲(chǔ)在每個(gè)塊中的信息是一組從領(lǐng)導(dǎo)機(jī)器人到跟隨者的方向。如果惡意機(jī)器人試圖更改區(qū)塊的內(nèi)容，它將更改區(qū)塊哈希，因此更改后的區(qū)塊將不再連接到鏈上。跟隨機(jī)器人很容易忽略改變的方向。

區(qū)塊鏈還提供所有交易的永久記錄。由于所有追隨者最終都可以看到領(lǐng)導(dǎo)機(jī)器人發(fā)出的所有指示，因此他們可以看到自己是否被誤導(dǎo)了。

例如，如果五個(gè)領(lǐng)導(dǎo)發(fā)送消息告訴追隨者向北移動(dòng)，而一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)發(fā)送消息告訴追隨者向西移動(dòng)，追隨者可以忽略不一致的方向。即使跟隨機(jī)器人確實(shí)錯(cuò)誤地向西移動(dòng)，被誤導(dǎo)的機(jī)器人在將其移動(dòng)與存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中的交易進(jìn)行比較時(shí)最終會(huì)意識(shí)到錯(cuò)誤。

基于事務(wù)的通信

在研究人員設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，每個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者都會(huì)收到固定數(shù)量的代幣，用于向鏈中添加交易——添加交易需要一個(gè)代幣。如果追隨者確定區(qū)塊中的信息是錯(cuò)誤的，通過(guò)檢查大多數(shù)領(lǐng)導(dǎo)機(jī)器人在該特定步驟發(fā)出的信號(hào)，領(lǐng)導(dǎo)者將丟失令牌。一旦機(jī)器人用完令牌，它就不能再發(fā)送消息。

“我們?cè)O(shè)想了一個(gè)撒謊要花錢的系統(tǒng)。當(dāng)惡意機(jī)器人用完代幣時(shí)，它們就不能再散布謊言。因此，你可以限制或約束系統(tǒng)可以讓機(jī)器人暴露的謊言，”卡斯特羅說(shuō)。

研究人員通過(guò)模擬幾種已知或未知惡意機(jī)器人數(shù)量的跟隨領(lǐng)導(dǎo)情況來(lái)測(cè)試他們的系統(tǒng)。使用區(qū)塊鏈，領(lǐng)導(dǎo)者向在笛卡爾平面上移動(dòng)的跟隨機(jī)器人發(fā)送方向，而惡意領(lǐng)導(dǎo)者廣播錯(cuò)誤的方向或試圖阻止跟隨機(jī)器人的路徑。

研究人員發(fā)現(xiàn)，即使追隨者機(jī)器人最初被惡意領(lǐng)導(dǎo)者誤導(dǎo)，基于交易的系統(tǒng)也能讓所有追隨者最終到達(dá)目的地。由于每個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者都有相等的有限數(shù)量的代幣，研究人員開發(fā)了算法來(lái)確定惡意機(jī)器人可以說(shuō)出的最大謊言數(shù)。

“既然我們知道謊言如何影響系統(tǒng)，以及惡意機(jī)器人可能在系統(tǒng)中造成的最大傷害，我們就可以計(jì)算出群體被誤導(dǎo)的最大界限。所以，我們可以說(shuō)，如果你有機(jī)器人一定的電池壽命，誰(shuí)入侵系統(tǒng)并不重要，機(jī)器人將有足夠的電池來(lái)實(shí)現(xiàn)他們的目標(biāo)，”Castelló 說(shuō)。

除了允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員估計(jì)機(jī)器人完成任務(wù)所需的電池壽命外，該算法還使用戶能夠確定存儲(chǔ)區(qū)塊鏈所需的內(nèi)存量、所需的機(jī)器人數(shù)量以及長(zhǎng)度他們可以走的路徑，即使一定比例的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)器人被黑客入侵并變得惡意。

“你可以在設(shè)計(jì)你的系統(tǒng)時(shí)考慮到這些權(quán)衡，并就你想用你要部署的系統(tǒng)做什么做出更明智的決定，”他說(shuō)。

未來(lái)，Castelló 希望在這項(xiàng)工作的基礎(chǔ)上，使用基于交易的交互為機(jī)器人創(chuàng)建新的安全系統(tǒng)。他認(rèn)為這是在人類和機(jī)器人群體之間建立信任的一種方式。

“當(dāng)你將這些機(jī)器人系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣矙C(jī)器人基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，你會(huì)將它們暴露給惡意行為者和故障。這些技術(shù)有助于驗(yàn)證、審計(jì)和理解系統(tǒng)不會(huì)流氓。即使某些成員系統(tǒng)被黑了，它不會(huì)使基礎(chǔ)設(shè)施崩潰，”他說(shuō)。

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