想象一下，一支配備先進傳感設備的自主無人機團隊，在飛越內華達山脈高空時尋找煙霧。一旦發(fā)現(xiàn)野火，這些領導機器人就會將方向傳遞給一群快速到達火災現(xiàn)場的消防無人機。

但是，如果一個或多個領導機器人被惡意代理入侵并開始發(fā)送錯誤的指示，會發(fā)生什么?當跟隨機器人被帶到離火更遠的地方時，他們怎么知道自己被騙了?

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

區(qū)塊鏈提供了所有交易的防篡改記錄——在這種情況下，是機器人團隊領導發(fā)布的消息——因此跟隨機器人最終可以識別信息軌跡中的不一致之處。

Eduardo Castelló 說，領導者使用代幣來表示動作并向鏈中添加交易，當他們被發(fā)現(xiàn)撒謊時，他們的代幣就會被沒收，因此這種基于交易的通信系統(tǒng)限制了被黑客入侵的機器人可以傳播的謊言數(shù)量。麻省理工學院媒體實驗室的居里研究員和論文的第一作者。

Castelló 說：“除了加密貨幣的討論之外，區(qū)塊鏈世界還有很多可以創(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，但本質上它是一個數(shù)據(jù)結構列表，稱為塊，連接在鏈中。每個區(qū)塊都包含要存儲的信息、區(qū)塊中信息的“哈希”以及鏈中前一個區(qū)塊的“哈希”。散列是將文本字符串轉換為一系列唯一數(shù)字和字母的過程。

在這個基于模擬的研究中，存儲在每個塊中的信息是一組從領導機器人到跟隨者的方向。如果惡意機器人試圖更改區(qū)塊的內容，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導機器人發(fā)出的所有指示，因此他們可以看到自己是否被誤導了。

例如，如果五個領導發(fā)送消息告訴追隨者向北移動，而一個領導發(fā)送消息告訴追隨者向西移動，追隨者可以忽略不一致的方向。即使跟隨機器人確實錯誤地向西移動，被誤導的機器人在將其移動與存儲在區(qū)塊鏈中的交易進行比較時最終會意識到錯誤。

基于事務的通信

在研究人員設計的系統(tǒng)中，每個領導者都會收到固定數(shù)量的代幣，用于向鏈中添加交易——添加交易需要一個代幣。如果追隨者確定區(qū)塊中的信息是錯誤的，通過檢查大多數(shù)領導機器人在該特定步驟發(fā)出的信號，領導者將丟失令牌。一旦機器人用完令牌，它就不能再發(fā)送消息。

“我們設想了一個撒謊要花錢的系統(tǒng)。當惡意機器人用完代幣時，它們就不能再散布謊言。因此，你可以限制或約束系統(tǒng)可以讓機器人暴露的謊言，”卡斯特羅說。

研究人員通過模擬幾種已知或未知惡意機器人數(shù)量的跟隨領導情況來測試他們的系統(tǒng)。使用區(qū)塊鏈，領導者向在笛卡爾平面上移動的跟隨機器人發(fā)送方向，而惡意領導者廣播錯誤的方向或試圖阻止跟隨機器人的路徑。

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

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

除了允許系統(tǒng)設計人員估計機器人完成任務所需的電池壽命外，該算法還使用戶能夠確定存儲區(qū)塊鏈所需的內存量、所需的機器人數(shù)量以及長度他們可以走的路徑，即使一定比例的領導機器人被黑客入侵并變得惡意。

“你可以在設計你的系統(tǒng)時考慮到這些權衡，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。

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

“當你將這些機器人系統(tǒng)轉變?yōu)楣矙C器人基礎設施時，你會將它們暴露給惡意行為者和故障。這些技術有助于驗證、審計和理解系統(tǒng)不會流氓。即使某些成員系統(tǒng)被黑了，它不會使基礎設施崩潰，”他說。

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