参与：王宇欣、吴攀

自主机器人的分布式规划、通信和控制算法是计算机科学方面的一个主要的研究领域。但是在关于多机器人系统（multirobot system）的文献中，atv，安全性却相对受到了冷遇。在最新一期的 Autonomous Robots 期刊中，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的研究员和他们的同事提出了一种新的技术，可以防止恶意黑客攻入机器人团队的通信网络。该技术可以在加密通信的系统中提供附加的安全层或者在加密不可实现的情况下提供一个替代选择。本文由机器之心编译自 MIT 官网新闻介绍，文末附带了对该研究论文的摘要介绍，论文原文可点击文末「阅读原文」查阅。

「机器人社区侧重于开发自主科学（science of autonomy）使多机器人系统实现自动化或获得更大的能力。在某种意义上，我们对系统级别的问题做得还不够多，比如网络安全和隐私」，Daniela Rus（MIT 电气工程和计算机科学的 Andrew and Erna Viterbi 教授，并且是这篇新论文的第一作者）说道。

　　包括麻省理工学院教授 Daniela Rus（左）和研究科学家 Stephanie Gil（右）在内的研究者开发了一种防止恶意黑客攻入机器人团队的通信网络的技术。为了验证理论预测，研究员使用了分布式 WiFi 发射器和一个自动直升机实现了他们的系统。

「但是当我们在实际应用中部署多机器人系统时，我们的系统会遇到当前计算机系统面临的所有的问题，」她补充说。「如果你接管了一个计算机系统，你可以使其公开私人数据——你还可以做很多其他的坏事。对机器人的网络攻击既能通过计算机系统的漏洞进行，也能使用物理世界的破坏性动作来实现。所以在某种意义上，我们应该更紧迫地思考这个问题。」

身份盗用

大多数多机器人系统的规划算法依赖于某种投票程序（voting procedure）来确定其行动路线。每个机器人基于其有限的、局部的观察提出建议，然后聚合建议以产生最终的决定。

黑客侵入多机器人系统的一种自然的方式是在网络上假冒大量的机器人并且施加足够的假投票来影响集体决定，这是一种被称为「spoofing」的技术。这些研究者的新系统分析了这种独特的方式——其中机器人通过无线传输与环境交互，并且每一个机器人都被分配了自己的无线电「指纹」。如果系统检测出了来自同一个发射器的多个投票，则将其视为欺诈并忽略。

Rus 的分布式机器人实验室（Distributed Robotics Lab）的研究科学家和和新论文的合作者 Stephanie Gil 说：「有两种方式对其进行思考。在某些情况下，加密技术难以以去中心化的形式实现。也许你只是没有可以对其进行保护的中央密钥授权，并且你的代理需要不断地进出网络，这使得密钥传递方案的实现的难度会大得多。在这种情况下，我们仍然可以提供保护。

「如果你可以实现加密方案，那么如果其中一个带有密钥的代理被破解，我们仍旧可以通过减轻甚至量化对手可以带来的最大伤害来提供保护。」

坚守阵地

在他们的论文中，研究者考虑了一种被称为「覆盖（coverage）」的问题，其中机器人定位自己以在地理区域上分布其服务——通信连接、监控等。在这种情况下，每个机器人的「投票」仅仅是其位置的报告，其他机器人使用它来确定自己的位置。

本文包含了一个理论分析，该分析比较了正常情况下的常用的覆盖算法的结果和当新系统主动阻止欺骗攻击（spoofing attack）时产生的结果。即使系统中的 75 % 的机器人已经被这种攻击入侵，机器人的位置也是在其应该在的位置的 3 厘米之内。为了验证该理论预测，这些研究者使用了分布式 WiFi 发射器和一个自主直升机实现了他们的系统。

Rus 说：「这能自然地推广到覆盖（coverage）以外的其他类型的算法。」

　　Rus 说：「对机器人的网络攻击既能通过计算机系统的漏洞进行，也能使用物理世界的破坏性动作来实现。所以在某种意义上，我们应该更紧迫地思考这个问题。」

新系统源自一个早期项目，该项目涉及 Rus、Gil、Dina Katabi（MIT 的另一位电气工程和计算机科学的 Andrew and Erna Viterbi 教授）和 Swarun Kumar（他在 MIT 获得硕士和博士学位，然后加入了卡内基梅隆大学）。该项目试图用 WiFi 信号确定发射器的位置并修复 ad hoc 通信网络。在这篇新论文中，麻省理工林肯实验室（Lincoln Laboratory）的 Mark Mazumder 也加入了这四位研究员。