當AI防禦遇上AI攻擊,「以子之矛,攻子之盾」正在資安界上演
當AI防禦遇上AI攻擊,「以子之矛,攻子之盾」正在資安界上演
2018.10.31 | IBM

科技可以為善可以作惡,人工智慧(AI)也是,端看人類如何使用它,而在資安世界裡,這場防禦端和攻擊端的AI攻防前哨戰已經開打。

最新AI攻擊手法,插入噪音就能破壞語音辨識系統

IBM Security CTO兼VP Koos Lodewijkx分享,目前至少有三種與AI相關的資安攻擊手段。

第一種是利用AI提高攻擊效率。例如,現在駭客可以透過機器學習,分析社群媒體上的訊息、朋友圈等等,依照這些個人化資訊發起針對性攻擊,提高釣魚攻擊成功率。此外,現在網路上也出現透過機器學習、可以自動辨識圖像的免費軟體XEvil,讓駭客可破解用來防堵自動化攻擊的驗證碼CAPTCHA機制。

第二種則是駭客攻擊AI系統,例如以一種改變系統的方法進行攻擊,簡單來說就是污染AI系統,或是找到AI系統弱點、繞過防禦以進行攻擊。

Lodewijkx舉例,微軟在2016年推出聊天機器人Tay,透過機器學習技術讓他它可在每次的對話中改善回話,但上線24小時後就被「玩壞」,說出種族歧視的言論。不只是聊天機器人,Lodewijkx表示,現在的技術也能做到入侵語音辨識系統,只要在聲音中插入噪音,就能徹底改變翻譯結果,讓機器說出特定語句。

雖然這些看似無傷大雅,但Lodewijkx提醒,AI已經被企業大量用於商業營運中,一旦被駭客知道模型如何訓練和運作,就能藉由破壞訓練模型的數據來操控模型。例如,銀行把AI導入借貸決策系統,藉由分析申請人的收入、年齡、居住地、信用分數等,決定是否該批准借貸,一旦找到方法繞過偵測,就算有很差的信用分數仍可成功貸款。

「我們在產業所使用的機器學習,其中很多的模型仍非常脆弱,」Lodewijkx說,「如果你可以操控訓練模型的數據、輸入值,你就可玩弄這個模型。」

最後一種攻擊手段,駭客著點的不是模型本身,而是用來訓練AI模型背後的數據。Lodewijkx表示,駭客已經可以竊取訓練AI模型背後的數據,以圖像辨識系統為例,正常情況是,給出圖片後,系統可以辨識出人名,而在破解系統後,駭客只要擁有姓名,就能逆向重建出圖片。

AI從三層面防禦駭客攻擊

不只是攻擊端,AI之於資安防禦,也是不可獲缺的角色,像是IBM旗下資安產品幾乎已全面導入AI。

為什麼要用AI防禦?Lodewijkx指出,現在的資料量龐大,來自網路、電腦系統、資料庫等等,隨之而來的是資料、威脅、環境都變得更複雜;在此情況下,卻面臨資安技術人力短缺,IBM調查指出,到2022年,資安領域會有180萬份的資安人力短缺。這也是為什麼需要在資安工具中導入AI,而AI也能提高偵測和反應的速度,降低損失。

Lodewijkx指出,目前最常見的AI資安應用是「預測分析」(predictive analytics),也就是藉由機器學習分析大量數據,從中找出異常。「市場上幾乎每個人都說有將AI導入資安中,就是這個分類。」他說。

Koos Lodewijkx_IBM Security CTO &VP_2018_10_09_蔡仁譯
儘管AI已經被大量用在資安防禦,但IBM Security CTO 兼VP Koos Lodewijkx認為,現階段AI仍須和人類合作,因為AI可以做很多例行工作,但仍無法做到需要創造、調查類的工作。
圖/ 蔡仁譯攝

例如,監控網路流量或使用者行為,找出不尋常的地方,或是觀察人類如何和電腦或手機互動,進而分辨出是真正的人類、還是假裝成人類的惡意軟體。此外,也能找出「假陽性」的威脅警報,降低誤報率。

第二類則是智能強化(Intelligence consolidations),也就是把資安研究工作交給AI。Lodewijkx解釋,IBM教旗下人工智慧Wastson讀懂資安相關的新聞、研究報告、Twitter訊息等等,進而建立知識圖譜(knowledge graph),並找出每個知識間的關聯性。訓練完成後,當他們告訴Watson一個IP位址、網址或檔案,Watson就可以回報該檔案的相關訊息,如和哪種病毒有關、常被哪些駭客組織使用、鎖定哪些產業等等,讓分析師不用再自己去讀大量資料。

第三種則是智能回應(intelligence response),目標在於提高一定時間內的分析效率。Lodewijkx指出,以資安營運中心為例,分析師有58%的時間都是花在重複性工作上。舉例來說,當資安監測系統發出警示,分析師必須比對不同的應用程式、資料庫和系統,確認該警示是否為真,而正因為這些步驟是固定的,很適合自動化。

AI不是資安防禦的完美解方

儘管現在AI已經被大量用於資安產品,但Lodewijkx認為AI並不能解決所有資安問題,「我們距離那時還很遠。 」

Lodewijkx解釋,現階段AI只能針對特定任務,使用場景仍非常狹隘,雖然可以強化防禦,但仍需要和其他防禦方式相輔相成,如更新補丁、保護憑證、防火牆等等。

更重要的是,AI仍需要和人類合作。「我們還沒有進入AI比人類聰明的時代,」Lodewijkx解釋,機器學習模型最擅長的地方是,做人類訓練他們做的事情,這也是為什麼AI可以做很多例行工作,但仍無法做到需要創造、調查類的工作。反過來講,這也意味著AI攻擊也只能做好一件事,當被訓練的攻擊手段不行,AI也無法像人類一樣自己想出別種攻擊方法。

「這其實有點像軍備競賽(arm race),」Lodewijkx說,現在駭客學習AI、取得演算法、雲端計算能力等成本都越來越低,這也讓防禦端的偵測和回應速度必須更快及精準。而這場AI資安攻防的前哨戰,才剛開打。

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導航不是愈高階愈好!桃園產官資源如何賦能互宇向量,讓複雜技術真正「用得起、用得上」?
導航不是愈高階愈好!桃園產官資源如何賦能互宇向量,讓複雜技術真正「用得起、用得上」?

當無人機、無人船失去衛星定位訊號,還能繼續完成任務嗎?這道問題不只考驗導航設備的精度,更牽涉不同技術如何搭配,才能兼顧成本、可靠性與實際部署需求。

要理解自主載具如何在衛星訊號中斷時持續導航,得先認識「慣性導航」。互宇向量執行長鍾宏彬拿棒球作比喻:投手把球投出去後,球沒有GPS或遙控器,仍會依照出手角度、力量與旋轉向前運動。慣性導航則透過感測加速度與旋轉變化,持續推算載具的姿態、速度與位置。不過,慣性導航的誤差會隨時間累積,衛星定位訊號一旦中斷,位置推算也可能逐漸偏移。因此,自主載具需要不同定位與感測技術相互配合。2022年成立的互宇向量,便從這項需求切入,協助客戶選擇適合的導航技術,並將系統整合到產品中。

先定義任務,再決定導航規格

「以終點當起點。」鍾宏彬如此形容互宇向量的產品開發原則。相較於先提供設備、再由客戶自行整合,互宇向量在開發初期便參與討論,了解客戶要完成什麼任務,再決定性能、材料、演算法與預算。這套方法稱為「前端部署」。

以無人機精準投送為例,客戶希望載具不只抵達指定區域,還能接近建築物完成投送。飛行距離、定位精度、是否有人遙控,以及衛星訊號中斷後需要自主運作多久,都會影響系統設計。互宇向量必須先釐清這些條件,再選擇感測元件、調整導航架構,而不是直接套用既有產品。

互宇向量的技術涵蓋光纖陀螺儀(FOG)、慣性量測單元(IMU)、姿態與航向參考系統(AHRS),以及GNSS/INS融合導航方案。團隊曾與產業夥伴在實際水域驗證無人船導航系統,也透過觀音山隧道測試,觀察衛星訊號中斷時的導航表現。

對客戶而言,驗證的重點在於系統能否在任務要求的時間內維持足夠精度。互宇向量也不一定選用最高規格的零組件,而是依照需求調整演算法、材料與系統配置,必要時整合其他供應商的技術,減少客戶自行開發、測試與整合的時間及成本。

從光纖陀螺到系統整合,互宇向量把技術推向可部署的產品

鍾宏彬2010年投入光纖陀螺核心技術研究,2016年共同創辦極星光電。當時核心元件的客戶多具備自行整合能力,應用市場相對有限。他逐漸意識到,若想讓技術接觸更多使用者,就不能只停留在零件,還得往感測模組與完整系統發展。2022年成立互宇向量後,鍾宏彬延續過去累積的技術,採取合作設計製造(JDM)模式,讓團隊從產品開發初期便參與設計與驗證。

他把這種服務形容為「高階料理包」:客戶不必自行採購所有原料、研究怎麼煮,而是由互宇向量協助整合適合的技術,完成產品部署。公司不走低價、拚量路線,而是選擇與少數具有長期需求的專業客戶深入合作。目前團隊服務約12家核心客戶,透過持續參與產品開發,累積技術與合作經驗。

航太市場考驗的不只是技術,還有供應鏈與驗證能力

航太是互宇向量積極拓展的市場。目前約四成業務聚焦航太應用;2023年,團隊也與國家太空中心(TASA)展開策略性合作,推進MIOC與FOG技術的太空應用。

航太產業尤其重視「飛行履歷」(Flight Heritage)。鍾宏彬打趣地說,普通杯子就是杯子,但如果真的上過太空,「它就變成太空杯」。設備即使通過完整的地面測試,仍不等於經歷過發射與太空環境。對國際航太客戶而言,實際飛行驗證是評估設備可靠性的重要依據。鍾宏彬回憶,團隊過去花了兩、三年尋找海外企業客戶,始終不得其門而入。後來有國際業者得知互宇向量與國家太空中心合作,反而主動找上門。這段經驗讓他體會到,進入航太供應鏈除了技術能力,還需要讓國際客戶看見合作經驗與可信度。

從中央大學到蘆竹,桃園產官資源如何成為互宇的產業支點?

互宇向量與桃園的淵源,早在公司成立前就已開始。鍾宏彬從中央大學求學、攻讀博士到投入研究,一路留在桃園;第一次創業落腳楊梅,互宇向量則從青埔搬到蘆竹,建立廠辦空間。他笑稱,自己就像桃園「生出來的baby」。

桃園及北部地區聚集電路板、電子製造與機械加工等供應商,具備成熟的產業基礎。不過,部分業者長期專注既有市場,未必想過自身技術還能延伸至無人載具與航太應用。鍾宏彬舉例,互宇向量曾與傳統機械加工業者合作,協助對方了解航太供應鏈的品質驗證與製造要求,探索跨入新市場的可能。對這些業者而言,挑戰未必是技術能力不足,而是過去缺乏接觸航太應用的機會,不熟悉相關規格與驗證流程。

創業過程中,互宇向量也持續接觸桃園市政府青年事務局及相關局處、育成體系,參與創業交流與產業展會。鍾宏彬看重的是這些場合能讓團隊認識不同領域企業,拓展未來合作的可能。包括Meet桃園+在內的創業輔導與產業交流平台,也為在地新創提供接觸產業資源的機會。

從光纖陀螺核心元件走向完整導航系統,再延伸至航太合作與海外市場,互宇向量逐步建立從任務規劃、技術整合到系統驗證的能力。接下來,如何運用桃園既有的電子製造與精密加工基礎,找到更多能共同開發產品的夥伴,將是團隊拓展國際市場的重要課題。

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