使用区块链技术保护机器人

想象一下，一组配备了先进传感设备的自动无人机，在内华达山脉上空飞行时搜索烟雾。一旦它们发现野火，这些领导机器人就会向一群消防无人机传递方向，无人机会迅速飞往火灾现场。

如果一个或多个领导机器人被恶意代理黑客攻击，并开始发送错误的方向，会发生什么?当跟随的机器人被引到离火堆更远的地方，它们怎么知道自己被骗了呢?

根据麻省理工学院和马德里理工大学研究人员的一项研究，使用区块链技术作为机器人团队的通信工具可以提供安全和防止欺骗。这项研究也可能应用于自动驾驶汽车的多机器人系统在城市中运送货物和运送人员。

区块链提供了所有交易的防篡改记录——在这种情况下，是由机器人团队领导发布的消息——因此，跟随机器人最终可以识别出信息跟踪中的不一致之处。

根据麻省理工学院媒体实验室的玛丽·居里研究员、该论文的主要作者爱德华多·Castelló的说法，领导者使用代币来发出运动信号，并将交易添加到链中，当他们被发现说谎时，他们就会丧失代币，因此这种基于交易的通信系统限制了被黑客攻击的机器人可能传播的谎言数量。

Castelló表示:“区块链的世界除了关于加密货币的讨论之外，还有许多东西可以创造理解安全协议的新方法。”

区块链不仅仅是比特币

虽然区块链通常被用作加密货币的安全分类账，但本质上它是一组数据结构(称为块)，这些数据结构以链的形式连接在一起。每个区块包含它要存储的信息，区块中信息的“哈希”，以及链中前一个区块的“哈希”。哈希是将一串文本转换为一系列唯一的数字和字母的过程。

在这个基于模拟的研究中，存储在每个块中的信息是一组从领导者机器人到追随者的方向。如果恶意机器人试图改变区块的内容，它将改变区块哈希，因此被改变的区块将不再连接到链上。改变的方向很容易被跟随的机器人忽略。

区块链还提供所有交易的永久记录。由于所有的追随者最终都能看到领导者机器人发出的所有指示，他们可以看到自己是否被误导了。

例如，如果五个领导者发送信息让追随者向北移动，而一个领导者发送信息让追随者向西移动，追随者可能会忽略这个不一致的方向。即使跟随机器人确实错误地向西移动，被误导的机器人在将其移动与存储在区块链中的交易进行比较时最终会意识到错误。

与区块链的基于事务的通信

在研究人员设计的系统中，每个领导者都会收到固定数量的令牌，用于将交易添加到链中——添加一笔交易需要一个令牌。如果追随者确定区块中的信息为假，通过检查大多数领导者机器人在特定步骤发出的信号，领导者将失去令牌。一旦机器人的令牌用完，它就不能再发送信息了。

“我们设想了一个撒谎需要花钱的系统。当恶意机器人用完代币后，它们就不能再散布谎言了。所以，你可以限制或限制系统可以暴露给机器人的谎言，”Castelló说。

研究人员通过模拟几种恶意机器人数量已知或未知的情况来测试他们的系统。使用区块链，领导者向在笛卡尔平面上移动的跟随机器人发送方向，而恶意的领导者则广播错误的方向或试图阻止跟随机器人的路径。

研究人员发现，即使当跟随机器人最初被恶意的领导者误导时，基于交易的系统也能使所有的跟随机器人最终到达目的地。由于每个领导者都有相等的有限数量的令牌，研究人员开发了算法来确定恶意机器人能说的最大谎言数量。

“因为我们知道谎言会如何影响系统，以及恶意机器人能对系统造成的最大伤害，我们可以计算出蜂群可能被误导的最大界限。所以，我们可以说，如果你的机器人有一定的电池寿命，谁入侵系统并不重要，机器人将有足够的电池来实现他们的目标，”Castelló说。

除了允许系统设计人员估计机器人完成任务所需的电池寿命外，该算法还使用户能够确定存储区块链所需的内存数量，需要的机器人数量，以及它们可以行进的路径长度，即使有一定比例的领导者机器人被黑客攻击并变得恶意。

Castelló说:“你可以在设计系统时考虑到这些权衡，并对你想要部署的系统做什么做出更明智的决定。”

在未来，Castelló希望在这项工作的基础上，使用基于事务的交互为机器人创建新的安全系统。他认为这是在人类和机器人群体之间建立信任的一种方式。

“当你把这些机器人系统变成公共机器人基础设施时，你就把它们暴露给了恶意行为者和故障。这些技术对于验证、审计和理解系统不会出现异常非常有用。即使系统的某些成员遭到黑客攻击，也不会导致基础设施崩溃，”他说。

-由Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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