拥抱物联网：如何提升智能时代的安全与韧性

近年来，我们看到物联网（IoT）设备数量显著增长，趋势似乎没有减缓的迹象，研究人员估计到2030年底可能会有400亿个物联网设备。我们的日常生活现在依赖于智能电视、智能手表和智能温控器等连接设备。

与此同时，企业利用物联网进行关键操作，如管理供应链、交通流量和评估设备的正常运行时间。物联网设备的用户现在也在享受人工智能和传感技术的进步带来的好处，这些技术为他们提供了更高的性能、更大的个性化、适应性、远程控制和实时监控。

随着我们越来越依赖这些技术来提供日常生活中的基本功能，我们必须认识到它们可能带来的风险。任何基于人工智能的物联网设备都可能暴露于不可靠或不准确的信息中。

在安全关键系统中，这尤其让人担忧，例如电网或交通网络，其中一个故障传感器或有缺陷的算法可能会导致现实中的严重后果。虽然我们继续利用人工智能使物联网设备变得更智能和更自主，但我们也得确保它们的安全。

从数字风险到现实世界的影响

随着物联网设备被赋予行动的能力，而不仅仅是用来收集数据，风险不再仅仅是数字化的。物联网设备可能面临多种风险因素，例如通信问题、人为错误或网络攻击。根据系统部署的行业，其影响可能对健康、经济或环境造成灾难性的后果。此外，物联网系统高度互联，这意味着故障可以迅速从一个系统传播到另一个系统。

随着物联网越来越融入我们的生活并影响现实世界，网络和物理之间的界限逐渐模糊。我们必须了解物联网系统的各种网络安全漏洞，尤其是在它们为个人或企业操作安全关键功能时。通过识别现实世界中的场景及其潜在后果，我们可以制定策略来检测任何异常并构建更可靠的系统。

能源领域日益严重的威胁

一个可能因物联网设备问题而导致严重后果的行业是能源和电力系统。可再生能源的使用正在不断增加，国际能源署报告称，全球将在2024年至2030年间新增超过5500吉瓦的可再生能源容量。

随着可再生能源的使用增加，新的解决方案和技术正在被广泛应用，例如智能电网或微电网范式。物联网在协调资源的使用方面发挥着至关重要的作用，例如灵活负载、发电机和电池，以在需要的时间和地点提供所需的电力。

然而，能源部门是网络攻击的主要目标，显著的事件包括2010年的Stuxnet病毒攻击以及2016年、2017年和2022年对乌克兰电网的攻击。在这些事件中，攻击者通过所谓的网络物理攻击，试图对基础设施造成物理损害。

例如，通过试图同时控制许多设备，如智能电表和电动汽车智能充电器，黑客可能会导致电网不稳定，进而引发大规模停电。虽然这次停电并非由于网络攻击引起，但四月份欧洲电网故障所造成的巨大影响，正好说明了停电的严重性，交通、ATM机、红绿灯，甚至通信系统都瘫痪了。

随着网络攻击对能源部门成为一个紧迫的关注点，政府、机构和公司必须关注使系统更加安全和可靠的策略。

保护物联网

幸运的是，可以采取一些措施来确保物联网设备的安全、可靠且具韧性。值得注意的是，随着攻击变得越来越复杂，我们应该涉及多学科的技能，而不仅仅依赖传统计算机科学家的工具。控制工程师在设计和优化系统方面可以发挥关键作用，使系统按预期行为运行。

使用 建模 和数字双胞胎可以帮助检测异常的存在。这种方法避免了在部署后再对物联网系统进行改造来解决问题。在此过程中，我们应该识别物联网设备在其硬件组件、软件和互联性方面可能存在的关键脆弱性。

此外，考虑控制回路内数据的整体流动对于评估每个阶段的准确性和可靠性水平至关重要。最终，必须采取整体性的方法，考虑物联网设备从构思、设计到部署的每一个步骤。

创建更安全的系统

物联网正在引领一场革命，人工智能提供了先进的新能力。在我们享受这些创新的同时，我们也必须认识到潜在的风险，并确保从一开始就具备韧性和稳健性，以避免在现实世界中造成任何影响。通过运用不同的技能和控制工程知识，我们可以确保随着我们变得更加互联，我们的系统得到保护。