Cómo hacer frente a los desafíos de integración, seguridad y protección en sistemas autónomos

Cambios en la forma en que viajamos y la forma de mercadería se entrega están bien encaminados, ya que ya nos estamos acostumbrando a los vehículos aéreos no tripulados (UAV) y los drones. En 2017 se enviaron millones de drones y ahora hay más de 770.000 drones registrados en los EE. UU. (Se requiere registro para cualquier dron de más de .55 libras). Los UAV tienen un papel cada vez más dominante más allá de las aplicaciones militares. Los coches autónomos están a la vuelta de la esquina, pero no se detienen ahí. El automóvil volador ya no es ciencia ficción:la compañía aeroespacial Vahana ya realizó su primer vuelo de un avión de despegue y aterrizaje vertical para una sola persona. Una sociedad donde no hay necesidad de licencias de conducir y donde las suscripciones a los servicios de transporte reemplazan a los vehículos personales está al alcance de la mano.

Como ocurre con todas las tecnologías nuevas, existen desafíos. Los desafíos de hacer que los sistemas autónomos sean seguros y protegidos provienen de muchas direcciones. Los requisitos de seguridad para los vehículos aéreos no tripulados en el aire son diferentes a los de los vehículos autónomos, y también a los de los pequeños drones fotográficos. Los UAV que operan en una zona de guerra desértica también pueden tener requisitos diferentes a los de un UAV en el espacio aéreo civil. Entonces, ¿qué tecnología se necesita para desarrollar sistemas autónomos y en qué se diferencia de los sistemas actuales?

• Más sensores significa más datos. El factor humano es reemplazado por sensores. Lidar, cámaras y otros sensores específicos de la tarea (por ejemplo, sensores de carril) replican lo que ve el ojo humano. Lidar puede producir gigabytes de datos en poco tiempo. Todos estos datos deben llegar al lugar correcto en el momento adecuado para su procesamiento y toma de decisiones.
• En el futuro, se necesitará comunicación externa o comunicación de sistema a sistema. Para mejorar la seguridad y optimizar los flujos de tráfico, será necesaria la comunicación de vehículo a vehículo (V2V).
• Los vehículos aprovecharán las computadoras más pequeñas y potentes para permitir que el vehículo tome decisiones localmente basándose en la información del sensor. Cuando un automóvil autónomo detecta un objeto, no puede esperar a que esos datos vayan a la nube antes de tomar una decisión sobre qué hacer. La decisión debe tomarse localmente para obtener rendimiento y confiabilidad en tiempo real. Es por eso que la inteligencia artificial se está convirtiendo en un elemento clave de los sistemas autónomos.

Una cosa que es común en todos los sistemas autónomos es la conectividad efectiva. Es imposible construir un sistema autónomo sin una comunicación efectiva entre los componentes. La clave es llevar los datos correctos al lugar correcto en el momento correcto. RTI Connext® es un marco de conectividad basado en el Servicio de distribución de datos (DDS) para sistemas en tiempo real, un estándar de Object Management Group (OMG). DDS proporciona intercambio de datos escalable, en tiempo real, confiable, de alto rendimiento e interoperable mediante un patrón de publicación-suscripción. DDS aborda perfectamente las necesidades de los sistemas autónomos. DDS maneja el direccionamiento, la clasificación de datos y la eliminación de la clasificación si los suscriptores y editores se encuentran en plataformas diferentes. DDS admite mecanismos que van más allá del modelo básico de publicación-suscripción. El beneficio clave es que las aplicaciones que utilizan DDS para sus comunicaciones se desacoplan mediante un enfoque centrado en los datos en el que los datos son la interfaz entre los componentes. Esto es exactamente lo que se necesita en un sistema autónomo. Los diferentes componentes dependen de la obtención de los datos que necesitan. Un sistema autónomo se parecerá al diagrama a continuación:

Todos los diferentes componentes del sistema se conectan al bus de datos. El bus de datos es un concepto virtual compartido por todos los componentes participantes. El bus de datos es donde los componentes obtienen la información que necesitan y proporcionan la información que producen a otros componentes. Se pueden agregar nuevos componentes al bus de datos de forma dinámica. El bus de datos incluso se puede dividir en diferentes niveles, por ejemplo, un bus de datos local y conectividad externa a la nube.

A continuación, se muestra un ejemplo de un bus de datos jerárquico para un sistema autónomo que utiliza el bus de datos RTI Connext:

Como se mencionó anteriormente, la seguridad es un requisito importante. La mayor parte de la funcionalidad necesaria para construir un sistema autónomo está integrada en software, y el software completamente libre de errores no es realista. El software debe pasar pruebas rigurosas para asegurarse de que sea seguro. Por ejemplo, la FAA aplica DO-178 como el documento que utiliza como guía para determinar si el software funcionará de manera confiable en un sistema aerotransportado. Obtener la certificación DO-178 no solo requiere mucho tiempo, también es costoso. La certificación puede costar $ 100 por línea de código. Con los sistemas autónomos, es importante utilizar componentes de software que tengan evidencia de certificación, no solo para mantener bajos los costos, sino también para cumplir con los requisitos de tiempo de comercialización. RTI fue el primer proveedor en lanzar un bus de datos crítico para la seguridad basado en DDS.

Ahora que tenemos un marco de conectividad certificable de seguridad, ¿qué pasa con la seguridad? En los sistemas actuales, la seguridad no siempre fue una preocupación ya que no había comunicación externa. Los automóviles ya tienen sensores y conectividad dentro del automóvil. Sin embargo, no había conectividad con el exterior, o era muy limitada. Una vez que se cerró la puerta y el automóvil estaba en marcha, fue difícil piratear un automóvil. Lo mismo con un avión. Para secuestrar un avión, primero debes subirte al avión y existen muchas medidas de seguridad para evitarlo. Esto cambia con los sistemas autónomos. Como establecimos anteriormente, la comunicación con el exterior será necesaria para los sistemas autónomos, lo que los hace más vulnerables. La seguridad de un sistema autónomo podría verse comprometida por piratería maliciosa sin las medidas de seguridad adecuadas.

El primer pensamiento suele ser utilizar un enlace seguro. Podemos usar TLS para la comunicación externa. Sin embargo, si un pirata informático obtiene acceso al enlace seguro, el pirata informático puede acceder a todos los datos de ese enlace. Necesitamos un mejor nivel de seguridad. Como en su casa, no tiene una sola llave que le dé acceso a todo. Si un ladrón ingresa a la casa, no tiene acceso automático a la caja fuerte ni a los gabinetes cerrados con llave. Se necesita un nivel de seguridad detallado para la comunicación externa. El estándar de seguridad DDS ofrece mecanismos de control de acceso distribuido que dictan qué datos pueden publicar o suscribir los participantes sin un solo punto de vulnerabilidad. Esto significa que a las aplicaciones no autorizadas se les negaría el permiso para publicar comandos para controlar el frenado o la dirección. O, si los datos están comprometidos en el bus de datos, el suscriptor podría autenticar criptográficamente el mensaje y descartar cualquier cosa que no coincida con las políticas establecidas. DDS y DDS Security brindan la flexibilidad prospectiva necesaria para ayudar a conectar y asegurar sistemas autónomos. Basado en la especificación OMG DDS Security, RTI Connext DDS Secure tiene complementos integrados para proporcionar autenticación interoperable, control de acceso, criptografía y un tema de registro. La belleza del estándar de seguridad DDS es que la seguridad está configurada; no es necesario que cambie su código para que su sistema sea seguro.

El futuro está aquí y es un futuro emocionante. La forma en que nos movemos por el mundo está cambiando y con los nuevos desafíos veremos emerger nuevas tecnologías. Con RTI Connext, estamos listos para construir los sistemas autónomos del futuro.

Esta publicación de blog destaca mi presentación reciente "Reunión de integración, desafíos de seguridad y protección en el software de sistemas autónomos" en AUVSI Xponential.

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