Cómo superar los obstáculos de integración, seguridad y protección en sistemas autónomos

Los cambios en la forma en que viajamos y entregamos mercancías ya están en marcha. Los Vehículos Aéreos No Tripulados (UAVs) y drones se han vuelto comunes; solo en 2017 se enviaron millones de drones, y EE. UU. ahora alberga más de 770.000 aeronaves registradas. El registro es obligatorio para cualquier drone que pese más de 0,55 lb. Más allá del uso militar, los UAVs están remodelando la logística, la vigilancia e incluso aplicaciones de consumo.

Los coches autónomos están en el horizonte, pero el futuro va más allá. Vahana, una empresa aeroespacial, logró el primer vuelo de una aeronave de despegue y aterrizaje vertical para una sola persona, demostrando que los coches voladores ya no son ciencia ficción. Imagine una sociedad donde las licencias de conducir sean obsoletas y el transporte se acceda mediante servicios de suscripción en lugar de propiedad personal.

La nueva tecnología trae nuevos desafíos. Hacer que los sistemas autónomos sean seguros y protegidos requiere abordar una gama de requisitos que difieren entre UAVs, coches autónomos y pequeños drones de aficionados. Los UAVs militares en zonas de guerra desérticas enfrentan restricciones que las aeronaves civiles simplemente no tienen.

Por qué importan los sensores y los datos

• Cada sensor adicional —LiDAR, cámaras, cámaras de detección de carril— genera enormes cantidades de datos. Por ejemplo, una sola unidad LiDAR puede producir gigabytes de información bruta por segundo. Estos datos deben llegar al nodo de procesamiento adecuado instantáneamente para permitir decisiones oportunas.
• Las operaciones futuras dependerán de enlaces externos o sistema a sistema. La comunicación Vehículo-a-Vehículo (V2V) es esencial para la seguridad y la optimización del tráfico.
• Los ordenadores de a bordo de alto rendimiento permiten a los vehículos analizar la entrada de sensores localmente. Un coche autónomo debe decidir sobre un obstáculo en tiempo real sin esperar la latencia de la nube, por eso la inteligencia artificial se está convirtiendo en un componente central de los sistemas autónomos.

La conectividad es la columna vertebral

Cada plataforma autónoma depende de una comunicación robusta entre sus componentes. La clave es entregar los datos correctos al lugar correcto en el momento correcto. RTI Connext® es un marco de conectividad en tiempo real construido sobre el Data Distribution Service (DDS), un estándar OMG que ofrece intercambio de datos escalable, fiable y de alto rendimiento a través de un modelo publish-subscribe.

DDS abstrae el direccionamiento, marshalling y de-marshalling para que publicadores y suscriptores puedan operar en plataformas heterogéneas. También soporta extensiones avanzadas más allá del modelo básico. Al tratar los datos como la interfaz entre componentes, DDS desacopla aplicaciones de una forma que se alinea perfectamente con arquitecturas de sistemas autónomos.

En una arquitectura autónoma típica, todos los componentes se conectan a un bus de datos virtual. Nuevos elementos pueden añadirse dinámicamente, y el bus puede particionarse en capas locales y de nube.

Los buses de datos jerárquicos son comunes. El siguiente diagrama ilustra un bus multi-nivel gestionado por RTI Connext.

Seguridad mediante certificación

El software impulsa la mayor parte del comportamiento de un sistema autónomo, sin embargo, el código perfecto es irreal. Se requieren pruebas rigurosas. En aviación, la Administración Federal de Aviación usa DO-178 para certificar la fiabilidad del software. Cumplir DO-178 puede costar aproximadamente 100 $ por línea de código y exige documentación exhaustiva.

Usar componentes pre-certificados —como el databus DDS certificado para seguridad de RTI— reduce tanto el coste como el tiempo de comercialización. RTI fue el primer proveedor en lanzar un databus crítico para la seguridad construido sobre DDS, proporcionando la base para soluciones autónomas conformes.

Seguridad en un mundo abierto

Los vehículos tradicionales tenían conectividad externa limitada, dificultando su hackeo. Los sistemas autónomos, sin embargo, dependen del intercambio continuo de datos, abriendo nuevos vectores de ataque. Un enlace comprometido podría permitir a un actor malicioso manipular comandos de frenado o dirección.

El TLS estándar protege el canal, pero si un atacante accede a ese canal, obtiene todos los datos transmitidos. Se necesita un enfoque más granular. El Estándar de Seguridad DDS ofrece control de acceso distribuido: a cada participante se le otorgan solo los permisos que requiere, evitando un único punto de fallo. Los datos en el bus pueden ser autenticados criptográficamente, y cualquier mensaje que falle las comprobaciones de política se descarta.

RTI Connext DDS Secure implementa la especificación OMG DDS Security con plugins integrados para autenticación, control de acceso, criptografía y registro. La seguridad se configura fuera del código de la aplicación, eliminando la necesidad de reescribir lógica para protección.

Construyendo los sistemas autónomos del mañana hoy

El panorama de la movilidad evoluciona rápidamente. Con las herramientas y estándares proporcionados por RTI Connext, los desarrolladores pueden construir con confianza los sistemas autónomos del futuro —seguros, protegidos y totalmente integrados.

Este post refleja mi presentación reciente, “Enfrentando los desafíos de integración, seguridad y protección en software de sistemas autónomos”, en AUVSI Xponential.

Más información:

• Producción de Vehículos Autónomos
• ¿Qué es DDS?
• Connext DDS Pro
• Connext DDS Micro
• Connext DDS Cert