FPGA могут стать «корнем доверия» для безопасных роботов

Современные промышленные роботы обычно работают в контролируемой среде — например, внутри защитных ограждений. Однако мобильные роботы и особенно гуманоидные машины будут находиться непосредственно рядом с людьми и смогут перемещать тяжёлые предметы. В таких условиях успешная кибератака способна привести уже не только к утечке данных или остановке оборудования, но и к физическому ущербу.

«Физический ИИ» фактически объединяет киберпространство и физический мир, поэтому традиционного разделения между безопасностью и информационной защищённостью становится недостаточно. Робот должен не только корректно выполнять заданные функции и останавливаться при опасном контакте, но и противостоять попыткам изменить его программное обеспечение, команды или входные данные.

Одним из ключевых механизмов защиты Сивертсон называет аппаратную аттестацию. Система должна иметь возможность проверить, с каким устройством она взаимодействует: действительно ли это доверенный ПЛК, датчик, контроллер или облачный сервис производителя. Следующий уровень — проверка подлинности программного кода с помощью цифровых подписей. Только после подтверждения происхождения и целостности ПО оно должно допускаться к выполнению.

Дополнительную защиту обеспечивает шифрование коммуникаций, препятствующее перехвату и подмене данных. В результате формируется цепочка доверия: система знает, с каким устройством взаимодействует, какой код на нём выполняется и что передаваемые данные не были изменены.

FPGA могут объединять эти функции непосредственно на аппаратном уровне. В Lattice такой подход связан с концепцией аппаратного «корня доверия» (Root of Trust, RoT). По словам Сивертсона, в семействах FPGA компании используются энергонезависимая память и механизмы безопасной загрузки, позволяющие контролировать конфигурацию устройства и защищать её от несанкционированного изменения.

Особенно важной становится возможность резервной загрузки. FPGA может хранить два образа конфигурации: рабочий и резервный. Если обновление основного образа прошло успешно, он становится доверенной версией; при сбое или компрометации система может использовать резервный образ для восстановления.

Такой механизм решает проблему, которая становится всё более актуальной для сложных робототехнических систем. Современные CPU и GPU производятся по технологическим нормам в несколько нанометров и, как правило, используют внешнюю энергонезависимую память. Это создаёт дополнительную поверхность атаки: загрузчик должен получить программный код из внешнего источника и убедиться в его подлинности.

При этом злоумышленнику необязательно добиваться запуска вредоносного кода. Достаточно заблокировать загрузку системы, чтобы вывести устройство из строя. Для автономного робота или транспортного средства такой отказ может иметь гораздо более серьёзные последствия, чем обычная остановка компьютера.

FPGA, выполняющая функции внешнего аппаратного контроллера, может отслеживать состояние процессора или ускорителя ИИ, контролировать процесс загрузки и при необходимости инициировать восстановление доверенного программного образа. Таким образом, относительно недорогой специализированный компонент способен обеспечить отказоустойчивость значительно более сложного и дорогого процессора или ускорителя.

По мере распространения гуманоидных и других мобильных роботов подобная архитектура может стать важной частью их киберфизической безопасности. Аппаратный уровень защиты в этом случае дополняет программные механизмы безопасности, формируя основу для систем, которые должны оставаться управляемыми и предсказуемыми даже при попытках кибератаки.