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# Informática # Criptografía y seguridad # Ingeniería del software

Asegurando el futuro de los coches autónomos

Descubre las vulnerabilidades de los vehículos autónomos y las amenazas que enfrentan.

Masoud Jamshidiyan Tehrani, Jinhan Kim, Rosmael Zidane Lekeufack Foulefack, Alessandro Marchetto, Paolo Tonella

― 7 minilectura


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El auge de los Vehículos Autónomos ha cambiado la forma en que pensamos sobre el transporte. Estos vehículos utilizan tecnologías avanzadas como el Aprendizaje Profundo para reconocer objetos y tomar decisiones en la carretera. Pero con una gran tecnología vienen grandes preocupaciones de seguridad. En los últimos años, los investigadores se han enfocado en entender cómo se pueden atacar estos sistemas.

¿Qué Son los Vehículos Autónomos?

Los vehículos autónomos, también conocidos como autos autoconducidos, pueden manejarse solos sin intervención humana. Hacen esto utilizando una variedad de sensores y cámaras para percibir su entorno. Pero estos vehículos no son invencibles. Al igual que tu personaje de dibujos animados favorito que tropieza con una cáscara de plátano, estos vehículos también pueden enfrentar desafíos inesperados.

El Papel del Aprendizaje Profundo

El aprendizaje profundo es una subcategoría de la inteligencia artificial que ayuda a las máquinas a aprender de los datos. En los vehículos autónomos, se utilizan modelos de aprendizaje profundo para realizar tareas cruciales como reconocer peatones, detectar señales de tráfico y predecir la mejor ruta a seguir. Aunque el aprendizaje profundo ha avanzado mucho, también tiene sus debilidades.

Explicación de Ataques a Nivel de Sistema

Un ataque a nivel de sistema ocurre cuando alguien proporciona intencionalmente información engañosa a un vehículo autónomo, haciendo que actúe de manera insegura. Piensa en un bromista agitando un cartel frente a un auto autoconducido, engañándolo para que crea que hay un peatón cruzando. ¡El resultado podría ser desastroso!

¿Por Qué Es Esto Importante?

A medida que avanzamos hacia vehículos totalmente autónomos, entender estas vulnerabilidades se vuelve vital. Cuando un modelo de aprendizaje profundo falla, puede llevar a accidentes graves. Al igual que no querrías que un repartidor de pizza se perdiera por un mapa defectuoso, no queremos que los vehículos autónomos malinterpreten su entorno.

Tipos de Ataques a Nivel de Sistema

La taxonomía de ataques a nivel de sistema en vehículos autónomos incluye varias categorías. Vamos a sumergirnos en algunos de los tipos de ataques más populares:

Ataques Basados en Imágenes

Estos ataques apuntan al sistema de percepción del vehículo manipulando imágenes que los sensores del vehículo capturan. Imagina pintar marcas de carretera falsas en la calle. Si un coche ve estas marcas falsas, ¡podría salirse de la carretera!

Manipulación Ambiental

Este tipo de ataque implica alterar el entorno físico alrededor del vehículo, como colocar obstáculos o señales en lugares estratégicos. Por ejemplo, piensa en alguien travieso colocando un corte en cartón con forma de peatón. El vehículo podría detenerse de repente, pensando que está a punto de chocar con alguien.

Envenenamiento de datos

En este escenario, los atacantes introducen datos incorrectos en los conjuntos de entrenamiento utilizados para entrenar los modelos del vehículo. Al igual que añadir demasiada sal a una receta arruina el platillo, agregar datos malos a un proceso de aprendizaje puede llevar a resultados desastrosos.

Cómo se Clasifican los Ataques

La investigación identifica y categoriza estos ataques basándose en diversas características. Aquí está lo que analizan:

Características del Ataque

¿Cuáles son las características comunes de estos ataques? Algunos pueden centrarse en modelos específicos de aprendizaje profundo, mientras que otros apuntan a diferentes sistemas del vehículo.

Componentes Vulnerables

Los investigadores miran qué partes del vehículo están más en riesgo. A menudo, los componentes de procesamiento de imágenes son los principales objetivos, ya que son vitales para la comprensión que tiene el vehículo del mundo que lo rodea.

Conocimiento del Atacante

El nivel de conocimiento que tiene un atacante sobre el sistema del vehículo puede variar. Algunos atacantes pueden tener información detallada, mientras que otros operan con un conocimiento más limitado. ¡Es como conocer el menú secreto de tu restaurante favorito en lugar de solo pedir la hamburguesa más popular!

Consecuencias de Ataques a Nivel de Sistema

Las consecuencias de un ataque exitoso pueden llevar a una variedad de resultados para los vehículos autónomos:

Accidentes de Vehículos

Este es el riesgo más evidente asociado a los ataques. Si un vehículo malinterpreta su entorno debido a un ataque, podría chocar con otro coche, estrellarse contra una pared o incluso no detenerse ante una señal de alto.

Decisiones Erróneas

Al igual que cuando eliges la salida equivocada en una autopista y terminas a millas de tu destino, las consecuencias de que un vehículo clasifique incorrectamente señales u objetos pueden llevar a acciones inesperadas y peligrosas.

Pérdida de Control

Si un vehículo pierde su rumbo, podría conducir de manera temeraria o desviarse hacia el tráfico que viene. Las implicaciones de tales acciones podrían ser mortales.

Ejemplos del Mundo Real de Ataques

Para pintar un cuadro más claro, exploremos varios ejemplos donde se han probado estos ataques.

El Truco del Cartel

Los investigadores han probado cómo colocar señales adversariales en carteles puede confundir a los autos autoconducidos. Cuando el sistema de percepción de un auto ve estas señales, ¡podría pensar que se le está indicando girar cuando no debería!

El Parche Sigiloso

Una técnica implica usar un parche físico colocado en la carretera que parece que debería estar allí, pero en realidad engaña al auto para que tome decisiones incorrectas. ¡Es como poner un cartel de "No Entrar" en un autoservicio!

Interferencia de Sensores

Algunos ataques apuntan directamente a los sensores de los vehículos autónomos. Por ejemplo, usar láseres para interferir con los sensores Lidar puede crear lecturas falsas, haciendo que el vehículo se detenga o se desplace inesperadamente.

Pensamientos Finales

Si bien los vehículos autónomos tienen un potencial enorme para el futuro del transporte, entender sus vulnerabilidades es esencial. Al estudiar los ataques a nivel de sistema y sus implicaciones, los investigadores y desarrolladores pueden trabajar para crear vehículos más seguros que puedan navegar por el mundo sin contratiempos.

El Futuro de la Conducción Autónoma Segura

A medida que miramos hacia adelante, el objetivo debe ser garantizar que los vehículos autónomos puedan manejar los desafíos del mundo real. Al igual que enseñamos a los niños a mirar en ambas direcciones antes de cruzar la calle, necesitamos darles a estos vehículos el conocimiento y las herramientas que necesitan para conducir de manera segura. Después de todo, ¡nadie quiere ser el chiste sobre un auto autoconducido!

Y mientras los investigadores trabajan incansablemente para identificar y mitigar estas vulnerabilidades, podemos seguir esperando que algún día, los autos autoconducidos sean tan seguros como un cuidador en un patio de recreo escolar.

Conclusión

El camino hacia una conducción autónoma segura está en curso. A medida que la tecnología continúa evolucionando, también deben hacerlo nuestras estrategias para garantizar que estos vehículos puedan operar sin riesgos. Al igual que una comida bien hecha, se necesitan los ingredientes adecuados y un chef habilidoso para crear algo verdaderamente genial. De manera similar, una combinación de investigación, comprensión y medidas de seguridad nos llevará a un futuro donde los vehículos autónomos puedan navegar por nuestras carreteras de manera segura.

¡Así que abróchate el cinturón y esperemos un futuro lleno de vehículos autónomos más seguros!

Fuente original

Título: A Taxonomy of System-Level Attacks on Deep Learning Models in Autonomous Vehicles

Resumen: The advent of deep learning and its astonishing performance in perception tasks, such as object recognition and classification, has enabled its usage in complex systems, including autonomous vehicles. On the other hand, deep learning models are susceptible to mis-predictions when small, adversarial changes are introduced into their input. Such mis-predictions can be triggered in the real world and can propagate to a failure of the entire system, as opposed to a localized mis-prediction. In recent years, a growing number of research works have investigated ways to mount attacks against autonomous vehicles that exploit deep learning components for perception tasks. Such attacks are directed toward elements of the environment where these systems operate and their effectiveness is assessed in terms of system-level failures triggered by them. There has been however no systematic attempt to analyze and categorize such attacks. In this paper, we present the first taxonomy of system-level attacks against autonomous vehicles. We constructed our taxonomy by first collecting 8,831 papers, then filtering them down to 1,125 candidates and eventually selecting a set of 19 highly relevant papers that satisfy all inclusion criteria. Then, we tagged them with taxonomy categories, involving three assessors per paper. The resulting taxonomy includes 12 top-level categories and several sub-categories. The taxonomy allowed us to investigate the attack features, the most attacked components, the underlying threat models, and the propagation chains from input perturbation to system-level failure. We distilled several lessons for practitioners and identified possible directions for future work for researchers.

Autores: Masoud Jamshidiyan Tehrani, Jinhan Kim, Rosmael Zidane Lekeufack Foulefack, Alessandro Marchetto, Paolo Tonella

Última actualización: 2024-12-04 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2412.04510

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.04510

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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