Droner kan redde liv – men trenger selv avansert beskyttelse

Denne artikkelen er produsert og finansiert av Høyskolen Kristiania - les mer.

Droner er et uvurderlig verktøy innen redningsarbeid, vedlikehold av infrastruktur og andre samfunnskritiske oppgaver. Hvordan skal vi beskytte dem mot hacking?

Regjeringen ønsker å styrke bruken av droner i offentlig sektor for eksempel til transport av medisinske prøver eller for å levere reservedeler og utstyr til krevende steder som Nordsjøen. (Illustrasjonsfoto: Shutterstock / NTB)

Leirskredet i Gjerdrum 2020: Nede i krateret ligger hus begravet i leire, hulter til bulter i et kaos av planker, knuste biler, badekar og rørstumper. To overlevende klamrer seg til hverandre på toppen av et møne i den iskalde desembernatta. Redningsmannskapene har vanskelig for å komme til. Gjørma er bløt, og den 20 meter høye skredkanten er livsfarlig.

De to skredrammede blir heist i sikkerhet av et helikopter. Men snart settes også droner inn i redningsarbeidet. De kan nemlig fly ned i krateret, gå tettere på bygningsvrakene og skredmassene. De kan få mye mer detaljert informasjon enn helikopteret.

Slik lager Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE) og Forsvaret nøyaktige terrengmodeller av skredområdet. 

De sjekker stabiliteten ved skredkanten og planlegger sikringstiltak. Det gjør at redningsmannskap kommer frem til andre savnede. 

Døgnet rundt styrer piloter droner som kartlegger skredområdet. De søker etter overlevende ved hjelp av termiske sensorer og kartlegging i sanntid med 3D-modeller.

Norge er ledende innen dronebruk

Norge fikk internasjonal oppmerksomhet for bruken av droner i Gjerdrum-aksjonen. Vi er blant de ledende landene innen dronefeltet. 

I årene fremover vil regjeringen styrke bruken av droner i offentlig sektor (regjeringen.no). De skal for eksempel kunne brukes til transport av medisinske prøver eller for å levere reservedeler og utstyr til krevende steder som Nordsjøen.

Droner er allerede en viktig del av infrastrukturen og beredskapen vår. 

Vi bruker droner blant annet til å inspisere og vedlikeholde kraftnettet. De er mer miljøvennlige og kan jobbe mer presist enn et helikopter. De er nemlig mindre og kan gå saktere og nærmere kraftledningene. De er også tryggere fordi de er ubemannet.

Men droner kan også hackes.

Kunstig intelligens skal beskytte droner

– Droner opererer ofte utenfor operatørens synslinje. Det er ved hjelp av trådløs kommunikasjonsteknologi, som 5G-mobilnett og satellittkommunikasjon. Det gjør dem sårbare for ulike cyberfysiske angrep. Det vil si digitale angrep hvor noe fysisk blir påvirket, som viktig infrastruktur.

Det sier Andrii Shalaginov. Han forsker på cybersikkerhet og leder Smart Security Lab på Høyskolen Kristiania. 

Han leder en forskningsgruppe som blant annet utvikler nye KI-modeller. De kan oppdage angrep på alle våre små enheter på et tidlig tidspunkt. 

Dermed kan de hjelpe til med å sikre trygg drift av blant annet droner.

I et prosjekt kalt SecureUAV (Unmanned Aerial Vehicles – ubemannede droner) utviklet forskerne en egen programvare. Den oppdager et bredt spekter av feil, cybertrusler eller virus i droner.

– Programvaren må kunne oppdage inntrengere før de gjør skade, sier Shalaginov.

En angriper kan stjele eller forfalske informasjon

I et cyberangrep kan en hacker for eksempel skaffe seg uautorisert tilgang og stjele, avlytte eller manipulere data. En hacker kan svekke programvaren, lure systemet til å rapportere feilaktige data eller manipulere navigasjonen. Hen kan også få dronen til å krasje.

– En av de mest alvorlige truslene mot droner er sensorforfalskning, såkalt «spoofing», forteller Shalaginov.

Spoofing innebærer at angriperen manipulerer sensorene. Slik kan dronen gi falske data. 

En hacker kan for eksempel sende falske signaler som får dronen til å tro at den befinner seg et annet sted enn den faktisk er. Det kan føre til at den flyr ut av kurs eller styrter. 

Å jamme vil si å forstyrre eller blokkere. Ved å jamme den trådløse kommunikasjonen mellom drone og operatør kan hackeren forårsake alvorlige hendelser.

– En angriper som tar over styringen, kan skade både mennesker og materiell, sier Shalaginov.

– I tillegg samler droner inn viktig informasjon. Det er informasjon som GPS-posisjoner og video av kritisk infrastruktur. Droner bærer mange sensorer, som varme-/infrarødt kamera eller luft- og lydmåler. Slik informasjon kan en angriper bruke til sabotasje.

Løsninger for cybersikkerhet må være mangefasetterte

Det er med andre ord svært viktig å sikre droner. Derfor utvikler forskerne ved Kristiania nye løsninger for cybersikkerhet. 

Ved å bruke kunstig intelligens lager de systemer som kan oppdage og avverge angrep i sanntid. Forskerne jobber med flere løsninger:

• Flersensor-verifisering: Ved å kombinere data fra flere sensorer kan dronen oppdage når noen forsøker å forfalske signalene. Sensorene kan for eksempel være GPS, kamera og akselerometer.
• Kryptert kommunikasjon: Sikret overføring av signaler hindrer hackere i å sende falske kommandoer til dronen.
• KI-basert automatisk avdekking: KI kan bruke data fra interne operativsystemer og telemetri for å lære å kjenne igjen unormale mønstre og stoppe et angrep før det skjer.
• Energieffektivitet: Droner har begrenset batterikapasitet. Derfor utvikler forskerne løsninger som er energieffektive og veier lite.

Løsningene handler særlig om å beskytte små enheter. Det inkluderer droner og smarttelefoner. Slike små enheter har begrenset kapasitet til å kjøre tradisjonelle sikkerhetssystemer. 

– Ved å utvikle lette, kompakte og effektive løsninger kan vi beskytte små enheter bedre, sier forskeren.

Kunstig intelligens kan oppdage hacking

Forskerne har kommet opp med flere metoder der kunstig intelligens analyserer store datamengder. Den oppdager unormale mønstre som kan tyde på hacking. Det er blant annet en metode de kaller IoTvulCode.

Denne metoden kan du lese mer om i artikkelen Hva om noen hacker bilen din mens du er på motorveien?

– Vår tilnærming er distribuert. Det betyr at KI-modellen trenes på flere maskiner eller systemer samtidig. Det skjer ofte ved at vi bruker skybaserte ressurser for å behandle store mengder data. Da kan vi analysere store datasett. For eksempel nettverkstrafikk for å oppdage angrep, sier Shalaginov.

– Vi bruker også såkalt federert læring. Da trener vi KI-modeller på lokale enheter uten å samle alle dataene i én sentral server. Dette er spesielt viktig for å ivareta personvern og spare båndbredde siden kun modellen oppdateres og ikke selve dataene.

Federert læring gjør det mulig å bruke lettere KI-modeller til små enheter som droner. 

Når droner i fremtiden skal fungere som verktøy i redningsarbeid, vedlikehold av infrastruktur og andre samfunnskritiske oppgaver, innebærer det en ny sårbarhet. 

Forskningen ved Kristiania viser at vi kan skape sikre løsninger ved å kombinere kunstig intelligens, kryptert kommunikasjon og smarte sikkerhetssystemer. Slik kan vi utnytte fordelene ved droneteknologien uten å risikere at de blir et mål for digitale angrep.

Referanser:

Stortingsmelding 10 (2022–2023): Bærekraftig og sikker luftfart – Nasjonal luftfartsstrategi. Samferdselsdepartementet.

Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE): Et halvt år etter skredtragedien i Gjerdrum. Artikkel på nve.no, 2021. 

Andrea Vasholmen Mostue: Gjerdrum-rapport: Forsvaret brukte fem og en halv time før de var på stedet. Forsvarets forum, 2021.