Um novo manãtodo de controle de processo desenvolvido por pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk usa uma estrutura matemática especial para estimar com precisão as varia¡veis ​​de processo interno de um sistema, mesmo quando os sensores externos estãodanificados.

Seja usinas nucleares , equipamentos de monitoramento de pacientes em hospitais ou carros auta´nomos - integrações de processos fa­sicos com computadores e controle de processos ou sistemas ciberfa­sicos (CPS) estãoem toda parte. No entanto, a ampla aplicação do CPS também os torna os principais alvos dos hackers. Uma simples mudança no valor de um sensor pode criar confusão. A vulnerabilidade a ataques maliciosos criou a necessidade de sistemas que possam resistir a  corrupção de sensores e ainda fornecer controle de processo seguro e eficiente.

Em um estudo recente publicado no IEEE Transactions on Automatic Control , o professor Yongsoon Eun do Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology, e seu colega da Hyundai Motor Company, Yechan Jeong, desenvolveram um manãtodo para estimativa de estado resiliente (RSE) para sistemas que são sob ataque. A estimativa de estado refere-se ao uso de varia¡veis ​​externas, ou seja, leituras do sensor, para determinar o estado interno do sistema usando modelos matema¡ticos chamados "observadores". Esta éuma etapa cra­tica no controle do processo. Quando o estado interno de um sistema pode ser determinado apesar da corrupção dos sensores, isso échamado de RSE.

"Vocaª dirigiria um vea­culo auta´nomo ou moraria perto de uma usina de energia controlada por computador se a segurança e a proteção não fossem consideradas em seu projeto? A importa¢ncia da resiliencia nos sistemas de controle foi reconhecida por mais de uma década." explica o Prof. Eun.

Todos os sistemas de controle estãosujeitos a variações ou "distúrbios" no processo, que causam erros na estimativa de estado. No entanto, conforme a perturbação aumenta, o erro também aumenta, levando a uma falha na resiliencia do sistema. Fazendo uso de um tipo de observador conhecido como "Observer de entrada desconhecida (UIO)", o novo manãtodo RSE supera essa limitação e fornece uma forma de estimativa de estado que pode resistir tanto a ataques maliciosos quanto a distúrbios externos.

Neste manãtodo, um UIO éprojetado para cada sensor, as estimativas de cada UIO são combinadas e o erro éprocessado para fornecer o valor real do estado interno do sistema. O benefa­cio de usar um UIO éque seu erro de estimativa sempre converge para zero, independentemente de perturbações externas ao processo. Isso édiferente de outros observadores, que são podem fornecer uma faixa para erro de estimativa. Outra novidade desse manãtodo éque ele implanta um 'UIO de estado parcial ", uma técnica desenvolvida recentemente pela equipe do Prof. Eun, pela qual o ma¡ximo possí­vel de informações parciais sobre os estados internos éextraa­do de cada sensor quando a extração de informações de estado completo não évia¡vel Isso expande muito a aplicabilidade do novo manãtodo RSE com base no UIO.

“O manãtodo proposto da¡ a um sistema umnívelde tolera¢ncia a falhas e ataques e, nos casos em que éinevita¡vel, permite a degradação harmoniosa da funcionalidade do sistema. Isso o torna crucial para o projeto do CPS”, conclui o Prof. Eun.