人工智能帮助物理学家保护重大装置

据《科学美国人》杂志报道，人工智能帮助瑞士日内瓦的欧洲粒子物理研究中心(CERN)保护计算机网络。每天都有数千名世界各地的科学家接入该研究中心的计算机网络，以期更好地了解宇宙的基本结构。该计算机网络服务于全球最大的粒子物理实验室。糟糕的是，这些科学家并不是唯一想要从它的海量计算能力中“分一杯羹”的人群。该网格中的成千上万台计算机也黑客的主要目标，企图利用这些资源来牟取钱财或攻击其他计算机系统。但欧洲粒子物理研究中心的科学家并没有通过传统安全系统与这些网络入侵者展开永无止境的捉迷藏游戏，而是转而借助于人工智能来智取这些网络对手。

目前的检测系统一般通过扫描传入数据，查看是否存在已知病毒和其他类型的恶意代码来发现网络攻击。但这些系统对新威胁和陌生威胁束手无策。考虑到当今恶意软件的快速变化，欧洲粒子物理研究中心正在开发使用机器学习技术来识别异常网络流量并向管理员报告的新系统。例如，系统可以学习标记以下类型的流量：需要的带宽大得异乎寻常、尝试进入网络时使用了错误程序（和使用错误的暗号敲门类似）或通过未授权的端口尝试访问网络（本质上相当于尝试通过禁止进入的门进入）。

欧洲粒子物理研究中心的网络安全部门正在训练人工智能软件学习网络正常行为和可疑行为之间的差异，然后通过手机短信、电子邮件或计算机消息提醒员工可能存在的任何威胁。新网络安全框架论文的第一作者表示，该系统甚至可以实现自动化，自行结束可疑活动。

欧洲粒子物理研究中心的瑰宝

欧洲粒子物理研究中心选择使用这种新方法来保护它的计算机网格，目前有超过8000名物理学家使用该网格快速访问大型强子对撞机（Large Hadron Collider，LHC）生成的大量数据并进行数据分析。大型强子对撞机的主要任务是让原子粒子高速对撞，以便让科学家研究粒子如何相互作用。该机器内的粒子探测器和其他科学仪器收集关于这些对撞的信息，欧洲粒子物理研究中心则向世界各地的实验室和大学提供这些信息，供其用于自己的研究项目。

根据预测，大型强子对撞机仅在2017年就能够生成总计约50拍字节的数据（相当于1500万部高清电影），其所需的计算能力和数据存储能力超出了欧洲粒子物理研究中心自身的能力范围。研究中心预计到了此类增长，因此，在2002年就创建了全球大型强子对撞机计算网格（Worldwide LHC Computing Grid），将来自40多个国家/地区的170多家研究机构的计算机连接在一起。欧洲粒子物理研究中心计算机网络的工作原理有点类似输电网，依赖于发电站网络来根据需要为特定家庭和企业社区发电和供电。就欧洲粒子物理研究中心而言，这一社区由需要不同数量的计算资源的研究实验室组成，该数量基于这些实验室在任何给定时间展开的工作类型。

网格守护者

保护计算机网格的最大挑战之一在于，安全系统不能妨碍处理能力和数据存储的分享。如果对网格的需求较高或如果项目具有相似性，来自世界不同地区的实验室的科学家们最终可能会访问相同的计算机来完成他们的研究工作。欧洲粒子物理研究中心还需要确保科学家连入网格的计算机中不存在病毒和其他恶意软件，以防病毒和恶意软件通过分享进入网络并快速传播。例如，黑客可能会通过病毒掌控部分网格，并使用这些计算机来生成比特币等数字货币或发动针对其他计算机的网络攻击。“在正常情况下，杀毒程序会尝试将入侵限制在单台计算机之内。”该研究人员指出，“但在网格中，我们需要保护成千上万台计算机，”这些计算机已经允许欧洲粒子物理研究中心之外的研究人员使用不同实验所需的各种软件程序。“所收集数据的量级以及极度分散的环境会让网格中的入侵检测变得更加复杂。”

F-Secure是一家设计杀毒软件和计算机安全系统的芬兰公司，其高级安全研究员表示，欧洲粒子物理研究中心利用机器学习来训练它的网络防御能力，能够为该研究中心提供保护网格所急需的灵活性，特别是在搜索新威胁时。但是，人工智能入侵检测仍然存在风险，其中最大的风险之一在于，所开发的机器学习算法是否能够发现网络中正常活动和有害活动之间的差异，不引发大量误报。

欧洲粒子物理研究中心的人工智能网络安全升级仍处于早期阶段，并会随时间推移陆续推出。第一项测试将是对大型离子对撞机实验（A Large Ion Collider Experiment，ALICE）所使用的网格部分进行保护。该实验是研究铅粒子对撞的主要大型强子对撞机项目。如果针对这一实验的测试取得成功，欧洲粒子物理研究中心的机器学习安全系统可随后用于保护该研究中心的其他六个探测器实验使用的网格部分。