区块链技术可以为机器人团队提供安全的通信

想象一下，一支配备先进传感设备的自主无人机团队，在飞越内华达山脉高空时寻找烟雾。一旦发现野火，这些领导机器人就会将方向传递给一群快速到达火灾现场的消防无人机。

但是，如果一个或多个领导机器人被恶意代理入侵并开始发送错误的指示，会发生什么?当跟随机器人被带到离火更远的地方时，他们怎么知道自己被骗了?

麻省理工学院和马德里理工大学的研究人员今天在IEEE Transactions on Robotics 上发表的一项研究表明，使用区块链技术作为机器人团队的通信工具可以提供安全性和防范欺骗的措施。这项研究也可能在城市中应用，在这些城市中，自动驾驶汽车的多机器人系统正在运送货物和运送人们穿过城镇。

区块链提供了所有交易的防篡改记录——在这种情况下，是机器人团队领导发布的消息——因此跟随机器人最终可以识别信息轨迹中的不一致之处。

Eduardo Castelló 说，领导者使用代币来表示动作并向链中添加交易，当他们被发现撒谎时，他们的代币就会被没收，因此这种基于交易的通信系统限制了被黑客入侵的机器人可以传播的谎言数量。麻省理工学院媒体实验室的居里研究员和论文的第一作者。

Castelló 说：“除了加密货币的讨论之外，区块链世界还有很多可以创造理解安全协议的新方法的东西。”

不仅仅是比特币

虽然区块链通常用作加密货币的安全分类帐，但本质上它是一个数据结构列表，称为块，连接在链中。每个区块都包含要存储的信息、区块中信息的“哈希”以及链中前一个区块的“哈希”。散列是将文本字符串转换为一系列唯一数字和字母的过程。

在这个基于模拟的研究中，存储在每个块中的信息是一组从领导机器人到跟随者的方向。如果恶意机器人试图更改区块的内容，它将更改区块哈希，因此更改后的区块将不再连接到链上。跟随机器人很容易忽略改变的方向。

区块链还提供所有交易的永久记录。由于所有追随者最终都可以看到领导机器人发出的所有指示，因此他们可以看到自己是否被误导了。

例如，如果五个领导发送消息告诉追随者向北移动，而一个领导发送消息告诉追随者向西移动，追随者可以忽略不一致的方向。即使跟随机器人确实错误地向西移动，被误导的机器人在将其移动与存储在区块链中的交易进行比较时最终会意识到错误。

基于事务的通信

在研究人员设计的系统中，每个领导者都会收到固定数量的代币，用于向链中添加交易——添加交易需要一个代币。如果追随者确定区块中的信息是错误的，通过检查大多数领导机器人在该特定步骤发出的信号，领导者将丢失令牌。一旦机器人用完令牌，它就不能再发送消息。

“我们设想了一个撒谎要花钱的系统。当恶意机器人用完代币时，它们就不能再散布谎言。因此，你可以限制或约束系统可以让机器人暴露的谎言，”卡斯特罗说。

研究人员通过模拟几种已知或未知恶意机器人数量的跟随领导情况来测试他们的系统。使用区块链，领导者向在笛卡尔平面上移动的跟随机器人发送方向，而恶意领导者广播错误的方向或试图阻止跟随机器人的路径。

研究人员发现，即使追随者机器人最初被恶意领导者误导，基于交易的系统也能让所有追随者最终到达目的地。由于每个领导者都有相等的有限数量的代币，研究人员开发了算法来确定恶意机器人可以说出的最大谎言数。

“既然我们知道谎言如何影响系统，以及恶意机器人可能在系统中造成的最大伤害，我们就可以计算出群体被误导的最大界限。所以，我们可以说，如果你有机器人一定的电池寿命，谁入侵系统并不重要，机器人将有足够的电池来实现他们的目标，”Castelló 说。

除了允许系统设计人员估计机器人完成任务所需的电池寿命外，该算法还使用户能够确定存储区块链所需的内存量、所需的机器人数量以及长度他们可以走的路径，即使一定比例的领导机器人被黑客入侵并变得恶意。

“你可以在设计你的系统时考虑到这些权衡，并就你想用你要部署的系统做什么做出更明智的决定，”他说。

未来，Castelló 希望在这项工作的基础上，使用基于交易的交互为机器人创建新的安全系统。他认为这是在人类和机器人群体之间建立信任的一种方式。

“当你将这些机器人系统转变为公共机器人基础设施时，你会将它们暴露给恶意行为者和故障。这些技术有助于验证、审计和理解系统不会流氓。即使某些成员系统被黑了，它不会使基础设施崩溃，”他说。

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