Санкт-Петербург

частью повседневной жизни. Они помогают автоматизировать такие процессы, как, 
например: отслеживание посевных комплексов, патрулирование территории с целью 
выявления фактов нарушения природоохранного режима, проведение хирургических 
операций, мониторинг чрезвычайных ситуаций, составление карт мест крушения самолетов 
и восстановление картины происшествия, управление транспортными средствами и многие 
другие. При этом робототехнические системы гораздо продуктивнее человеческого 
персонала. Этому способствует ряд причин: быстрота реализации выполнения работы; 
повышенная устойчивость к условиям работы, независимость от психологических и 
физиологических аспектов; высокая точность выполняемых действий [1–6]. 
Стратегии группового управления роботами делятся на две группы: централизованные и 
децентрализованные. В свою очередь, централизованное управление бывает единоначальным 
и иерархическим. Централизованное единоначальное управление: в группе имеется 
центральное устройство управления (ЦУУ) (командир), на которого возлагаются задачи 
планирования и контроля действий всех членов группы. Централизованное иерархическое 
управление заключается в том, что командир управляет рядом подчиненных, каждый из 
которых, в свою очередь, управляет определенной подгруппой роботов из данной группы. 
Преимуществом централизованного управления является простота его реализации. 
Однако все системы группового управления, использующие централизованные стратегии, 
имеют следующие существенные недостатки: 

---

Альманах научных работ молодых ученых 
XLVII научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО. Том 1 
85 
– низкая отказоустойчивость – выход из строя одного центрального устройства управления 
приводит к выходу из строя системы в целом либо значительной ее части; 
– длительное время принятия решений – центральный узел управления должен решать 
сложную задачу оптимизации действий всех членов группы или подгруппы. 
Этих недостатков лишены группы, применяющие стратегии децентрализованного 
управления. Отсутствие ЦУУ минимизирует временные затраты на принятие решений, и отказ 
одного или нескольких участников значительно не повлияет на работоспособность группы. 
Стратегия децентрализованного управления делится на два вида: коллективная и 
стайная. При децентрализованном коллективном управлении роботы группы имеют общий 
канал обмена информацией друг с другом. В случае децентрализованного стайного 
управления члены группы не имеют канала связи и принимают решения на основе косвенной 
информации об изменениях окружающей среды, вызванных действиями других роботов. 
Авторы отдают предпочтение стратегии коллективного управления, поскольку наличие 
общего канала связи обеспечивает общение роботов с целью нахождения оптимального 
алгоритма достижения поставленных целей. Однако в таком случае возникает необходимость 
обеспечения безопасности передачи информации по коммуникационным каналам. 
Общая постановка задачи звучит следующим образом: имеется группа, состоящая из N 
агентов; у них имеется общий канал связи, с помощью которого они обмениваются информацией 
для достижения общей цели в течение периода T; требуется найти методы, которые позволят 
минимизировать вероятность деструктивного информационного воздействия на группу. 
Исходя из этого, целью исследования являлся поиск эффективных методов, 
обеспечивающих сохранение целостности передаваемой по каналу связи информации. 
Децентрализованное коллективное управление освещалось на основе беспилотных 
летательных аппаратов (БПЛА). В частности, рассмотрены мультироторные летательные 
аппараты, а именно квадрокоптеры. 
Достижение цели потребовало выполнение нижеперечисленных задач: 
– изучить механизмы «жесткой» и «мягкой» безопасности; 
– осветить аспект прагматической целостности информации; 
– рассмотреть механизм обеспечения сохранения прагматической целостности на основе 
теории кредита. 
На данный момент механизмы обеспечения информационной безопасности в 
мультиагентных робототехнических системах подразделяют на два основных вида: 
механизмы обеспечения «жесткой» безопасности и механизмы обеспечения «мягкой» 
безопасности. К первому виду данных механизмов относятся шифрование каналов связи с 
открытым ключом, использование мобильной криптографии, авторизация агентов. 
Примером механизмов «мягкой» безопасности является модель доверия и репутации к 
объектам. Можно считать, что одной из уязвимостей данной модели является случай, когда 
диверсанты в группе роботов составляют половину или большинство: тогда они могут 
выставлять друг другу высокие оценки доверия, дискредитируя при этом остальных агентов. 
В качестве метода решения помимо доверия было предложено измерять репутацию агента в 
течение времени взаимодействия. 
Однако перечисленные выше способы ориентированы в основном на сохранение 
семантической целостности – смысловой составляющей. В данной работе большое внимание 
уделено прагматической целостности информации – категории, заключающейся в 
достоверности и полноте знаний, на основе которых передается информация. Следует 
учитывать, что чтобы не подрывать доверие к себе ложной информацией, БПЛА могут не 
предоставлять ее другим в полном виде. В таком случае происходит нарушение 
прагматической целостности. Для его предотвращения в качестве дополнительных 
параметров для вычисления доверия и репутации авторами предлагается способ, основанный 
на теории кредита. Под кредитом зачастую понимают доверие, которое кредитор оказывает 
должнику при выдаче ссуды, что является наиболее подходящим для механизма «мягкой» 

---

Альманах научных работ молодых ученых 
XLVII научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО. Том 1 
86 
безопасности. Капиталотворческая теория кредита гласит, что кредитование способствует 
росту благосостояния населения. В контексте информационной безопасности кредит ведет к 
улучшению общего уровня безопасности. 
Каждому БПЛА группы в начале работы будет выдаваться «кредит» на информацию, 
который определяется временем взаимодействия; длиной промежутка времени, за который 
должна произойти отдельная выплата; размером передаваемой информации за один 
промежуток времени. Это выражено в формуле: 
)
,
,
(
T
Size
t
f
CREDIT

, 
где t – промежуток времени, за который должна произойти отдельная «выплата»; Size – 
размер отдельной «выплаты»; T – период, за который должен быть выплачен весь «кредит». 
В течение каждого заданного промежутка времени для погашения кредита БПЛА 
должен передавать фиксированное количество данных о своем местоположении, состоянии 
окружающей среды и т.д. В случае если БПЛА удержит какую-либо информацию, он 
нарушает фиксированный «платеж», и в качестве санкции налагается штраф, снижающий 
ценность «выплат» этого БПЛА. Механизм определения штрафа представлен в формуле: 
)
(
lie
payment
f
FINE

, 
где payment
lie
– «платеж», при котором произошло удержание информации. 
По итогам заданного периода будут подсчитываться «задолженности» каждого БПЛА 
по выданному «кредиту», и агенты с большей «задолженностью» будут иметь меньший 
показатель доверия, а следовательно, и репутации. Проверка выплат будет осуществляться в 
группе регулярно переизбираемым случайным образом ответственным агентом. Функция 
определения доверия выражена в формуле: 
)
(
1




T
j
j
ij
i
payment
f
TRUST
, 
где TRUST
i
– доверие к i-му агенту; t
j
– промежуток времени, за который должна произойти 
отдельная «выплата»; T – период, за который должен быть выплачен весь «кредит»; payment
ij
– выплата i-го агента за j-промежуток времени. 
Таким образом, авторами были выполнены поставленные задачи и достигнута цель 
исследования. Были описаны существующие способы обеспечения безопасности 
коммуникационных каналов БПЛА. В частности, было уделено особое внимание 
прагматической целостности информации и предложен способ ее сохранения, основанный на 
теории кредита.