تحديد هجوم محتمل جديد ضد أنظمة السيارات ذاتية القيادة

تم تحديد نوع جديد من الهجمات على أنظمة السيارات ذاتية القيادة يجبر الذكاء الاصطناعي على تجاهل لافتات المرور على جوانب الطرق. تتطلب هذه التقنية أن يكون لدى السيارة رؤية حاسوبية تعتمد على الكاميرا، حيث إنها مطلب أساسي لإدراك المركبات ذاتية القيادة، ويتضمن الهجوم استغلال الغالق المتدحرج للكاميرا باستخدام صمام ثنائي باعث للضوء لإرباك نظام الذكاء الاصطناعي للمركبة.

أنظمة القيادة الذاتية معرضة للخطر

يمكن استخدام الضوء المتغير بسرعة المنبعث من الصمامات الثنائية سريعة الوميض لتغيير إدراك اللون بسبب طريقة عمل كاميرات CMOS، وهي الكاميرات الأكثر استخداماً في السيارات. 

هذا هو نفس التأثير الذي يشعر به البشر عندما يتم وميض ضوء بسرعة أمام أعينهم ويتغير إدراك الألوان لبضع ثوانٍ. 

تأتي أنواع مستشعرات الكاميرا غالباً كأجهزة مقترنة بالشحن (CCDs) أو أشباه الموصلات ذات الأكسيد المعدني التكميلي (CMOS). يلتقط النوع الأول إطار الصورة بالكامل حيث يعرض جميع البكسلات في وقت واحد، لكن CMOS هو لعبة مختلفة لأنه يستخدم غالقاً إلكترونياً يلتقط الصورة سطرًا بسطر. خذ طابعة الكمبيوتر المنزلية التقليدية كمثال تطبع في خطوط لتكوين صورة.

ولكن العيب هو أن خطوط صورة CMOS يتم التقاطها في أوقات مختلفة لتكوين إطار، لذا فإن الإدخال السريع للضوء المتغير يمكن أن يشوه الصورة من خلال إنتاج ظلال ألوان مختلفة في المستشعر. 

ولكن سبب اعتمادها الواسع في جميع أنواع الكاميرات، بما في ذلك تلك الموجودة على المركبات، هو أنها أقل تكلفة وتوفر توازناً جيداً بين جودة الصورة والتكلفة. تستخدم تسلا وبعض شركات صناعة السيارات الأخرى كاميرات CMOS في مركباتها.

نتائج الدراسة

في دراسة حديثة، حدد الباحثون العملية الموصوفة أعلاه كعامل خطر محتمل للسيارات ذاتية القيادة، حيث يمكن للمهاجمين التحكم في مصدر الضوء المدخل لإنتاج خطوط ملونة مختلفة على الصورة الملتقطة لإرباك تفسير نظام الرؤية الحاسوبية للصورة.

أنشأ الباحثون بيئة ضوء وامضة باستخدام الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs) وحاولوا تضليل تصنيف الصور في المنطقة الخاضعة للهجوم، وأنشأت عدسة الكاميرا خطوطاً ملونة عطلت اكتشاف الكائنات عندما تم إطلاق ليزر في العدسة. 

بينما كانت الدراسات السابقة محدودة باختبارات الإطارات الفردية ولم يذهب الباحثون إلى حد إنشاء تسلسل من الإطارات لمحاكاة هجوم مستقر ومستمر في بيئة خاضعة للرقابة، كان الهدف من الدراسة الحالية محاكاة هجوم مستقر أظهر آثاراً أمنية على الخوادم لمركبات القيادة الذاتية.

تم إطلاق صمام ثنائي باعث للضوء (LED) بالقرب من لافتة مرور، مما أسقط ضوءاً متحكماً ومتذبذباً على اللافتة. التردد المتذبذب غير مرئي للعين البشرية، لذا فهو غير مرئي لنا، ويبدو الصمام الثنائي الباعث للضوء جهاز إضاءة غير ضار. ولكن على الكاميرا، كانت النتيجة مختلفة تماماً حيث أدخلت خطوطاً ملونة لتضليل التعرف على لافتات المرور.

ولكن لكي يضل الهجوم نظام القيادة الذاتية تماماً ويجعله يتخذ قرارات خاطئة، يجب أن تكون النتائج متسقة عبر عدد من الإطارات المتتالية، لأنه إذا لم يكن الهجوم مستقراً، فقد يحدد النظام الأعطال ويضع السيارة في وضع الفشل الآمن، مثل التبديل إلى القيادة اليدوية.