Оптимізація безпекових ризиків для критичної інфраструктури

Доповідь за матеріалами представлення колективу  Інституту кібернетики імені В.М. Глушкова Національної академії наук України на Національну премію імені Бориса Патона.

Автори:

1. АТОЄВ Костянтин Леонович – кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник Інституту кібернетики імені В.М. Глушкова Національної академії наук України;

2. ГОРБАЧУК Василь Михайлович – доктор фізико-математичних наук, професор, завідуючий відділом Інституту кібернетики імені В.М. Глушкова Національної академії наук України;

4. КИРИЛЮК Володимир Семенович - доктор фізико-математичних наук, провідний науковий співробітник Інституту кібернетики імені В.М. Глушкова Національної академії наук України;

5. КЛЮШИН Дмитро Анатолійович - доктор фізико-математичних наук, професор, професор кафедри обчислювальної математики факультету компʼютерних наук та кібернетики Київського національного університету імені Тараса Шевченка;

6. КОВАЛЬЧУК Людмила Василівна – доктор технічних наук, професор, провідний науковий співробітник Інституту проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України.

7. НОРКІН Володимир Іванович - доктор фізико-математичних наук, провідний науковий співробітник Інституту кібернетики імені В.М. Глушкова Національної академії наук України;

8. СЕМЕНОВ Володимир Вікторович - доктор фізико-математичних наук, професор, професор кафедри обчислювальної математики факультету компʼютерних наук та кібернетики Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

Анотація. Забезпечення надійного моніторингу та безпеки критичної інфраструктури (КІ) є ключовою проблемою сучасної інженерії та інформаційних технологій. У циклі праць розроблено методологію оптимізації безпекових ризиків для різних секторів КІ, засновану на математичному моделюванні ризиків та невизначеностей.

Запропоновано комплексний підхід до оцінки ризиків, що включає адаптацію статистичних методів для випадків з достатніми вибірками даних та застосування методів математичного моделювання в умовах невизначеності або спотворення інформації. Розглянуто всі основні сектори КІ, що дозволяє оцінити кумулятивний ефект загроз і врахувати екзогенні та ендогенні фактори, включаючи кліматичні зміни та пандемії.

Вперше систематизовано існуючі методи оцінки ризиків, що підвищує точність прогнозів. Адаптовано стохастичні та ієрархічні динамічні моделі для планування оптимального розподілу ресурсів з метою захисту КІ від терористичних атак і катастрофічних подій. Запропоновано метод оцінки ризиків на основі теорії катастроф та динамічних моделей, що враховують дефіцит даних.

Введено новий клас поліедральних когерентних мір ризику для врахування ризику при пошуку оптимальних рішень в умовах невизначеності. Запропоновано нові методи пошуку рівноважних децентралізованих рішень. Розроблено ефективні алгоритми для варіаційних нерівностей, що застосовуються для оцінки екологічних ризиків, задач машинного навчання та ігрових моделей захисту КІ.

Запропоновано нові методи оцінки стійкості немарківських блокових шифрів, оптимізації статистичних тестів для аналізу криптопримітивів та оцінки безпеки смарт-контрактів у децентралізованих ринках електроенергії.

Використання методів машинного навчання та штучного інтелекту підвищує ефективність аналізу даних і управління ризиками. У сфері акустичного зондування розроблено алгоритми обробки ехосигналів для покращення точності вимірювань. У фінансовому прогнозуванні застосовано адаптивні моделі для ідентифікації невизначеностей, а в біометричній верифікації запропоновано гібридні автокодувальники, що демонструють підвищену стійкість до змін вхідних даних.

Кількість публікацій: 2 одноосібні монографії, 42 колективні монографії (27 – видані за кордоном), 146 статей в журналах категорії "А" (138 – у зарубіжних виданнях) та 98 статей у журналах категорії "Б". Загальна кількість посилань на публікації авторів/h-індекс за роботою згідно з базами даних складає відповідно: Web of Science 1189 / 15, Scopus 1773 / 20, Google Scholar 5516 / 30. Отримано  4 патента України на корисну модель, 2 свідоцтва про реєстрацію авторського права на твір,  впроваджено 1 національний стандарт України.

Вибрані монографії:

1. Mikhalevich V.S., Gupal A.M., Norkin V.I. (2024) Methods of Nonconvex Optimization (English translation, ArXiv, 2024). https://doi.org/10.48550/arXiv.2406.10406
2. Andrushkiw R.I., Boroday N.V., Klyushin D.A., Petunin Yu.I. Computer-aided cytogenetic method of cancer diagnosis. New York: Nova Publishers, 2007, 304 pp.
3. Gorbachuk V., Kirilyuk V., Norkin V. (auth., Ch. 2, 4, 9, 10).  Modern optimization methods for decision making under risk and uncertainty / A.A. Gaivoronski, P.S. Knopov, V.A. Zaslavskyi (eds.) Boca Raton, FL: CRC Press, 2023.
4. Семенов В.В. Варіаційні нерівності: теорія та алгоритми. К.: ВПЦ «Київський унiверситет», 2021. 167 c.
5. Покутний О.О., Семенов В.В. Теорія операторних рівнянь (додаткові розділи). К.: ВПЦ «Київський університет», 2017. 137 c.
6. Ковальчук Л.В., Кудін А.М., Кучинська Н.В. Вступ до технології блокчейн та криптовалют частина 1. Теоретичні засади функціонування блокчейн-технологій (Електронне мережне навчальне видання). Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022. 141 c.
7. Горбачук В. М. Методи індустріальної організації. Кейси та вправи. Економіка та організація виробництва. Економічна кібернетика. Економіка підприємства. Київ: А.С.К., 2010. 224 с.
8. Ляшко С.I., Сандраков Г.В., Семенов В.В., Ведель Я.I., Григоренко В.А., Денисов С.В., Клюшин Д.А. Математичне моделювання та обчислювальна математика. К.: ВПЦ «Київський університет», 2020. 222 c.
9. Семенов В.В., Стецюк П.І., Стовба В.О., Супрун А.А., Харьков О.С., Коваленко О.Ю. Субградієнтні та екстраградієнтні алгоритми. Частина 1. К.: ВПЦ «Київський університет», 2024. 201 с.
10. Взаємозв’язки в системі продовольство, енергія та вода для сталого розвитку: інтегроване моделювання та надійне управління / за ред. Загороднього А.Г., Єрмольєва Ю.М., Богданова В.Л., Єрмольєвої Т.Ю. та ін. – Київ, 2020. – 446с.