V priebehu posledných dekád sa umelá inteligencia stala neodmysliteľnou súčasťou kybernetickej bezpečnosti a nástroje na nej založené čelia stále sa vyvíjajúcim hrozbám. Od nenápadných začiatkov, kedy AI pomáhala filtrovať nevyžiadané e-maily, dospela až k predvídaniu hrozieb a autonómnym reakciám.
História prepojenia umelej inteligencie (Artificial Intelligence – AI) a kyberbezpečnosti siaha až do polovice 20. storočia. Vtedajšie teórie a následné experimenty položili základ dnešným komplexným systémom, ktoré dokážu v reálnom čase reagovať na potenciálne hrozby a učiť sa z nich. V prvej časti nášho seriálu o význame umelej inteligencie v kybernetickej bezpečnosti popisujeme, ako sa tento príbeh začal.
50. roky: Turingovo dedičstvo
Napriek tomu, že pojem „umelá inteligencia“ bol prvýkrát použitý v roku 1956, jej korene sú ešte o niekoľko rokov staršie. Veľkú zásluhu na tom má britský matematik Alan Turing, ktorý je právom považovaný za otca modernej informatiky. Práve on bol kľúčovou postavou vo vývoji umelej inteligencie a jeho myšlienky tvoria základ mnohých technológií, ktoré dnes považujeme za samozrejmé. Jeho teoretické práce sú zásadné pre pochopenie toho, ako môžu byť algoritmy a stroje využité na simuláciu inteligencie a riešenie komplexných problémov.
Jeho vizionárske myšlienky, ako je koncept Turingovho stroja (teoretický koncept, ktorý dokázal simulovať logiku akéhokoľvek algoritmu) alebo Turingov test (skúška určená na posúdenie schopnosti stroja napodobniť ľudskú inteligenciu), definovali základné princípy, na ktorých dnes stojí moderná výpočtová technika ako aj umelá inteligencia.
Turingov prínos k prelomeniu šifrovacieho stroja Enigma počas druhej svetovej vojny predstavuje jedno z prvých praktických uplatnení teoretických konceptov v oblasti kybernetickej bezpečnosti. Alan Turing a jeho tím v Bletchley Parku ukázali, že výpočtová technológia môže byť kľúčovým nástrojom nielen vo vedeckom výskume, ale aj v praktických aplikáciách s vysokým dopadom na spoločnosť. Historici tvrdia, že rozkódovanie Enigmy skrátilo druhú svetovú vojnu minimálne o dva roky. Ich práca na prelomení šifry Enigma je považovaná za jednu z prvých demonštrácií významu a potenciálu výpočtovej techniky vo vojenskej stratégii a informačnej bezpečnosti. To predznamenalo éru, v ktorej sa výpočtová technika stala zásadným prvkom v mnohých oblastiach ľudskej činnosti.
Čo je Enigma?
Ide o prenosný šifrovací stroj určený na šifrovanie a dešifrovanie správ. Enigmu, ktorú v roku 1918 vynašiel nemecký elektroinžinier Arthur Scherbius, používali najskôr civilisti, neskôr námorníci a počas druhej svetovej vojny zohrala kľúčovú úlohu pri zasielaní šifrovaných depeší v nemeckej armáde. Za jej obľubou stál rotačný mechanizmus, ktorý umožňoval tisíce rôznych nastavení pre každú správu. Enigmu, ktorá svojím vzhľadom pripomína písací stroj, používali v rôznych modifikáciách niektoré vlády ešte v 50. rokoch 20. storočia, pretože sa dovtedy mylne domnievali, že šifry vytvorené pomocou tohto prístroja sú nerozlúštiteľné. Ani samotný názov Enigma nebol zvolený náhodou. Toto slovo pochádzajúce z gréčtiny totiž v preklade znamená hádanka alebo tajomstvo.
Turingovo dedičstvo žije v základoch súčasných systémov kybernetickej bezpečnosti dodnes. Jeho práca na algoritmoch a strojovom učení položila základy pre súčasné techniky detekcie narušenia a vývoj obranných systémov, ktoré sú schopné adaptácie a učenia sa z predchádzajúcich hrozieb. Napriek tomu, že spojenie umelej inteligencie s kybernetickou bezpečnosťou bolo v Turingovej dobe ešte len v zárodku, jeho vízia inteligentných strojov, ktoré môžu pomáhať chrániť naše digitálne prostredie, je dôkazom jeho geniality.
80. roky: expertné systémy
Šesťdesiate a sedemdesiate roky 20. storočia boli z pohľadu rozvoja výpočtovej techniky zlomové. Dôvodom bolo nielen rozšírenie počítačov mimo akademickú pôdu, ale hlavne v tejto dobe uzrel svetlo sveta sieťový systém ARPANET (predchodca dnešného internetu) a tiež prvé počítačové vírusy. Ako počítače začali prenikať do všetkých sfér spoločnosti a prepojili sa do rozsiahlych sietí, objavili sa nové formy zraniteľností, vyžadujúce stále vyspelejšie obranné mechanizmy.
V tejto oblasti nastal významný posun v osemdesiatych rokoch vďaka nástupu expertných systémov. Bol to priekopnícky pokus o začlenenie umelej inteligencie do boja proti kybernetickým hrozbám. Expertné systémy boli navrhnuté tak, aby napodobňovali rozhodovacie schopnosti odborníkov v rôznych odboroch vrátane kybernetickej bezpečnosti. Základ expertných systémov tvorili znalostné bázy, čo boli v podstate rozsiahle úložiská informácií špecifických pre danú oblasť.
Expert IDES
Jedným z prvých známych expertných systémov využívajúcich umelú inteligenciu pre kybernetickú bezpečnosť bol IDES (Intrusion Detection Expert System), ktorý bol v polovici osemdesiatych rokov navrhnutý tak, aby identifikoval neoprávnené prístupy a podozrivé aktivity v počítačových sieťach. IDES kombinoval pravidlá a znalostnú bázu s automatizovanými analytickými schopnosťami, čo umožnilo efektívnejšiu identifikáciu bezpečnostných hrozieb a anomálií v sieťovej prevádzke. Tento systém ilustroval potenciál využitia umelej inteligencie v ochrane proti kybernetickým útokom a inšpiroval ďalší vývoj v tejto oblasti.
V kontexte kybernetickej bezpečnosti začali hrať expertné systémy kľúčovú úlohu ako prví “digitálni strážcovia”. Boli navrhnuté tak, aby monitorovali sieťovú prevádzku, činnosti systému a správania užívateľov a neustále ich porovnávali s vopred definovanou sadou znakov známych hrozieb. Hoci boli expertné systémy obmedzené rozsahom znalostných báz a neboli schopné rozpoznať neznáme typy útokov, položili dôležitý základ neskoršiemu pokroku v oblasti kybernetickej bezpečnosti riadenej umelou inteligenciou.
Začiatok 21. storočia: nástup strojového učenia
Prevratné obdobie pre kybernetickú bezpečnosť nastalo v prvej dekáde 21. storočia. V týchto rokoch sa ľudstvo začalo stretávať s novou érou kybernetických útokov s globálnym dosahom. Za zmienku určite stojí bankový trójsky kôň Zeus alebo malware s názvom ILOVEYOU, ktorý bol vypustený v roku 2000 a celých 17 rokov bol považovaný za najničivejší počítačový vírus na svete.
Čo bol vírus ILOVEYOU?
Tieto hrozby ukázali potrebu pokročilej ochrany v digitálnom svete. Spoločnosti vtedy strážili svoje dáta a systémy predovšetkým pomocou základných bezpečnostných opatrení, ako je antivírusový softvér a firewall.
S narastajúcim množstvom vygenerovaných dát a rozvojom internetových technológií sa však tieto tradičné metódy ukázali ako nedostatočné.
Práve obrovské množstvo dát a čím ďalej vyspelejšia výpočtová technika, urýchlili vývoj umelej inteligencie. Bezpečnostné systémy sa do tej doby spoliehali predovšetkým na preddefinované znalostné bázy, teraz sa však o slovo prihlásila technológia strojového učenia (Machine Learning, skrátene ML). Tieto systémy sa neustále zdokonaľujú tým, že preskúmavajú dáta, ktoré majú k dispozícii a učia sa z nich. Vďaka tomu sa stávajú múdrejšími a efektívnejšími. Na základe analýzy obrovského objemu dát razantne vzrástla pravdepodobnosť odhalenia odchýlky alebo anomálie, ktoré by mohli byť digitálnou stopou bezpečnostnej hrozby.
Umelá inteligencia analyzuje aj text
K väčšej kybernetickej bezpečnosti prispieva aj technológia spracovania prirodzeného jazyka (Natural Language Processing, skrátene NLP). Vďaka nej bezpečnostné systémy môžu interpretovať aj textové dáta. NLP je totiž schopné analyzovať akýkoľvek text v kybernetickom priestore a identifikovať tak potenciálne škodlivý obsah v e-mailoch, sociálnych sieťach alebo na webových fórach, čím pomáha chrániť užívateľov pred phishingovými útokmi, šírením malwaru a dezinformáciami.
Význam umelej inteligencie sa v tomto období prejavil napríklad v podobe predchodcu dnešného spamového filtra. Inboxy e-mailových klientov plnilo veľké množstvo nevyžiadaných elektronických správ, ktoré sa snažili z adresátov vylákať cenné osobné údaje, alebo rovno obsahovali škodlivý program (takto sa šíril už spomínaný malware ILOVEYOU). Umelá inteligencia umožnila podozrivé správy rýchlo identifikovať a presunúť do karantény s predtým nepredstaviteľnou efektivitou.
Na tomto mieste je dobré ešte spomenúť, že zabezpečenie založené na strojovom učení sa stalo základom schopnosti pozerať sa dopredu, ktorá sa rozšírila po roku 2015. Na základe analýzy predošlých incidentov a ich vzorcov je možné identifikovať aktuálne trendy a podľa nich predvídať potenciálne budúce hrozby. Tým je reaktívna detekcia ohrozenia doplnená o proaktívnu predikciu, ktorá umožňuje zamedziť potenciálnym útokom skôr, než by mohli spôsobiť skutočnú škodu.
Rok 2010: Príchod hlbokého učenia
Naozajstná revolúcia v kybernetickej bezpečnosti založenej na umelej inteligencii nastala v roku 2010. Dôvodom bol nástup hlbokého učenia (Deep Learning, skrátene DL) a neurónových sietí. Vďaka tejto subdoméne strojového učenia inšpirovanej štruktúrou a funkciou ľudského mozgu výrazne vzrástli schopnosti spracovávať obrovské množstvo dát a odhaľovať komplexné vzorce.
Ako obzvlášť účinné sa ukázali obranné systémy využívajúce konvolučné neurónové siete (Convolutional Neural Network, skrátene CNN) a rekurentné neurónové siete (Recurrent Neural Network alebo RNN). CNN boli vďaka svojej schopnosti rozpoznávať vzory využívané na identifikáciu škodlivých obrazových súborov a rozpoznanie podvodných webových stránok. Oproti tomu RNN excelujú v analýze sekvenčných dát, čo umožnilo efektívnejšiu detekciu sofistikovaných útokov založených na anomálnom správaní užívateľov alebo systémov.
Ďalšou kľúčovou vlastnosťou mechanizmov založených na hlbokom učení je ich schopnosť autonómnej reakcie na nájdené hrozby, čo umožnilo vývoj automatizovaných obranných systémov. Táto vlastnosť zmenila svet kybernetickej bezpečnosti. Dané systémy totiž nielen upozorňujú na potenciálne incidenty, ale tiež sú schopné prijímať okamžité preventívne opatrenia, ako je izolácia napadnutých systémov, obmedzenie prístupu k podozrivým zdrojom, alebo dokonca automatické opravy zraniteľností. Integrácia hlbokého učenia a neurónových sietí tak otvorila kybernetickej bezpečnosti portál do budúcnosti ochrany digitálneho sveta.
Príbeh umelej inteligencie v kybernetickej bezpečnosti je fascinujúcou cestou od prvých konceptov Alana Turinga cez rozvoj expertných systémov až po súčasné pokročilé aplikácie v hlbokom učení. Každý míľnik na tejto ceste nielen zvýšil našu schopnosť ochrániť sa pred kybernetickými hrozbami, ale taktiež otvoril nové možnosti, ako AI môže slúžiť ľudstvu. Zatiaľ čo prvá časť nášho seriálu zmapovala históriu a vývoj AI v boji proti kybernetickým hrozbám, budúci diel sa zameria na súčasný stav a seriál uzavrie článok o víziách do budúcnosti.
Čo si z článku odniesť?
Otcom informačných technológií a respektíve aj kybernetickej bezpečnosti bol Alan Turing. Jeho koncepty dodnes určujú to, ako chápeme umelú inteligenciu, algoritmické procesy a výpočtovú techniku.
Prvým pokusom o algoritmické hľadanie škodlivého správania v kyber priestore boli expertné systémy.
Skutočný prelom pre kybernetickú bezpečnosť znamenal príchod strojového učenia, vďaka ktorému je možné skúmať obrovské množstvo dát.
