Когнітивна модель для дослідження рівня захищеності об'єкта критичної інфраструктури

Abstract

Для вирішення питань щодо забезпечення захищеності об`єктів критичної інфраструктури необхідно проаналізувати потенційні загрози, дослідити взаємозв`язки між ними та визначити вплив даних загроз на досліджувану систему. При цьому з`являються деякі труднощі пов`язані із високим ступенем невизначеності, складністю строгої формалізації та суб`єктивним характером даних задач. У зв`язку з цим у роботі пропонується використання когнітивного підходу, який не потребує великого обсягу експериментальних даних, надає можливість опрацьовувати доступну експертну інформацію та враховувати як якісні так і кількісні фактори. На основі даного підходу було створено когнітивну модель, яка базуються на нечіткій когнітивній карті та дозволяє дослідити вплив потенційних загроз на рівень захищеності об`єкта критичної інфраструктури. Здійснено оцінювання структурно-топологічних властивостей нечіткої когнітивної карти, визначено її щільність, індекс ієрархії та центральність концептів. Із сформованої експертним шляхом множини концептів виділено найбільш вагомі. Проведено сценарне моделювання впливу даних концептів на захищеність об`єкта критичної інфраструктури. Дані отримані у результаті запуску відповідних сценаріїв дозволяють дослідити відносну зміну досліджуваної системи та сприяють ефективному вирішенню питань щодо підвищення рівня захищеності об`єктів критичної інфраструктури.

Для решения вопросов по обеспечению защищенности объектов критической инфраструктуры необходимо проанализировать потенциальные угрозы, исследовать взаимосвязи между ними и определить влияние данных угроз на исследуемую систему. При этом появляются некоторые трудности связаны с высокой степенью неопределенности, сложности строгой формализации и субъективным характером данных задач. В связи с этим в работе предлагается использование когнитивного подхода, который не требует большого объема экспериментальных данных, дает возможность обрабатывать доступную экспертную информацию и учитывать как качественные так и количественные факторы. На основе данного подхода была создана когнитивная модель, которая основанная на нечеткой когнитивной карте и позволяет проанализировать влияние потенциальных угроз на уровень защищенности объектов критической инфраструктуры. Осуществлено оценивания структурно-топологических свойств нечеткой когнитивной карты, определены ее плотность, индекс иерархии и центральность концептов. С множества концептов выделены наиболее весомые. Проведено сценарное моделирование влияния данных концептов на защищенность объектов критической инфраструктуры. Данные получены в результате запуска соответствующих сценариев позволяют исследовать относительное изменение исследуемой системы и способствуют эффективному решению вопросов по повышению уровня защищенности объектов критической инфраструктуры.

The protection of critical infrastructure is strategically important for the functioning of the economy and security of the state, society and the population. To address the protection of critical infrastructure, it is necessary to analyze potential threats, explore the relationships between them and determine the impact of these threats on the system under study. However, there are some difficulties associated with a high degree of uncertainty, the complexity of strict formalization and the subjective nature of these tasks. In this regard, the paper proposes the use of a cognitive approach, which does not require a large amount of experimental data, provides an opportunity to process the information available to the expert and take into account both qualitative and quantitative factors. Based on this approach, a cognitive model was created, which is based on a fuzzy cognitive map and allows to study the impact of potential threats on the level of protection of critical infrastructure. To build a fuzzy cognitive map, many of the most important critical infrastructure threats from the point of view of this problem have been formed and causal links have been established between them. The evaluation of structural and topological properties of fuzzy cognitive map is carried out, its density, hierarchy index and centrality of concepts are determined. From the set of expertly formed set of concepts, the most important ones are selected. To determine the relative change in the level of protection of the critical infrastructure, a scenario modeling of the impact of the most important concepts on the studied system was performed. Based on the analysis of the data obtained as a result of the launch of appropriate scenarios, it is possible to prevent disruption of key elements of critical infrastructure, which, in turn, can lead to emergencies that can paralyze the lives of individual cities and the state as a whole.