An Evaluation of Requirements Modeling for Cyber-Physical Systems via LLMs
本文提出CPSBench基准，通过实体识别和交互提取两个任务系统评估七种先进大语言模型在CPSs需求建模中的能力与局限，并建立幻觉分类体系，为自动化需求建模提供启示。
2024-08-05 cs.SE
Demo Abstract: Contract-based Hierarchical Resilience Framework for Cyber-Physical Systems
该演示提出了一个框架，通过使用分层参数假设担保合同来构建弹性网络物理系统（CPS）网络基础设施。一个Fischertechnik分选线与颜色检测训练模型被用来展示我们的框架。
2020-04-13 cs.SE
Towards an Automated Requirements-driven Development of Smart Cyber-Physical Systems
Charles University in Prague（布拉格查理大学）；Faculty of Mathematics and Physics（数学与物理学院）
自适应不变精化方法（IRM-SA）是一种针对智能信息物理系统（sCPS）开发的设计方法。它允许将系统需求系统地转换为表示为基于集成的组件系统（EBCS）的系统架构。然而，由于需求是使用自然语言捕获的，因此存在由于自然语言需求的模糊性而导致其被误解的危险，这最终可能导致设计错误。因此，需要设计过程的自动化和验证。在本文中，我们（i）分析自然语言的要求到IRM-SA模型的翻译过程，（ii）确定可以使用自然语言处理技术自动化和/或验证的各个步骤，（iii）提出合适的方法。
2016-03-29 cs.CL cs.SE
Towards system development methodologies: From software to cyber-physical domain
在许多情况下，应用现有方法比开发新方法更有利可图。这尤其适用于网络物理领域的系统开发：直到一定的抽象级别，我们可以（重新）使用软件系统开发的方法，从这些技术的优势中受益。
2014-03-12 cs.SE
Falsification of Multiple Requirements for Cyber-Physical Systems Using Online Generative Adversarial Networks and Multi-Armed Bandits
Åbo Akademi University（奥博学术大学）
我们认为伪造的安全需求的信息物理系统表示在信号时序逻辑（STL）的问题。这个问题可以通过STL鲁棒性函数转化为优化问题。在本文中，我们的重点是伪造系统的多个要求。我们建议使用在线生成对抗网络（GANs）作为测试生成器来解决这种合取要求。我们的主要贡献是一个算法，伪造的合取要求$φ_1 \land \cdots \land φ_n$通过使用GAN为每个要求$φ_i$分别。该算法借鉴了多臂强盗算法的思想，每一步只训练一个GAN，节省了资源。我们的实验表明，除了节省资源，这种多臂强盗算法可以伪造的要求，在测试系统上的执行次数较少时，相比（i）一个算法训练一个单一的GAN的完整的合取要求和（ii）算法总是在每一步训练$n$ GANs。
2022-05-23 cs.LG cs.SE
Demonstrators for Industrial Cyber-Physical System Research: A Requirements Hierarchy Driven by Software-Intensive Design
Faculty of Engineering Technology, University of Twente（特温特大学工程技术学院）
针对研究项目中演示器需求不明确的问题，提出一个演示器需求细化框架，定义五个层次的需求层次，并通过两个研究项目验证其有效性。
2026-05-22 cs.SE
Multi-Fidelity Digital Twins: a Means for Better Cyber-Physical Systems Testing?
网络物理系统（CPS）结合了软件和物理组件。这些系统广泛应用于社会的许多领域，包括汽车，航空航天，铁路等，测试这些系统是极具挑战性的，因此，它引起了研究界的极大关注。基于仿真的测试是工业上一种重要的CPS测试技术。然而，这带来了重大挑战。在这篇新思想的论文中，我们提出了一种新的方法来增强CPS的测试过程。这种新颖的方法是由例子和开放性问题激发的。
2021-01-14 cs.SE
A Generic Framework For Capturing Reliability in Cyber Physical Systems
网络物理系统通过物理和计算组件之间的紧密集成来解决复杂的问题。因此，复杂系统的可靠性是对网络物理系统最关键的要求，因为不可靠的系统往往会导致服务中断，财产损失，经济损失，有时甚至导致死亡。为了开发更可靠的CPS，本文提出了一种通用的CPS可靠性建模和分析框架，该框架由环境层、通信层和计算层三层组成。其次，我们形式化的可靠性模型的架构组件，然后提出了一个框架的可靠性CPS考虑如何捕捉的可靠性。基于该研究方法，我们使用海上和陆上可靠性数据库中不同的可靠性值，通过一个说明性的例子来演示所提出的框架。我们证实，可靠性模型涵盖了几乎所有可能的可靠性所需的一般网络物理系统。
2020-10-12 cs.SE
Developments in Connected Vehicles and the Requirement for Increased Cybersecurity
Institute of Technology Sligo（斯莱戈理工学院）
本文针对智能交通联网功能普及带来的网络攻击风险，分析三类攻击与网络漏洞，指出车企盲目增设远程连接的问题，为未来车辆网络安全设计验证提供参考。
2021-11-23 cs.CR cs.SE
Early Validation of Cyber-Physical Space Systems via Multi-Concerns Integration
网络物理空间系统是在物理空间内运行的工程系统，其设计要求取决于空间，例如，关于位置或移动行为。它们是由计算和物理组件的无缝集成构建的，并依赖于这种集成。典型的例子包括软件驱动的代理（如移动机器人）探索空间并执行动作以完成特定任务的系统。这种系统的设计通常依赖于不同涉众表达的多个关注点，捕获系统的不同方面。我们提出了一个模型驱动的方法，支持（a）分离的关注在设计过程中，（b）系统和半自动集成的单独建模的关注，最后（c）早期验证通过统计模型检验。我们评估我们的方法在两个不同的案例研究的网络物理空间系统。
2020-07-13 cs.SE
Using a Cyber Digital Twin for Continuous Automotive Security Requirements Verification
数字孪生（DT）是物理对象的数字表示，用于在构建之前对其进行模拟或在部署对象之后预测故障。在这篇文章中，我们介绍了我们的方法，它适用于一个网络数字孪生（CDT）的概念，汽车软件的安全分析的目的。在我们的方法中，汽车固件被转换为CDT，其中包含自动提取的，从固件的安全相关的信息。基于CDT，我们评估安全需求，通过自动化分析和需求验证，使用策略执行检查和漏洞检测。对CDT的评估是不断进行的，并结合了新的安全要求和新披露的漏洞所产生的新检查。我们将我们的方法应用于大约100个汽车固件。在预生产阶段，每个固件平均检测到约600个公开披露的漏洞和80个未知的弱点。因此，使用CDT能够有效地持续验证安全要求。
2021-09-30 cs.CR cs.SE
Early Validation of High-level Requirements on Cyber-Physical Systems
针对安全关键型网络物理系统（CPS）高层需求早期验证问题，提出将需求转换为事件演算并利用无接地s(CASP)等ASP求解器推理的方法，相关初步成果已被ICLP'24接收。
2025-02-13 cs.LO cs.SE
Heterogeneous Runtime Verification of Safety Critical Cyber Physical Systems
先进的嵌入式系统技术是信息物理系统（CPS）应用快速增长的关键驱动力之一。网络物理系统由多个协调和合作的组件组成，这些组件通常是软件密集型的，并且相互交互以实现前所未有的任务。这种复杂的CPS有多个攻击面和攻击向量，我们必须防范。为了实现这一目标，我们展示了一个多层次的运行时安全和安全监控框架，其中有监视器在CPS的检测和隔离的攻击。我们使用基于流的运行时验证工具TeSSLa在FPGA上实现了运行时监视器。我们展示了我们的监测方案的自动紧急制动（AEB）CPS系统。
2020-09-20 cs.SE
Cyber-Physical Microservices: An IoT-based Framework for Manufacturing Systems
信息和通信技术的最新进展使制造业的发展能够满足社会的新要求。网络物理系统、物联网（IoT）和云计算在被称为工业4.0的第四次工业革命中发挥着关键作用。微服务架构已经发展成为SOA的替代方案，并有望解决软件开发中的许多挑战。在本文中，我们采用了微服务的概念，并描述了一个框架，制造系统的网络物理微服务的关键构造。制造工厂流程被定义为采用编排或编排模式的原始网络物理微服务的组合。物联网技术用于系统集成，模型驱动工程用于为不熟悉微服务和物联网的工业工程师半自动化开发过程。两个案例研究证明了所提出的方法的可行性。
2018-04-01 cs.SE
Requirement falsification for cyber-physical systems using generative models
Faculty of Science and Engineering, Åbo Akademi University（Åbo Akademi大学科学与工程学院）
本文提出OGAN算法，利用生成模型自动为信息物理系统生成反例输入，以在运行前发现缺陷，并在ARCH-COMP基准上验证了其高效性和有效性。
2025-02-28 cs.LG cs.SE
From abstract modelling to remote cyber-physical integration/interoperability testing
一个合适的系统模型可以让开发人员有更好的概览，并且能够在系统开发中更早更有效地修复更多的不一致性，从而减少总体工作量和成本。然而，建模假设系统及其环境的几个方面的抽象，这种抽象不应该被忽视，但在以后的开发阶段适当考虑。这对于远程集成、测试/验证和网络物理系统的制造尤其重要。出于这个原因，我们介绍了一个开发方法的网络物理系统（CPS）的重点是系统表示的抽象层次，基于复杂的，交互式系统的开发思想的基础上。
2014-04-30 cs.SE
Cognitive Business Process Management for Adaptive Cyber-Physical Processes
在大数据和物联网（IoT）时代，所有现实世界的环境都逐渐变成网络物理（例如，应急管理、医疗保健、智能制造等），随着连接设备和嵌入式ICT系统的存在（例如，智能手机、传感器、执行器）产生大量数据和事件，影响在此类环境中实施的网络物理过程（CPP）的实施。用于执行CPP的过程管理系统（PMS）需要通过最小化运行时的任何人为干预来自动调整其运行过程以适应异常情况和外源事件。在本文中，我们解决这个问题，通过引入一种方法和一个自适应的认知PMS相结合的过程执行监控，意外的异常检测和自动化的解决策略，利用完善的行动为基础的形式主义在人工智能，它允许解释不断变化的知识的网络物理环境和适应CPP保留其基本结构。
2018-02-08 cs.SE
CoMID: Context-based Multi-Invariant Detection for Monitoring Cyber-Physical Software
网络物理软件不断与其物理环境进行交互以进行适应，从而提供智能服务。然而，当软件对其环境的假设不再成立时，交互可能会出现各种错误，从而导致意外的错误行为甚至失败。为了解决这个问题，一个有希望的方法是对不变量进行运行时监控，以防止网络物理软件输入此类错误（也称为“错误”）。异常状态）。为了有效地检测异常状态，本文提出了一种基于上下文的多不变量检测（CoMID）方法，该方法由两种技术组成：基于上下文的轨迹分组和多不变量检测。前者通过上下文推断来区分CoMID导出的不变量的不同有效范围，后者对多个不变量进行集成评估来检测异常状态。我们在现实世界的网络物理软件上实验评估CoMID。结果表明，与最先进的方法（即，Daikon和ZoomIn）。当部署在现场测试中时，CoMID的运行时监控将网络物理软件执行任务的成功率提高了15.3- 31.7%。
2018-07-06 cs.SE
Formal Requirement Elicitation and Debugging for Testing and Verification of Cyber-Physical Systems
School of Computing, Informatics and Decision Systems Arizona State University（亚利桑那州立大学计算、信息与决策系统学院）
本文提出一个用于物理系统形式化规格的 elicitation 与调试框架，通过图形界面处理规格 elicitation，提供两种调试算法以解决规格错误，通过用户研究验证框架能有效解决常见规格错误。
2018-07-27 cs.LO cs.SE cs.SY
Monitoring Cyber-Physical Systems: From Design to Integration
网络物理系统本质上是安全关键型的。运行时监视器的部署大大增加了对它们安全性的信心。在开发过程中将监测器视为一个组成部分，可以最大限度地发挥监测器的效力。因此，在本文中，我概述了最近的工作，关于一个开发过程中的运行时监视器旁边的网络物理系统。该过程包括将所需的安全属性转换为正式的规约语言RTLola。然后编译器生成用于监视规范的可执行工件。然后可以将此工件集成到系统中。
2020-12-15 cs.FL cs.SE
Trace-Checking CPS Properties: Bridging the Cyber-Physical Gap
网络物理系统结合了软件和物理组件。规范驱动的CPS跟踪检查工具通常为用户提供一种规约语言来表达感兴趣的需求，并提供一个自动过程来检查这些需求是否保持CPS的执行跟踪。尽管存在用于CPS的若干规约语言，但它们通常不足以表达与软件和物理组件及其交互相关的复杂CPS属性的规范。在本文中，我们提出了（一）混合逻辑信号（HLS），一个基于逻辑的语言，允许复杂的CPS要求的规范，和（ii）TheEodorE，一个有效的SMT为基础的跟踪检查程序。这个过程减少了在执行跟踪上检查CPS需求的问题，检查SMT公式的可满足性。我们评估了我们的贡献，使用一个有代表性的工业案例研究在卫星领域。我们通过考虑我们案例研究的212个要求来评估HLS的表达能力。HLS可以表达所有212个需求。我们还通过运行747个跟踪要求组合的跟踪检查程序来评估TheEodorE的适用性。在74.5%的案件中，EodorE能够做出判决。最后，我们比较了HLS和TheEodorE与其他规约语言和跟踪检查工具的文献。我们的研究结果表明，从实用的角度来看，我们的方法提供了一个更好的表现力和性能之间的权衡。
2021-09-15 cs.FL cs.LO cs.SE
SmartValidator: A Framework for Automatic Identification and Classification of Cyber Threat Data
安全运营中心（SOC）使用各种网络威胁信息（CTI）来验证安全事件和警报。安全专家根据CTI手动定义不同类型的规则和脚本来执行验证任务。这些规则和脚本需要不断更新，因为不断变化的威胁，不断变化的SOC的要求和CTI的动态性质。更新规则和脚本的手动过程会延迟对攻击的响应。为了减轻人类专家的负担并加快响应速度，我们提出了一种新的基于人工智能（AI）的框架SmartValidator。SmartValidator利用机器学习（ML）技术实现警报的自动验证。它由三层组成，执行数据汇集、模型构建和警报验证任务。它将验证任务投影为分类问题。而不是建立和保存模型的所有可能的要求，我们建议自动构建验证模型的基础上SOC的要求和CTI。我们构建了一个概念验证（Proof of Concept，简称PMM）系统，其中包含8种ML算法、2种特征工程技术和18项需求，以研究SmartValidator的有效性和效率。评估结果表明，当自动构建预测模型用于对网络威胁数据进行分类时，75%的模型的F1得分高于0.8，这表明该模型具有足够的性能，可用于现实世界的组织。结果进一步表明，预测模型的动态构建所需的模型比所有可能要求的预构建模型少99%。该框架可以被各个行业遵循，以根据其CTI和SOC的偏好加速和自动化警报和事件的验证。
2022-03-15 cs.CR cs.SE
Vulnerability Coordination Under the Cyber Resilience Act
University of Southern Denmark（南丹麦大学）；KU Leuven（鲁汶大学）；University of Oxford（牛津大学）
本文解读欧盟《网络弹性法案》中的漏洞协调强制要求，对比美欧相关漏洞概念，分析公共部门相关实践调整，为网络安全监管研究提供参考。
2025-11-15 cs.CR cs.CY cs.SE
Towards formally analyzed Cyber-Physical Systems
网络物理系统（CPS）无处不在：灵巧家庭、自动驾驶汽车、飞机、医疗保健、农业和工业生产线。CPS通常是关键的，因为系统故障可能会对财产和生命造成严重损害。今天的网络物理系统是极其复杂的异构系统：为了能够以统一的方式管理其复杂性，我们需要一个基础设施，以确保我们的系统以预期的高可靠性运行。除了基础设施，我们还需要为工程师提供一种方法，以确保设计时的系统可靠性。模型驱动设计的范例提供了一个工具包，支持设计和分析，并通过选择适当的形式主义，模型驱动设计方法，使我们能够验证我们的系统在设计时。
2021-08-29 cs.DC cs.SE
PSY-TaLiRo: A Python Toolbox for Search-Based Test Generation for Cyber-Physical Systems
在本文中，我们提出了Python包PSY-TaLiRo，这是一个工具箱的时间逻辑鲁棒性引导证伪的网络物理系统（CPS）。PSY-TaLiRo是一个完全模块化的工具箱，支持多个时序逻辑离线监视器以及用于测试用例生成的优化引擎。PSY-TaLiRo的好处之一是，它支持许多不同类型的被测系统的基于搜索的测试生成。所有的PSY-TaLiRo模块都可以由用户完全修改，以支持新的优化和鲁棒性计算引擎以及任何被测系统（SUT）。
2021-06-04 cs.SE cs.SY eess.SY
