Оптимізація обчислень нейромережевих моделей для виявлення мережевих вторгнень у системах інтернету речей на мікроконтролерних платформах
DOI:
https://doi.org/10.20998/2411-0558.2026.02.06Ключові слова:
нейронна мережа, модель, Інтернет речей, мережевий трафік, розпізнавання, комп’ютерні системи, вбудовані системи, граничні обчислення, системи реального часу, події, безпекаАнотація
У роботі розглянуто проблему застосування нейромережевих методів для виявлення мережевих вторгнень у комп’ютерних системах Інтернету речей за умов обмежених обчислювальних ресурсів вбудованих пристроїв. У таких системах аналіз мережевого трафіку, розпізнавання аномальних подій та забезпечення безпеки повинні виконуватися у режимі, наближеному до реального часу, безпосередньо на периферійних вузлах інфраструктури граничних обчислень. Використання моделей на основі нейронних мереж у подібних вбудованих системах ускладнюється значними обчислювальними витратами під час виконання обчислень, що обмежує можливість їх реалізації на мікроконтролерних платформах комп’ютерних систем.
Метою роботи є підвищення ефективності виконання нейромережевих алгоритмів виявлення вторгнень шляхом оптимізації обчислювальних процесів для вбудованих систем. У роботі запропоновано підхід до оптимізації обчислень нейромережевих моделей, що базується на використанні цілочисельного fixed-point представлення параметрів та табличної апроксимації сигмоїдної функції активації. Для експериментальної перевірки ефективності підходу сформовано компактні нейромережеві моделі для задачі класифікації мережевого трафіку на основі загальнодоступних наборів даних NSL-KDD та UNSW-NB15. Реалізацію моделей виконано мовою C та досліджено на мікроконтролерній платформі STM32L476, що використовується у вбудованих комп’ютерних системах.
Проведені експериментальні дослідження показали, що застосування запропонованих методів дозволяє суттєво зменшити час виконання нейромережевих обчислень на вбудованих пристроях при збереженні прийнятного рівня точності класифікації мережевого трафіку. Отримані результати підтверджують доцільність використання оптимізованих нейромережевих моделей у системах виявлення вторгнень для комп’ютерних систем Інтернету речей та вбудованих систем, що функціонують у режимі реального часу. Іл.: 4. Табл.: 2. Бібліогр.: 17 назв.
