چارچوب مبتنی بر دوقلوی دیجیتال و یادگیری ماشین برای ارزیابی و ارتقای تاب آوری سایبری زیرساخت های حیاتی شهرهای هوشمند

گسترش شهرهای هوشمند و افزایش وابستگی زیرساخت های حیاتی به فناوری های دیجیتال، اینترنت اشیا، سامانه های کنترل صنعتی و شبکه های ارتباطی سبب شده است که تهدیدات سایبری به یکی از مهم ترین چالش های پیش روی مدیریت شهری تبدیل شوند. حملات سایبری می توانند عملکرد زیرساخت های حیاتی نظیر شبکه برق، حمل و نقل هوشمند، سامانه های آب و فاضلاب، مراکز درمانی و شبکه های مخابراتی را مختل کرده و پیامدهای گسترده اقتصادی، اجتماعی و امنیتی به همراه داشته باشند. در چنین شرایطی افزایش تاب آوری سایبری و توانایی پیش بینی، شناسایی و مدیریت تهدیدات به یکی از الزامات اصلی توسعه شهرهای هوشمند تبدیل شده است. پژوهش حاضر با هدف ارائه یک چارچوب یکپارچه مبتنی بر دوقلوی دیجیتال و یادگیری ماشین برای ارزیابی و ارتقای تاب آوری سایبری زیرساخت های حیاتی شهرهای هوشمند انجام شده است. در چارچوب پیشنهادی ابتدا یک دوقلوی دیجیتال از زیرساخت مورد نظر ایجاد می شود تا وضعیت عملیاتی، رخدادها و تعاملات میان اجزای مختلف در محیطی مجازی بازسازی گردد. سپس با شبیه سازی سناریوهای مختلف حملات سایبری، داده های عملیاتی و امنیتی مورد نیاز تولید شده و با استفاده از الگوریتم Random Forest مورد تحلیل قرار می گیرند. این فرآیند امکان شناسایی تهدیدات سایبری، ناهنجاری ها و نقاط آسیب پذیر را فراهم می سازد. برای ارزیابی عملکرد مدل از شاخص دقت، ماتریس اغتشاش و تحلیل اهمیت ویژگی ها استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که ترکیب دوقلوی دیجیتال و یادگیری ماشین از ظرفیت مناسبی برای شناسایی تهدیدات، تحلیل سناریوهای حمله و ارزیابی وضعیت تاب آوری سایبری برخوردار است. همچنین چارچوب پیشنهادی می تواند به عنوان ابزاری موثر برای پشتیبانی از تصمیم گیری مدیران شهری، برنامه ریزان زیرساختی و مراکز عملیات امنیت در راستای توسعه شهرهای هوشمند تاب آور مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

شهر هوشمند ، تاب آوری سایبری ، دوقلوی دیجیتال ، یادگیری ماشین ، زیرساخت های حیاتی ، امنیت سایبری