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智慧农业中的安全与隐私,挑战与机遇

2021-08-27 15:42 物联传媒

导读:未来农业不再是汗水挥霍,智慧农场已经在迈向无人智能化。

联合国称:到2050年,世界人口预计将超过90亿。根据联合国粮食及农业组织的数据,人口的这种增长需要将粮食生产率提高近 70%。这种快速增长的人口还会带来其他的问题,例如竞争日益激烈的土地、水和其他自然资源的竞争和开发。这些问题迫切需要减少粮食系统对环境的依赖,因此需要一种新型农业模式来满足不断增长的粮食和作物生产需求。

智慧农业技术和精准农业模式因满足全球粮食供应需求的潜力而获得越来越多的关注。智慧农业技术涉及技术和数据驱动的农业应用程序的集成,以提高作物产量和食品质量。全球范围内有许多智慧农业的案例,例如,在智利使用放置在土壤中的遥感器测量蓝莓灌溉量已将农业用水量减少了 70%;在印度,农场数据已被用于预测和预防作物病害,从而降低了与作物歉收相关的风险等。

智慧农业通过采用大数据分析来提供有关整个农业过程的方案,已经影响了整个食品供应链,通过促进实时运营决策,并彻底改变现有的农业商业模式。尽管有利于该行业的生产力,但异构互联网连接设备的使用暴露了智慧农业存在潜在的网络攻击和漏洞风险。

2017 年,农业、食品和相关行业为美国国内生产总值贡献了 1.053 万亿美元,农业对欧盟GDP 的贡献为 1.2%,太阳城导航在线:而欧盟的农业工业在 2017 年创造了1885 亿欧元的总产值,创历史新高。在 226 个国家中,有 9 个国家将农业部门作为其经济的主导部门。全球大多数国家都出口农产品,因此,网络漏洞会对全球粮食安全产生重大影响。

根据世界卫生组织的数据,每年有420,000 人死于与食物有关的疾病,6 亿人因食物被细菌、病毒、毒素或化学物质污染而生病。针对农场、运输系统或食品加工工业控制系统 (ICS) 的食品生态系统网络攻击可能会成倍增加这些数字。如果没有持续监控,对智慧农业技术的网络攻击可能会对生态系统中的多个利益相关者产生严重影响。这些群体包括农民、最终消费者、食品加工业、农业合作社、牲畜、政府机构和严重依赖进出口农业的国家。

3、供应链攻击

整个农业生态系统和“从农场到餐桌”的概念涉及多个实体,它们协同工作,在及时的环境中为最终消费者提供优质食品。这个供应链系统从农场开始,农场生产原材料,然后由食品行业储存和加工,加工过的食品被包装并发送到分销零售商,最终客户从那里购买加工产品。物联网技术应用在供应链的每个阶段,更智能化的同时也引入了潜在的网络安全威胁。

四、现有的技术研究

随着越来越多的农民和社区在农场采用技术,研究人员和联邦机构已经开始评估网络攻击的影响。美国国土安全部发布报告强调了精准农业 (PA) 和相关网络安全威胁和潜在漏洞的重要性。该报告强调了农业信息安全的机密性、完整性和可用性模型。它定义了 PA 中涉及的不同技术,包括农场设备、定位和遥感技术、机器学习等。

区块链在加密货币和金融交易以外的领域已经得到一定的认可,农业和食品供应链是区块链技术展示其能力的领域之一。

人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 等新时代技术的出现不仅促进了智能农业中高级分析的适应,而且还创建了一个用于改善服务网络安全的生态系统。这些技术的融合使农民能够在竞争激烈的市场中实现更高的平均产量和更好的产品价格控制。

远程农场的实时安全监控是 ML 在智慧农场中的另一个前沿应用。在实时监控和通知对农场和网络安全至关重要的场景中,通过监控系统检测到的图像可以由人工智能支持的开源计算机视觉编程进行处理。

过去十年低功耗广域网 (LPWAN) 的蓬勃发展,采用 LoRa 或 NB-IoT 等技术,只能提供支持低功耗和远程传输的相对便宜的基础设施。边缘计算和雾计算、移动数据分析和靠近终端设备的压缩的集成是扩展功能的关键。

五、结论

随着智能应用、人工智能、智能农业设备等的不断发展,农场内和跨农场操作需要传感器和在多个农场操作不同智能设备的劳动力/农民之间进行授权交互。智慧农场会生成多种多样的大量非结构化数据,一方几乎不可能分析和使用整个数据集。因此,威胁信息共享是一种可行的数据安全方法。

随着5G、传感器、自动化无人机、区块链、人工智能等技术的应用,农业不再仅仅依靠人工和传统判断来种植和养殖,并且在货架上售卖的产品可以做到一一溯源,未来农业不再是汗水挥霍,智慧农场已经在迈向无人智能化。

来源:IEEE



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