Αξιοποίηση των Μη Επανδρωμένων Οχημάτων για την Προστασία των Κρίσιμων Υποδομών

Ο κ. Σταύρος Τσαντζαλής – Δρ. Μηχανολόγος Αεροναυπηγός Μηχανικός – μας αναλύει όλες τις πτυχές αξιοποίησης των Drones για τη προστασία κρίσιμων υποδομών. 

Σταύρος Τσαντζαλής

Δρ. Μηχανολόγος Αεροναυπηγός Μηχανικός

Email: stsantzalis@gmail.com

Στις 12 Δεκεμβρίου 2020 η Ευρωπαϊκή Ένωση με το “A Counter-Terrorism Agenda for the EU: Anticipate, Prevent, Protect, Respond” εξέφρασε και εγγράφως μεταξύ των άλλων την αναγκαιότητα να προστατευθούν οι Ευρωπαίοι πολίτες όσο και οι Κρίσιμες Υποδομές αυτής. Αναφέρει χαρακτηριστικά: «..για να προστατεύσουμε αποτελεσματικά τους Ευρωπαίους, πρέπει να συνεχίσουμε να μειώνουμε τα τρωτά σημεία, είτε είναι δημόσιοι χώροι ή είναι κρίσιμες υποδομές που είναι απαραίτητες για τη λειτουργία της κοινωνίας και της οικονομίας». Σε άλλο σημείο του εγγράφου αναφέρει επίσης: «Οι κρίσιμες υποδομές, συμπεριλαμβανομένων των κόμβων μεταφοράς, των σταθμών παραγωγής ενέργειας, των εγκαταστάσεων υγειονομικής περίθαλψης και επεξεργασίας νερού, διατρέχουν τον κίνδυνο να είναι πιθανοί τρομοκρατικοί στόχοι. Οι διαχειριστές κρίσιμων υποδομών είναι υπεύθυνοι για την παροχή υπηρεσιών που είναι απαραίτητες για τις ζωτικές κοινωνικές ανάγκες. Ταυτόχρονα, αυτοί οι φορείς εκμετάλλευσης συνεχίζουν να αυξάνονται όλο και περισσότερο και αντιμετωπίζουν ένα όλο και πιο περίπλοκο περιβάλλον κινδύνου. Τέτοιοι κίνδυνοι περιλαμβάνουν τρομοκρατικές επιθέσεις, φυσικές καταστροφές, ατυχήματα και κακόβουλες απειλές. Για να εξασφαλιστεί μία αξιόπιστη παροχή βασικών υπηρεσιών σε ολόκληρη την Ευρωπαϊκή Ένωση και την αξιόπιστη λειτουργία του στην εσωτερική αγορά, είναι ζωτικής σημασίας να διασφαλιστεί ότι οι κρίσιμοι φορείς των βασικών υπηρεσιών είναι ανθεκτικοί, δηλαδή επαρκώς προετοιμασμένοι για να αποτρέψουν, να μετριάσουν και να αντέξουν σε οποιαδήποτε μορφής κακόβουλης προσπάθειας. Η Επιτροπή θα θεσπίσει μια σειρά μέτρων που αποσκοπούν στην ενίσχυση της ανθεκτικότητας των φορέων εκμετάλλευσης τόσο των φυσικών όσο και των ψηφιακών κινδύνων».

Ποιες είναι αυτές λοιπόν οι υποδομές που αναφέρονται ως «Κρίσιμες Υποδομές» και που η προστασία τους θα πρέπει να αναβαθμισθεί ώστε να έχουν τη δυνατότητα να αντιμετωπίσουν τις διαρκώς αυξανόμενες και εξελισσόμενες απειλές και πώς μπορούν τα μη επανδρωμένα συστήματα να προσφέρουν στον παραπάνω τομέα;

Μπορούμε να ορίσουμε ως “κρίσιμες υποδομές” εκείνα τα συστήματα καθώς και τα υποσυστήματα τους, τα οποία είναι απαραίτητα για τη διατήρηση των ζωτικών λειτουργιών της κοινωνίας, της υγείας, της φυσικής προστασίας, της ασφάλειας και τέλος την οικονομικής και κοινωνικής ευημερίας των πολιτών της, και των οποίων η μερική ή ολική διακοπή λειτουργίας τους ή και η καταστροφή τους θα είχε σημαντικό αντίκτυπο για τη χώρα, ως αποτέλεσμα της αδυναμίας διατήρησης των λειτουργιών αυτών. Στην Εικόνα 1, παρουσιάζονται σύμφωνα με το Υπουργείο Εσωτερικής Ασφάλειας των ΗΠΑ οι 16 κατηγορίες των Κρίσιμων Υποδομών και οι οποίες είναι σημαντικό να προστατευθούν από οποιαδήποτε φύσης κακόβουλη ενέργεια.

Εικόνα 1. Οι 16 Τομείς Κρίσιμων Υποδομών

Ανάμεσα τους μπορούμε να διακρίνουμε τα πυρηνικά εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, που αν και θεωρούνται πολύ υψηλής σημασίας κρίσιμες υποδομές υπάρχουν παραδείγματα όπου με τη χρήση χαμηλής τεχνολογίας εμπορικά διαθέσιμων μη επανδρωμένων αεροοχημάτων υπήρξε παραβίαση του προστατευόμενου αυτού χώρου. Έτσι για παράδειγμα στις 3 Ιούλιου 2018 η Greenpeace συνέτριψε ένα drone με τη μορφή του «Superman» σε έναν γαλλικό πυρηνικό σταθμό, θέλοντας να δείξει πόσο ευάλωτες μπορεί να είναι οι πυρηνικές εγκαταστάσεις σε εξωτερικές επιθέσεις. Το μη επανδρωμένο αεροσκάφος, που το χειριζόταν ένας ακτιβιστής της Greenpeace, πέταξε πάνω από τον πυρηνικό σταθμό στο Μπουζί, κοντά στη Λιόν, σε ζώνη απαγόρευσης πτήσεων. Στη συνέχεια συνετρίβη στον τοίχο ενός κτιρίου, όπου βρίσκεται ο χώρος αποθήκευσης του αναλωμένου πυρηνικού καυσίμου, δίπλα στον 2^ο αντιδραστήρα. Σε μία ακόμα περίπτωση η ίδια οργάνωση και συγκεκριμένα στις 26 Ιανουαρίου 2019 πέταξε δύο c-drone – ένα εκ των οποίων ανάφλεξε και έριξε μία φωτοβολίδα κινδύνου – πάνω από το χώρο στάθμευσης της μεγαλύτερης εγκατάστασης επεξεργασίας πυρηνικών καυσίμων στον κόσμο στη Χάγη στη χερσόνησο Cotentin της Νορμανδίας. Και όλα τα παραπάνω εν καιρώ ειρήνης και από την άλλη υπό καλές καιρικές συνθήκες. Όπως βέβαια υπό καλές καιρικές συνθήκες υπήρξαν οι επιθέσεις των Χούτι στις εγκαταστάσεις των διυλιστηρίων της Σαουδικής Αραβίας όπου με τη χρήση πολύ χαμηλού κόστους και τεχνολογίας αυτοσχέδιων μη επανδρωμένων αεροχημάτων προξένησαν σημαντικές ζημίες οι οποίες είχαν σημαντικό οικονομικό αντίκτυπο σε παγκόσμια κλίμακα.

Μέχρι τώρα έχουμε δει πως τα μη επανδρωμένα οχήματα παραβιάζουν την περίμετρο προστασίας της Κρίσιμης Υποδομής. Μπορούν όμως να βοηθήσουν στην προστασίας αυτής; Υπάρχουν ήδη; Ποιοι είναι οι περιορισμοί τους; Τι θα πρέπει να λάβουμε υπόψη μας για τη βέλτιστη χρήση τους με τη μεγιστοποίηση της επένδυσης μας ως κάτοχοι μίας κρίσιμης υποδομής είτε ως πάροχος αυτής της τεχνολογίας;

Ας ξεκινήσουμε ώστε να δούμε πως κατηγοριοποιούνται με βάση τη σημαντικότητα αλλά και την εγγύτητα στην κρίσιμη υποδομή οι διάφορες περιοχές και οι οποίες παρουσιάζουν διαφορετικές απαιτήσεις φύλαξης και προστασίας. Έτσι στην εικόνα 2 παρουσιάζονται ποιες είναι οι περιοχές δακτυλίων που αφορούν τις περιοχές μίας Κρίσιμης Υποδομής με βάση ένα τεχνικό κείμενο που δημοσιοποιήθηκε το 2019 από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή. Με βάση αυτό υπάρχουν τρεις δακτύλιοι, ο 1^ος που αφορά τον ζωτικής σημασίας δακτύλιο της κρίσιμης υποδομής και στην οποία είναι επιβεβλημένο να μην υπάρξει καμία παραβίαση. Στη συνέχεια υπάρχει ο 2^ος ο οποίος αποτελεί την ζώνη ασφάλειας της κρίσιμης υποδομής και τέλος ο 3^ος δακτύλιος που αφορά την ζώνη παρατήρησης και έγκαιρης προειδοποίησης.

Εικόνα 2. Το Μοντέλο ασφαλείας των Κρίσιμων Υποδομών

Τα παραπάνω συνδέονται με τα αντίστοιχα 5 στάδια (δακτυλίους) αντιμετώπισης του προβλήματος της παραβίασης μίας εγκατάστασης κρίσιμης υποδομής που παρουσιάζονται στο σχήμα της εικόνας3.

Εικόνα 3. Δακτύλιοι Αντιμετώπισης παραβιάσεων εγκατάστασης Κρίσιμης Υποδομής

Οι παραπάνω δακτύλιοι αναφέρονται τόσο σε φυσικούς παραβάτες/εισβολείς μίας εγκατάστασης κρίσιμης υποδομής όσο και άλλα επανδρωμένα ή μη οχήματα διαφόρων τύπων. Σημαντική διαφοροποίηση υπάρχει στον εξωτερικό δακτύλιο της αποτροπής που για τους φυσικούς εισβολείς αφορά την οποιαδήποτε μορφής σήμανση ενώ για τα μη επανδρωμένα οχήματα αφορά στη χρήση συστημάτων παρεμβολής είτε του σήματος επικοινωνίας είτε του γεωγραφικού συστήματος συντεταγμένων. Τέλος όσο αφορά στο τελευταίο δακτύλιο που αποτελεί και την έσχατη λύση της εξουδετέρωσης της παραβίασης η διαδικασία εκτός ότι παραμένει σε ερευνητικό επίπεδο εμπεριέχει περιορισμούς όσον αφορά στη χρήση φονικών και μη όπλων τουλάχιστον στην Ευρωπαϊκή Ένωση σε αντίθεση για παράδειγμα με τις ΗΠΑ όπου είναι επιτρεπτή η χρήση είτε φονικών είτε μη συναρτήσει της κατηγορίας της κρίσιμης υποδομής που προστατεύεται.

Με βάση τα δεδομένα αυτά τι άλλο θα πρέπει να ληφθεί υπόψη για τη χρήση των μη επανδρωμένων οχημάτων για την προστασίας της Κρίσιμης Υποδομής;

• Πρώτα από όλα είναι οι Παράγοντες του περιβάλλοντος που αυτό θα κληθεί να λειτουργήσει το μη επανδρωμένο όχημα όπως η τοπογραφία, το κλίμα, οι καιρικές συνθήκες, το αν η γεωγραφική θέση της Κρίσιμης Υποδομής είναι σε αστικό, αγροτικό ή άλλο περιβάλλον, αν η εγκατάσταση βρίσκεται σε μία απομονωμένη περιοχή ή σε μία αστική, ποια είναι η πυκνότητα αυτής (χαμηλή/υψηλή) που δημιουργεί περιορισμούς στη χρήση τους και τέλος αν υπάρχουν γειτονικές εγκαταστάσεις.
• Ποιες είναι οι διαφορετικές περιοχές επιτήρησης (αν υπάρχει εστίαση στις ζώνες παρατήρησης, στις ασφαλείς ζώνες αλλά και στις ευρείες ζώνες), ποια είναι η σχετική διάταξη υποδομών της κρίσιμης εγκατάστασης (υπόγεια, στο επίπεδο του εδάφους αλλά και σε τι ύψος, ποια είναι η πολυπλοκότητα της υπέργειας εγκατάστασης, ποιο είναι το μέγιστο ύψος αυτής), αν είναι υπεράκτια (ποια είναι διεπαφή της ακτής προς τη θάλασσα και προς τη διαδρομή του εν δυνάμει εισβολέα/παραβάτη).
• Ποιος είναι ή πρέπει να είναι ο αναμενόμενος χρόνος παρέμβασης, ποιος είναι ο χρόνος προειδοποίησης πριν από το συμβάν επίθεσης / ασφάλειας, ποια πρέπει να ορισθεί ως ζώνη επιτήρησης
• Ποιες είναι οι ευθύνες του χρήστη των συστημάτων αυτών (Χειριστές, ιδιωτικές ομάδες επέμβασης για την ασφάλεια, άλλοι)
• Ποιοι θα θεωρούνται ως Ιδιοκτήτες των συστημάτων αυτών, των αισθητήρων τους αλλά και των δεδομένων τους, ποιοι θα έχουν τις σχετικές εξουσιοδοτήσεις, π.χ. συστήματα επιτήρησης και ανίχνευσης, ανταπόκριση σε συναγερμό, επικοινωνία, ουδετεροποίηση και σε τι μορφή κ.λπ.

Ταυτόχρονα και πριν την ένταξη ενός μη επανδρωμένου συστήματος για την προστασία μίας κρίσιμης υποδομής είναι πολύ σημαντικό να διενεργηθεί τόσο ανάλυση κινδύνου όσο και ευπάθειας αυτής:

• Έτσι θα πρέπει να υπάρξει μία ενδελεχής καταγραφή των μελλοντικών απειλών με εστίαση στις Φυσικές Απειλές με υψηλές επιπτώσεις
• Θα πρέπει να γίνει μία καταγραφή των υφιστάμενων και παλαιών συστημάτων ασφαλείας καθώς και οι οργανωτικές δομές των συστημάτων καθώς και των ομάδων που υποστηρίζουν αυτά
• Θα πρέπει να γίνει μία εκτίμηση των επιπτώσεων ακόμα και σε Θανάτους, να καταγραφούν τα τυχόν Επικαλυπτόμενα αποτελέσματα της οποιαδήποτε παραβίασης, να προσδιορισθούν οι τυχόν Εκτός χρόνου υπηρεσίας και φυσικά ο προσδιορισμός του αντίκτυπου σε αλληλεξαρτώμενες υποδομές
• Θα πρέπει να προσδιορισθούν των κενά που υπάρχουν ή που έχουν προσδιορισθεί από προηγούμενο επεισόδιο και που θα πρέπει και πως αυτά να καλυφθούν.
• Και τέλος θα πρέπει να ληφθούν υπόψη τα Κανονιστικά πλαίσια του αντίστοιχου Υπουργείου, της Αστυνομίας, των Οδηγιών ECI, της Δεοντολογίας και των εγκρίσεων Επιτήρησης με τη χρήση μη επανδρωμένων συστημάτων κ.λπ.)

 Ποιοι είναι Περιορισμοί που αφορούν την Προστασία που αφορά τα προσωπικά δεδομένα;

Ταυτόχρονα με τη συζήτηση που έχει ξεκινήσει για τη χρήση των μη επανδρωμένων συστημάτων έχει ξεκινήσει και μία συζήτηση που αφορά την Προστασία των Προσωπικών Δεδομένων. Έτσι μεταξύ των άλλων θα πρέπει να απαντηθούν τα παρακάτω:

• Ποιος είναι ο χειριστής του συστήματος;
• Τι δεδομένα έχει τη δυνατότητα να συλλέξει;
• Τι κάνει με αυτά τα δεδομένα ο χρήστης;
• Για πόσο χρόνο αποθηκεύονται αυτά;
• Που αποθηκεύονται αυτά;
• Υπάρχει η πιθανότητα διαρροής αυτών των στοιχείων/δεδομένων;
• Έχει τον πλήρη έλεγχο ο χρήστης από τα δεδομένα που συλλέγει;

Όλα τα παραπάνω αποτελούν σημαντικά σημεία προς επίλυση σε Ευρωπαϊκό επίπεδο και ταυτόχρονα και τροχοπέδη για τη μεγαλύτερη εισχώρηση των μη επανδρωμένων συστημάτων στην προστασία των κρίσιμων υποδομών. Στα παραπάνω να προσθέσουμε ότι η Ευρωπαϊκή Ένωση απαιτεί (Δεκέμβριος 2020) ότι ακόμα και τα στρατιωτικά μη επανδρωμένα οχήματα δεν θα μπορούν να είναι απολύτως αυτόνομα.

Τελικά όλα τα παραπάνω έχουν επιλυθεί; Υπάρχουν χρήστες;

Με βάση μία Πανευρωπαϊκή έρευνα που διενέργησε η ειδική ομάδα της Ευρωπαϊκής Ένωσης στο σύνολο των Κρίσιμων Υποδομών και με βάση ερωτηματολόγιο, ένα ποσοστό περίπου 10% από αυτές χρησιμοποιεί μη επανδρωμένα αεροοχήματα για επιτήρηση, ένα ποσοστό περίπου 1% μη επανδρωμένα οχήματα εδάφους και με ακόμα μικρότερο ποσοστό μη επανδρωμένα οχήματα επιφανείας. Στους αρχικούς χρήστες μη επανδρωμένων αεροοχημάτων ανήκει και το Λιμάνι της Δουκέρκης από το Νοέμβριο του 2019. Τα μη επανδρωμένα αεροοχήματα που χρησιμοποιούνται είναι εξοπλισμένα τόσο με οπτική όσο και με κάμερα θερμικής απεικόνισης, με σκοπό να είναι λειτουργικά μέρα και νύχτα με σκοπό να πραγματοποιούν συγκεκριμένους ελέγχους, να διεξάγουν περιπολίες περιμέτρου και να παρακολουθούν τις τυχόν παραβιάσεις και παραβάσεις από απόσταση λειτουργώντας ως απομακρυσμένος αισθητήρας. Τα μη επανδρωμένα αεροοχήματα που χρησιμοποιούνται έχουν τη δυνατότητα απογείωσης ανά πάσα στιγμή, με μία αυτοματοποιημένη διαδικασία ελάχιστης ανθρώπινης ενέργειας, για να πραγματοποιήσουν αποστολές επιτήρησης με εντελώς αυτόνομο τρόπο. Αποτελούν το πρώτο μη επανδρωμένο σύστημα που έχει πάρει έγκριση στην Ευρώπη για πτήσεις εκτός του πεδίου θέασης. Οι ομάδες ασφαλείας του λιμανιού που αποτελούν και τους χρήστες του συστήματος μπορούν να πραγματοποιήσουν αποστολές απευθείας από το Κέντρο ασφαλείας με προκαθορισμένο τρόπο, χειροκίνητα ή σύμφωνα με συναγερμούς και συμβάντα που προσδιορίζονται από το σύστημα. Μπορούν επίσης, με χρήση της ίδιας διεπαφής, να παρακολουθούν τα βίντεο και την τροχιά του μη επανδρωμένου αεροοχήματος σε χάρτη σε πραγματικό χρόνο. Σε μία άλλη περίπτωση, στις 11 Δεκεμβρίου 2020 στην αεροπορική βάση Travis ξεκίνησαν οι πτήσεις των μη επανδρωμένων αεροοχημάτων με βάση το Smart Air Force Monitoring System (SAFMS), με σκοπό τη εγκαθίδρυση αυτόνομων επιχειρήσεων ασφαλείας που βασίζονται σε μη επανδρωμένα αεροοχήματα. Τα τελευταία που αποτελούν μη επανδρωμένα αεροοχήματα τεσσάρων ροτόρων και είναι εφοδιασμένα τόσο με οπτική όσο και με κάμερα θερμικής απεικόνισης.

Τι συμπεράσματα έχουν εξαχθεί από την μέχρι τώρα χρήση του συστήματος; Μπορούν τα μη επανδρωμένα συστήματα να αντικαταστήσουν πλήρως τις υπάρχουσες ομάδες ασφαλείας και φύλαξης;

Για το παραπάνω παραθέτουμε τα αντίστοιχα σχόλια από τον υπεύθυνο του συστήματος του λιμανιού της Δουκέρκης: “Λόγω της πυκνής δραστηριότητάς του και των κανονιστικών απαιτήσεων, η προστασία των Λιμενικών Εγκαταστάσεων  πρέπει να διασφαλίζεται 7 ημέρες την εβδομάδα και 24 ώρες την ημέρα. Έγινε σαφές ότι η ανθρώπινη παρουσία μας και το σύστημα CCTV του χειριστή πρέπει να συμπληρώνονται με την τεχνολογία των μη επανδρωμένων οχημάτων. Το σύστημα, βελτιώνει την ανταπόκριση και την αποτελεσματικότητα των ομάδων ασφαλείας που παρακολουθούν τις εγκαταστάσεις.” Το παραπάνω είναι λοιπόν ένα σημαντικό ορόσημο επιτυχούς κάλυψης των ρεαλιστικών απαιτήσεων του τελικού χρήστη/κατόχου της κρίσιμης υποδομής όσον αφορά στην κάλυψη της έγκαιρης ανίχνευσης, της παρακολούθησης και τέλος της πιστοποίησης των τυχόν παραβατών/εισβολέων.

Ποια είναι τα Μελλοντικά Βήματα για την αύξηση χρήσης των μη επανδρωμένων οχημάτων;

Εκτός από την επίλυση των πολύ σημαντικών θεμάτων που αφορούν τα θέματα της Προστασίας των Προσωπικών Δεδομένων και τις επιπτώσεις σε περίπτωση ατυχήματος (πτώση ενός μη επανδρωμένου αεροοχήματος σε μία αστική περιοχή) θα πρέπει να υπάρξει:

• Αύξηση της δυνατότητας των επικοινωνιών και λειτουργίας των μη επανδρωμένων συστημάτων (Beyond-visual-line-of-sight (BVLOS)
• Αύξηση της αυτονομίας και του χρόνου πτήσης τους.
• Αύξηση της ταχύτητας τους. Να αναφέρουμε ότι ο χρόνος κάλυψης (θεωρώντας το χρόνο αντίδρασης σχεδόν μηδενικό) για ένα μη επανδρωμένο ή μη όχημα ταχύτητας 60 χλμ./ώρα και για μία απόσταση 2 χλμ. είναι 120 δευτερόλεπτα (2 λεπτά) κάτι που έχει σημαντική επίδραση στη δυνατότητα παρακολούθησης αλλά και αργότερα στη διαδικασία της εξουδετέρωσης. Εδώ να αναφέρουμε ότι με βάση το τεχνικό έγγραφο της Ευρωπαϊκής Ένωσης υπάρχει ένα μεγάλο ποσοστό των Κρίσιμων υποδομών των οποίων το μέγεθος της ζώνης ασφαλείας ξεπερνά τα 10 χλμ.
• Η δυνατότητα να φέρουν μεγαλύτερο φορτίο ώστε να υπάρχει η δυνατότητα πολλαπλών και παράλληλων συστημάτων απεικόνισης και αναγνώρισης και ταυτοποίησης
• Η δυνατότητα λειτουργίας σε σμήνος (Swarm capability) κάτι που θα επιλύσει πολλά προβλήματα και θα βελτιώσει την ποιότητα των παρεχομένων υπηρεσιών και θα μειώσει την αβεβαιότητα και τους χρόνους αντίδρασης
• Αυξημένες υπολογιστικές ικανότητες των φορτίων τους (προγράμματα με ικανότητα αναγνώρισης, χρήση αλγορίθμων μάθησης και τεχνητής νοημοσύνης)
• Η επένδυση σε χρήση αντι-αντιμέτρων από τους φυσικούς «εισβολείς».

Ολοκληρώνοντας τα μη επανδρωμένα οχήματα θα αποτελέσουν ένα πολύ σημαντικό στοιχείο προστασίας των Κρίσιμων Υποδομών πολύ σύντομα κάτι που έχει καταδειχθεί από την  διαρκώς αυξανόμενη παροχή όλο και περισσότερων δυνατοτήτων από μέρους τους.