【導(dǎo)讀】隨著機(jī)器人硬件與人工智能（AI）軟件技術(shù)持續(xù)迭代，二者在現(xiàn)實(shí)場景中的融合正逐漸落地。具備人工智能的人形機(jī)器人正從研發(fā)實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，發(fā)展為有望部署于實(shí)際場景的功能型設(shè)備。從制造工廠內(nèi)的物料搬運(yùn)與運(yùn)輸，到醫(yī)療機(jī)構(gòu)里的患者護(hù)理監(jiān)測(cè)，人形機(jī)器人的應(yīng)用前景極為廣闊。
這一發(fā)展前景有望推動(dòng)人形機(jī)器人行業(yè)的高速增長。加拿大皇家銀行資本市場預(yù)測(cè)，2050年全球人形機(jī)器人市場規(guī)模將達(dá)到9萬億美元，推動(dòng)勞動(dòng)密集型工作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，填補(bǔ)各行業(yè)的勞動(dòng)力缺口。然而，在其帶來巨大價(jià)值的同時(shí)，人形機(jī)器人也伴隨著一系列不容忽視的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
這些風(fēng)險(xiǎn)中最突出的便是人形機(jī)器人的物理安全與網(wǎng)絡(luò)安全問題，在具身人工智能的落地過程中，物理安全與網(wǎng)絡(luò)安全二者緊密關(guān)聯(lián)、缺一不可，共同構(gòu)成了系統(tǒng)可靠部署的根本前提。無論是出于安全威脅引發(fā)的故障，還是非惡意原因?qū)е碌墓收?，做好防范都至關(guān)重要。通過在當(dāng)前為人形機(jī)器人的部署建立可靠的基礎(chǔ)，開發(fā)人員才能保障未來的高效應(yīng)用。而搭建這一基礎(chǔ)依賴的不應(yīng)是事后疊加的安全防護(hù)措施，而是以硬件為基礎(chǔ)、具備實(shí)時(shí)運(yùn)行能力和高度韌性的安全架構(gòu)。
人形機(jī)器人面臨的獨(dú)特安全風(fēng)險(xiǎn)
與傳統(tǒng)封閉IT系統(tǒng)不同，人形機(jī)器人運(yùn)行于開放環(huán)境中。它將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與物理運(yùn)動(dòng)能力深度融合，借助AI自動(dòng)化技術(shù)來控制自身運(yùn)動(dòng)及各類操作。
正因如此，系統(tǒng)安全鏈路與運(yùn)行環(huán)節(jié)的任意一處被攻破都可能改變機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)世界中的行為。隨著這類機(jī)器人進(jìn)入家庭、辦公場所與公共場景，其攻擊面以及造成物理傷害的潛在風(fēng)險(xiǎn)會(huì)大幅攀升。這些風(fēng)險(xiǎn)形式多樣，例如執(zhí)行器或移動(dòng)功能可能導(dǎo)致物理傷害，傳感器可能引發(fā)監(jiān)視與隱私泄露，此外還有企業(yè)數(shù)據(jù)外泄、機(jī)器人集群被整體攻陷等威脅。
遺憾的是，人形機(jī)器人的預(yù)設(shè)意圖與最終執(zhí)行結(jié)果往往無法完全對(duì)齊。即便一臺(tái)理論上“安全”的機(jī)器人，在遭遇劫持或發(fā)生故障時(shí)，依然可能輸出有害動(dòng)作。這類風(fēng)險(xiǎn)絕大多數(shù)可歸結(jié)為兩大核心因素：
人形機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中可被直接接觸且大多缺乏對(duì)應(yīng)的物理防護(hù)。物理端口、電路板、外接接口、固件篡改、傳感器劫持都是惡意攻擊者可利用的潛在攻擊路徑。
現(xiàn)有安全框架普遍存在碎片化、成熟度不足的問題。人形機(jī)器人開發(fā)者需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段就將功能安全、網(wǎng)絡(luò)安全與隱私保護(hù)深度融合，確保當(dāng)下部署的機(jī)器人在未來數(shù)十年內(nèi)仍能保持安全，足以抵御包括未來量子計(jì)算威脅在內(nèi)的各類風(fēng)險(xiǎn)。
防范上述攻擊路徑，確保系統(tǒng)能夠同時(shí)抵御網(wǎng)絡(luò)與物理層面的威脅，是所有人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)落地部署的核心前提。
為何需要人形機(jī)器人硬件級(jí)安全能力
不少開發(fā)者在設(shè)計(jì)人形機(jī)器人時(shí)，首先想到的是在軟件層面部署防護(hù)方案。既然軟件就能實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，何必?cái)D占本就有限的設(shè)備空間和功耗，額外增加硬件安全組件呢？然而，僅靠軟件手段來保護(hù)人形機(jī)器人，往往既難以真正落地，效果也無法保證。
運(yùn)行在系統(tǒng)CPU和GPU上的軟件安全層普遍存在不確定性，且其攻擊面廣泛、已被充分研究。這類方案過度聚焦網(wǎng)絡(luò)入侵防護(hù)，卻往往忽略了物理實(shí)體被接觸和邊緣側(cè)被攻破的風(fēng)險(xiǎn)。真正有效的防護(hù)體系必須能同時(shí)覆蓋人形機(jī)器人穩(wěn)定運(yùn)行所需的亞微秒級(jí)控制環(huán)路、實(shí)時(shí)傳感器融合和確定性執(zhí)行能力。
在軟件方案存在能力短板的情況下，基于硬件的安全體系可為人形機(jī)器人提供關(guān)鍵支撐。這種硬件級(jí)安全方案能夠：
1. 實(shí)現(xiàn)攻擊面更小、標(biāo)準(zhǔn)化程度更低、更難被預(yù)測(cè)。
2. 內(nèi)置安全啟動(dòng)、硬件可信根（HRoT）、芯片級(jí)防篡改機(jī)制等嵌入式防護(hù)能力，同時(shí)搭載支撐故障安全機(jī)制的冗余架構(gòu)與鎖步架構(gòu)。
3. 支持可重構(gòu)能力，讓系統(tǒng)在部署完成后仍能適應(yīng)不斷演變的安全威脅。
4. 實(shí)現(xiàn)單周期確定性執(zhí)行，并即時(shí)檢測(cè)和響應(yīng)異常。
盡管硬件原生安全方案的優(yōu)勢(shì)十分明確，但將這類能力與組件集成到人形機(jī)器人設(shè)計(jì)流程中仍存在不少難點(diǎn)。要把硬件級(jí)安全能力融入人形機(jī)器人的整體系統(tǒng)架構(gòu)，需要一套覆蓋全鏈路、體系化的物理安全與網(wǎng)絡(luò)安全方案，同時(shí)兼顧安全韌性與動(dòng)態(tài)適配能力。
構(gòu)建面向未來的人形機(jī)器人底層架構(gòu)
這套方案的第一步是建立硬件可信根?？尚牌脚_(tái)模塊（TPM）可為基于硬件的信任體系提供標(biāo)準(zhǔn)底層支撐，涵蓋安全啟動(dòng)、加密身份標(biāo)識(shí)、驗(yàn)證和密鑰存儲(chǔ)等核心功能。要在人形機(jī)器人的動(dòng)態(tài)運(yùn)行環(huán)境中充分發(fā)揮作用，信任體系不能停留于靜態(tài)，而必須貫穿系統(tǒng)運(yùn)行的整個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)全面保護(hù)。
將TPM與現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）等可編程硬件搭配使用，即可實(shí)現(xiàn)這種全鏈路信任體系。FPGA可為傳感器和執(zhí)行器提供確定、可靠的實(shí)時(shí)控制，進(jìn)而持續(xù)校驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和攻擊面情況。同時(shí)，F(xiàn)PGA還內(nèi)置可重構(gòu)能力，能夠構(gòu)建可隨安全威脅變化而動(dòng)態(tài)調(diào)整的硬件基礎(chǔ)。
FPGA與TPM共同搭建出一套主動(dòng)式安全底層架構(gòu)，并與系統(tǒng)控制功能協(xié)同工作，而非在控制體系外圍獨(dú)立運(yùn)作。通過將信任體系延伸覆蓋至整臺(tái)人形機(jī)器人系統(tǒng)，二者可以：
為傳感器、關(guān)節(jié)、執(zhí)行器等所有組件提供單節(jié)點(diǎn)身份標(biāo)識(shí)與驗(yàn)證。
對(duì)已被入侵的組件執(zhí)行隔離操作，阻斷全系統(tǒng)連鎖故障擴(kuò)散。
在硬件層面完成安全固件升級(jí)與安全策略強(qiáng)制落地。
這套組合方案可為人形機(jī)器人提供長期安全韌性保障。依托硬件原生信任機(jī)制與可重構(gòu)邏輯，人形機(jī)器人系統(tǒng)無需進(jìn)行整機(jī)硬件重構(gòu)，即可持續(xù)適應(yīng)不斷迭代演變的安全威脅。
信任體系：人形機(jī)器人落地的關(guān)鍵推動(dòng)力
人形機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)場景中的整體成效，不僅取決于其任務(wù)范圍，更取決于執(zhí)行任務(wù)時(shí)的安全防護(hù)能力和運(yùn)行可靠性。通過采用融合確定性控制與持續(xù)安全防護(hù)的硬件可信根架構(gòu)，開發(fā)者能夠?qū)⑿湃误w系與安全韌性植入未來人形機(jī)器人的底層系統(tǒng)，確保其在各類現(xiàn)實(shí)場景中安全運(yùn)行。
