Giám sát kho vũ khí hạt nhân bằng sóng vô tuyến

Một nhóm nghiên cứu quốc tế đề xuất phương pháp mới nhằm giám sát hiệp ước giải trừ vũ khí hạt nhân.

Một nhóm chuyên gia bảo mật công nghệ thông tin phát triển cơ chế sử dụng sóng vô tuyến giám sát từ xa xem có bất kỳ thay đổi nào đang được thực hiện trong một phòng cụ thể hay không.

Nhóm nhà nghiên cứu mô tả cách tiếp cận này mạnh mẽ và an toàn như thế nào trên tạp chí Nature Communications. Nhiều nhóm nhà khoa học từ Viện Bảo mật và Quyền riêng tư Max Planck (MPI-SP) ở Bochum, Đại học Ruhr Bochum, Trường Quan hệ công và Quốc tế tại Đại học Princeton, Đại học Connecticut, Đại học Harvard, PHYSEC GmbH và Technische Universitat Berlin cùng hợp tác phát triển.

Nhóm nhà nghiên cứu tiếp cận dự án của họ từ một kịch bản trong đó quốc gia A muốn đảm bảo rằng không có thay đổi nào trong kho vũ khí hạt nhân của quốc gia B và thực hiện điều đó mà không cần giám sát thường xuyên tại chỗ. Cụ thể, mối đe dọa lớn được chỉ ra bằng việc loại bỏ các đầu đạn hạt nhân được lưu trữ để chuẩn bị triển khai.

Tiến sĩ Johannes Tobisch giải thích: “Hệ thống của chúng tôi sử dụng hai ăng-ten ghi lại dấu vân tay vô tuyến của căn phòng”. Một trong hai ăng-ten phát ra tín hiệu vô tuyến được phản xạ khỏi tường và mọi đồ vật trong phòng. Ăng-ten còn lại ghi lại tín hiệu. Tín hiệu được ghi lại có đặc điểm: nếu các vật thể chỉ được di chuyển ở mức tối thiểu, điều này sẽ thay đổi đáng kể dấu vân tay vô tuyến. Do đó, những thay đổi lớn, chẳng hạn như việc loại bỏ đầu đạn hạt nhân được lưu trữ, có thể được phát hiện một cách đáng tin cậy.

Trong thùng chứa này, nhóm nhà nghiên cứu kiểm tra mức độ mạnh mẽ và khả năng tái tạo của dấu vân tay vô tuyến.

Gương đảm bảo an ninh

Tuy nhiên, phương pháp này chỉ có thể hoạt động nếu quốc gia B đo dấu vân tay vô tuyến vào đúng thời điểm mà quốc gia A yêu cầu. Do đó, cần ngăn chặn quốc gia B ghi lại dấu vân tay vô tuyến và gửi bản ghi thay vì tín hiệu vừa đo được. Tobisch nói: “Điều đó giống như ai đó dán một bức ảnh trước camera giám sát”. Vì lý do này, ban đầu, một thiết lập với 20 gương xoay sẽ được lắp đặt trong phòng được theo dõi. Nếu vị trí của gương thay đổi thì dấu vân tay vô tuyến cũng thay đổi.

Quốc gia A sẽ ghi lại dấu vân tay vô tuyến cho các vị trí gương khác nhau trong chuyến thăm hiện trường một lần và lưu trữ chúng trong cơ sở dữ liệu bí mật. Theo định kỳ, quốc gia A có thể yêu cầu từ xa quốc gia B gửi dấu vân tay vô tuyến cho một vị trí gương cụ thể – và so sánh dữ liệu đo được với bản ghi trong cơ sở dữ liệu bí mật của họ. Nếu dữ liệu không khớp thì chắc chắn đã có sự thay đổi trong phòng.

Tiến sĩ Sebastien Philippe từ Đại học Princeton cho biết: “70% vũ khí hạt nhân trên thế giới được cất giữ để dự trữ quân sự hoặc chờ tháo dỡ. Sự hiện diện và số lượng vũ khí như vậy tại bất kỳ địa điểm nào không thể được xác minh dễ dàng thông qua hình ảnh vệ tinh hoặc các phương tiện khác không thể nhìn vào kho lưu trữ. Do khó khăn trong việc giám sát chúng, 9.000 vũ khí hạt nhân này không được tính đến theo quy định hiện có. Công nghệ xác minh mới này giải quyết thách thức lâu dài và góp phần vào các nỗ lực ngoại giao trong tương lai nhằm tìm cách hạn chế tất cả các loại vũ khí hạt nhân”.

Nhóm nhà nghiên cứu sử dụng 20 chiếc gương cho loạt thí nghiệm của họ.

Thiết lập trong thử nghiệm hiện trường

Để thử nghiệm ý tưởng này, nhóm nhà nghiên cứu thiết lập một thùng chứa các thùng có thể di chuyển được trong khuôn viên Đại học Ruhr Bochum (Đức), nơi họ theo dõi bằng công nghệ sóng vô tuyến. Sử dụng thiết lập này, họ chứng minh dấu vân tay vô tuyến có thể được tái tạo một cách đáng tin cậy cho từng cài đặt gương riêng lẻ. Các cài đặt gương khác nhau cũng tạo ra nhiều loại dấu vân tay vô tuyến dễ phân biệt. Nếu nhóm nhà nghiên cứu di chuyển một trong các thùng trong thùng chứa, thì sự dịch chuyển vài li là đủ để hiển thị trên dấu vân tay vô tuyến.

Nhóm nghiên cứu cũng phân tích liệu có thể giải mã cách vị trí gương và dấu vân tay vô tuyến tương ứng với nhau bằng cách sử dụng máy học hay không. Các thuật toán thực sự có thể dự đoán dấu vân tay vô tuyến nếu chúng nhận ra một số vị trí gương và tín hiệu vô tuyến tương ứng. Tuy nhiên, việc tìm kiếm kết nối sẽ mất nhiều thời gian hơn khi có nhiều gương hơn trong quá trình thiết lập.

Tobisch chỉ ra: “Với 20 gương, kẻ tấn công sẽ mất 8 tuần để giải mã hàm toán học cơ bản. Do khả năng mở rộng của hệ thống nên hệ số bảo mật có thể được tăng cường hơn nữa”. Giáo sư Christian Zenger, người đứng đầu nhóm nghiên cứu Truyền thông Di động An toàn tại Đại học Ruhr Bochum nói: “Công nghệ này kết hợp các đánh giá bảo mật vật lý không gian mạng, trước đây chỉ có thể thực hiện được trên dữ liệu và chip bảo mật, với vật lý xuyên hệ thống theo một cách hoàn toàn mới. Điều này mang lại mức độ tin cậy mới, đặc biệt là đối với Internet of Things”.

Giáo sư Christof Paar của Viện Max Planck ở Bochum báo cáo: “Dự án nghiên cứu này là một ví dụ tuyệt vời về cách sử dụng công nghệ mới ở giao diện giữa kỹ thuật bảo mật và công nghệ vô tuyến để giải quyết các vấn đề có tầm quan trọng lớn đối với xã hội”.

Sébastien Philippe kết luận: “Vào thời điểm căng thẳng địa chính trị gia tăng và cuộc chạy đua vũ trang hạt nhân mới đang diễn ra, công việc này đặc biệt kịp thời và phù hợp”.