TU Delft zet fysica-AI in tegen hackers

Traditionele controlesystemen zijn primair ontworpen om dynamische systemen te beschermen tegen onopzettelijke fouten, zoals slijtage en componentuitval. In een tijdperk waarin nationale overheden en geavanceerde actoren cyberaanvallen inzetten voor digitale sabotage, volstaat de klassieke netwerkbeveiliging niet meer.  Aanvallen zoals het Stuxnet-virus lieten zien hoe hackers sensordata kunnen manipuleren, waardoor beheerders een normaal functionerend systeem zagen terwijl de onderliggende apparatuur fysiek werd ontregeld. 

Volgens Ferrari kan op fysica gebaseerde AI hier uitkomst bieden, omdat de natuurwetten niet te vervalsen zijn, zo meldt hij in een bericht op de website van TU Delft en tijdens een presentatie in de Universiteitscampus Spui in Den Haag aan de vooravond van de ONE Conference 2026 waar de redactie van Dutch IT Leaders ook aanwezig was.

De beveiligingsaanpak waar Ferrari aan werkt bestaat uit twee lagen. De eerste laag gebruikt een fysieke representatie van het systeem om te verifiëren of inkomende sensordata fysisch logisch is. Indien de ene sensor aangeeft dat een reservoir leegloopt terwijl een andere sensor een stijgend waterniveau rapporteert, detecteert het algoritme direct de afwijking. Om te voorkomen dat aanvallers meerdere sensoren tegelijkertijd compromitteren met schijnbaar geloofwaardige of eerder opgeno

men data, voegt een tweede beveiligingslaag een dynamisch watermerk toe aan de signalen. Dit watermerk evolueert in de tijd en wordt direct voor verwerking verwijderd, waardoor de prestaties van het systeem onaangetast blijven.

Balans

Het beveiligen van cyber-fysieke systemen vereist een strikte balans met real-time aansturing. Vertragingen van enkele milliseconden zijn bij kritieke infrastructuur of complexe industriële processen onacceptabel. Om deze reden ontwikkelt het onderzoeksteam tevens end-to-end encryptie met een lage rekenlast, waardoor veilige bediening met een hoge updatefrequentie mogelijk blijft.

Ferrari richt zich in zijn onderzoek specifiek op de beveiliging van grootschalige windparken op de Noordzee. Omdat deze parken via lange communicatiekabels op afstand worden aangestuurd, bestaat het risico dat aanvallers operationele parameters manipuleren om het elektriciteitsnet te overbelasten of de levensduur van turbines te verkorten. Om complexe interacties zoals de 'wind-schaduw' (wake-effecten) tussen turbines nauwkeurig te modelleren, zet het team specifieke neurale netwerken in die getraind zijn om fysieke achteruitgang en systeemgedrag te representeren.

Naast technologie benadrukt Ferrari het belang van interdisciplinair onderwijs en samenwerking met de industrie. Binnen Europese onderzoeksprojecten en laboratoriumopstellingen test de TU Delft de algoritmes op basis van echte data en simulaties, met het uiteindelijke doel om de modellen in operationele windparken te valideren. Omdat de dreiging van geavanceerde cyberaanvallen blijft evolueren, blijft constante innovatie in de verdediging van kritieke controlesystemen noodzakelijk.