Иммунная система для компьютера

Сергей Яремчук

Появление компьютеров послужило импульсом к развитию многих наук, но сразу стало понятно, что созданные искусственные алгоритмы не всегда в состоянии рационально решить задачу. Там, где человек сразу видит решение, компьютер лишь может перебирать варианты ответа. Между тем природа терпеливо оттачивает свои алгоритмы уже не один миллион лет, человечеству не сравниться с такими сроками. Именно поэтому в последнее время наметился большой интерес к «натуральным» алгоритмам. Нейронные сети и генетические алгоритмы уже нашли свое применение во многих сферах, в том числе применяют их и в деле защиты информации.

Если посмотреть на сегодняшние решения по защите компьютерных систем, их можно сравнить с превентивными мерами по недопущению заболевания, вроде правил общей гигиены, либо с лекарствами, помогающими укрепить организм, как правило, только от определенной болезни. Но природа дала человеку более совершенное средство, помогающее справиться с неизвестными болезнями – иммунитет. Именно это свойство пытаются сейчас выработать у компьютерных систем специалисты. Такие системы, заимствующие у природы принцип иммунитета, называют искусственными иммунными системами (AIS – Artificial Immune System).

Для понимания общего принципа работы такой системы необходимо вкратце напомнить, как работает естественная иммунная система, предохраняющая человека от опасных инородных тел. Их роль в организме аналогична таковой в компьютерных системах. Хотя имеется достаточно много различий между живыми организмами и компьютерными системами, но цель – обозначить подобия, переносимые в компьютерную защиту. Защита организма многослойна, здесь и кожа, второй барьер – pH, температура, делающая невозможной существование инородных организмов и, наконец, наиболее сложная из них, иммунная система человека. Иммунологи описывают проблему определения заразы внутри организма как сравнение неких шаблонов с попадающими внутрь организма телами (или антигенами) и выявления между ними различий. В роли шаблонов выступают лимфоциты, которые вырабатываются В- и Т-клетками спинного мозга и тимуса. Причем генные библиотеки эволюционируют постоянно, поэтому изменяется и содержащаяся в них информация. В этом процессе имеется несколько интересных моментов. Так, лимфоциты обнаруживают только некоторое ограниченное подмножество патологий, и поэтому для гарантированного обнаружения всех возможных вариантов во всем организме их должно быть достаточное количество (не говоря уже о том, что около 100 миллионов замещаются каждые 2-3 дня в процессе, называемом apoptosis).