ماجرای توقف سراسری پروازهای آمریکا / هرآنچه باید از سامانه هوش مصنوعی SMART بدانیم

غزال زیاری- جمعه‌شب، انتشار خبری درباره اختلال در شبکه ارتباطی و سامانه‌های کنترل ترافیک هوایی آمریکا و تأخیر و لغو شدن هزاران پرواز حسابی جنجالی شد و اداره هوانوردی فدرال را به صدور دستور توقف سراسری پروازهای خروجی واداشت.

تحقیقات اولیه از احتمال اختلال در تجهیزات ارتباطی قدیمی و بررسی نقش یک به‌روزرسانی نرم‌افزاری حکایت دارد ولی هم‌زمانی این اتفاق با گسترش سامانه مبتنی بر هوش مصنوعی در شبکه هوانوردی آمریکا، سؤالات متعدد و تازه‌ای را درباره امنیت و تاب‌آوری زیرساخت‌های حیاتی هوانوردی ایجاد کرده است.

سامانه کنترل ترافیک هوایی چگونه کار می‌کند؟

برای درک ابعاد اتفاقی که در آمریکا رخ داد، اول باید بدانیم کنترل پروازهای تجاری چگونه انجام می‌شود. برخلاف تصور رایج، هدایت هواپیماها در آسمان صرفاً به برج مراقبت فرودگاه‌ها محدود نمی‌شود و مجموعه گسترده‌ای از تجهیزات راداری، شبکه‌های ارتباطی، رایانه‌ها، مراکز کنترل و نیروی انسانی در آن نقش دارند.

این شبکه در آمریکا تحت نظارت اداره هوانوردی فدرال فعالیت می‌کند و از چند سطح اصلی تشکیل‌شده. اولین سطح، برج مراقبت فرودگاه است که مسئولیت مدیریت برخاست و فرود هواپیماها و حرکتشان در محدوده فرودگاه را بر عهده دارد. بعدازآن، مراکز کنترل راداری پایانه‌ای یا TRACON هستند که ترافیک هوایی اطراف فرودگاه‌ها را مدیریت می‌کنند. این مراکز مسئول هدایت هواپیماها در مرحله صعود پس از برخاست و فرود پیش از رسیدن به باند هستند.

در مرحله بعد، مراکز کنترل مسیر پروازی یا ARTCC هستند که مسئول مدیریت هواپیماها در ارتفاع و مسیرهای طولانی هستند و با استفاده از اطلاعات راداری، برنامه پرواز و ارتباط رادیویی با خلبان‌ها، فاصله ایمن بین هواپیماها را مدیریت می‌کنند.

درواقع، هواپیما در طول سفرش ممکن است بارها از یک مرکز کنترل به مرکز دیگری منتقل شود. اطلاعات مربوط به موقعیت، ارتفاع، سرعت و مسیر آن‌هم باید به‌صورت مستمر بین تجهیزات زمینی و کنترل‌کنندگان تبادل شود.

این فرایند به شبکه‌ای از ارتباطات رادیویی، خطوط انتقال داده، سامانه‌های پردازش اطلاعات و تجهیزات راداری وابسته است. بنابراین، اختلال در یکی از اجزای مهم این شبکه، بر عملکرد بخش‌های دیگر تأثیرگذار خواهد بود.

اختلال فنی؛ متهم اصلی در حادثه آمریکا

یکی از مهم‌ترین توضیحاتی که پس از این حادثه مطرح شد، اختلال در زیرساخت‌های مخابراتی و تجهیزات قدیمی شبکه کنترل ترافیک هوایی بود.

شان دافی، وزیر حمل‌ونقل آمریکا در توضیح این اتفاق یادآوری کرد که از ساعت ۳:۳۶ بعدازظهر به‌وقت شرق آمریکا، ناپایداری‌هایی در سامانه‌های راداری و ارتباطی مراکز کنترل مسیر پروازی و مراکز کنترل پایانه‌ای مشاهده‌شده. طبق گفته او، بخشی از تجهیزات قدیمی شبکه مخابراتی FAA از فناوری موسوم به TDM یا «تسهیم تقسیم زمانی» استفاده می‌کنند؛ فناوری‌ای که برای انتقال اطلاعات از زیرساخت‌های ارتباطی قدیمی و خطوط مسی بهره می‌برد.

دافی توضیح داد که سوئیچ‌ها و روترهای این شبکه با حجم داده‌ای مواجه شدند که باعث اضافه‌بار و بروز ناهماهنگی در اطلاعات دریافتی شد. درنتیجه، اطلاعات راداری و ارتباطی دیگر با اطمینان و ثبات کافی در اختیار مراکز کنترل قرار نمی‌گرفت.

البته طبق گفته وزیر حمل‌ونقل آمریکا، شبکه به‌طور کامل از کار نیفتاده بود؛ بلکه ارتباطات و اطلاعات راداری در بخش‌هایی از آن با ناپایداری مواجه شده بودند. ولی همین میزان اختلال برای به خطر افتادن اطمینان لازم در مدیریت ترافیک هوایی کافی بود.

به همین خاطر، مقام‌های آمریکایی تصمیم گرفتند به‌جای ادامه فعالیت با اطلاعات ناپایدار، پروازهای خروجی را متوقف کنند تا هواپیماهای موجود در آسمان به‌تدریج و با رعایت دستورالعمل‌های ایمنی فرود بیایند.

به‌روزرسانی نرم‌افزاری باعث توقف پروازها شد؟

یکی از محورهای مهم تحقیقات، احتمال ارتباط این حادثه با به‌روزرسانی نرم‌افزاری است. بلومبرگ به نقل از فردی آگاه گزارش داد که اف‌بی‌آی در بررسی‌هایش احتمال می‌دهد که به‌روزرسانی نرم‌افزاری در بروز اختلال نقش داشته باشد و در حال حاضر این حادثه را ناشی از حمله سایبری یا اقدام مجرمانه نمی‌داند.

از نظر فنی، این احتمال قابل‌بررسی است. در شبکه‌های پیچیده‌ای مثل سامانه کنترل ترافیک هوایی، نصب نسخه جدید نرم‌افزار، تغییر تنظیمات شبکه یا به‌روزرسانی تجهیزات، ممکن است در صورت ناسازگاری با سخت‌افزارهای قدیمی، باعث بروز اختلال شود؛ مثلاً ممکن است یک نرم‌افزار جدید، حجم یا شکل متفاوتی از داده را به تجهیزات قدیمی ارسال کند و این تجهیزات قادر به پردازش چنین داده‌هایی نباشند؛ در چنین شرایطی، مشکل لزوماً از نرم‌افزار جدید نیست، بلکه می‌تواند از ناسازگاری بین اجزای قدیمی و جدید شبکه ناشی شود.

اما تا وقتی که گزارش فنی نهایی منتشرنشده، نمی‌توان به‌روزرسانی نرم‌افزاری را علت قطعی حادثه دانست.

هوش مصنوعی؛ متهمی که اخیراً وارد شبکه شده

یکی از نکات جالب‌توجه، هم‌زمانی بروز این اتفاق با گسترش سامانه جدید هوش مصنوعی FAA است. در روز ۱۰ نوامبر (۴ روز پیش)، اداره هوانوردی فدرال آمریکا اعلام کرد که سامانه‌ای به نام SMART را در تمام ۲۲ مرکز کنترل مسیر پروازی این کشور فعال کرده است. این سامانه، با استفاده از هوش مصنوعی و تحلیل حدود ۲۰۰ جریان داده، اطلاعاتی درباره مسیر هواپیماها، وضعیت آب‌وهوا، حجم ترافیک هوایی، ظرفیت فرودگاه‌ها و شرایط نیروی انسانی جمع‌آوری و تحلیل می‌کند.

هدف از توسعه SMART، پیش‌بینی مشکلات احتمالی در شبکه پروازی و ارائه پیشنهادهایی برای تغییر مسیر یا زمان‌بندی پروازهاست تا از شکل‌گیری ازدحام و تأخیر جلوگیری شود. اما آیا ممکن است این فناوری جدید در اختلال اخیر نقش داشته باشد؟

با توجه به نزدیکی تاریخ معرفی و رونمایی از SMART به حادثه دیشب، توجه رسانه‌ها و کارشناسان به این موضوع جلب شده؛ البته هم‌زمانی این دو رویداد به معنی وجود رابطه علت و معلولی بین آن‌ها نیست.

شان دافی در نشست خبری پس از حادثه تأکید کرد که SMART از تجهیزات قدیمی کنترل ترافیک هوایی مجزاست و به‌طور مستقیم به آن‌ها متصل نیست. طبق گفته او، این سامانه صرفاً اطلاعات و پیشنهادهایی را در اختیار کارشناسان انسانی قرار می‌دهد و تصمیم نهایی درباره پذیرش یا رد پیشنهادها همچنان با انسان است.

به این ترتیب، مقام‌های آمریکایی نقش SMART را در اختلال رد کرده‌اند. البته برای اطمینان کامل، بررسی مستقل معماری شبکه، مسیر تبادل داده‌ها و گزارش‌های فنی مربوط به زمان وقوع حادثه اهمیت زیادی دارد.

احتمال حمله سایبری چقدر جدی است؟

در اولین ساعات بعد از حادثه، احتمال حمله سایبری هم مطرح شد؛ چرا که اختلال هم‌زمان در مراکز کنترل متعدد ممکن است از ویژگی‌های حمله به زیرساخت‌های ارتباطی حیاتی باشد.

مثلاً در یک حمله DDoS، مهاجم با ارسال حجم بسیار زیادی از درخواست‌ها به یک شبکه یا سرور، منابع پردازشی و ارتباطی آن را اشغال می‌کند. در چنین شرایطی، تجهیزات ممکن است نتوانند داده‌های ضروری را با سرعت و دقت لازم پردازش کنند.

سناریوی دیگر، نفوذ به شبکه و ایجاد اختلال در مسیریابی داده‌ها یا دست‌کاری اطلاعاتی است که بین مراکز کنترل مبادله می‌شود. حمله به زنجیره تأمین نرم‌افزار یا دست‌کاری یک به‌روزرسانی هم از دیگر سناریوهای قابل بررسی در زیرساخت‌های حساس به شمار می‌رود.

با این حال، هنوز شواهد معتبری از وقوع چنین حمله‌ای پیدا نشده و وزارت امنیت داخلی آمریکا هم اعلام کرده که در بررسی‌های اولیه نشانه‌ای از اقدام مخرب مشاهده نشده است. بلومبرگ هم یادآور شده که FBI، حمله سایبری یا اقدام مجرمانه را علت محتمل اختلال نمی‌داند.

زیرساخت‌های قدیمی، قربانی فناوری‌های جدید شده‌اند؟

یکی از مهم‌ترین نکات، مسئله هم‌زیستی تجهیزات قدیمی و جدید در شبکه کنترل پرواز است. طبق گفته دافی، بخشی از سوئیچ‌های قدیمی با تجهیزات جدید مبتنی بر پروتکل IP جایگزین شده‌اند و این تجهیزات جدید در جریان حادثه از کار نیفتاده‌اند؛ او در ادامه تجهیزات قدیمی را عامل اصلی ناپایداری معرفی کرد.

این موضوع، چالش شناخته‌شده‌ای در نوسازی زیرساخت‌های حیاتی است: فناوری جدید معمولاً به یک‌باره جایگزین تمام تجهیزات قدیمی نمی‌شود؛ در دوره گذار، دو نسل متفاوت از سخت‌افزار و نرم‌افزار باید در کنار یکدیگر فعالیت کنند و همین مسئله ممکن است باعث ایجاد مشکلات سازگاری و انتقال داده شود.

نوسازی شبکه تنها به خرید تجهیزات جدید محدود نیست؛ بلکه باید معماری ارتباطی، ظرفیت پردازش، سازگاری نرم‌افزاری، امنیت سایبری و سامانه‌های پشتیبان به شکل هم‌زمان بازطراحی شوند.

تجربه سال ۲۰۲۳؛ وقتی یک فایل رایانه‌ای پروازها را متوقف کرد

البته این اولین باری نیست که اختلال در سامانه‌های رایانه‌ای FAA به توقف سراسری پروازها منجر می‌شود. در ژانویه ۲۰۲۳، اختلال در سامانه NOTAM باعث شد تا پروازهای خروجی در سراسر آمریکا برای مدتی متوقف شوند. نوتام، سامانه‌ای است که اطلاعات مهم و فوری درباره شرایط پرواز مثل بسته بودن باندها، موانع موقت، تجهیزات غیرفعال و محدودیت‌های عملیاتی را در اختیار خلبانان و شرکت‌های هواپیمایی قرار می‌دهد.

در آن زمان، بررسی‌های اولیه نشان داد که کارکنان پیمانکار در جریان اصلاح مشکل همگام‌سازی بین پایگاه داده اصلی و نسخه پشتیبان، تعدادی از فایل‌ها را به‌طور ناخواسته حذف کرده بودند که همین، باعث اختلال در دسترسی به اطلاعات ضروری پرواز شد.

تفاوت حادثه سال ۲۰۲۳ با رویداد دیشب این است که در آن زمان مشکل به پایگاه داده NOTAM مربوط می‌شد، اما دیشب، بحث ناپایداری شبکه ارتباطی و اطلاعات راداری مطرح بود.

به هرحال، هر دو اتفاق یک مسئله مشترک را آشکار می‌کنند: حتی اگر هواپیماها از پیشرفته‌ترین سامانه‌های ناوبری و کنترل پرواز برخوردار باشند، عملکرد ایمن شبکه هوانوردی همچنان به زیرساخت‌های زمینی و تبادل مطمئن اطلاعات وابسته است.

نیاز به شبکه‌های قابل اعتماد برای آینده هوانوردی

توقف چندساعته پروازهای آمریکا نشان داد که پیشرفت در هوش مصنوعی، سامانه‌های پیش‌بینی و فناوری‌های نوین، به‌تنهایی نمی‌تواند ضعف زیرساخت‌های پایه را جبران کند.

در چنین شبکه‌ای، اختلال در تجهیزات ارتباطی ممکن است نه‌فقط یک فرودگاه، بلکه زنجیره‌ای از مراکز کنترل و مسیرهای پروازی را تحت تأثیر قرار دهد. در نتیجه، فقط یافتن یک مقصر نرم‌افزاری یا سخت‌افزاری مهم نیست؛ بلکه مهم بررسی این مسئله است که چرا زیرساختی با چنین اهمیت و حساسیتی هنوز در بخش‌هایی، به فناوری‌های قدیمی متکی است و آیا سامانه‌های پشتیبان آن برای مقابله با اختلال‌های گسترده کفایت می‌کنند؟

تنها درس ماجرا تا به اینجا این است: در عصر هوانوردی هوشمند، ایمنی پروازها همچنان به قابل‌اعتماد بودن ابتدایی‌ترین حلقه‌های ارتباطی وابسته است.

منابع: faa، abcnews ، AP ، latimes