CAREER: New control-theoretic approaches for cyber-physical privacy

职业:网络物理隐私的新控制理论方法

基本信息

  • 批准号:
    1846706
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-03-01 至 2025-02-28
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Title: New control-theoretic approaches for cyber-physical privacyAdvanced information and communications technologies (ICT) are increasingly permeating through our world. The technological advances are stimulating the rapid emergence of new-generation large-scale cyber-physical systems (CPS), including the smart grid, smart buildings, intelligent transportation systems, medical device networks and mobile robotic networks. CPS consists of a large number of geographically dispersed entities and thus distributed data sharing is necessary to achieve network-wide goals. However, distributed data sharing also raises the significant concern that the private or confidential information of legitimate entities could be leaked to unauthorized entities. Privacy has become an issue of high priority to address before certain CPS can be widely deployed. Existing techniques to protect the data privacy of ICT systems are not sufficient to ensure CPS privacy. This project will develop new control-theoretic schemes to assure the successful completion of control tasks for large-scale CPS and simultaneously preserve the privacy of legitimate entities. The outcomes of this project will provide engineering guidelines to build trustworthy CPS in adversarial operating environments. The proposed activities on education and outreach will contribute to training an energetic generation of skilled professionals and engineers with multidisciplinary background to satisfy the rapid growth of CPS.This project will systematically study CPS privacy from a fresh control-theoretic perspective. The proposed research will develop new schemes by leveraging technical tools of two disparate domains: (1) decision and control (control theory, optimization, game theory, distributed algorithms); (2) computer science (data privacy, cryptography). The new schemes will achieve mathematically provable privacy and control-theoretic performance. The research agenda consists of three thrusts: (i) developing new homomorphic encryption schemes to solve distributed optimization problems where the computation is carried over encrypted data; (ii) designing feedback perturbations on the inputs and outputs of dynamic networks such that network privacy is protected, system utilities; e.g., controllability, are maintained, and the costs caused by the perturbations are minimized; and (iii) evaluating the developed theory using the case studies of power systems, smart buildings and machine learning. The project will involve collaborations with research laboratories in federal, military and industrial sectors. The collaborations will promote technology transfer and make an impact beyond academia. The successful completion of this research will discover the unique role dynamic systems play in CPS privacy, provide the new understandings of the interplay between control theory and data privacy, and enable CPS to operate in a trustworthy manner.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
标题:网络物理隐私的新控制理论方法先进的信息和通信技术 (ICT) 日益渗透到我们的世界。技术进步正在刺激新一代大规模信息物理系统(CPS)的快速出现,包括智能电网、智能建筑、智能交通系统、医疗设备网络和移动机器人网络。 CPS由大量地理上分散的实体组成,因此分布式数据共享对于实现全网目标是必要的。然而,分布式数据共享也引起了人们的严重担忧,即合法实体的私人或机密信息可能会泄露给未经授权的实体。在某些 CPS 得到广泛部署之前,隐私已成为需要优先解决的问题。保护ICT系统数据隐私的现有技术不足以确保CPS隐私。该项目将开发新的控制理论方案,以确保成功完成大规模 CPS 的控制任务,同时保护合法实体的隐私。该项目的成果将为在对抗性操作环境中构建值得信赖的 CPS 提供工程指南。拟议的教育和推广活动将有助于培养一代充满活力的具有多学科背景的熟练专业人员和工程师,以满足 CPS 的快速发展。该项目将从全新的控制理论角度系统地研究 CPS 隐私。拟议的研究将利用两个不同领域的技术工具来开发新方案:(1)决策与控制(控制理论、优化、博弈论、分布式算法); (2)计算机科学(数据隐私、密码学)。新方案将实现数学上可证明的隐私和控制理论性能。研究议程包括三个重点:(i)开发新的同态加密方案来解决分布式优化问题,其中计算是通过加密数据进行的; (ii) 设计对动态网络的输入和输出的反馈扰动,以保护网络隐私、系统实用性;例如,维持可控性,并将扰动造成的成本最小化; (iii) 使用电力系统、智能建筑和机器学习的案例研究来评估已发展的理论。该项目将涉及与联邦、军事和工业部门的研究实验室的合作。这些合作将促进技术转让并产生学术界以外的影响。这项研究的成功完成将发现动态系统在 CPS 隐私中发挥的独特作用,提供对控制理论和数据隐私之间相互作用的新理解,并使 CPS 以值得信赖的方式运行。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并具有通过使用基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Privacy-Preserving Transactive Energy System
  • DOI:
    10.23919/acc45564.2020.9147486
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Lu, Yang;Lian, Jianming;Zhu, Minghui
  • 通讯作者:
    Zhu, Minghui
Byzantine-tolerant federated Gaussian process regression for streaming data
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Xu Zhang;Zhenyuan Yuan;Minghui Zhu
  • 通讯作者:
    Xu Zhang;Zhenyuan Yuan;Minghui Zhu
An adaptive polyak heavy-ball method
  • DOI:
    10.1007/s10994-022-06215-7
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    S. Saab;S. Phoha;Minghui Zhu;A. Ray
  • 通讯作者:
    S. Saab;S. Phoha;Minghui Zhu;A. Ray
Federated reinforcement learning for generalizable motion planning
用于泛化运动规划的联合强化学习
  • DOI:
    10.23919/acc55779.2023.10156236
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yuan, Zhenyuan;Xu, Siyuan;Zhu, Minghui
  • 通讯作者:
    Zhu, Minghui
A control-theoretic perspective on cyber-physical privacy: Where data privacy meets dynamic systems
  • DOI:
    10.1016/j.arcontrol.2019.04.010
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yang Lu;Minghui Zhu
  • 通讯作者:
    Yang Lu;Minghui Zhu
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Minghui Zhu其他文献

Research on the Impact Mechanism of Economic Policy Uncertainty on Bitcoin Prices
Real-time game theoretic coordination of competitive mobility-on-demand systems
竞争性按需移动系统的实时博弈论协调
  • DOI:
    10.1109/acc.2013.6580018
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Minghui Zhu;Emilio Frazzoli
  • 通讯作者:
    Emilio Frazzoli
Elucidating the reactivity and nature of active sites for tin phthalocyanine during CO 2 reduction
阐明 CO 2 还原过程中锡酞菁活性位点的反应活性和性质
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Acharjya;Jiacheng Chen;Minghui Zhu;C. Peng
  • 通讯作者:
    C. Peng
Effects of polarization-reversed EMIC waves on the ring current dynamics
极化反转 EMIC 波对环电流动力学的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Minghui Zhu;Yiqun Yu;Xing Cao;B. Ni;X. Tian;Jinbin Cao;Vania K. Jordanova
  • 通讯作者:
    Vania K. Jordanova
Optimal Bilevel Lottery Design for Multiagent Systems
多智能体系统的最优双层彩票设计

Minghui Zhu的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Minghui Zhu', 18)}}的其他基金

Towards Provable Security of Real-world Servers: Where Online Learning Meets Server Retrofitting
实现现实服务器的可证明安全性:在线学习与服务器改造的结合
  • 批准号:
    2140175
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Data-driven distributed control of mobile robotic networks: Where machine learning meets game theory
移动机器人网络的数据驱动分布式控制:机器学习与博弈论的结合
  • 批准号:
    1710859
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Breakthrough: CPS-Security: Towards Provably Correct Distributed Attack-Resilient Control of Unmanned-Vehicle-Operator Networks
突破:CPS 安全:实现无人驾驶车辆运营商网络的可证明正确的分布式抗攻击控制
  • 批准号:
    1505664
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

新泵控主驱/横拉杆辅控式多轴电液转向的精准轨迹跟踪机理与分层控制
  • 批准号:
    52375046
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目
三重限域陶瓷催化膜的可控制备及净化新污染物的机理研究
  • 批准号:
    52300018
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
二维材料的可控制备与新器件
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    200 万元
  • 项目类别:
    优秀青年科学基金项目
奶山羊泌乳新调控因子PROX1控制脂肪酸代谢的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Translational Research and Implementation Science for Nurses (TRAIN) Program 2.0
护士转化研究和实施科学 (TRAIN) 计划 2.0
  • 批准号:
    10680769
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
Regulation of neuronal function by mitochondrial uncoupling
通过线粒体解偶联调节神经元功能
  • 批准号:
    10664198
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
Alliance for Regenerative Rehabilitation Research & Training 2.0 (AR3T)
再生康复研究联盟
  • 批准号:
    10830114
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
RESEARCH METHODS CORE
研究方法核心
  • 批准号:
    10661346
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
Career E Core
职业E核心
  • 批准号:
    10661349
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了