USING ARTIFICIAL INTELLIGENCE TO ENSURE CYBER SECURITY IN SMART CITIES

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F62690094%3A18450%2F25%3A50023151" target="_blank" >RIV/62690094:18450/25:50023151 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

VYUŽITÍ UMĚLÉ INTELIGENCE PRO ZAJIŠTĚNÍ KYBERNETICKÉ BEZPEČNOSTI SMART CITY

Original language description

Souhrnná výzkumná zpráva „Využití umělé inteligence pro zajištění kybernetické bezpečnosti Smart City“ (projekt VJ02010016) představuje komplexní odborný přehled metod umělé inteligence aplikovaných v prostředí chytrých měst se zvláštním důrazem na kybernetickou bezpečnost, odolnost a řízení rizik. Dokument reaguje na rostoucí digitalizaci městských služeb, masivní nasazení IoT technologií a narůstající závislostkritických městských procesů na datech, jejichž integrita, dostupnost a důvěrnost jsou klíčovým předpokladem bezpečného fungování Smart City ekosystémů. Zpráva reflektuje současné globální trendy urbanizace a technologického rozvoje a zasazuje problematiku do širšího kontextu udržitelnosti, digital governance a bezpečného využití dat ve veřejné správě.Významnou část dokumentu tvoří systematický přehled metod umělé inteligence využitelných v kybernetické bezpečnosti Smart City. Zpráva detailně rozpracovává tradiční supervizované metody strojového učení (logistická regrese, rozhodovací stromy, SVM, Random Forest, k-NN), ensemble a hybridní přístupy (bagging, boosting, stacking), metody hlubokého učení (CNN, RNN/LSTM/GRU, transformery), federované učení aprivacy-preserving techniky, vysvětlitelnou umělou inteligenci (Explainable AI) a metody posilovaného učení a optimalizace. Jednotlivé přístupy jsou analyzovány z hlediska jejich aplikační relevance, výhod, omezení a vhodnosti pro konkrétní bezpečnostní scénáře, jako je detekce průniků, identifikace anomálií v síťovém provozu, ochrana IoT zařízení, detekce botnetů, zero-day útoků a pokročilých trvalých hrozeb.Na metodickou část navazuje návrh referenčního modelu Smart City, který strukturuje klíčové městské domény – dopravu, technickou infrastrukturu, zdravotnictví, sociální služby, veřejnou správu, vzdělávání, životní prostředí, kulturu a turismus. Pro každou z těchto oblastí jsou diskutovány možnosti využití metod umělé inteligence jak z hlediska funkční podpory městských procesů, tak z pohledu kybernetické bezpečnosti. Zpráva zdůrazňuje nutnost mezioborového přístupu, který propojuje technologickou, procesní a organizační rovinu řízení Smart City. Samostatná kapitola je věnována využití syntetických dat pro zlepšení detekce kybernetických útoků. Dokument popisuje přístupy ke generování syntetických dat, jejich kombinaci s reálnými datovými sadami a vliv na výkonnost klasifikačních modelů. Experimentální část demonstruje přínos syntetických dat při řešení problémů nevyvážených tříd a omezené dostupnosti reálných bezpečnostních dat, což je typické pro prostředí městských informačních systémů a kritické infrastruktury. Významným výstupem zprávy je procesní model Smart City, který formalizuje vnitřní procesy městských organizací a jejich datové toky pomocí BPMN a jeho rozšíření o bezpečnostní aspekty (BPMN-SC). Tento model vytváří základ pro systematickou analýzu rizik, automatizaci procesů, využití process miningu a budování digitálních dvojčat vybraných městských služeb. Procesní pohled je dále propojen s ontologickým modelem Smart City, který sjednocuje terminologii, datové entity, rizika, opatření a útokové techniky a umožňuje pokročilé dotazování, inferenci a podporu rozhodování.Na ontologický a procesní rámec navazuje návrh doporučovacího systému založeného na metodách umělé inteligence, který integruje znalosti o procesech, datech, rizicích a opatřeních. Systém je koncipován jako nástroj pro podporu rozhodování městských administrátorů, umožňující identifikaci slabých míst, hodnocení bezpečnostních rizik a návrh prioritních opatření s důrazem na transparentnost, vysvětlitelnost a auditovatelnost výsledků.Celkově zpráva představuje ucelený metodický a technologický rámec pro bezpečné, etické a efektivní využití umělé inteligence v chytrých městech. Přínosem je propojení AI metod, syntetických dat, procesního a ontologického modelování do jednoho integrovaného konceptu, který podporuje interoperabilitu, odolnost a důvěryhodnost Smart City řešení. Výsledky projektu vytvářejí solidní základ pro další výzkum, praktickouimplementaci i strategické rozhodování v oblasti kybernetické bezpečnosti a digitální transformace měst.

Czech name

VYUŽITÍ UMĚLÉ INTELIGENCE PRO ZAJIŠTĚNÍ KYBERNETICKÉ BEZPEČNOSTI SMART CITY

Czech description

Souhrnná výzkumná zpráva „Využití umělé inteligence pro zajištění kybernetické bezpečnosti Smart City“ (projekt VJ02010016) představuje komplexní odborný přehled metod umělé inteligence aplikovaných v prostředí chytrých měst se zvláštním důrazem na kybernetickou bezpečnost, odolnost a řízení rizik. Dokument reaguje na rostoucí digitalizaci městských služeb, masivní nasazení IoT technologií a narůstající závislostkritických městských procesů na datech, jejichž integrita, dostupnost a důvěrnost jsou klíčovým předpokladem bezpečného fungování Smart City ekosystémů. Zpráva reflektuje současné globální trendy urbanizace a technologického rozvoje a zasazuje problematiku do širšího kontextu udržitelnosti, digital governance a bezpečného využití dat ve veřejné správě.Významnou část dokumentu tvoří systematický přehled metod umělé inteligence využitelných v kybernetické bezpečnosti Smart City. Zpráva detailně rozpracovává tradiční supervizované metody strojového učení (logistická regrese, rozhodovací stromy, SVM, Random Forest, k-NN), ensemble a hybridní přístupy (bagging, boosting, stacking), metody hlubokého učení (CNN, RNN/LSTM/GRU, transformery), federované učení aprivacy-preserving techniky, vysvětlitelnou umělou inteligenci (Explainable AI) a metody posilovaného učení a optimalizace. Jednotlivé přístupy jsou analyzovány z hlediska jejich aplikační relevance, výhod, omezení a vhodnosti pro konkrétní bezpečnostní scénáře, jako je detekce průniků, identifikace anomálií v síťovém provozu, ochrana IoT zařízení, detekce botnetů, zero-day útoků a pokročilých trvalých hrozeb.Na metodickou část navazuje návrh referenčního modelu Smart City, který strukturuje klíčové městské domény – dopravu, technickou infrastrukturu, zdravotnictví, sociální služby, veřejnou správu, vzdělávání, životní prostředí, kulturu a turismus. Pro každou z těchto oblastí jsou diskutovány možnosti využití metod umělé inteligence jak z hlediska funkční podpory městských procesů, tak z pohledu kybernetické bezpečnosti. Zpráva zdůrazňuje nutnost mezioborového přístupu, který propojuje technologickou, procesní a organizační rovinu řízení Smart City. Samostatná kapitola je věnována využití syntetických dat pro zlepšení detekce kybernetických útoků. Dokument popisuje přístupy ke generování syntetických dat, jejich kombinaci s reálnými datovými sadami a vliv na výkonnost klasifikačních modelů. Experimentální část demonstruje přínos syntetických dat při řešení problémů nevyvážených tříd a omezené dostupnosti reálných bezpečnostních dat, což je typické pro prostředí městských informačních systémů a kritické infrastruktury. Významným výstupem zprávy je procesní model Smart City, který formalizuje vnitřní procesy městských organizací a jejich datové toky pomocí BPMN a jeho rozšíření o bezpečnostní aspekty (BPMN-SC). Tento model vytváří základ pro systematickou analýzu rizik, automatizaci procesů, využití process miningu a budování digitálních dvojčat vybraných městských služeb. Procesní pohled je dále propojen s ontologickým modelem Smart City, který sjednocuje terminologii, datové entity, rizika, opatření a útokové techniky a umožňuje pokročilé dotazování, inferenci a podporu rozhodování.Na ontologický a procesní rámec navazuje návrh doporučovacího systému založeného na metodách umělé inteligence, který integruje znalosti o procesech, datech, rizicích a opatřeních. Systém je koncipován jako nástroj pro podporu rozhodování městských administrátorů, umožňující identifikaci slabých míst, hodnocení bezpečnostních rizik a návrh prioritních opatření s důrazem na transparentnost, vysvětlitelnost a auditovatelnost výsledků.Celkově zpráva představuje ucelený metodický a technologický rámec pro bezpečné, etické a efektivní využití umělé inteligence v chytrých městech. Přínosem je propojení AI metod, syntetických dat, procesního a ontologického modelování do jednoho integrovaného konceptu, který podporuje interoperabilitu, odolnost a důvěryhodnost Smart City řešení. Výsledky projektu vytvářejí solidní základ pro další výzkum, praktickouimplementaci i strategické rozhodování v oblasti kybernetické bezpečnosti a digitální transformace měst.

Type

V_souhrn - Summary research report

CEP classification

—

OECD FORD branch

10201 - Computer sciences, information science, bioinformathics (hardware development to be 2.2, social aspect to be 5.8)

Project

<a href="/en/project/VJ02010016" target="_blank" >VJ02010016: Application of Artificial Intelligence for Ensuring Cyber Security for Smart City</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2025

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Number of pages

111

Place of publication

—

Publisher/client name

Královéhradecký kraj

Version

—