王天博：做“第五疆域”守衛(wèi)者

王艷敏

王天博

在IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing、IEEE Transactions on Information Forensics and Security、IEEE Transactions on Mobile Computing和IEEE Communications Letters等網(wǎng)絡(luò)與信息安全相關(guān)領(lǐng)域重要期刊和會(huì)議發(fā)表SCI/E I檢索論文多篇，現(xiàn)擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)安全與人工智能領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威期刊TDSC、TEC、TIFS及JPDC等審稿人。主持或參與國(guó)家自然科學(xué)基金及省部級(jí)項(xiàng)目10項(xiàng)，榮獲2017年中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展基金會(huì)網(wǎng)絡(luò)安全專項(xiàng)基金網(wǎng)絡(luò)安全獎(jiǎng)學(xué)金、榮獲2018年北京市優(yōu)秀畢業(yè)生、2019年入選中國(guó)科協(xié)青年人才托舉工程……擁有這份漂亮簡(jiǎn)歷的王天博，抱著對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全研究的極大熱情，在北京航空航天大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“北航”）攻讀計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)博士之后，進(jìn)入北航網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院繼續(xù)他的科研之路。

為什么選擇深耕網(wǎng)絡(luò)安全與信息對(duì)抗領(lǐng)域？王天博表示對(duì)博弈過(guò)程的著迷是最大驅(qū)動(dòng)力，“網(wǎng)絡(luò)安全是一個(gè)博弈的過(guò)程，攻擊者會(huì)不斷尋找防御者的弱點(diǎn)，防御者也會(huì)不斷探索應(yīng)對(duì)新型攻擊的手段”。同時(shí)，王天博十分看好網(wǎng)絡(luò)安全的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，因?yàn)椴还苁菑膰?guó)家還是個(gè)人層面，對(duì)智慧城市、工控互聯(lián)網(wǎng)等智能化建設(shè)的需求越多，對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的訴求就越強(qiáng)烈，網(wǎng)絡(luò)安全的重要性就不容忽視。

一切從博弈開(kāi)始

在這個(gè)世界中，有人的地方就有江湖。網(wǎng)絡(luò)也是一樣，由于其相對(duì)匿名的特性，其中的博弈甚至更為激烈。萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，人工智能技術(shù)的蓬勃發(fā)展給網(wǎng)絡(luò)安全帶來(lái)的不僅是機(jī)遇，更是挑戰(zhàn)。怎樣消除網(wǎng)絡(luò)安全隱患？怎樣保證網(wǎng)絡(luò)信息的安全可靠傳輸？這是網(wǎng)絡(luò)安全研究中迫切需要解決的問(wèn)題。

2017 年5 月爆發(fā)的蠕蟲(chóng)病毒“WannaCry”，入侵了全球150多個(gè)國(guó)家的信息系統(tǒng)，多家汽車制造商被迫停產(chǎn)，能源與通信等重要行業(yè)損失慘重。網(wǎng)絡(luò)蠕蟲(chóng)是利用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的安全或者策略漏洞，通過(guò)不同的傳播機(jī)制在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自我傳播的惡意代碼，它具有智能化與自動(dòng)化的特性，綜合網(wǎng)絡(luò)攻擊、密碼學(xué)和計(jì)算機(jī)病毒技術(shù)。王天博在攻讀博士期間，通過(guò)查閱分析國(guó)內(nèi)外關(guān)于網(wǎng)絡(luò)蠕蟲(chóng)傳播的研究發(fā)現(xiàn)，雖然學(xué)者們采用不同的建模方法對(duì)不同種類的網(wǎng)絡(luò)蠕蟲(chóng)進(jìn)行傳播動(dòng)態(tài)分析，但是總體來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)蠕蟲(chóng)傳播行為建模存在單一化問(wèn)題、傳播途徑建模存在片面化問(wèn)題以及社交用戶行為建模存在缺失性問(wèn)題。隨著技術(shù)的進(jìn)步和社交媒體的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)蠕蟲(chóng)傳播逐漸呈現(xiàn)跨學(xué)科性與多模態(tài)性的特征。因此，王天博嘗試從不同維度分析與揭示網(wǎng)絡(luò)蠕蟲(chóng)傳播機(jī)理。基于此項(xiàng)研究，王天博申請(qǐng)到了北航博士研究生卓越學(xué)術(shù)基金，其研究成果有助于人們更深入地理解蠕蟲(chóng)內(nèi)在傳播機(jī)制，并為日后精確預(yù)測(cè)蠕蟲(chóng)傳播的潛在威脅，科學(xué)有效地制定防御策略打下理論基礎(chǔ)。

2018年，王天博博士畢業(yè)，他從蠕蟲(chóng)傳播機(jī)制的研究轉(zhuǎn)向了新的領(lǐng)域——社交網(wǎng)絡(luò)的信息傳播機(jī)制研究。“近幾年來(lái)，一些社會(huì)公共安全領(lǐng)域的重大事件在發(fā)生前后都會(huì)通過(guò)社交網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相關(guān)輿情的傳播。”王天博通過(guò)調(diào)研分析指出，“如果能夠利用新型有效的信息分析方法來(lái)獲取關(guān)鍵知識(shí)，則為保障國(guó)家和社會(huì)的公共安全提供了一種新的途徑。”

為此，王天博申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目“基于社交網(wǎng)絡(luò)文本交互內(nèi)容的信息傳播建模及網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)”。在研究過(guò)程中他發(fā)現(xiàn)，為了在社交用戶間的信息交互與共享過(guò)程中，準(zhǔn)確地分析與預(yù)測(cè)社交網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)行為規(guī)律，就必須對(duì)信息傳播的動(dòng)力學(xué)機(jī)制進(jìn)行建模分析。因此，建立基于文本交互信息的傳播模型，掌握信息在社交網(wǎng)絡(luò)傳播的客觀規(guī)律，為理解用戶交互行為、分析與預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征提供理論支撐。

為了揭示社交網(wǎng)絡(luò)中信息傳播規(guī)律，實(shí)現(xiàn)信息傳播的精確分析與預(yù)測(cè)，王天博提出了三類傳播新模型。一是基于時(shí)空混合結(jié)構(gòu)的信息傳播模型，該模型突破了基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息傳播建模的傳統(tǒng)思路，基于社交用戶的文本交互內(nèi)容，利用詞嵌入技術(shù)，結(jié)合傳播動(dòng)力學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)社交網(wǎng)絡(luò)信息傳播動(dòng)態(tài)過(guò)程的數(shù)學(xué)形式化表征。二是基于傳播向量的網(wǎng)絡(luò)社區(qū)發(fā)現(xiàn)模型，從用戶交互的角度利用信息傳播模型，構(gòu)建社交網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間傳播向量，通過(guò)傳播向量相互加和計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)社交網(wǎng)絡(luò)社區(qū)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)。三是基于傳播中心性重要節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)模型，該模型能夠滿足傳統(tǒng)方法從結(jié)構(gòu)、影響力等不同維度對(duì)節(jié)點(diǎn)重要性的刻畫(huà)，實(shí)現(xiàn)對(duì)社交網(wǎng)絡(luò)重要節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)。

網(wǎng)絡(luò)攻防與人體免疫

當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)安全的本質(zhì)是對(duì)抗，是“攻擊方”和“防御方”彼此之間通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)攻防技術(shù)進(jìn)行抗衡的過(guò)程。攻擊方面，科學(xué)家正在為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全漏洞挖掘的智能或者自動(dòng)化努力，提升系統(tǒng)的安全性；防御方面，網(wǎng)絡(luò)安全研究倡導(dǎo)多學(xué)科的交叉融合，正在與人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和自然語(yǔ)言處理等技術(shù)結(jié)合，提升系統(tǒng)的防御性。

“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題與人體免疫系統(tǒng)要解決的安全問(wèn)題具有高度的相似性。”王天博表示，要破解網(wǎng)絡(luò)安全難題，可以從人類這樣一個(gè)經(jīng)過(guò)數(shù)億年進(jìn)化而來(lái)的復(fù)雜生物系統(tǒng)中學(xué)習(xí)，借鑒人體內(nèi)免疫系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制，補(bǔ)齊網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的“短板”。

人體免疫系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的自適應(yīng)系統(tǒng)，它由免疫器官、免疫細(xì)胞和免疫分子組成，通過(guò)精確識(shí)別和清除入侵生命體的非我物質(zhì)（包括細(xì)菌、病毒等）以及自身受損細(xì)胞（包括癌變細(xì)胞等），維持機(jī)體的平衡，保證生命體的健康生存。免疫系統(tǒng)的功能可以劃分為免疫識(shí)別、免疫預(yù)警、免疫應(yīng)答和免疫調(diào)節(jié)四個(gè)階段。通過(guò)對(duì)危險(xiǎn)信號(hào)的識(shí)別、免疫反應(yīng)的觸發(fā)和控制，免疫系統(tǒng)能夠有效啟動(dòng)，及時(shí)終止，適度調(diào)節(jié)完成任務(wù)。由此，可以將個(gè)體與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、群體與網(wǎng)絡(luò)空間進(jìn)行類比，構(gòu)建類免疫動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)安全體系結(jié)構(gòu)，通過(guò)群體協(xié)作和進(jìn)化學(xué)習(xí)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)安全防御機(jī)制。

為此，王天博作為技術(shù)骨干加入國(guó)家自然科學(xué)基金通用技術(shù)基礎(chǔ)研究聯(lián)合基金項(xiàng)目“網(wǎng)絡(luò)空間個(gè)人計(jì)算環(huán)境免疫防御機(jī)制與技術(shù)研究”中，他和團(tuán)隊(duì)從抗原防御、免疫穩(wěn)定和免疫反應(yīng)機(jī)制三個(gè)方面著手，對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間個(gè)人計(jì)算環(huán)境的免疫防御機(jī)制進(jìn)行了研究，對(duì)惡意代碼傳播、抗體模型、抗體的可信性評(píng)價(jià)模型等基礎(chǔ)模型進(jìn)行了研究，探討了網(wǎng)絡(luò)空間個(gè)人計(jì)算環(huán)境威脅的演化機(jī)制、威脅驅(qū)動(dòng)的抗體激活機(jī)制、抗體協(xié)同機(jī)制，提出了網(wǎng)絡(luò)空間個(gè)人計(jì)算環(huán)境網(wǎng)絡(luò)防御體系仿真驗(yàn)證技術(shù)體系，為網(wǎng)絡(luò)安全防御體系研究提供了相關(guān)的理論和技術(shù)支持。

未來(lái)與成長(zhǎng)

2018年5月，王天博進(jìn)入北航網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院任教，2020年被評(píng)為博士生導(dǎo)師，他對(duì)培養(yǎng)學(xué)生有著自己的思考。“第一是求知的興趣和欲望，第二是獨(dú)立思考的能力和批判精神，第三是抗挫折能力和堅(jiān)忍不拔的品質(zhì)，培養(yǎng)逆境商。”

對(duì)王天博來(lái)說(shuō)，求知的欲望和興趣是最關(guān)鍵的，如果學(xué)生沒(méi)有學(xué)習(xí)的動(dòng)力，那么研究不會(huì)是一件快樂(lè)的事。獨(dú)立思考和批判精神是最寶貴的，老師對(duì)知識(shí)的理解與書(shū)本的解決有可能存在偏差，學(xué)生應(yīng)該能夠通過(guò)自己的的思考與辨析，培養(yǎng)在追求真理過(guò)程中對(duì)一切未知事物質(zhì)疑的態(tài)度。逆境商是最重要的，當(dāng)學(xué)生遇到困難時(shí)，一定要學(xué)會(huì)勇敢地去面對(duì)、去解決，不要輕易被困難打敗。王天博拿自己做例子，遇到困難時(shí)，他喜歡和不在同領(lǐng)域的人交流，在他看來(lái)，人在自己研究的領(lǐng)域里很容易被專業(yè)思維固化，而不在同一個(gè)領(lǐng)域的人思維會(huì)很發(fā)散，想法天馬行空，有時(shí)會(huì)激發(fā)一些靈感。即使沒(méi)有恰如其分的想法，在交流的過(guò)程中也會(huì)培養(yǎng)觸類旁通的能力。而這也是逆境商的一種體現(xiàn)，遇見(jiàn)困難不一定要一個(gè)人承擔(dān)，多和人溝通才能發(fā)現(xiàn)新的風(fēng)景。

在北航任教的兩年時(shí)間里，王天博對(duì)教學(xué)也有著深刻的領(lǐng)悟。怎樣將書(shū)本知識(shí)先自己消化吸收，再將其中較難理解的知識(shí)，通過(guò)一些有趣生動(dòng)的事例，用通俗易懂的方式傳授給學(xué)生，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不會(huì)感到枯燥乏味，更好地接受知識(shí)，這是王天博一直在思考和改進(jìn)的方向，“大家都說(shuō)教學(xué)相長(zhǎng)，我也在教書(shū)和學(xué)習(xí)中不斷地收獲，互相影響，努力提高自己”。

在當(dāng)今信息化發(fā)展的時(shí)代潮流下，維護(hù)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全的重要性和迫切性日益突出。網(wǎng)絡(luò)作為繼陸、海、空、天后的“第五疆域”，其安全已提升到國(guó)家戰(zhàn)略高度。“沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)安全，就沒(méi)有國(guó)家安全”，做好“第五疆域”的守衛(wèi)者，為建立一個(gè)更完善、更健全的網(wǎng)絡(luò)安全體系貢獻(xiàn)自己的力量，是王天博的終極目標(biāo)。