摘要：科学家正在探索网络搜索引擎技术也可能会保持灯光，水运行以及火车的移动。...

Web搜索引擎背后的技术对于不仅您失散久的好友或发现美味的新食谱而有用。基于搜索引擎算法的技术还可能有助于保持灯光，水运行以及火车在紧急情况下移动。

能源部西北国家实验室的科学家表明，基于网络搜索的算法可以帮助保护网格，水处理厂，食品加工设施和医院等设施。

数学家比尔·凯（Bill Keay）说：“这是一种试图保护重要网络免受网络攻击等威胁的人们的资源，他们需要优先考虑哪些结构对保护措施最重要。”

这项新研究最近发表在《国土安全事务》杂志上，围绕Google的Pagerank算法构建，旨在推荐最相关的网站，以供搜索Internet上的信息。为了对搜索结果进行排名，公式考虑了诸如有影响力的网站指向给定页面的因素，然后该页面本身指向了多少个有影响力的站点。

凯的团队将相同的原理应用于电网等结构，以保持动力流动，治疗厂以保持我们的水清洁和医院以治疗病人和受伤。研究人员将该设施网络称为“关键基础设施” - 如果损坏或破坏，可能威胁到公共安全或国家安全。

停止一系列失败

像凯（Kay）这样的研究人员的任务：在像美国这样的国家中成千上万的重要设施纠缠中，帮助计划者优先考虑哪些结构最重要的是保护。对手最有可能的目标是什么？哪些设施最有可能级联对其他结构失败，如何尽快阻止级联反应？

凯说：“并非所有基础设施资产都是相同的。” “如果失败正在蔓延，我想知道，如果将特定的设备取出，会发生什么 - 影响会有多大？

凯说：“这里的关键是要确定影响的系统，识别受许多其他系统影响但也影响许多其他系统的系统。这就像知道谁是高中所谓的流行孩子，尤其是在其他受欢迎的孩子中受欢迎的孩子。”

很多事情可能很快发生。例如，如果一个错误的松鼠拿出电源变电站，则水处理厂的泵可能会停止。这可能威胁到附近医院的供水或需要冷却水的核电站。当然，官员拥有强大的备份系统，他们的一部分计划就是知道如何尽快防止这种失败的级联。

Kay的团队首先调整现有的Pagerank算法：科学家分析了结构之间的互动，而不是查看网页之间的互动。哪些设施最有可能成为目标或失败？如果哪些设施失败了，哪些设施会对其他设施产生严重影响？符合这两个标准的结构被团队视为至关重要。

专门研究图形网络的凯说：“随着失败通过网络传播，我想知道两件事：哪些事情可能会失败，如果失败，哪些事情可能会传播失败的前进。”

知识层

该团队不仅会应用Pagerank公式，而且还进行了修改以同时权衡许多信息流 - 类似于同时执行数十个相关的Web搜索，并且所有搜索都在他们之间进行通信。团队将其称为多层方法。

合着者帕特里克·麦克基（Patrick Mackey）说：“想想多层算法，想想一个多层三明治 - 俱乐部三明治。” “一层可能是电力系统。另一层是运输。其他人可能是石油管道或医院。许多人一次孤立地看着一个基础设施的这些方面；我们我们一起研究它们以及它们如何相互影响，这有助于确定最关键的是最关键的。”

在几个模拟中，该团队表明，其多层方法始终比其他方法更快地阻止故障，结构损坏的速度较少，包括直接的Pagerank算法和另一种称为“ Outdegree”的方法。与其他方法相比，该团队没有准确量化其将限制攻击的程度，而是将研究视为值得探索方法的证据。

凯说：“这类工作的好算法并不总是需要纳入各种感兴趣的实体的详细动态。通常，这足以充分了解这些实体之间的关系。” “它提供了一个起点，一旦人类专家添加了有关所讨论领域的知识，就可以变得非常有用。”

这项工作是由PNNL研究员Sam Chatterjee，首席研究员兼首席数据科学家领导的项目组合的一部分。它是由网络安全和基础设施安全机构资助的，可以在广泛的潜在失败中进行一致，可重复和可辩护的分析。

Chatterjee说：“这项工作代表了如何适应网络科学方法以应对关键基础设施风险和弹性挑战的一个很好的例子。”

除Chatterjee，Kay和Mackey外，前实习生Jacob Miller还为该项目做出了贡献。