В интервью доцент кафедры ИБ, руководитель лаборатории ФОИС Алла Борисовна Левина рассказала о становлении структурного подразделения, возможностях и перспективах работы молодых специалистов, а также об основных направлениях исследований.
31.08.2026
Целостность передаваемой информации является критически важным требованием в современных системах связи, где данные подвергаются воздействию как злонамеренных атак, так и случайных искажений канала. Криптографические системы эффективно защищают информацию от несанкционированного изменения, обеспечивая аутентичность и конфиденциальность, однако они не способны компенсировать естественные ошибки передачи, возникающие из-за помех в канале связи.
Именно поэтому комплексное применение криптографических методов и средств теории кодирования позволяет достичь синергетического эффекта: коды, исправляющие ошибки, гарантируют корректную доставку данных даже в условиях зашумленного канала, а криптографические механизмы – их подлинность и защиту от целенаправленных модификаций. Такое сочетание обеспечивает не только безопасность, но и надежность передачи, что особенно важно в критических приложениях, включая беспилотные системы, финансовые транзакции и инфраструктуру Интернета вещей (IoT), где цена ошибки или подмены данных может быть неприемлемо высокой.
В частности, в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» действует молодежная лаборатория фундаментальных основ построения интеллектуальных систем (ФОИС), где проводимые исследования направлены на комплексное использование криптографических средств, средств теории кодирования для обеспечения целостности информации. Об открытии и развитии структурного подразделения, адаптации молодых специалистов в рабочий процесс лаборатории, а также о наиболее успешных проектах и планах рассказала руководитель, доцент кафедры информационной безопасности (ИБ) Алла Борисовна Левина.
Хотелось бы начать беседу с истории лаборатории. Расскажите, пожалуйста, когда она была открыта и для решения каких ключевых задач?
– В 2021 году в рамках национального проекта «Наука и университеты» в России был впервые объявлен конкурс на создание молодежных научных лабораторий преимущественно на базе ведущих вузов и научных организаций – участников научно-образовательных центров (НОЦ) мирового уровня. ЛЭТИ тогда вошел в число четырех петербургских вузов, который выиграл этот грант сроком на три года, при этом он стал одним из победителей, открывшим даже две новые лаборатории (госзадание от 29.09.2021 №075-01024-21-02, FSEE-2021-0014 (МИС) и 29.09.2021 №075-01024-21-02, FSEE-2021-0015 (ФОИС). Вторым университетом-победителем был ИТМО. В тот год в Санкт-Петербурге были запущены шесть лабораторий (остальные – в Санкт-Петербургском институте информатики и автоматизации Российской академии наук и в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого).
Так, в нашем вузе были созданы две лаборатории, специализирующиеся на интеллектуальных системах: лаборатория «Мобильные интеллектуальные системы» и наша. Несмотря на то, что обе работают в сфере безопасности, между нами установлено четкое разделение компетенций. Коллеги из первой лаборатории были сфокусированы на прикладной защите мобильных объектов, делая основной акцент на беспилотном транспорте и летательных аппаратах в тесной связке с технологиями искусственного интеллекта (ИИ).
Наша же задача – фундаментальная. Мы исследуем, какой именно математический аппарат необходимо заложить в основу, чтобы создать по-настоящему безопасный ИИ и надежные мобильные интеллектуальные системы.
Лаборатория ФОИС успешно получила продление финансирования в рамках государственного задания (проект № 075-00003-24-02, FSEE-2024-0003). Вообще, грант на открытие молодежных лабораторий – это очень хороший инструмент для привлечения талантливой молодежи в сферу передовых исследований и разработок, что, кстати говоря, является значимым вкладом в выполнение стратегических задач Десятилетия науки и технологий в России.
А каким образом Вы привлекаете молодых специалистов со студенческой скамьи?
– Так как я также являюсь доцентом на кафедре ИБ, на первых лекциях я рассказываю про лабораторию ФОИС. Поскольку предмет напрямую пересекается с нашими исследованиями, ребята часто загораются этой тематикой.
Однако лекции – не единственный канал привлечения кадров. Для третьекурсников у нас предусмотрена производственная практика. Лаборатория входит в официальный перечень организаций для стажировок, и заинтересованные студенты присылают нам свои резюме, после чего мы проводим собеседование.
На этом этапе для меня в первую очередь важно, насколько тщательно подготовлено резюме. Если я вижу, что студент потрудился, мотивирован и действительно хочет заниматься наукой, а не просто «закрыть практику ради галочки», – все остальное приложится. Все-таки это студенты, которые еще многому могут научиться.
Результаты такого подхода нас радуют: около 30% стажеров остаются работать в лаборатории еще на уровне бакалавриата. Я считаю это отличным показателем как для вуза, так и для отечественной науки в целом, ведь наука должна быть делом молодых. Яркий пример – один из наших недавних студентов, который ведет невероятно интересные разработки в области стеганографии. Он увлекся этим направлением еще со школьной скамьи, а теперь полноценно работает в нашей команде.
Сейчас в лаборатории работают 10 молодых научных сотрудников и 5 студентов, что создает отличный баланс академического опыта и свежих, смелых идей. Но мы стремимся довести долю студентов нашего коллектива до 50%.
Хотелось бы подробнее узнать о практике в вашей лаборатории. С чего она начинается?
– В начале двухнедельной практики нам важно узнать, какое направление действительно интересно студенту, и гибко адаптируем задачи под его пожелания.
Например, тем, кто увлечен фундаментальной математикой, мы предлагаем задачи по теории кодирования. Студентам, интересующимся ИИ, мы открываем направление состязательных атак или применения машинного обучения для анализа уязвимостей криптомодулей к атакам по сторонним каналам. А тем, кто хочет видеть осязаемый, практический результат «здесь и сейчас», мы доверяем работу с реальным «железом» – например, проведение атак по сторонним каналам на конкретные устройства, вроде SIM-карт. Важно отметить, что многие из этих задач разрабатываются с нуля, что дает уникальный исследовательский опыт.
Конечно, за две недели невозможно стать полноценным экспертом. Поэтому главная цель нашей стажировки – помочь студенту найти свою нишу и почувствовать: «Это мое». И этот подход отлично работает: значительная часть наших стажеров в итоге становится полноправными членами команды. Задачи, начатые на практике, часто перерастают в основу для их выпускных квалификационных работ, а в перспективе – и для кандидатских диссертаций.
Какие основные направления исследований ведутся в лаборатории на данный момент?
– В лаборатории ведется множество исследований, потому что информационная безопасность – это защита всей IT-инфраструктуры: приложений, каналов передачи, обмена и хранения данных. У нас два основных направления и несколько параллельных.
Первое – теория кодирования и защита каналов связи. Мы решаем задачи безопасной передачи и хранения данных, а также исправления ошибок, которые неизбежно возникают при передаче.
Второе – атаки по сторонним каналам. Это самое крупное направление, в нем занята большая часть команды. О наших работах много писали: защита камер, защита SIM-карт и многое другое. Логика здесь простая: прежде чем защищать, нужно понять, какие существуют уязвимости. Мы их находим и предлагаем методы защиты, часто основанные на теории кодирования.
Еще одно перспективное направление – электронная цифровая подпись (ЭЦП). В современной IT-инфраструктуре практически повсюду требуется идентификация: человек или устройство должно подтвердить, что оно именно то, за что себя выдает. Инструмент для этого – подпись. Но ЭЦП – криптографически тяжелая операция: она требует времени и вычислительных мощностей. А современная инфраструктура должна работать мгновенно – никто не станет ждать, пока телефон или сервер «думает».
Отдельное направление – стеганография, о которой я уже ранее говорила. Если криптография скрывает содержание данных, но сам факт передачи остается видимым, то стеганография скрывает сам факт передачи. Зачем это нужно? Например, для аутентификации изображений. Беспилотники обмениваются картинками – и принимающей стороне важно убедиться, что изображение не подменено и действительно принадлежит конкретному аппарату. Для этого в изображение встраивается невидимый глазу шум. На приемном конце система снимает маску, считывает этот шум и подтверждает подлинность.
И, наконец, критически важное направление – состязательные атаки на ИИ. Речь идет об атаках на системы, которые генерируют или распознают изображения с помощью нейросетей. Классический пример: на картинке – знак «Стоп», а система распознает его как «Движение разрешено». Последствия очевидны: человеческие жертвы, разрушенная инфраструктура. Чтобы научиться защищаться, мы сначала сами моделируем такие атаки. И здесь была сделана по-настоящему прорывная работа: создана система, способная в автоматическом режиме детектировать целые классы состязательных атак. Раньше каждую атаку приходилось выявлять вручную, а это долго и дорого. Теперь система делает это сама, что экономит огромное количество времени и сразу показывает, как защитить модель.
Интересно, а как с началом бурного развития ИИ изменился вектор работ?
– Сегодня мы делаем особый акцент на состязательных атаках и беспилотных системах. Важно понимать: и ИИ, и автономные устройства опираются на фундамент, заложенный математиками. Они используют ту же криптографию и теорию кодирования – эти технологии не существуют в вакууме.
Суть наших исследований осталась прежней, изменились лишь объекты применения. Например, когда мы только начинали изучать атаки по сторонним каналам, мы анализировали смартфоны и персональные компьютеры. Сегодня мы применяем те же самые методы и подходы для анализа беспилотников.
Изменилась сфера применения, но математический вектор наших работ остался неизменным.
А какие наиболее успешные проекты были реализованы за эти годы?
– Приведу три ярких примера.
Наша команда разработала программно-аппаратный комплекс для выявления кибератак на SIM-карты мобильных устройств. В основе подхода лежит анализ побочных каналов – а именно, мониторинг изменений энергопотребления гаджета в процессе работы. Злоумышленники могут использовать эти колебания для извлечения конфиденциальной информации, такой как пароли или ключи шифрования. Наша система позволяет специалистам по кибербезопасности вовремя обнаруживать подобные уязвимости и выстраивать защиту.
Еще одно направление нашей работы – безопасность «умных» IoT-камер. Мы создали метод выявления уязвимостей, основанный на перехвате электромагнитного излучения. В ходе эксперимента мы перехватили сигнал, восстановили и обработали видеопоток с популярных камер. Точность восстановления изображения составила 89% для статических сцен и 67% для динамических, что показало возможность скомпрометированности даже частично зашумленных данных. Без должной защиты такие камеры становятся точкой входа: хакер может не только получить доступ к видео, но и перехватить управление умным домом или Wi-Fi-сетью.
Отдельно я бы хотела выделить проект по созданию математического аппарата для снижения вычислительной сложности ЭЦП. Это критически важно для защиты маломощных устройств, управляющих автономным транспортом. Наш метод оптимизации повышает эффективность криптографии там, где ресурсы строго ограничены. Именно эту работу я считаю наиболее успешной с точки зрения законченности: мы прошли полный инновационный цикл – от фундаментальных исследований и создания научного продукта до вывода результата на защиту кандидатской диссертации (опубликованы статьи, готов продукт, защищена работа).
Впрочем, для меня успешен каждый наш проект, ведь за каждым из них стоит огромный труд и профессионализм нашей команды.
Поделитесь, пожалуйста, планами развития лаборатории?
– Сейчас мы находимся на финальной стадии подписания соглашения о стратегическом сотрудничестве с одной из крупнейших российских корпораций.
Поскольку текущий цикл финансирования в этом году подходит к концу, лаборатория активно участвует в конкурсах на получение новых грантов. При этом мы всегда открыты для диалога с индустриальными партнерами и заказчиками, заинтересованными во внедрении наших разработок и решении их практических задач.
Благодарим за интервью, Алла Борисовна. Желаем вам успехов в развитии текущих и дальнейших проектов!
Проекты, которые молодые ученые начали реализовывать лаборатории ФОИС, соответствуют приоритетным направлениям Стратегии научно-технологического развития РФ «Переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта и «Противодействие техногенным, биогенным, социокультурным угрозам, терроризму и идеологическому экстремизму, а также киберугрозам и иным источникам опасности для общества, экономики и государства».
Исследования в лаборатории ФОИС проводятся в русле научно-исследовательской политики программы развития СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Приоритет-2030», национального проекта «Молодежь и дети» и инициативы Десятилетия науки и технологий.
