為萬物互聯(lián)的數(shù)字世界鑄造安全盾牌
——記蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院特聘教授方禾

王 輝 鄭 心

如今，無線網(wǎng)絡(luò)極大方便了設(shè)備的互聯(lián)，但是也面臨著極大的安全威脅——近年來，國內(nèi)多家快遞公司的信息外泄（如順豐快遞3億用戶信息外泄），以及各大企業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院和網(wǎng)上購物等發(fā)生的網(wǎng)絡(luò)攻擊事件。隨之而來的，則是大量數(shù)據(jù)和隱私的泄露，以及由此引發(fā)的巨大經(jīng)濟(jì)損失。

可以說，網(wǎng)絡(luò)安全已成為網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國和數(shù)字中國發(fā)展的基石，也是5G/6G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要組成部分。而避免設(shè)備的相互認(rèn)證、數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性及可靠性受到威脅，從而營造一個(gè)安全可靠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，則成為相關(guān)領(lǐng)域刻不容緩的課題。

近年來，通信、安全和信號(hào)處理等領(lǐng)域的研究相互交叉促進(jìn)，產(chǎn)生了很多新的方法和應(yīng)用。為了了解這些信息領(lǐng)域的前沿技術(shù)和應(yīng)用，本刊聚焦為萬物互聯(lián)的數(shù)字世界鑄造安全盾牌的“守護(hù)者”，走近他們中的代表——蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院特聘教授方禾。

始于熱愛 源于堅(jiān)持

始于熱愛、源于堅(jiān)持，一步一個(gè)腳印地勤思篤行是方禾這些年科研的真實(shí)寫照。近年來，她的主要研究方向聚焦在無線通信技術(shù)、無線通信安全、信任管理、異常檢測與智能監(jiān)測等領(lǐng)域里較為前沿的方向上。

方禾從大學(xué)開始便篤定了這條必定艱難的科研之路，而2016—2021年的海外學(xué)習(xí)、工作經(jīng)歷，更令方禾感到寶貴而印象深刻。在這6年時(shí)間里，無論是科研工作還是個(gè)人生活，她都不斷躍升著、收獲著。

2020年，對(duì)于方禾來說，是個(gè)非同尋常的年份。從工作上來說，她樹立了自己科研之路新的里程碑：這一年，她獲得加拿大西安大略大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程博士學(xué)位，并繼續(xù)在加拿大工程院院士王現(xiàn)斌教授團(tuán)隊(duì)從事博士后工作；而從她的個(gè)人生活來說，她迎來了新階段：多年異地戀收獲了愛情的結(jié)晶，小生命的到來，讓這位鉆研“硬科技”的女科研工作者，心底有了最柔軟的牽掛。

回顧海外求學(xué)、工作的6年，方禾感恩得到的幫助，并受益于不斷開闊的視野。“王現(xiàn)斌院士嚴(yán)于律己、寬以待人，他對(duì)科研有極強(qiáng)的前瞻力、前沿而精深的學(xué)術(shù)造詣，對(duì)我產(chǎn)生了巨大影響。”對(duì)方禾來說，王現(xiàn)斌院士是她的榜樣——雖然他在專業(yè)領(lǐng)域取得了很大的成就，但仍然堅(jiān)持每天超過12小時(shí)的工作，經(jīng)常放假時(shí)間也在學(xué)校辦公。有好幾個(gè)圣誕節(jié)，方禾都遇到了同樣來辦公室工作的王老師。這6年，除了跟隨王現(xiàn)斌院士開展科研工作外，方禾也與多位國際知名學(xué)者保持密切合作。懷著一顆對(duì)科研執(zhí)著、對(duì)知識(shí)強(qiáng)烈渴望的心，她與老師、同事共同詮釋了“簞食瓢飲，不改其樂”的深意。

方禾

在方禾的記憶中，這6年間，還有很多難忘的人和事。令她印象深刻的是一位罹患肺癌的學(xué)者。在遭受病痛的時(shí)候，他不僅堅(jiān)持完成碩士期間的全部科研工作，還能陽光地面對(duì)生活，并熱心幫助他人。“畢業(yè)不久后，他就去世了。但是他的幫助，至今仍溫暖著我。現(xiàn)在，我還在床頭柜上放著他送我的禮物。”海外的經(jīng)歷，帶給方禾的不僅是學(xué)術(shù)上的精進(jìn)，更多的是關(guān)乎理想與信念的傳遞，“科研工作是一條需要長期堅(jiān)持并與孤獨(dú)相伴的路，經(jīng)常會(huì)遇到瓶頸、困惑和挑戰(zhàn)。逃避太容易了，能堅(jiān)持下去、突破自己的極限，才是真正的勇士。”

“星星之火可以燎原”“念念不忘必有回響”，方禾非常喜歡這兩句話，也努力踐行著這兩句話的真諦，“我在出國的第一個(gè)月，就深刻地思考了是否要在畢業(yè)之后回國工作這個(gè)問題。之后我就堅(jiān)定地要回國。我的力量是很渺小的，但我希望自己能為團(tuán)體作一些貢獻(xiàn)；也希望堅(jiān)持科研的信念能影響我的學(xué)生，為他們提供更好的學(xué)習(xí)和科研環(huán)境，幫助他們成長，讓他們能再去影響更多的人”。

懷抱這樣的想法，2021年，方禾踏上了歸程，并作為蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院智能通信與安全技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人開始實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。在她的努力推進(jìn)下，如今，課題組有教授2人、副教授和講師各1人，研究生12人，已搭建無線通信與安全驗(yàn)證平臺(tái)，確立了“智能通信、安全賦能”的目標(biāo)，致力于研究智能的無線通信技術(shù)和高效的無線網(wǎng)絡(luò)安全方法。

方禾感謝并珍惜學(xué)校和學(xué)院提供的平臺(tái)和機(jī)會(huì)，并以更高的要求規(guī)范自己。“這是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，但同時(shí)也是強(qiáng)大的動(dòng)力。回國之后，學(xué)院給予我很大的支持和包容，院領(lǐng)導(dǎo)和其他老師都盡可能地幫助我，讓我感到十分溫暖。我為能在這樣的團(tuán)體里工作感到十分驕傲和自豪。”帶著這樣的溫暖，方禾踏上了新程。

前路漫漫 上下求索

“路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。”事實(shí)上，基于多年的研究與探索，方禾已在專業(yè)領(lǐng)域收獲了累累碩果。

目前，方禾已在重要國際期刊和會(huì)議上發(fā)表論文50余篇，其中第一作者/通訊作者論文30余篇，包括通信、安全和信號(hào)處理領(lǐng)域的著名期刊16篇。她還先后擔(dān)任多個(gè)國際期刊的編委和客座編輯，包括影響因子達(dá)12.777的《IEEE無線通信匯刊》（IEEE Wireless Communications）和國內(nèi)核心期刊《網(wǎng)絡(luò)與信息安全學(xué)報(bào)》，同時(shí)身兼IEEE加拿大倫敦分區(qū)通信與廣播聯(lián)合分會(huì)副主席、多個(gè)國際會(huì)議的大會(huì)聯(lián)合主席及技術(shù)程序委員會(huì)委員等職。

回國后，立足國家網(wǎng)絡(luò)空間安全戰(zhàn)略和“十四五”規(guī)劃，方禾帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)致力于研究利用多源多維信息，以期“以最小的代價(jià)實(shí)現(xiàn)安全等級(jí)的最大提升”。她的目標(biāo)很清晰——充分利用無線通信過程和數(shù)據(jù)固有的特性，協(xié)同多異構(gòu)節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)的時(shí)間-空間特性，設(shè)計(jì)高效智能的無線網(wǎng)絡(luò)安全方法。這種方法尤其適用于包含大量邊緣設(shè)備的無線物聯(lián)網(wǎng)。

“人類有指紋、五官、臉型這些特征，可以用作身份認(rèn)證。設(shè)備也有這樣的特征，其與設(shè)備本身、所在的位置、物理環(huán)境和通信信道相關(guān)。我們可以利用信道和設(shè)備獨(dú)有的特征，作為識(shí)別不同設(shè)備的依據(jù)。”雖然目標(biāo)很清晰，但方禾及其團(tuán)隊(duì)卻有不少難關(guān)需要攻克——處于開放環(huán)境中的邊緣設(shè)備需要被認(rèn)證才能保障網(wǎng)絡(luò)接入和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕欢瑹o線通信系統(tǒng)的復(fù)雜動(dòng)態(tài)性、異構(gòu)性和非線性給這些方法的研究帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

關(guān)關(guān)難過關(guān)關(guān)過，瞄準(zhǔn)關(guān)鍵問題穩(wěn)扎穩(wěn)打，成了方禾及其團(tuán)隊(duì)的主要應(yīng)對(duì)方式，她將團(tuán)隊(duì)的總體科研內(nèi)容分為3個(gè)方面，即設(shè)備身份認(rèn)證可靠、數(shù)據(jù)傳輸可靠和感知數(shù)據(jù)可靠。“三管齊下”為無線通信和網(wǎng)絡(luò)安全保駕護(hù)航。

方禾畢業(yè)照

據(jù)悉，方禾所提出的安全方案可通過智能協(xié)同無線通信過程及感知數(shù)據(jù)內(nèi)蘊(yùn)的特性，有效融合無線通信和網(wǎng)絡(luò)安全，在提高安全性能的同時(shí)有效降低額外的通信開銷和計(jì)算代價(jià)，是現(xiàn)有安全方法的重要補(bǔ)充，將為無線物聯(lián)網(wǎng)和下一代無線網(wǎng)絡(luò)提供更高效的安全屏障。

可以說，這些研究方向與成果是“后5G/6G”時(shí)代背景下，通信與網(wǎng)絡(luò)安全的熱點(diǎn)研究和應(yīng)用方向。而關(guān)于設(shè)備身份認(rèn)證的理論成果，則可以廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)和傳感器網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備快速認(rèn)證和網(wǎng)絡(luò)接入。同時(shí)，關(guān)于異常檢測和智能監(jiān)測的理論成果，亦可以進(jìn)一步拓展應(yīng)用于智慧城市和物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)中。

可以預(yù)見，在方禾和同仁們默默于幕后“守護(hù)”萬物互聯(lián)的數(shù)字世界時(shí)，一道道安全盾牌也將為網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國與數(shù)字中國的發(fā)展構(gòu)筑起更清朗的環(huán)境，描繪更美好的藍(lán)圖！