undefined

Generative AI and Cognitive Computing-Driven Intrusion Detection System in Industrial CPS

Julkaisuvuosi

2024

Tekijät

Islam Shareeful; Javeed Danish; Saeed Muhammad Shahid; Kumar Prabhat; Jolfaei Alireza; Islam AKM Najmul

Tiivistelmä

Industrial Cyber-Physical Systems (ICPSs) are becoming more and more networked and essential to modern infrastructure. This has led to an increase in the complexity of their dynamics and the challenges of protecting them from advanced cyber threats have escalated. Conventional intrusion detection systems (IDS) often struggle to interpret high-dimensional, sequential data efficiently and extract meaningful features. They are characterized by low accuracy and a high rate of false positives. In this article, we adopt the computational design science approach to design an IDS for ICPS, driven by Generative AI and cognitive computing. Initially, we designed a Long Short-Term Memory-based Sparse Variational Autoencoder (LSTM-SVAE) technique to extract relevant features from complex data patterns efficiently. Following this, a Bidirectional Recurrent Neural Network with Hierarchical Attention (BiRNN-HAID) is constructed. This stage focuses on proficiently identifying potential intrusions by processing data with enhanced focus and memory capabilities. Next, a Cognitive Enhancement for Contextual Intrusion Awareness (CE-CIA) is designed to refine the initial predictions by applying cognitive principles. This enhances the system’s reliability by effectively balancing sensitivity and specificity, thereby reducing false positives. The final stage, Interpretive Assurance through Activation Insights in Detection Models (IAA-IDM), involves the visualizations of mean activations of LSTM and GRU layers for providing in-depth insights into the decision-making process for cybersecurity analysts. Our framework undergoes rigorous testing on two publicly accessible industrial datasets, ToN-IoT and Edge-IIoTset, demonstrating its superiority over both baseline methods and recent state-of-the-art approaches.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Kustantaja

Springer

Volyymi

16

Sivut

2611–2625

Julkaisu­foorumi

77266

Julkaisufoorumitaso

2

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Ei

Muut tiedot

Tieteenalat

Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1007/s12559-024-10309-w

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä