该项目的目的是收集和分析有关关注Microsoft Windows恶意软件的已发布结果的可比性和现实生活的数据，更具体地说是数据集大小和测试数据集不平衡对测量检测器性能的影响。一些研究人员使用较小的数据集，如果数据集大小对性能产生重大影响，则可以比较已发布的结果。研究人员还倾向于使用平衡的数据集和准确性作为测试的指标。前者并不是现实的真实代表，在这种现实中，良性样本明显超过了恶意软件，而后者的方法对于不平衡问题而言是有问题的。该项目确定了两个关键目标，以了解数据集大小是否与测量的探测器性能相关，以防止有意义地比较已发布的结果，并了解是否可以在现实世界中的部署中表现良好设想。该研究的结果表明，数据集的大小确实与测量的检测器性能相关，以防止有意义地比较已发表的结果，并且不了解训练集大小准确性曲线的性质，用于在哪种方法“更好”的方法之间得出已发表的结果结论。不应仅根据准确分数制作。结果还表明，高精度得分不一定会转化为高现实世界的性能。

随着计算系统的不断增长的加工能力和大规模数据集的可用性的增加，机器学习算法导致了许多不同区域的重大突破。此开发影响了计算机安全性，在基于学习的安全系统中产生了一系列工作，例如用于恶意软件检测，漏洞发现和二进制代码分析。尽管潜力巨大，但安全性的机器学习易于细微缺陷，以破坏其性能，并使基于学习的系统可能不适合安全任务和实际部署。在本文中，我们用临界眼睛看这个问题。首先，我们确定基于学习的安全系统的设计，实现和评估中的常见缺陷。我们在过去的10年内，从顶层安全会议中进行了一项研究，确认这些陷阱在目前的安全文献中普遍存在。在一个实证分析中，我们进一步展示了个体陷阱如何导致不切实际的表现和解释，阻碍了对手的安全问题的理解。作为补救措施，我们提出了可行的建议，以支持研究人员在可能的情况下避免或减轻陷阱。此外，我们在将机器学习应用于安全性并提供进一步研究方向时确定打开问题。

在本文中，我们介绍了四种突出的恶意软件检测工具的科学评估，以帮助组织提出两个主要问题：基于ML的工具在多大程度上对以前和从未见过的文件进行了准确的分类？是否值得购买网络级恶意软件检测器？为了识别弱点，我们针对各种文件类型的总计3,536个文件（2,554或72 \％恶意，982或28 \％良性）测试了每个工具，包括数百个恶意零日，polyglots和apt-style-style style文件，在多个协议上交付。我们介绍了有关检测时间和准确性的统计结果，请考虑互补分析（一起使用多个工具），并提供了近期成本效益评估程序的两种新颖应用。尽管基于ML的工具在检测零日文件和可执行文件方面更有效，但基于签名的工具仍然是总体上更好的选择。两种基于网络的工具都与任何一种主机工具配对时都可以进行大量（模拟）节省，但两者在HTTP或SMTP以外的协议上都显示出较差的检测率。我们的结果表明，所有四个工具都具有几乎完美的精度但令人震惊的召回率，尤其是在可执行文件和Office文件以外的文件类型上 - 未检测到37％的恶意软件，包括所有Polyglot文件。给出了研究人员的优先事项，并给出了最终用户的外卖。

机器学习（ML）代表了当前和未来信息系统的关键技术，许多域已经利用了ML的功能。但是，网络安全中ML的部署仍处于早期阶段，揭示了研究和实践之间的显着差异。这种差异在当前的最新目的中具有其根本原因，该原因不允许识别ML在网络安全中的作用。除非广泛的受众理解其利弊，否则ML的全部潜力将永远不会释放。本文是对ML在整个网络安全领域中的作用的首次尝试 - 对任何对此主题感兴趣的潜在读者。我们强调了ML在人类驱动的检测方法方面的优势，以及ML在网络安全方面可以解决的其他任务。此外，我们阐明了影响网络安全部署实际ML部署的各种固有问题。最后，我们介绍了各种利益相关者如何为网络安全中ML的未来发展做出贡献，这对于该领域的进一步进步至关重要。我们的贡献补充了两项实际案例研究，这些案例研究描述了ML作为对网络威胁的辩护的工业应用。

恶意应用程序（尤其是针对Android平台的应用程序）对开发人员和最终用户构成了严重威胁。许多研究工作都致力于开发有效的方法来防御Android恶意软件。但是，鉴于Android恶意软件的爆炸性增长以及恶意逃避技术（如混淆和反思）的持续发展，基于手动规则或传统机器学习的Android恶意软件防御方法可能无效。近年来，具有强大功能抽象能力的主要研究领域称为“深度学习”（DL），在各个领域表现出了令人信服和有希望的表现，例如自然语言处理和计算机视觉。为此，采用深度学习技术来阻止Android恶意软件攻击，最近引起了广泛的研究关注。然而，没有系统的文献综述着重于针对Android恶意软件防御的深度学习方法。在本文中，我们进行了系统的文献综述，以搜索和分析在Android环境中恶意软件防御的背景下采用了如何应用的。结果，确定了涵盖2014 - 2021年期间的132项研究。我们的调查表明，尽管大多数这些来源主要考虑基于Android恶意软件检测的基于DL，但基于其他方案的53项主要研究（40.1％）设计防御方法。这篇综述还讨论了基于DL的Android恶意软件防御措施中的研究趋势，研究重点，挑战和未来的研究方向。

如今，由于最近在人工智能（AI）和机器学习（ML）中的近期突破，因此，智能系统和服务越来越受欢迎。然而，机器学习不仅满足软件工程，不仅具有有希望的潜力，而且还具有一些固有的挑战。尽管最近的一些研究努力，但我们仍然没有明确了解开发基于ML的申请和当前行业实践的挑战。此外，目前尚不清楚软件工程研究人员应将其努力集中起来，以更好地支持ML应用程序开发人员。在本文中，我们报告了一个旨在了解ML应用程序开发的挑战和最佳实践的调查。我们合成从80名从业者（以不同的技能，经验和应用领域）获得的结果为17个调查结果;概述ML应用程序开发的挑战和最佳实践。参与基于ML的软件系统发展的从业者可以利用总结最佳实践来提高其系统的质量。我们希望报告的挑战将通知研究界有关需要调查的主题，以改善工程过程和基于ML的申请的质量。

Recent years have seen a proliferation of research on adversarial machine learning. Numerous papers demonstrate powerful algorithmic attacks against a wide variety of machine learning (ML) models, and numerous other papers propose defenses that can withstand most attacks. However, abundant real-world evidence suggests that actual attackers use simple tactics to subvert ML-driven systems, and as a result security practitioners have not prioritized adversarial ML defenses. Motivated by the apparent gap between researchers and practitioners, this position paper aims to bridge the two domains. We first present three real-world case studies from which we can glean practical insights unknown or neglected in research. Next we analyze all adversarial ML papers recently published in top security conferences, highlighting positive trends and blind spots. Finally, we state positions on precise and cost-driven threat modeling, collaboration between industry and academia, and reproducible research. We believe that our positions, if adopted, will increase the real-world impact of future endeavours in adversarial ML, bringing both researchers and practitioners closer to their shared goal of improving the security of ML systems.

人工智能（AI）和机器学习（ML）在网络安全挑战中的应用已在行业和学术界的吸引力，部分原因是对关键系统（例如云基础架构和政府机构）的广泛恶意软件攻击。入侵检测系统（IDS）使用某些形式的AI，由于能够以高预测准确性处理大量数据，因此获得了广泛的采用。这些系统托管在组织网络安全操作中心（CSOC）中，作为一种防御工具，可监视和检测恶意网络流，否则会影响机密性，完整性和可用性（CIA）。 CSOC分析师依靠这些系统来决定检测到的威胁。但是，使用深度学习（DL）技术设计的IDS通常被视为黑匣子模型，并且没有为其预测提供理由。这为CSOC分析师造成了障碍，因为他们无法根据模型的预测改善决策。解决此问题的一种解决方案是设计可解释的ID（X-IDS）。这项调查回顾了可解释的AI（XAI）的最先进的ID，目前的挑战，并讨论了这些挑战如何涉及X-ID的设计。特别是，我们全面讨论了黑匣子和白盒方法。我们还在这些方法之间的性能和产生解释的能力方面提出了权衡。此外，我们提出了一种通用体系结构，该建筑认为人类在循环中，该架构可以用作设计X-ID时的指南。研究建议是从三个关键观点提出的：需要定义ID的解释性，需要为各种利益相关者量身定制的解释以及设计指标来评估解释的需求。

恶意软件家庭分类是具有公共安全的重要问题，并通过专家标签的高成本受到阻碍的重要问题。绝大多数公司使用嘈杂的标签方法，阻碍了结果的定量量化和更深的相互作用。为了提供进一步前进所需的数据，我们创建了恶意软件开源威胁情报族（图案）数据集。 MOTIF包含来自454个家庭的3,095个恶意软件样本，使其成为最大，最多样化的公共恶意软件数据集，迄今为止，比以前的Windows恶意软件语料库大于任何先前的专家标记的语料库，近3倍。 MOTIF还附带了从恶意软件样本到威胁报告的映射，以信誉良好的行业来源发布，这两者都验证了标签，并打开了将不透明的恶意软件样本连接到人类可读描述的新的研究机会。这使得重要的评估通常是不可行的，由于行业的非标准化报告。例如，我们提供用于描述相同恶意软件系列的不同名称的别名，允许我们在从不同源获得名称时，为您的第一次准确性进行基准测试。使用MOTIF数据集获得的评估结果表明现有任务具有重要的改进空间，抗病毒多数投票的准确性仅以62.10％和众所周知的高度精度测量。我们的调查结果表明，由于在所考虑的样品中可能无法清楚的类别，因此，恶意软件家庭分类与大多数ML文献中的研究不同的标记噪声遭受任何类型的标记噪声。

即使机器学习算法已经在数据科学中发挥了重要作用，但许多当前方法对输入数据提出了不现实的假设。由于不兼容的数据格式，或数据集中的异质，分层或完全缺少的数据片段，因此很难应用此类方法。作为解决方案，我们提出了一个用于样本表示，模型定义和培训的多功能，统一的框架，称为“ Hmill”。我们深入审查框架构建和扩展的机器学习的多个范围范式。从理论上讲，为HMILL的关键组件的设计合理，我们将通用近似定理的扩展显示到框架中实现的模型所实现的所有功能的集合。本文还包含有关我们实施中技术和绩效改进的详细讨论，该讨论将在MIT许可下发布供下载。该框架的主要资产是其灵活性，它可以通过相同的工具对不同的现实世界数据源进行建模。除了单独观察到每个对象的一组属性的标准设置外，我们解释了如何在框架中实现表示整个对象系统的图表中的消息推断。为了支持我们的主张，我们使用框架解决了网络安全域的三个不同问题。第一种用例涉及来自原始网络观察结果的IoT设备识别。在第二个问题中，我们研究了如何使用以有向图表示的操作系统的快照可以对恶意二进制文件进行分类。最后提供的示例是通过网络中实体之间建模域黑名单扩展的任务。在所有三个问题中，基于建议的框架的解决方案可实现与专业方法相当的性能。

机器学习（ML）系统的开发和部署可以用现代工具轻松执行，但该过程通常是匆忙和意思是结束的。缺乏勤奋会导致技术债务，范围蠕变和未对准的目标，模型滥用和失败，以及昂贵的后果。另一方面，工程系统遵循明确定义的流程和测试标准，以简化高质量，可靠的结果的开发。极端是航天器系统，其中关键任务措施和鲁棒性在开发过程中根深蒂固。借鉴航天器工程和ML的经验（通过域名通过产品的研究），我们开发了一种经过验证的机器学习开发和部署的系统工程方法。我们的“机器学习技术准备水平”（MLTRL）框架定义了一个原则的过程，以确保强大，可靠和负责的系统，同时为ML工作流程流线型，包括来自传统软件工程的关键区别。 MLTRL甚至更多，MLTRL为跨团队和组织的人们定义了一个人工智能和机器学习技术的人员。在这里，我们描述了通过生产化和部署在医学诊断，消费者计算机视觉，卫星图像和粒子物理学等领域，以通过生产和部署在基本研究中开发ML方法的几个现实世界使用情况的框架和阐明。

可提供许多开源和商业恶意软件探测器。然而，这些工具的功效受到新的对抗性攻击的威胁，由此恶意软件试图使用例如机器学习技术来逃避检测。在这项工作中，我们设计了依赖于特征空间和问题空间操纵的对抗逃避攻击。它使用可扩展性导向特征选择来最大限度地通过识别影响检测的最关键的特征来最大限度地逃避。然后，我们将此攻击用作评估若干最先进的恶意软件探测器的基准。我们发现（i）最先进的恶意软件探测器容易受到简单的逃避策略，并且可以使用现成的技术轻松欺骗; （ii）特征空间操纵和问题空间混淆可以组合起来，以便在不需要对探测器的白色盒子理解的情况下实现逃避; （iii）我们可以使用解释性方法（例如，Shap）来指导特征操纵并解释攻击如何跨多个检测器传输。我们的调查结果阐明了当前恶意软件探测器的弱点，以及如何改善它们。

随着全球人口越来越多的人口驱动世界各地的快速城市化，有很大的需要蓄意审议值得生活的未来。特别是，随着现代智能城市拥抱越来越多的数据驱动的人工智能服务，值得记住技术可以促进繁荣，福祉，城市居住能力或社会正义，而是只有当它具有正确的模拟补充时（例如竭尽全力，成熟机构，负责任治理）;这些智能城市的最终目标是促进和提高人类福利和社会繁荣。研究人员表明，各种技术商业模式和特征实际上可以有助于极端主义，极化，错误信息和互联网成瘾等社会问题。鉴于这些观察，解决了确保了诸如未来城市技术基岩的安全，安全和可解释性的哲学和道德问题，以为未来城市的技术基岩具有至关重要的。在全球范围内，有能够更加人性化和以人为本的技术。在本文中，我们分析和探索了在人以人为本的应用中成功部署AI的安全，鲁棒性，可解释性和道德（数据和算法）挑战的关键挑战，特别强调这些概念/挑战的融合。我们对这些关键挑战提供了对现有文献的详细审查，并分析了这些挑战中的一个可能导致他人的挑战方式或帮助解决其他挑战。本文还建议了这些域的当前限制，陷阱和未来研究方向，以及如何填补当前的空白并导致更好的解决方案。我们认为，这种严谨的分析将为域名的未来研究提供基准。

无论是在功能选择的领域还是可解释的AI领域，都有基于其重要性的“排名”功能的愿望。然后可以将这种功能重要的排名用于：（1）减少数据集大小或（2）解释机器学习模型。但是，在文献中，这种特征排名没有以系统的，一致的方式评估。许多论文都有不同的方式来争论哪些具有重要性排名最佳的特征。本文通过提出一种新的评估方法来填补这一空白。通过使用合成数据集，可以事先知道特征重要性得分，从而可以进行更系统的评估。为了促进使用新方法的大规模实验，在Python建造了一个名为FSEVAL的基准测定框架。该框架允许并行运行实验，并在HPC系统上的计算机上分布。通过与名为“权重和偏见”的在线平台集成，可以在实时仪表板上进行交互探索图表。该软件作为开源软件发布，并在PYPI平台上以包裹发行。该研究结束时，探索了一个这样的大规模实验，以在许多方面找到参与算法的优势和劣势。

如今，人工智能（AI）已成为临床和远程医疗保健应用程序的基本组成部分，但是最佳性能的AI系统通常太复杂了，无法自我解释。可解释的AI（XAI）技术被定义为揭示系统的预测和决策背后的推理，并且在处理敏感和个人健康数据时，它们变得更加至关重要。值得注意的是，XAI并未在不同的研究领域和数据类型中引起相同的关注，尤其是在医疗保健领域。特别是，许多临床和远程健康应用程序分别基于表格和时间序列数据，而XAI并未在这些数据类型上进行分析，而计算机视觉和自然语言处理（NLP）是参考应用程序。为了提供最适合医疗领域表格和时间序列数据的XAI方法的概述，本文提供了过去5年中文献的审查，说明了生成的解释的类型以及为评估其相关性所提供的努力和质量。具体而言，我们确定临床验证，一致性评估，客观和标准化质量评估以及以人为本的质量评估作为确保最终用户有效解释的关键特征。最后，我们强调了该领域的主要研究挑战以及现有XAI方法的局限性。

越来越多的工作已经认识到利用机器学习（ML）进步的重要性，以满足提取访问控制属性，策略挖掘，策略验证，访问决策等有效自动化的需求。在这项工作中，我们调查和总结了各种ML解决不同访问控制问题的方法。我们提出了ML模型在访问控制域中应用的新分类学。我们重点介绍当前的局限性和公开挑战，例如缺乏公共现实世界数据集，基于ML的访问控制系统的管理，了解黑盒ML模型的决策等，并列举未来的研究方向。

自20世纪90年代初以来，Ransomware一直是正在进行的问题。最近的时间赎金软件从传统的计算资源传播到网络物理系统和工业控制。我们设计了一系列实验，其中虚拟实例被勒索软件感染。我们通过各种指标（CPU，内存，磁盘实用程序）来介绍该实例并收集资源利用数据。我们设计一个识别赎金软件执行的变更点检测和学习方法。最后，我们评估并展示其在培训在最小的样本集上时及时地检测勒索软件的能力。我们的结果代表了辩护的一步，我们的结论是对前进路径的进一步评论。

近年来，随着传感器和智能设备的广泛传播，物联网（IoT）系统的数据生成速度已大大增加。在物联网系统中，必须经常处理，转换和分析大量数据，以实现各种物联网服务和功能。机器学习（ML）方法已显示出其物联网数据分析的能力。但是，将ML模型应用于物联网数据分析任务仍然面临许多困难和挑战，特别是有效的模型选择，设计/调整和更新，这给经验丰富的数据科学家带来了巨大的需求。此外，物联网数据的动态性质可能引入概念漂移问题，从而导致模型性能降解。为了减少人类的努力，自动化机器学习（AUTOML）已成为一个流行的领域，旨在自动选择，构建，调整和更新机器学习模型，以在指定任务上实现最佳性能。在本文中，我们对Automl区域中模型选择，调整和更新过程中的现有方法进行了审查，以识别和总结将ML算法应用于IoT数据分析的每个步骤的最佳解决方案。为了证明我们的发现并帮助工业用户和研究人员更好地实施汽车方法，在这项工作中提出了将汽车应用于IoT异常检测问题的案例研究。最后，我们讨论并分类了该领域的挑战和研究方向。

背景信息：在过去几年中，机器学习（ML）一直是许多创新的核心。然而，包括在所谓的“安全关键”系统中，例如汽车或航空的系统已经被证明是非常具有挑战性的，因为ML的范式转变为ML带来完全改变传统认证方法。目的：本文旨在阐明与ML为基础的安全关键系统认证有关的挑战，以及文献中提出的解决方案，以解决它们，回答问题的问题如何证明基于机器学习的安全关键系统？'方法：我们开展2015年至2020年至2020年之间发布的研究论文的系统文献综述（SLR），涵盖了与ML系统认证有关的主题。总共确定了217篇论文涵盖了主题，被认为是ML认证的主要支柱：鲁棒性，不确定性，解释性，验证，安全强化学习和直接认证。我们分析了每个子场的主要趋势和问题，并提取了提取的论文的总结。结果：单反结果突出了社区对该主题的热情，以及在数据集和模型类型方面缺乏多样性。它还强调需要进一步发展学术界和行业之间的联系，以加深域名研究。最后，它还说明了必须在上面提到的主要支柱之间建立连接的必要性，这些主要柱主要主要研究。结论：我们强调了目前部署的努力，以实现ML基于ML的软件系统，并讨论了一些未来的研究方向。

恶意软件系列的分类对于全面了解他们如何感染设备，计算机或系统的全面了解至关重要。因此，恶意软件识别使安全研究人员和事件响应者能够采取防止恶意软件的预防措施并加速缓解。由于这些序列代表恶意软件的行为，恶意软件由恶意软件制作的API呼叫序列是广泛利用的机器和深度学习模型的特征。但是，传统的机器和深度学习模型仍然无法捕获API呼叫之间的序列关系。另一方面，基于变压器的模型作为整体过程序列，并且由于多针注意机制和位置嵌入而学习API调用之间的关系。我们的实验表明，具有一个变压器块层的变压器模型超越了广泛使用的基础架构，LSTM。此外，伯特或犬，预先训练的变压器模型，在根据评估指标，F1分数和AUC分数分类高度不平衡恶意软件系列方面表现优于分类高度不平衡的恶意软件系列。此外，拟议的基于袋的随机变压器森林（RTF），伯特或犬的集合，已经达到了四个数据集中的三个，特别是最先进的F1 - 在一个常用的基准数据集中得分为0.6149。