Intelligenza artificiale in modalità ludica: come se la cava l’IA con il gioco di carte «Cyber Shield»?
«Cyber Shield» è il nuovo cosiddetto gioco serio dell’esercito svizzero mirato alla sensibilizzazione e allo sviluppo di una comprensione di base nell’ambito della cibersicurezza, nonché della sicurezza e della difesa elettromagnetica. Finora questo gioco era stato sviluppato e analizzato esclusivamente sulla base di lunghe partite persona contro persona. Per migliorare questo processo, armasuisse Scienza e tecnologia (S+T) sta attualmente sviluppando un’intelligenza artificiale in grado di assumere il ruolo di uno o più giocatori.
Matthias Sommer, Ricerca operativa e analisi di sistemi presso armasuisse Scienza e tecnologia, Stefan Lehmann, Cyber Protection nel progetto Comando Ciber
Introduzione al gioco «Cyber Shield»
Cyber Shield è un gioco strategico per due giocatori, ossia 1 contro 1. L’obiettivo consiste nell’aumentare in modo sicuro le dimensioni delle proprie reti. Più robuste sono le reti di un giocatore, più punti valgono le sue reti. Numerose e insidiose minacce informatiche possono essere utilizzate per indebolire le reti dell’avversario e ridurne il valore in punti. Il primo giocatore che raggiunge un punteggio di 10 o più punti vince immediatamente la partita. Un giocatore che non riesce a pescare una carta o il cui punteggio in qualsiasi momento è pari o inferiore a −10 perde immediatamente la partita. I giocatori si alternano in fasi di gioco attive e passive e all’inizio del loro turno estraggono nuove carte dal proprio mazzo. Si giocano carte tra quelle in mano, ponendole al centro del tavolo nella propria area giocatore. Turno dopo turno si vengono a creare reti sempre più complesse e lo scenario delle minacce aumenta costantemente in una sfida inesorabile.
Problema
Una difficoltà nello sviluppo dei giochi strategici è che il gioco deve essere da un lato equilibrato e dall’altro emozionante. Nessuna carta, per esempio, può essere tanto dominante da produrre una vittoria inevitabile quando viene giocata. Nei giochi complessi, come nel caso di «Cyber Shield» dell’esercito svizzero, non è tuttavia chiaro fin da principio se il gioco è equilibrato, ossia se per esempio non c’è una carta troppo dominante o se esiste una singola strategia in grado di condurre sempre alla vittoria. Già con un numero relativamente ridotto di carte, infatti, le combinazioni sono numerose. Per chiarire questi aspetti, finora venivano analizzate le partite di giocatori reali. Tuttavia, siccome ogni partita richiede tempo e i risultati sono disponibili solo in forma analogica, l’autore del gioco non ha modo di valutare in maniera definitiva numerosi casi speciali che si verificano solo molto di rado.
Migliaia di partite giocate in brevissimo tempo grazie alla digitalizzazione
Per questo motivo è più efficiente digitalizzare il gioco e sviluppare poi agenti software in grado di testarlo con lungimiranza strategica. Un metodo che consente di ottenere proprio questo è il cosiddetto Reinforcement Learning. Nato nel campo dell’intelligenza artificiale, questo metodo apprende la strategia vincente di un gioco tramite tentativi ed errori ed è successivamente in grado di applicarla in partite contro altri agenti software o anche contro giocatori reali.
Nel caso di «Cyber Shield», un collaboratore di armasuisse Scienza e tecnologia e uno della Difesa hanno messo in pratica il processo sopra descritto in collaborazione con un partner di ricerca esterno. Dai primi test è emerso che gli «agenti intelligenti» così sviluppati sono in grado di tenere testa a un giocatore umano. In questo modo ora è possibile disputare migliaia di partite in brevissimo tempo, tenendo al contempo traccia di ogni carta giocata.
Conoscenze acquisite previste
Poiché il progetto è iniziato appena nell'autunno 2023, non sono ancora disponibili risultati consolidati. Quello che tuttavia si delinea fin d’ora, e che rappresenta il risultato principale, è che il gioco non può essere «rotto». Ciò significa che non c’è una strategia vincente universalmente dominante. Esempi di altre possibili affermazioni da valutare / caratteristiche da considerare potrebbero essere:
- Non c’è alcuna correlazione statistica tra giocatore iniziale e probabilità di vittoria: entrambi i giocatori vincono con la stessa frequenza.
- Il numero medio di turni di gioco a partita fino alla vittoria di un giocatore è pari a 35, anche se ci sono partite con solo 6 o anche fino a 60 turni.
- Per l’andamento dei punteggi si veda la figura 1.
- Frequenza delle carte giocate a partita (ossia quanto spesso è stata giocata ogni carta).
- Guadagno medio di punti per ogni singola carta (ossia in che modo ogni carta giocata influisce sul punteggio dei due giocatori).
È inoltre possibile parametrizzare le strategie degli agenti. Per esempio, è possibile impostare l’aggressività di un agente. In questo modo è possibile ottenere informazioni sulla correlazione tra aggressività e «probabilità di vittoria».
L’acquisizione di queste conoscenze contribuisce allo sviluppo del gioco «Cyber Shield». Così facendo è possibile integrare anche aspetti informatici più complessi e sensibilizzare la truppa rispetto agli stessi. In ultima analisi, in questo modo si promuove anche la comprensione di base nel settore della cibersicurezza.
Cyber Shield – Il gioco serio sulla sicurezza informatica (admin.ch) (tedesco)