Інтеграція тестування безпеки в конвеєри контролю якості за допомогою змагального машинного навчання
Анотація
Метою дослідження була теоретична систематизація підходів до підвищення стійкості машинного навчання систем у кіберзахисті через інтеграцію тестування на стійкість у процесі забезпечення захисту. Методологія охоплювала систематизацію машинного навчання – напрямів у кіберзахисті, аналіз стратегій протидії ворожим атакам та case study інтеграції в забезпечення якості та операції з машинного навчання. Встановлено, що використання технологій машинного навчання у кіберзахисті забезпечує автоматизацію виявлення та реагування на загрози (аномалії у мережах, поведінковий аналіз, антифішинг, антифрод, класифікація malware). Основними перевагами є масштабованість, швидкість реагування, предиктивність та ефективність у складних середовищах, тоді як ключові ризики охоплюють залежність від якості даних, хибні спрацювання, вразливість до adversarial- та poisoning-атак, а також проблеми приватності й пояснюваності. Виявлено, що у змагальному машинному навчання виділено три сценарії атак (white-box, black-box, gray-box) та їх класи, отруєння даних, конфіденційність/висновок, вилучення моделі, генеративний штучний інтелект. Підкреслено, що змагальне машинне навчання охоплює не лише технічний, а й нормативний та етичний виміри, пов’язані з принципами конфіденційності, справедливості та прозорості у використанні штучного інтелекту. Представлено багаторівневі стратегії захисту, інтегровані в життєвий цикл моделей машинного навчання – на рівні даних, під час навчання, після навчання, на етапах розгортання та інференції. Практичні кейси продемонстрували доцільність застосування машинного навчання та протидії відмиванню коштів у різних доменах – від мережевої безпеки та центру операцій безпеки до розроблення та експлуатації / безперервної інтеграції / безперервного постачання, фінансового сектору, стрес-тестування конвеєрів машинного навчання, а також забезпечення якості й експлуатації машинного навчання. Практична значущість полягає в можливості використання отриманих результатів фахівцями з кібербезпеки, фінансовими аналітиками та інженерами з експлуатації машинного навчання для підвищення ефективності центру операцій безпеки, інтеграції змагального тестування та забезпечення стійкості моделей машинного навчання у виробничих середовищах
Ключові слова
стійкість моделей; вразливості алгоритмів; метрики стійкості; автоматизоване тестування; життєвий цикл моделей; захисні механізми
Використані джерела
- Adversarial robustness evaluation metric. (2025). Retrieved from https://www.ibm.com/docs/en/watsonx/ saas?topic=metrics-adversarial-robustness&utm_source=.
- Agarwal, A., & Nene, M.J. (2025). Advancing trustworthy AI: A comparative evaluation of AI robustness toolboxes. SN Computer Science, 6, article number 234. doi: 10.1007/s42979-025-03785-w.
- Amazon Web Services. (n.d.). Metrics for CI/CD pipelines. Retrieved from https://docs.aws.amazon.com/ prescriptive-guidance/latest/strategy-cicd-litmus/metrics-for-cicd-pipelines.html?utm_source=.
- Bagai, R., Masrani, A., Ranjan, P., & Najana, M. (2024). Implementing continuous integration and deployment (CI/CD) for machine learning models on AWS. International Journal of Global Innovations and Solutions. doi: 10.21428/e90189c8.9cb39c55.
- Bena, N., Anisetti, M., Gianini, G., & Ardagna, C.A. (2024). Certifying accuracy, privacy, and robustness of MLBased malware detection. SN Computer Science, 5(1), article number 710. doi: 10.1007/s42979-024-03024-8.
- Bountakas, P., Zarras, A., Lekidis, A., & Xenakis, C. (2023). Defense strategies for adversarial machine learning: A survey. Computer Science Review, 49, article number 100573. doi: 10.1016/j.cosrev.2023.100573.
- El Gharbaoui, O., Kiyadi, I., & El Boukhari, H. (2024). Evaluating AI and ML in network security: A comprehensive literature review. Procedia Computer Science, 251, 727-733. doi: 10.1016/j.procs.2024.11.176.
- Fessenko, D.S., & Jasperse, A. (2025). Ethics at the heart of AI regulation. AI and Ethics, 5, 3387-3398. doi: 10.1007/ s43681-024-00562-y.
- Filus, K., & Domańska, J. (2024). Similarity-driven adversarial testing of neural networks. Knowledge-Based Systems, 305, article number 112621. doi: 10.1016/j.knosys.2024.112621.
- Gajbhiye, B., Aggarwal, A., & Jain, S. (2024). Automated security testing in DevOps environments using AI and ML. International Journal for Research Publication and Seminar, 15(2), 259-271. doi: 10.36676/jrps.v15.i2.1472.
- Gala, D.L., Molleda, J., & Usamentiaga, R. (2025). Evaluating the impact of adversarial patch attacks on YOLO models and the implications for edge AI security. International Journal of Information Security, 24, article number 154. doi: 10.1007/s10207-025-01067-3.
- Gopireddy, S.R. (2024). AI-powered code review and vulnerability detection in DevOps pipelines. Journal of Scientific and Engineering Research, 11(10), 124-129.
- Guo, J., Bao, W., Wang, J., Ma, Y., Gao, X., Xiao, G., Liu, A., Dong, J., Liu, X., & Wu, W. (2023). A comprehensive evaluation framework for deep model robustness. Pattern Recognition, 137, article number 109308. doi: 10.1016/j.patcog.2023.109308.
- ISO/IEC 23894:2023. (2023). Information technology – artificial intelligence – guidance on risk management. Retrieved from https://www.iso.org/standard/77304.html?utm_source=.
- Jedrzejewski, F.V., Thode, L., Fischbach, J., Gorschek, T., Mendez, D., & Lavesson, N. (2024). Adversarial machine learning in industry: A systematic literature review. Computers & Security, 145, article number 103988. doi: 10.1016/j.cose.2024.103988.
- Jiang, L., & Torra, V. (2023). Data protection and multi-database data-driven models. Future Internet, 15(3), article number 93. doi: 10.3390/fi15030093.
- Jiang, X., Xia, Y., Zhang, X.-P., & Ma, J. (2022). Robust image matching via local graph structure consensus. Pattern Recognition, 126, article number 108588. doi: 10.1016/j.patcog.2022.108588.
- Kashefi, P., Kashefi, Y., & Mirsaraei, A.G. (2024). Shaping the future of AI: Balancing innovation and ethics in global regulation. Uniform Law Review, 29(3), 524-548. doi: 10.1093/ulr/unae040.
- Khaleel, Y.L., Habeeb, M.A., Albahri, A.S., Al-Quraishi, T., Albahri, O.S., & Alamoodi, A.H. (2024). Network and cybersecurity applications of defense in adversarial attacks: A state-of-the-art using machine learning and deep learning methods. Journal of Intelligent Systems, 33(1), article number 20240153. doi: 10.1515/ jisys-2024-0153.
- Kim, T.W., & Strudler, A. (2023). Should robots have rights or rites? Communications of the ACM, 66(6), 78-85. doi: 10.1145/3571721.
- Kotenko, D., & Khlaponin, Y. (2024). Artificial intelligence in cyber attack detection and prevention systems: Prospects and challenges. Underwater Technologies, 1(14), 48-55. doi: 10.32347/uwt.2024.14.1203.
- Liu, R., Shi, J., Chen, X., & Lu, C. (2024). Network anomaly detection and security defense technology based on machine learning: A review. Computers and Electrical Engineering, 119(A), article number 109581. doi: 10.1016/j. compeleceng.2024.109581.
- Macas, M., Wu, C., & Fuertes, W. (2024). Adversarial examples: A survey of attacks and defenses in deep learningenabled cybersecurity systems. Expert Systems with Applications, 238(E), article number 122223. doi: 10.1016/j. eswa.2023.122223.
- Malatji, M., & Tolah, A. (2025). Artificial intelligence (AI) cybersecurity dimensions: A comprehensive framework for understanding adversarial and offensive AI. AI and Ethics, 5, 883-910. doi: 10.1007/s43681-024-00427-4.
- Microsoft Security. (n.d.). How Microsoft secures generative AI. Retrieved from https://www.microsoft.com/content/ dam/microsoft/final/en-us/microsoft-brand/documents/EN-US_BDM_Microsoft_Security_Whitepaper_v3.pdf.
- MLOps: Continuous delivery and automation pipelines in machine learning. (n.d.). Retrieved from https://cloud.google.com/architecture/mlops-continuous-delivery-and-automation-pipelines-in-machine-learning?utm_ source=.
- Musser, M., et al. (2023). Adversarial machine learning and cybersecurity: Risks, challenges, and legal implications. Georgetown: CSET. doi: 10.51593/2022CA003.
- National Institute of Standards and Technology. (2023). Artificial Intelligence: A taxonomy of AI risk and a framework for assessing AI risk (NIST AI 100-1). Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology. doi: 10.6028/NIST.AI.100-1.
- Neretin, O., & Kharchenko, V. (2022). Ensurance of artificial intelligence systems cyber security: Analysis of vulnerabilities, attacks and countermeasures. Academic Journals and Conferences, 12, 7-22. doi: 10.23939/ sisn2022.12.007.
- OpenAI. (2024). GPT-4o system card. Retrieved from https://cdn.openai.com/gpt-4o-system-card.pdf?utm_ source=.
- Polemi, N., & Praça, I. (2023). Multilayer framework for good cybersecurity practices for AI. Attiki: European Union Agency for Cybersecurity.
- Roshanaei, M., Khan, M.R., & Sylvester, N.N. (2024). Enhancing cybersecurity through AI and ML: Strategies, challenges, and future directions. Journal of Information Security, 15(3), 320-339. doi: 10.4236/jis.2024.153019.
- Saeed, M.M., & Alsharidah, M. (2024). Security, privacy, and robustness for trustworthy AI systems: A review. Computers and Electrical Engineering, 119(B), article number 109643. doi: 10.1016/j.compeleceng.2024.109643.
- Sarhan, B.B., & Altwaijry, N. (2023). Insider threat detection using machine learning approach. Applied Sciences, 13(1), article number 259. doi: 10.3390/app13010259.
- Steidl, M., Felderer, M., & Ramler, R. (2023). The pipeline for the continuous development of artificial intelligence models – current state of research and practice. Journal of Systems and Software, 199, article number 111615. doi: 10.1016/j.jss.2023.111615.
- Vadde, B.C., & Munagandla, V.B. (2023). Integrating AI-driven continuous testing in DevOps for enhanced software quality. Journal of Artificial Intelligence in Medicine, 14(1), 505-515.
- Vassilev, A., Oprea, A., Fordyce, A., Anderson, H., Davies, X., & Hamin, M. (2025). Adversarial machine learning: A taxonomy and terminology of attacks and mitigations. Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology. doi: 10.6028/NIST.AI.100-2e2025.
- Velaga, S.P. (2024). Case studies of successful CI/CD pipeline implementations for Machine Learning and AI. International Journal of Research and Analytical Reviews, 11(3), 137-145.
- Yaseen, A. (2023). The role of machine learning in network anomaly detection for cybersecurity. Sage Science Review of Applied Machine Learning, 6(8), 16-34.
- Zhu, J., Xu, G., Lorenzi, F., Glavic, B., & Salimi, B. (2025). Stress-testing ML pipelines with adversarial data corruption. Proceedings of the VLDB Endowment, 18(11), 4668-4681. doi: 10.14778/3749646.3749721.