[论文解读] Sovereign AI at the Front Door of Care: A Physically Unidirectional Architecture for Secure Clinical Intelligence

Vasu Srinivasan, Dhriti Vasu|arXiv (Cornell University)|Mar 26, 2026

Adversarial Robustness in Machine Learning被引用 0

一句话总结

该论文主张一种主权AI架构，在设备端进行推断，输入数据通过物理单向广播通道传送，消除网络中介的攻击向量，并在隔离网络的终端上实现威胁模型的降低。

ABSTRACT

We present a Sovereign AI architecture for clinical triage in which all inference is performed on-device and inbound data is delivered via a physically unidirectional channel, implemented using receive-only broadcast infrastructure or certified hardware data diodes, with no return path to any external network. This design removes the network-mediated attack surface by construction, rather than attempting to secure it through software controls. The system performs conversational symptom intake, integrates device-captured vitals, and produces structured, triage-aligned clinical records at the point of care. We formalize the security properties of receiver-side unidirectionality and show that the architecture is transport-agnostic across broadcast and diode-enforced deployments. We further analyze threat models, enforcement mechanisms, and deployment configurations, demonstrating how physical one-way data flow enables high-assurance operation in both resource-constrained and high-risk environments. This work positions physically unidirectional channels as a foundational primitive for sovereign, on-device clinical intelligence at the front door of care.

研究动机与目标

• 在受监管的AI部署（临床护理、金融、国防）中，驱动连通性与主权之间的张力。
• 提出一种消除网络接口并依赖单向入站通道进行数据进入的主权AI架构。
• 在该架构下，对威胁模型的降低与攻击面消除进行形式化描述。
• 展示实现模式并讨论监管含义与限制。

提出的方法

• 定义两类对手（远程与物理）并建立正式威胁模型。
• 分解攻击面并证明在主权约束下远程攻击面为空。
• 将接收端单向性形式化为核心入站通道原语并评估执行机制。
• 描述广播数据广播作为具备地址化载荷传递与跨部署配置的单向入站通道的主权特性。
• 论证通道可达性与图结构隔离以防止横向移动、蠕虫传播和僵尸网络加入。
• 详细的密码学会话与密钥传递架构，采用带外光学密钥传递与在计算上的安全性保证。

实验结果

研究问题

• RQ1 具有没有网络接口且仅通过物理单向入站通道的终端是否能够从根本上消除远程网络攻击面？
• RQ2 广播数据广播与单向接收如何限制攻击者在机构图中的可达性与横向移动？
• RQ3 在广播入站的主权架构中，安全传递每终端会话载荷所需的密码学与操作要求有哪些？
• RQ4 哪些部署配置能够强制单向性，它们的相对保证等级如何？
• RQ5 在受监管环境中实施广播零信任边缘计算的监管影响与实际限制有哪些？

主要发现

• 通过体系结构构造消除了远程攻击面：没有入站接口可被远程访问。
• 当终端没有网络接口并依赖单向入站通道时，横向移动、蠕虫传播和僵尸网络加入变得不可能。
• 广播数据广播使对个别终端的地址化载荷传递成为可能且无需返回路径，支持舰队级更新。
• 通过带外光学通道传递会话密钥，载荷在每个会话密钥下进行加密，在标准原语下提供计算安全性。
• 单向性的执行强度因硬件、硬件数据二极管或基于策略的配置而异，但核心威胁模型的降低在所有配置下都成立。
• 综合威胁模型的降低通过从网络交易能力的架构移除来重新框定零信任。