纵深防御执行层
三篇系列:Paper-01 语义覆盖 SEC=1 →·Paper-02 Brain-LLM 微调 →·Paper-03纵深防御执行层(本篇)安全链:P(unsafe) ≤ H·(1−R_L2)·(1−R_L3)
Defense-in-Depth Execution Layer — 在 Paper-01/02 的语义覆盖与 Brain-LLM 路由之外,引入三层纵深防御执行架构,将自然语言执行误差链的最终一关”物理执行监控”闭合,首次实现 FPR=0%()的正式验证。
摘要
在高安全要求的输电线路作业场景中,即使语义路由已经正确(Paper-01/02 验证),执行层仍面临三类残留风险:规程合规失效(任务指令在规程外)、语义路由错误(危险对混淆)、和物理执行偏差(力矩/位移超限)。
本文提出三层纵深防御执行架构,将三类风险分别在 L1(领域规则守卫)、L2(正交化词汇语义路由)、L3(STL 执行监控)三层独立拦截。
核心理论贡献为跨域正交化原理(Cross-Domain Orthogonalization Principle):通过纳入来自”安装”任务域的相位标签(Phase Labels),人为扩大危险对 的嵌入距离,从 ( v1.0)提升至 (v2.0),增幅 +54%,从根本上消除布里丹之驴困境(两个语义等距但目的相反的路由选项)。
L3 层 STL-101/102 执行监控在 680 次参数化仿真(噪声扫描 + 时刻扫描 + 位置偏移)中验证:FPR=0%(,规格噪声 4 倍),S2/S3 错误执行场景拦截率 100%()。
关键数字速查
+54%
安全间距扩大
d(R07,R09): 0.1225→0.1889
FPR=0%
STL-101 误触发率
σ≤2.0 N·m(4× 规格噪声)
680 次
参数化仿真
三维扫描:噪声×时刻×位移
100%
S2/S3 拦截率
t_act=25s,全部噪声级别
四点核心贡献
C1 · 跨域正交化原理
Cross-Domain Orthogonalization Principle
通过纳入来自”安装”任务域的相位标签(Phase Labels:P2-Remove / P3-Install),在不增加词汇表规模的前提下,将危险对语义距离提升 +54%,消除布里丹之驴困境。该原理与使用的 LLM 模型无关(迁移性实验验证)。
C2 · 三层纵深防御架构
L1/L2/L3 独立可验证防御层
L1 基于规程词汇表的领域规则守卫;L2 基于正交化词汇 的语义路由加二门检测;L3 基于 STL-101/102 形式化时序逻辑的物理执行监控。三层各自独立形式化验证,失效互补。
C3 · STL-101/102 执行监控
形式化时序逻辑约束实时物理安全
STL-101 为力矩约束(,),STL-102 为位置约束(角位移验收)。两者共同构成物理最后防线,提供 4.6 N·m 安全裕度,FAILSAFE 直接实例化为 Flow-Jump 系统的 Jump 集。
C4 · 安全链闭合
三篇系列安全链 P(unsafe) ≤ H·(1−R_L2)·(1−R_L3) 完整验证
Paper-01(SEC=1)+ Paper-02(H=0.016)+ Paper-03(R_L3≥99%)三层证据包(EvidencePack)联合约束,将系统级危险概率上界降至 ≤155 ppm,完成从语言指令到物理执行的安全保证闭环。
三层防御架构
| 防御层 | 对应 EvidencePack 阶段 | 核心机制 | 拦截条件 |
|---|---|---|---|
| L1 领域规则守卫 | Stage 1 | 规程词汇表边界检测 | 指令超出 范围 |
| L2 正交化语义路由 | Stage 2 | v2.0 + 二门检测 | 路由歧义度 |
| L3 STL 执行监控 | Stage 3 | STL-101/102 形式化约束 |
各层独立可验证:L1 由 SEC=1(Paper-01)保证覆盖;L2 由跨域正交化原理保证间距;L3 由 STL 鲁棒性定理()保证执行安全。