Industry 5.0's increasing integration of IT and OT systems is transforming industrial operations but also expanding the cyber-physical attack surface. Industrial Control Systems (ICS) face escalating security challenges as traditional siloed defences fail to provide coherent, cross-domain threat insights. We present BRIDG-ICS (BRIDge for Industrial Control Systems), an AI-driven Knowledge Graph (KG) framework for context-aware threat analysis and quantitative assessment of cyber resilience in smart manufacturing environments. BRIDG-ICS fuses heterogeneous industrial and cybersecurity data into an integrated Industrial Security Knowledge Graph linking assets, vulnerabilities, and adversarial behaviours with probabilistic risk metrics (e.g. exploit likelihood, attack cost). This unified graph representation enables multi-stage attack path simulation using graph-analytic techniques. To enrich the graph's semantic depth, the framework leverages Large Language Models (LLMs): domain-specific LLMs extract cybersecurity entities, predict relationships, and translate natural-language threat descriptions into structured graph triples, thereby populating the knowledge graph with missing associations and latent risk indicators. This unified AI-enriched KG supports multi-hop, causality-aware threat reasoning, improving visibility into complex attack chains and guiding data-driven mitigation. In simulated industrial scenarios, BRIDG-ICS scales well, reduces potential attack exposure, and can enhance cyber-physical system resilience in Industry 5.0 settings.


翻译:工业5.0中信息技术(IT)与运营技术(OT)系统的深度融合正在重塑工业运营模式,同时也扩大了信息物理系统的攻击面。传统孤立的防御体系难以提供跨领域协同的威胁洞察,导致工业控制系统(ICS)面临日益严峻的安全挑战。本文提出BRIDG-ICS(工业控制系统桥梁框架),这是一种基于人工智能的知识图谱框架,旨在实现智能制造环境下的情境感知威胁分析与网络弹性定量评估。该框架通过融合异构工业数据与网络安全数据,构建统一的工业安全知识图谱,将资产、漏洞和攻击行为与概率化风险指标(如漏洞利用可能性、攻击成本)进行关联。这种统一的图结构表示支持基于图分析技术的多阶段攻击路径模拟。为增强图谱的语义深度,框架采用大型语言模型(LLMs):领域专用LLMs能够提取网络安全实体、预测关联关系,并将自然语言描述的威胁信息转化为结构化的图谱三元组,从而通过补充缺失关联与潜在风险指标来丰富知识图谱。这种经人工智能增强的统一知识图谱支持多跳、因果感知的威胁推理,提升对复杂攻击链的可视化能力,并为数据驱动的缓解措施提供指导。在模拟工业场景中,BRIDG-ICS展现出良好的可扩展性,能有效降低潜在攻击暴露风险,有望提升工业5.0环境下信息物理系统的网络弹性。

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