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將獨一無二且高安全性的心跳波形結合於支付認證
Arm Design Contest 2017 冠軍隊伍清華大學「來自新心的秘密」預見安「心」支付的另一種可能

【作者: 安謀】   2017年12月26日 星期二

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圖一 :  Arm副總裁暨嵌入式及車用事業群總經理John Ronco (左一) 頒發 2017 Arm Design Contest設計競賽冠軍獎金15萬元。
圖一 : Arm副總裁暨嵌入式及車用事業群總經理John Ronco (左一) 頒發 2017 Arm Design Contest設計競賽冠軍獎金15萬元。

2017 年 Arm Design Contest 由來自國立清華大學工程與系統科學系的「來自新心的秘密」隊伍奪冠,他們看到近期支付認證成為火熱話題,加上日前已有實作Arm Cortex-M4 相關開發板的經驗,於是將先前心跳波形感測的研究結合行動支付,作為呼應今年 Arm Design Contest 題目「安謀思創Arm Strong, Make it BIG」的參賽作品。


今年即將畢業的陳芃慈同學,在指導教授吳順吉的帶領下,其研究項目即為心跳波形偵測的相關議題,並在校內已有相當不錯的研究成果。另外兩位團隊成員邵乃俊與魏士穎先前已使用基於 Cortex-M4 的開發平台參加過清華大學的校內競賽。


在校內取得優勝後,他們期望挑戰更高的殿堂。在包括時間點、比賽指標性以及提供統一的競賽平台與資料庫等多方考量下,決議參加今年的 Arm Design Contest,同時為呼應近期市場相當熱門的行動支付議題,決定結合行動支付概念參賽。如今,能夠在全國多個隊伍中脫穎而出,也讓他們興奮不已。


吳順吉教授表示,團隊一開始是在 MATLAB 上進行開發心率應用,並導入 PC 平台的 LabView 進行實作,而後希望能將心跳波形偵測的系統小型化,便導入 Cortex-M4 開發板進行測試,故在比賽前,就已經有使用 Cortex-M4 處理器開發的經驗。此外,Arm 的架構內整合了具高度安全性且廣泛被業界使用的 TrustZone 技術,未來若發展支付相關商業應用時,將可提供業界所需的高度可靠性與安全性。


陳芃慈同學自大三開始便進行心跳波形感測的研究,當時所從事的項目僅專注於演算法編寫。她表示藉由參加這次的競賽,有機會從演算法跨足到硬體程式的編寫並產生興趣,加上近期由於畢業後面臨求職,發現現今業界所需的人才為能兼顧軟硬體的專業人員,因此非常慶幸當初團隊決定參賽,進而跨足原本未熟悉的新領域。


魏士穎同學表示,心跳波形偵測技術是一項獨一無二且難以複製的活體生物特徵,即便量測到他人的心跳波形,也無手段能複製這樣的生物特徵,對比時下流行的指紋與虹膜辨識則可能透過許多手段複製。吳順吉教授進一步補充,心跳波形所需的 ECG 感測器成本並不會高於指紋辨識,除了由於心跳波形屬於持續訊號需要一些量測時間,比起辨識 2D 圖像的指紋,心跳波形更為簡單,擷取訊號後的辨識時間也相當短。


「來自新心的秘密」先前在轉移時,就將心跳波形偵測的演算法進行最佳化,在評估處理器效能後,便認定 Cortex-M4 的效能絕對能滿足他們團隊對於演算效能的需求,畢竟他們的作品不僅需要 MCU 功能,還需使用 Cortex-M4 的運算力進行心跳波形的認證演算。


負責進行系統導入的邵乃俊同學表示,先前由 PC 架構轉向 Cortex-M4 架構時雖有陣痛期,但由於開發社群資料完整,很快就能上手。在轉移到 Cortex-M4 後,不僅具備低功耗特性且效能也相當充裕,大會指定的開發板亦提供完整的 I/O 介面,有利於在小巧的單板實現複雜的演算法。在此次比賽後,其對 Cortex-M4 有更深的了解,並希望接下來能有時間繼續深研此次未涉獵的功能。同時,因為比賽接觸到 Arm 的其它架構,在架構具開發一致性下,也有興趣在更高效能的平台測試更完整的演算法。


同時因意法半導體 (STMicroelectronics) 所提供的資料庫相當完整,即便目前繁體中文的相關資料相對較少,但所幸英文相關的開發資料相當齊全,因此,透過這些資源自行摸索嘗試,使他們能夠順利完成此次的參賽課題。


在完成此次的競賽後,「來自新心的秘密」不僅對於 Cortex-M4 有更深入的了解,也在此次的競賽過程中,獲得不少關於 Arm 旗下架構的資訊。他們期許未來能將此次的心跳波形感測技術商用,提供更安全、便利的個人認證技術。


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