#英國小學 #秋季學期
「船到橋頭自然直」,從外籍新娘到老神在在的地方媽媽,不同文化思考和教育制度,孩子入學媽媽也學習。英國的小學制服以前介紹過,今天開始來說說盎格魯薩克遜人表面嚴肅、實際悶騷到骨子裏,整年度 #多如牛毛的各種校園活動 (每間學校略有不同,可能有幾項不參加/每年規畫不同項目,但是八九不離十、小學七年都在搞這些)
** School Lunch
學校午餐每天在廚房現煮,菜單固定,通常三週為一個週期、15天份不同午餐、每天的主菜選擇三種 (熱食、輕食和素食)、加上不同的配菜和甜點,菜單安排通常遵循傳統每週四吃咖喱、每週五吃魚,其他天可能有義大利麵、pizza、牧羊人派、起司焗義粉、漢堡熱狗堡潛艇堡、烤雞或豬排... 偶爾可能有炒麵;英格蘭地區公立小學 #二年級以下毋須付費,三年級以上每天大約三鎊,也可以自備午餐 (冷食,不提供加熱設備),有些學校允許家長預約付費到學校和比較年幼的孩子共進午餐,朋友參加過覺得學校午餐不錯吃,我想她應該是饑不擇食、不用煮飯洗碗怎樣都好吧,哈哈哈哈哈。
** Snacks
每天有 1-2 次的點心時間,可以自己帶符合健康原則的點心,像是水果、蔬菜棒或麵包條,不能帶巧克力棒或洋芋片,因為可能引發某些學生的過敏反應、大部份學校 #禁帶堅果類。公立學校通常免費供應整籃水果和牛奶,要吃自己拿,數量太多吃不完還會發給學生帶回家。常見的點心水果是蘋果、橘子和香蕉,英國人習慣不洗不削果皮直接吃,不可思議但是世世代代這麼吃好像也沒怎樣。
** Wraparound childcare
課外時段服務,類似安親班的功能。一般小學早上 8:45 上學、下午 3:15 放學,如果父母因為上班之類的因素來不及接送,除了請有立案的 childminder 或是和朋友約定互相支援之外,也可以付費提早到校 (最早可能七點半) 和延後離開 (最晚五點半左右),除了整個月 (或學期) 固定時間制有些學校可以臨託,參加wraparound 的學生不分年級大家集和在一起,依照個別愛好和天氣,分組作手工、玩玩具或者在室外跑跳,總之 #都在玩,早上八點和下午四點半左右會提供簡單的早餐(麥片和吐司) 和點心 (這餐叫"tea",但是一點也不高貴,大抵是 sausage roll、pizza 等等能簡單加熱的食物),去過一些雙親上班參與 wraparound 孩子的家發現他們大多玩具比較少,因為英國小朋友大多七八點上床 #回家差不多要睡覺了玩個屁,而且不挑食又很能吃的孩子 #在學校吃到飽,回家不用再度餵食、馬上能上床睡覺,蠻方便的。
** Summer Born CSA
決定哪一年入學的關鍵是九月一日,在1/9之前滿三歲當年進入pre-school (或 nursery,私校稱為 foundation 或 pre-prep) 開始義務教育,滿四歲上 reception (小學預備班)、五歲一年級(...以此類推),滿五歲之前不強迫上學 (無故請假不罰); 夏天 (4-8月) 出生孩子的父母可以向地方政府申請延後一年上學,這部份以前寫過;皮蛋正是夏天生的孩子,在上學頭兩年的確感覺和秋冬出生的同儕有身材和發展的落差,不過也正如許多人說的,這些落差在三年級之後漸漸消失,也就用不著過生日時糾結是不是比同學大一歲 (延後入學的小孩如果某方面表現好,其他人可能理所當然認為「他大一歲應該的」)。
Nursery 和 pre-school 的不同在於前者偏重玩、收的孩童年齡範圍大 (有嬰幼兒),後者除了玩也注重生活基本能力的培養,可能會教些簡單的數字字母、使用剪刀... 這類的。政府提供的免費幼兒教育福利可以用在立案保姆或公私立幼兒園,公私立的不同在於公立小學附設的 pre-school 師資經過認證、有教學大綱比較有組織,但是時間比較沒彈性 (分上下午。如果上午班就是一週五天每天 9-12點;私立通常可以自選,譬如選上兩個全天和一個半天),公立小學附設、滿三歲入學的 pre-school 大部份必須穿制服、在入學前必須脫離尿布。
** After school club
課後興趣班。課外的興趣選項,常見的有棋藝、桌遊、樂器、足球、合唱團、烘焙、縫紉、電腦、游泳等等,課業需要補強的學生可能受邀參加英語或數學俱樂部,受班級推薦的特定人選則出席自治會;這些興趣班由學校老師或外聘師資主持,通常上到四點,有些選項必須付費,有些有年齡限制,絕大部份有人數限制、填志願先搶先贏,通常每位學生至少能參與一個興趣班,每學期開放興趣班填選大家... #跑得可快搶得之兇啊~~
** Individual school photographs
請專業攝影師到學校幫孩子拍照,有手足在同校的通常可以合照。去英國人家裏常能看到這些不同年度「穿著制服、看起來很smart的照片」一字排開,算是家庭傳統;大概拍照後一個月學校會發線上密碼挑照片,從5*7規格(含紙卡裱框) 到整套購買、作成鑰匙圈馬克杯各種選購項目,也可以付費下載jpg檔案。
** Harvest Festival
九月底十月初。傳達感恩和分享的意義,學校會開出一張單子,通常是乾糧罐頭之類容易儲存的生活必需品,請各家準備好帶去學校,在早會時集合這些東西、擺上很威的一大桌、講些你們都知道的感恩阿惜福阿懂得分享之類 (我也很會講的) #廢話,然後捐給慈善機構或食物銀行。
** Parent's Evening
大概在十月和五月。學校會通知家長勾選適合的時段到學校和老師談話,了解孩子在學校的情形;親師談話一對一進行,同時段不會有其他家長在場,學生本人可以參與。
** Secret Reader
通常在比較年幼的 KS1 班級,全年度邀請家長到學校為學生說故事;志願的家長在約定時間帶著自己選的書到學校、出其不意出現在孩子的教室會讓小孩走路都有風;依照故事書內容可以配合道具,譬如吹泡泡之類的、特別受孩童喜愛。
** Castle Day
通常在學期初。活生生的歷史體驗,由專門辦活動的公司到學校舉辦,主題可能是倫敦大火、維多利亞時代、希臘或羅馬,在這天全班包括老師 #打扮成古人的模樣,在學校做屬於那個年代的活動,譬如鑿井取水、手作中世紀防黑死病的香囊、拿劍盾穿盔甲排出十字軍東征的防禦隊型... 這些。
** Pen licence
鋼筆特許。不寫正體,大部份英國學校要求小孩寫連字和草寫體,從畫符階段晉升能運筆自如,學生得到這張許可、象徵『從此可以 #像大人一樣用原子筆鋼筆寫字』。
** Class Bear
通常在 Reception (四歲) 和一年級 (五歲) 的班級配有班級熊和它的週記,輪到的小朋友週末時把熊帶回家朝夕相處、並幫它拍照寫遊記,在週一帶回學校和大家分享週末做了些什麼,主要用來培養表達能力。
** Show and Tell
在比較年幼的班級裡,擬定主題,譬如「我最喜歡的玩具」,大家把最喜歡的玩具帶去學校、上台分享玩具是什麼、為什麼喜歡等等,也是表達和溝通技巧的練習。
** Golden pupil award
模範生的概念,各種名目,不一定學業成績出色才得獎。頒獎當天得獎學生的家長可能受邀出席很是得意,不過也不用太高興,比較年幼的班級為了讓大家有自信,可能整年度輪流、#通通有獎。
** Phonics badges/times tables badges
拼音和乘法表徽章。英國人學英文的方法和多數亞洲傳統教法不同,教的是字音,看到哪些字母發什麼音很自然,拼音學會就能讀字和閱讀;在每次拼音學習和乘法表(1-12) 學會時,老師會發給不同階段徽章,可能是貼紙或別針,可以自己收藏、別在制服或書包上,看起來很招搖 (也很煩,如果自己的孩子沒得到太多)。
學習自然發音可以看看BBC網站或 YouTube上的 Alphablocks,學數字或乘法表有 Numberblocks;這兩個節目也有雜誌、DVD、書籍和玩具。
** World Mental health day
十月初。世界心理健康日,可能會請小朋友配戴一截綠絲帶、穿黃色衣服上學,或是大家一起用黃色素材裝飾教室。
** Half Term
期中假。一年三學期每學期一次、每次一星期,通常在十月底、二月中和五月底。
** Guy Fawkes Night/Bonfire Night
十一月初。篝火之夜或煙火節,可能會講述節日由來和習俗,然後小孩回家像嘴裏內建鞭炮啵啵啵啵不停亂噴口水。
** Diwali
十一月初。印度新年,學校會大略介紹印度文化,可能會讓大家作一些手工,譬如用陶土作 bling bling 的燭台之類的。
** Remembrance Day
十一月中。國殤日,學習和平的真諦、不忘記戰爭的傷痛,通常會有罌粟花佈置 (大家一起作手工把花貼滿校門),也會請學生帶零錢自由購買義賣的罌粟花徽章手環等等。
** Bake Sale
不定期出現,疫情前一年至少三次,疫情後有些學校還沒辦過。請大家帶自家烘培的糕餅甜點去學校,集中好之後放學時老師會在校門口擺攤販賣、所得作為學校經費,bake sale售價很低、一片蛋糕幾十P這樣吧,問題是... 不曉得誰家拿出來的... (反正我不敢吃啦) 有的 Bake Sale 同時有票選和競賽,最受歡迎最熱賣的不要懷疑就是那些 #五顏六色滿滿糖霜的蛋糕,如果懶得自己動手,捐超市買的現成蛋糕也可以,要不就多帶點錢去買彩票(志在參加絕不要得獎),反正為學校募款是好事。
** Children in Need
十一月中。BBC 為兒童和少年募款的活動,活動代表標誌是隻單眼蒙著彩色點點眼罩的黃毛熊帕西 (Pudsey);這個活動為期一週,可能每天有不同把戲,請大家穿睡衣上學、帶硬幣去學校在地上堆成熊形(之後硬幣捐作公益)、穿點點衣上學、舉辦帕西著色比賽、把家裏的泰迪熊帶去學校參加選美比賽... 這類的,參加者建議小額捐款。
** Anti-bullying week
十一月中。倡導反霸凌、學習尊重個體差異,可能會請學生穿不成對的襪子上學 (odd socks day)。
** Flu Vaccination
十或十一月。由 NHS 團隊到學校幫學生噴流感疫苗,在九月會有意願調查、可以選擇不接受疫苗,小朋友的流感疫苗從鼻腔噴入,噴好會給乖乖貼紙和疫苗注意事項帶回家。
** Christmas tree & lights switch on
十二月初。學校立聖誕樹、點上聖誕燈飾的日子,可能會請每位學生自己作一個吊飾帶去學校掛在樹上並舉辦競賽,根據我的觀察,得獎的通常不是做得完美、家長參與太多的作品,而是 #手工感很強 歪七扭八嘴歪眼斜很有童真那種。
** Nativity Play
大約十月開始學校會排演聖誕節公演,最傳統的主題是耶穌誕生,視學校大小和學生人數多寡,可能每個年級或 KS1 (R, 1, 2年級)、KS2 (3-6) 合演一齣,每個人都有角色,主角找不怯場的學生演,害羞的小孩可能分配旁白跑龍套;扮演角色的服裝需求會在十一月左右請家長準備,最常見是純色衣褲 (Amazon, H&M, eBay, Next 有賣)、再由老師和助教加工 (他們真的很強) 作成舞台服裝;聖誕節公演門票在十二月登記,通常會演兩場或三場,每家限定索取兩張或三張票,閒雜人等不准進入、公演現場 #禁止拍攝 (有些家庭受社服保護,拍照曝露行蹤有損他們的人身安危)。公演散場門口設置捐款箱,不妨帶些現金贊助學校經費。
** Christmas Card Sale
在十月左右學校會讓孩子作聖誕節氣氛的貼圖或繪畫,讓家長自由選擇購買用這幅畫印成的卡片、禮物標籤、鑰匙圈年曆或馬克杯;學校有提成作為經費,通常大家都會捧場。
** Christmas Post Box
通常在十二月初學校會在每班設置信箱讓全校互寄聖誕卡。注重社交的家庭在頭兩年可能全班寄卡片,有些家庭因為環保因素不參加。
** Christmas Jumper day
十二月中。穿有聖誕節氛圍的毛衣上學,可能舉辦聖誕毛衣競賽看誰的毛衣最土,通常附帶小額捐款。
** Christmas lunch
十二月中。大約十一月底學校會發出聖誕節午餐菜單讓大家勾選,傳統菜色主菜必有烤火雞、配菜是烤洋芋小甘籃和約克夏布丁,甜點通常是果凍冰淇淋或巧克力樹幹蛋糕。聖誕節午餐這天早上可能會做些手工、中午大家在食堂戴著早上作的麋鹿帽、玩著聖誕拉炮一起吃午餐,喜氣洋洋。
** Christmas Carol
十二月中。在有合唱社團、宗教支持的學校或私立學校從學期開始會練唱聖誕節詩歌,在十二月時在學校禮堂或教堂演出邀請家長入席。我很喜歡聽小朋友唱聖誕歌,氣氛真摯、想到 #好不容易又一年每天起早趕晚催你去上學 潸然落淚。
** Christmas shoe box appeal
十一月初開始募集。自選性別和年齡層幫不是那麼富裕國家的小朋友準備整鞋盒的聖誕禮物,教導小朋友知足和感恩;這個活動的主辦單位是帶有強烈反同志意識的某宗教團體,如果介意也可以不參加。
** Christmas hamper appeal
大概在十月左右學校會開始徵集聖誕節禮籃的禮物。通常是日常用品,常見的有手工藝美術材料、香檳酒餅乾巧克力這類的,從各家召集的禮物由校方分類包成大禮籃當作彩票的獎品,出售彩票的所得用作學校經費。
** Christmas Fayre
十二月中的週五放學後。聖誕集市 (有些學校也會辦聖誕舞會),在學校禮堂擺攤賣有的沒的,包括上面說到的禮籃彩票,常見的還有各種糖果甜食和裝飾薑餅,大多數設有由教職人員或家長義工扮成聖誕老人和精靈的 Santa's Grotto (聖誕小屋),學校裏聖誕老人給的禮物通常是文具或童書,可能必須排很長的隊入場。
(呼!! 以上是秋季學期我能想到的,歡迎眾媽補充)
鞭毛分類 在 台灣物聯網實驗室 IOT Labs Facebook 的最佳解答
機器學習識別特徵阻絕代測 上鏈回送監理資料庫防竄改
人臉辨識加酒精鎖阻酒駕 串區塊鏈上傳比對告警
2021-05-24社團法人台灣E化資安分析管理協會元智大學多媒體安全與影像處理實驗室
本文將介紹酒精防偽人臉影像辨識系統,結合了人臉辨識、酒精鎖以及區塊鏈應用,以解決酒駕問題,並透過監控系統避免代測狀況發生。且利用區塊鏈不可修改的特性,將車輛與人臉資料串上區塊鏈,以確保駕駛人的不可否認性。
長長期以來「酒駕」都是一個很嚴肅且必須被重視的議題,儘管在2019年立法院修法酒駕及拒絕酒測的罰則,但是抱持僥倖心態的人還是數不勝數,導致因酒駕釀成車禍的悲劇還是一再重演,讓不少的家庭因此破滅。
據統計,從2015年到2018年的酒駕取締件數都逾10萬件,而因為酒駕車禍的死亡人數逾百人。在2019年酒駕新制上路以後,2020年警方酒駕取締件數有明顯下降至約6萬件,雖然成功達到嚇阻效果,但是死亡人數仍與去年前年持平,可見離完全遏止酒駕還有很長的路需要努力。
立法院於2018年三讀通過了「道路交通管理處罰條例部分條文修正案」,酒駕者必須重新考照,並且只能駕駛具有酒精鎖(Alcohol Interlock)的車輛,所謂酒精鎖,屬於車輛點火自動鎖定裝置,在汽車發動前必須進行酒測,通過才能將汽車發動,而且在每45分鐘至60分鐘後酒精鎖系統就會要求駕駛人在一定時間內進行重新酒測,以便防範在行車過程中有飲酒的情況發生,若駕駛人未遵守其要求,車子就會強制熄火並鎖死,必須回酒精鎖服務中心才能將鎖解開。
由於法案的方式無法完全遏止酒駕,因此許多創新科技或是企業致力於研究相關科技來解決酒駕的問題。
其中本田(Honda)汽車與日立(Hitachi)公司研發出手持型酒精含量檢測裝置,讓駕駛人必須在駕駛之前都先進行酒測,若酒精濃度超標就會將汽車載具上鎖,藉此避免酒駕意外或事故發生,且該技術結合了智慧鑰匙功能,若偵測到酒測值超標,車輛中的顯示面板將會發出警告訊號告知駕駛人,避免酒駕上路之問題。
另一方面則是解決酒精殘值之問題,因為有許多駕駛人都會認為,休息一下後,身體也無感到不適,即駕車出門,等到駕駛人被警方臨檢時才知道酒測未通過,因此收到罰單,甚至是吊銷駕照處罰等。
根據醫學研究指出,酒精是在人體體內由肝臟代謝,實際代謝時間必須看體質以及飲酒量而定。台灣酒駕防制社會關懷協會建議,喝酒後至少要10至20小時後再駕車比較安全。多數人無具備酒精代謝時間的觀念,導致駕駛人貿然上路,待意外發生或罰單臨頭時,已經為時已晚。
背景知識說明
本文介紹的方法為酒精鎖結合攝影鏡頭進行人臉辨識,並將人臉特徵資料與車輛資料串上區塊鏈,並利用區塊鏈不可篡改的特性,來避免駕駛人在解鎖酒精鎖時發生他人代測的問題。
由於人臉辨識技術具備防偽性、身分驗證的特性,因此將酒精鎖的技術結合人臉辨識,便可確認為駕駛本人。
何謂人臉辨識
人臉辨識技術屬於生物辨識的一種,基於人工智慧、機器學習、深度學習等技術,將大量人臉的資料輸入至電腦中做為模型訓練的素材,讓電腦透過演算法學習人類的面部特徵,藉以歸納其關聯性最後輸出人臉的特徵模型。
目前人臉辨識技術已經遍佈在日常生活之中,其應用面廣泛,最為常見的應用即為智慧型手機的解鎖、行動支付如LINE Pay、Apple Pay等,其他應用還包括行動網路銀行、網路郵局、社區大樓門禁管理系統、企業監控系統、機場出入關、智能ATM、中國天眼系統等。一般來說,人臉辨識皆具備以下幾個特性:
‧ 普遍性:屬於任何人皆擁有的特徵。
‧ 唯一性:除本人以外,其他人不具相同的特徵。
‧ 永續性:特徵不易隨著短時間有大幅的改變。
‧ 方便性:人臉辨識容易實施,設備容易取得,如相機鏡頭。
‧ 非接觸性:不須直接接觸儀器,也可以進行辨識,這部分考量到衛生問題以及辨識速度。
人臉辨識透過人臉特徵的分析比對進行身分的驗證,別於其他生物辨識如虹膜辨識、指紋辨識,無須近距離接觸,也可以精準地辨識身分,且具有同時辨識多人的能力。因應新冠肺炎疫情肆虐全球,人臉辨識技術也被用來管理人來人往的人流。人臉辨識的儀器可以搭配紅外線攝影機來測量人體體溫,在門禁進出管制系統中,利於提高管理效率,有效掌握到進出人員的身分,以及幫助衛生福利部在做疫調時更容易掌握到確診病患行經的足跡。
人臉辨識的步驟
人臉辨識的過程與步驟,包括人臉偵測、人臉校正、人臉特徵值的摘取,進行機器學習與深度學習、輸出人臉模型,從影像中先尋找目標人臉,偵測到目標後會將人臉進行預處理、灰階化、校正,並摘取特徵值,接著人臉資料交給電腦進行機器學習與深度學習運算,最後輸出已訓練好的模型。相關辨識的步驟,如圖1所示。
人臉偵測
基於Haar臉部檢測器的基本思想,對於一個一般的正臉而言,眼睛周圍的亮度較前額與臉頰暗、嘴巴比臉頰暗等其他明顯特徵。基於這樣的模式進行數千、數萬次的訓練,所訓練出的人臉模型,其訓練時間可能為幾個小時甚至幾天到幾周不等。利用已經訓練好的Haar人臉特徵模型,可以有效地在影像中偵測到人臉。
Python中的Dilb函式庫提供了訓練好的人臉模型,可以偵測出人臉的68個特徵點,包括臉的輪廓、眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴。基於這些特徵點的資料就能夠進行人臉偵測,如圖2~4所示。圖中左上角的部分是偵測到的分數,若分數越高,代表該張影像就越可能是人臉,右側括弧中的編號代表子偵測器的編號,代表人臉的方向,其中0為正面、1為左側、2為右側。
人臉的預處理
偵測到人臉後,要針對圖片進行預處理。通常訓練的影像與攝影鏡頭拍出來的照片會有很大的不同,尤其會受到燈光、角度、表情等影響,為了改善這類問題,必須對圖片進行預處理以減少這類的問題,其中訓練的資料集也很重要:
‧ 幾何變換與裁剪:將影像中的人臉對齊與校正,將影像中不重要的部分進行裁切,並旋轉人臉,並使眼睛保持水平。
‧ 針對人臉的兩側用直方圖均衡化:可以增強影像中的對比度,可以改善過曝的影像或是曝光不足的問題,更有效地顯示與取得人臉目標的特徵點。
‧ 影像平滑化:影像在傳遞的過程中若受到通道、劣質取樣系統或是受到其他干擾導致影像變得粗糙,藉由使用圖形平滑處理,可以減少影像中的鋸齒效應和雜訊。
人臉特徵摘取
關於人臉特徵摘取,相關的技術說明如下:
‧ 歐式距離:人臉辨識是一個監督式學習,利用建立好的人臉模型,將測試資料和訓練資料進行匹配,最直觀的方式就是利用歐式距離來計算所有測試資料與訓練資料之間的距離,選擇差距最小者的影像作為辨識結果。由於人臉資料過於複雜,且需要大量的訓練集資料與測試集資料,會導致計算量過大,使辨識的速度過於緩慢,因此需要透過主成分分析法(Principal Components Analysis,PCA)來解決此問題。
‧ 主成分分析法:主成分分析法為統計學中的方法,目的是將大量且複雜的人臉資料進行降維,只保留影像中的主成分,即為影像中的關鍵像素,以在維持精確度的前提下加快辨識的速度。先將原本的二維影像資料每列資料減掉平均值,並計算協方差矩陣且取得特徵值與特徵向量,接著將訓練集與測試集的資料進行降維,讓新的像素矩陣中只保留主成分,最後則將降維後的測試資料與訓練資料做匹配,選擇距離最近者為辨識的結果。由於影像資料經過了降維的步驟,因此人臉辨識的速度將會大幅度地提升。
‧ 卷積神經網路:卷積神經網路(Convolutional Neural Network,CNN)是一種神經網路的架構,在影像辨識、人臉辨識至自駕車領域中都被廣泛運用,是深度學習(Deep Learning)中重要的一部分。主要的目的是透過濾波器對影像進行卷積、池化運算,藉此來提取圖片的特徵,並進行分類、辨識、訓練模型等作業。在人臉辨識的應用中,首先會輸入人臉的影像,再透過CNN從影像提取像素特徵並轉換成特定形式輸出,並用輸出的資料集進行訓練、辨識等等。
何謂酒精鎖
酒精鎖(圖5)是一種裝置在車輛載體中的配備,讓駕駛人必須在汽車發動前進行酒測,通過後才能將車輛發動。且每隔45分鐘至60分鐘會發出要求,讓駕駛人在時間內再次進行檢測。
根據歐盟經驗,提高罰款金額以及吊銷駕照只有在短期實施有效,只有勸阻的效果,若在執法上不夠嚴謹,被吊照者會轉變成無照駕駛,因此防止酒駕最有效的方法就是強制讓駕駛人無法上路,這就是「酒精鎖」的設計精神。
在本國2020年3月1日起酒駕新制通過後,針對酒駕犯有了更明確且更嚴厲的規定,在酒駕被吊銷駕照者重考後,一年內車輛要裝酒精鎖,未通過酒測者無法啟動,且必須上15小時的教育訓練才能重考,若酒駕累犯三次,要接受酒癮評估治療滿一年、十二次才能重考。
許多民眾對於「酒精鎖」議論紛紛,懷疑是否會發生找其他人代吹酒精鎖的疑慮,為防範此問題,酒精鎖在啟動後的五分鐘內重新進行吹氣,且汽車在行駛期間的每45至60分鐘內,便會隨機要求駕駛重新進行酒測,如果沒有通過測量或是沒有測量,整合在汽車智慧顯示面板的酒精鎖便會發出警告,並勸告駕駛停止駕車。
對於酒精鎖的實施,目前無法完全普及到每一台車子,而且對於沒有飲酒習慣的民眾而言,根本是多此一舉,反而增加不少麻煩給駕駛。若還有每45~60分鐘的隨機檢測,會導致多輛汽車必須臨時停靠路邊進行檢測,可能加劇汽車違規停車的發生頻率。
認識區塊鏈
區塊鏈技術是一種不依賴於第三方,透過分散式節點(Peer to Peer,P2P)來進行網路數據的存儲、交易與驗證的技術方法。本質上就是一個去中心化的資料庫,任何人在任何時間都可以依照相同的技術標準將訊息打包成區塊並串上區塊鏈,而這些被串上區塊鏈的區塊無法再被更改。區塊鏈技術主要依靠了密碼學與HASH來保護訊息安全,也是賦予區塊鏈技術具有高安全性、不可篡改性以及去中心化的關鍵。區塊鏈相關概念,如圖6所示。
區塊鏈的原理與特性
可以將區塊鏈想像成是一個大型公開帳本,網路上的每個節點都擁有完整的帳本備份,當產生一筆交易時,會將這筆交易廣播到各個節點,而每個節點會將未驗證的交易HASH值收集至區塊內。接著,每個節點進行工作量證明,選取計算最快的節點進行這些交易的驗證,完成後會把區塊廣播給到其他節點,其他節點會再度確認區塊中包含的交易是否有效,驗證過後才會接受區塊並串上區塊鏈,此時就無法再將資料進行篡改。
關於區塊鏈的特性,可分成以下四部分做說明:
1. 去中心化:區塊鏈其中一個最重要的核心宗旨,就是「去中心化」,區塊鏈採用分散式的點對點傳輸,該概念架構中,節點與節點之中沒有所謂的中心,所有的操作都部署在分散式的節點中,而無須部署在中心化機構的伺服器,一筆交易或資料的傳輸不再需要第三方的介入,因此又可以說每個節點就是所謂的「中心」。這樣的結構也加強了區塊鏈的穩定性,不會因為其中的部分節點故障而癱瘓整個區塊鏈的結構。
2. 不可篡改性:透過密碼學與雜湊函數的運用來將資料打包成區塊並上鏈,所有區塊都有屬於它的時間戳記,並依照時間順序排序,而所有節點的帳本資料中又記錄了完整的歷史內容,讓區塊鏈無法進行更改或是更改成本很高,因此使區塊鏈具備「不可篡改性」,並且同時確保了資料的完整性、安全性以及真實性。
3. 可追溯性:區塊鏈是一種鏈式的資料結構,鏈上的訊息區塊依照時間的順序環環相扣,這便使得區塊鏈具有可追溯的特性。可追本溯源的特性適用在廣泛的領域中,如供應鏈、版權保護、醫療、學歷認證等。區塊鏈就如同記帳帳本一般,每筆交易記錄著時間和訊息內容,若要進行資料的更改,則會視為一筆新的交易,且舊的紀錄仍會存在無法更動,因此仍可依照過去的交易事件進行追溯。
4. 匿名性:在去中心化的結構下,節點與節點之間不分主從關係,且每個節點中都擁有一本完整的帳本,因此區塊鏈系統是公開透明的。此時,個人資料與訊息內容的隱私就非常重要,區塊鏈技術運用了HASH運算、非對稱式加密與數位簽章等其他密碼學技術,讓節點資料在完全開放的情況下,也能保護隱私以及用戶的匿名性。
區塊鏈與酒精鎖
由於區塊鏈的技術具備去中心化、記錄時間以及不可篡改的特性,且更加強酒精鎖的檢測需要身分驗證的保證性。當進行酒精鎖檢測解鎖時,系統記錄駕駛人吹氣時間以及車輛的相關資訊,還有人臉特徵資料打包成區塊並串上區塊鏈。因此,在同一時間當監控系統偵測到當前駕駛人與吹氣人不同時,此時區塊鏈中所記錄的資料便能成為一個強而有力的依據,同時也能讓其他的違規或違法事件可以更容易進行追溯。
酒駕防偽人臉辨識系統介紹
為了解決酒精鎖發生駕駛人代測的問題,酒精鎖產品應導入具有身分驗證性的人臉辨識技術。酒駕防偽人臉辨識系統即為駕駛人在進行酒精鎖解鎖時,要同時進行人臉辨識,來確保駕駛人與吹氣人為同一人。
在駕駛座前方的位置會安裝攝影鏡頭,作為駕駛的監控裝置。進行酒測吹氣的人臉資料將會輸入到該系統中的資料庫儲存,並將人臉資料以及酒測的時間戳記打包成區塊串上區塊鏈,當汽車已經駛動時,攝影鏡頭將會將當前駕駛人畫面傳回系統進行人臉比對驗證。如果驗證成功,會將通過的紀錄與時間戳一同上傳至區塊鏈,若是系統偵測到駕駛人與吹氣人為不同對象,系統將發出警示要求駕駛停車並重新進行檢測,並同時將此次異常的情況進行記錄上傳到區塊鏈中。
如果駕駛持續不遵循系統指示仍持續行駛,該系統會將區塊鏈的紀錄傳送回給開罰的相關單位,並同時發出警報以告知附近用路人該車輛處於異常情況,應先行迴避。且該車輛於熄火後,酒精鎖會將車輛上鎖,必須聯絡酒精鎖廠商或酒精鎖服務中心才能解鎖。相關的系統概念流程圖,如圖7所示。
區塊鏈打包上鏈模擬
在進行酒測解鎖完畢以及進行人臉資料儲存後,會透過CNN將影像轉換輸出成128維的特徵向量作為人臉資料的測量值,接著將128個人臉特徵向量資料取出,並隨著車輛資訊一起打包到同一個區塊,然後串上區塊鏈。取出的人臉特徵資料,如圖8所示。
要打包成區塊和上鏈的內容,包括了人臉特徵資料、車牌號碼、酒測解鎖時間點等相關輔助資料,接著透過雜湊函數將相關的資料打包成區塊。以車牌號碼ABC-1234為例,圖9顯示將車輛資料和人臉資料進行區塊鏈的打包,並進行HASH運算。
將人臉資料和車輛相關資料作為一次的交易內容,並打包區塊,經過HASH後的結果如圖10所示,其中prev_hash屬性代表鏈結串列指向前一筆資料,由於這是實作模擬情境,並無上一筆資料,其中messages屬性代表內容數,一筆代表車牌資料,另一筆則為人臉資料。time屬性則代表區塊上鏈的時間點,代表車輛解鎖的時間點。
情境演練說明
話說小禛是一間企業的上班族,平時以開車為上下班的交通工具,他的汽車配置了酒駕防偽影像辨識系統,以下模擬小禛下班後準備開車的情境。
已經下班的小禛今天打算從公司開車回家,當小禛上車準備發動車子時,他必須先拿起安裝在車上的酒測器進行吹氣,並將臉對準攝影鏡頭讓系統取得小禛的人臉影像。小禛在汽車發動前的人臉影像,如圖11所示。
待攝影鏡頭偵測到小禛的人臉後,接著系統便會擷取臉上五官的68個特徵點,如圖12所示。然後,相關數據再透過CNN轉換輸出成128維的特徵向量作為人臉資料的測量值,如圖13所示。
酒精鎖通過解鎖後,車輛隨之發動,解鎖成功的時間點將會記錄成時間戳記,隨著影像與相關資料串上區塊鏈。在行駛途中,設置在駕駛座前方的鏡頭將擷取目前駕駛的人臉,以取得駕駛人的128維人臉特徵向量測量值,並且與汽車發動前所存入的人臉資料進行比對,藉以判斷目前的駕駛人與剛才的吹氣人臉是否為同一位駕駛。當驗證通過後,也會再將通過的紀錄與時間戳上傳至區塊鏈中,如此一來,區塊鏈的訊息內容便完整記載了這一次駕車的紀錄,檢測通過的示意圖如圖14所示。
系統通過辨識後,便確認了駕駛人的身分與吹氣人一致。且透過時戳的紀錄和區塊鏈的輔助,也確保了駕駛的不可否認性。若有其他違規事件發生時,區塊鏈的紀錄便成為一個強而有力的依據來進行追溯。
如此一來,便可以預防小禛喝酒卻找其他人代吹酒測器的情況發生。在駕駛的途中,如果有需要更換駕駛人,必須待車輛靜止時,從車載系統發出更換駕駛要求,再重新進行酒測以及重複上述流程,才可以更換駕駛人。如果沒有按照該流程更換駕駛,系統將視為異常情況。
結語
酒駕一直是全球性的問題,將有高機率導致重大交通事故,造成人員傷亡、家庭破碎,進而醞釀後續更多的社會問題,皆是酒駕所引發的不良效益。為了解決酒駕的問題,各個國家都有不同的酒駕標準或是法律規範,但是大部分國家的規範和制度都只有嚇阻作用卻無法完全遏止。在不同的國家防止酒駕的方式不盡相同,有的國家如新加坡,透過監禁及鞭刑來遏止酒駕犯,又或者是薩爾瓦多,當發現酒駕直接判定死刑,這樣的制度雖嚇阻力極強,但是若讓其他國家也跟進,會造成違憲或是違反人權等問題。因此,各國都在酒駕的問題方面紛紛投入研究,想要達到零酒駕的社會。
為達成此理想,本文介紹了基於區塊鏈的酒駕防偽辨識系統,利用酒精鎖搭配人臉辨識技術以及區塊鏈技術,使有飲酒的駕駛人無法發動汽車。且該系統搭載在行車電腦中,結合攝影鏡頭的監控對駕駛進行酒測防制管理,將人臉資料、酒精鎖、解鎖時間點與相關資訊打包成區塊並上鏈。基於區塊鏈技術內容的不易篡改,可加強駕駛人的不可否認性,當汽車發生異常情況時,便能利用有效且可靠的依據進行追溯。人工智慧和物聯網時代已經來臨,透過酒駕防偽辨識系統來改善酒駕問題,在未來能夠普及並結合法規,智慧汽車以及智慧科技的應用將會帶給人們更安全、更便利的社會。
附圖:圖1 人臉辨識的步驟。
圖2 人臉特徵點偵測(正臉)。
圖3 人臉特徵點偵測(左側臉)。
圖4 人臉特徵點偵測(右側臉)。
圖5 酒精鎖。 (圖片來源:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Guardian_Interlock_AMS2000_1.jpg with Author: Rsheram)
圖6 區塊鏈分散式節點的概念圖。
圖7 系統概念流程圖。
圖8 取出人臉128維特徵向量。
圖9 儲存車輛相關資料及人臉資料到區塊。
圖10 HASH後及打包成區塊的結果。
圖11 汽車發動前小禛的人臉影像。
圖12 小禛的人臉影像特徵點。
圖13 小禛的人臉特徵向量資料。
圖14 系統通過酒測檢測者與駕駛人為同一人。
資料來源:https://www.netadmin.com.tw/netadmin/zh-tw/technology/CC690F49163E4AAF9FD0E88A157C7B9D
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