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AI教育遍地開花 新北小學導入人臉辨識「刷臉借書」

by GIGABYTE
教育部大力推廣人工智慧(AI)教育,目標將AI導入學童生活,使傳統校園環境脫胎換骨。新北市數間小學率先導入技嘉智慧臉部辨識解決方案,以「刷臉借書、不用借書證」的智慧借閱系統,一方面推廣閱讀、一方面展現AI的實用案例,讓孩子親身體驗人工智慧的無限潛能。
人工智慧(AI)時代來臨,突飛猛進的新發明和多元化應用,顛覆了日常生活。除了善解人意的搜尋引擎演算法,和聽得懂人話、看得懂人寫字的軟體程式,透過研發深度學習等尖端科技,自駕車和機器醫生也即將改寫人類生活場景。在這個與智慧機器共存的美麗新世界裡,讓未來的主人翁在AI科技遍地開花的環境中學習成長,更是教育界致力發展的一大目標。

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教育部在2019年提出人工智慧及新興科技教育總體實施策略,積極推動國小到高中各教育階段發展AI教材、投入AI學習。全國教師集思廣益,有些老師提供AI相關學程,也有老師以玩具機器人做為教學夥伴,讓學生更貼近AI。

全台人口最多的新北市,數間小學將AI融入教學現場,與課程無縫接軌,希望與推廣閱讀達成綜效。閱讀,是社會發展的重要指標,也是自我學習的基礎,教育者絞盡腦汁,思考最根本的問題:「如何用AI輔助閱讀?」

北新國小校長施裕明描述與技嘉科技接洽的過程:「為了迎接資訊時代來臨,校方決定與技嘉教育基金會合作,用AI技術和人臉辨識解決方案取代借書證,爾後學生到學校圖書館借書不用帶證,也不用害怕遺失借書證,需要申請補發了。」

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技嘉與技嘉教育基金會攜手新北市數間小學,把以AI為基礎的智慧臉部辨識解決方案導入校園。

技嘉專案負責人郭鴻鈞描述當時狀況:「我們跟校方溝通了解需求,校方希望將AI產品導入校園,同時要避免潛在的資安問題,因此決定用AI幫忙孩子借書。學校統計,平均每年多達兩成學生遺失借書證,補發借書證耗費人力資源。透過AI升級圖書館,閱讀資源變得更容易取得,學生更有動力去圖書館借書。借閱系統儲存的學生資料相對單純,搭配嚴密的安全防護機制,比較沒有資安的顧慮。」

2020年耶誕節前夕,北新國小率先導入技嘉智慧臉部辨識解決方案,協助學童在圖書館「刷臉借書」,成為新北市第一間推出此服務的國民小學。隔天,同區域的另一間國小,新店國小辦理技嘉智慧臉部辨識解決方案的啟用典禮,邀請特別來賓,新北市教育局長張明文陪同學生一起體驗。

AI加持的圖書系統使用方法很簡單:學生找到想借閱的書籍後,只要在辨識鏡頭前站立幾秒鐘,即可辨識身分,圖書館志工再掃描書碼就完成借閱,完全不用帶借書證或其他證件。不過,學生必須經過家長或法定監護人同意,才能註冊使用這套系統。方案內建的安全防護機制和學校的資安準則,可以嚴密保護學生的個人資料。

「我的臉就是借書證!」北新國小四年級許姓同學興奮表示。學生遺失借書證,需要辦理補發曾讓校方傷透腦筋;如今,孩子更有動力去借書,圖書館成為學童很感興趣的自我學習環境。

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借閱系統有慧根、資訊安全有保障
乍看之下,用人臉辨識改善借書流程應該是輕而易舉的事,學童第一次使用只要花幾分鐘完成註冊、建立臉部模型,從此就能「刷臉借書」,學生用得開心,校方也同時完成AI教育和推廣閱讀的任務。

實際上,背後需要解決的難題不少。

迎面而來的第一個挑戰,是能否保護資訊安全,這是許多人的首要考量。系統掌握學生姓名和生物特徵識別資料,務必要謹慎保存;此外,學童的五官隨著發育階段變化,更可能須配戴眼鏡或牙套,這些難題考驗技嘉的智慧臉部辨識解決方案,它如何克服和應戰?

技嘉專案負責人郭鴻鈞解說:「AI臉部辨識解決方案涵蓋三套產品,都是研發團隊獨立開發的結晶:GFaceManager、AIO-M2與伺服器;所組成的方案有三個特色,不但能解決學校圖書館的問題,也適用於教育以外的許多其他領域。」
三大關鍵產品 助攻智慧人臉辨識解決方案
GFaceManager:
這套強大的後台程式是臉部辨識方案的中樞,只有授權管理者可透過此軟體查看學生資料,便利的圖形式管理平台即時呈現最新數據,好讓管理者中央監控及遠端遙控前台的AIO-M2機台,並同時保護資料安全。
GFaceManager是解決方案的核心,透過圖形式管理平台可操作整套系統,只有透過此軟體才能查看加密過的生物特徵識別資料。

AIO-M2:
解決方案前台是臉部辨識一體機AIO-M2,結合紅外線攝影機、HDR RGB攝影機、七吋LED螢幕和微處理器,國際防護等級認證IP53,適用於室內外各種場合。AIO-M2所捕捉的生物特徵識別資料經加密演算法保護後,放在伺服器上統一由中央保管,更加確保學生資料安全。
解決方案前台是結合七吋螢幕和IR & RGB雙鏡頭的臉部辨識一體機AIO-M2,使用者註冊後,只要在鏡頭前站立幾秒即可辨識。
伺服器:
解決方案後台是技嘉伺服器,例如北新國小採用R系列機架式伺服器,伺服器所扮演的三個角色是:儲存數據的資料庫,透過機器學習持續改善系統速度與準確度的人工智慧引擎,以及支援GFaceManager 軟體的網路伺服器。
《詞彙學習:什麼是機器學習?
多功能的技嘉R系列機架式伺服器適用許多應用環境,當作智慧臉部辨識解決方案的後台,有資料庫、人工智慧引擎及支援GFaceManager的網路伺服器等三大功能。
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認識技嘉智慧臉部辨識解決方案
《關於技嘉R系列機架式伺服器產品的更多介紹》
三大特色:準確、智慧、沒網路也能正常運作和確保安全
一、學生數超過兩千名,準確度仍達99.9%
智慧臉部辨識解決方案採用「一對多」的辨識模型,可在短短幾秒內辨別使用者的身分,準確度高達99.9%。有別於透過證件(如:護照)比對人臉的「一對一」驗證模型,「一對多」模型沒有可參考的證件,在規模較大的學校內,必須分辨兩千多名學生身分,因此錯誤接受率(FAR)和錯誤拒絕率(FRR)都要降到最低。 

 臉部辨識一體機AIO-M2透過紅外線和HDR RGB雙鏡頭建造2.5D人臉模型,捕捉臉部高達128個生物特徵點,藉此提高準確度,且不會被平面照片所矇騙。甚至,在光線不足的環境下,紅外線攝影機依舊能成功辨識使用者身分。 

 二、長達六年的AI訓練,跟著學生一起「長大」 
 解決方案透過AI訓練模型持續提升辨識的速度與準確度,每次學生到圖書館借書,系統都會幫人臉模型再「補模」,記錄臉部細微的變化,因此,即使學生從國小一年級升到六年級、或戴上眼鏡或牙套,系統也都能準確辨識、絲毫不受影響。小朋友們從小接觸有「慧根」的AI系統,亦有助於提早認識人工智慧的優點。 

三、邊緣運算+中央資料庫,沒有網路也能辨識 
 AIO-M2發揮邊緣運算的優勢,即使沒有網路也能辨識學生。這個功能應用於圖書系統可能無關緊要,但如果用來做門禁管制,就不可或缺。

學生的生物特徵識別資料經加密演算法保護,並在伺服器統一由中央保管,技嘉團隊亦建議校方,將用於臉部辨識的後台伺服器分開成獨立網段,把資安做到滴水不漏。 

超前部署人臉辨識,AI教育成功著陸
2020年導入技嘉智慧臉部辨識解決方案的兩間小學,皆對AI系統讚不絕口,高達九成學童註冊使用新版「刷臉借書」服務。國內許多其他學校見此成果,也主動聯絡技嘉,積極評估能如何跟進採用,技嘉團隊跑遍各地校園,馬不停蹄地展示解決方案。

台灣AI已在教育界成功著陸,但用人臉辨識推廣閱讀只是第一步,未來,更多AI產品將展現更多元化的應用面貌,例如,透過技嘉智慧臉部辨識解決方案的另一特色:雙向檢測管制(APB),在校園周圍架設電子圍籬,避免未授權人士尾隨授權人士闖入管制區,有效提高校園安全。

技嘉科技相信,AI解決方案將活用於各行各業,落實在生活中各種場景,例如,金融機構和大型數據中心,皆可透過人臉辨識系統加強安全管制。當孩子在AI環境中學習成長,能對未來有更多想像,目光也看得更遠、看到更多機會,成為駕馭人工智慧的優秀人才。

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