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幾年前，麻省理工學院的研究人員發明瞭一種加密 ID 標籤，其尺寸比傳統的無線射頻辨識 （RFID） 標籤小幾倍，而且成本也低得多。RFID 標籤通常貼在產品上，用於驗證其真偽。
這種微型標籤比 RFID 標籤更安全，它利用兆赫波，兆赫波比無線電波更小，頻率也更高。但與傳統 RFID 標籤一樣，這種兆赫標籤也存在一個主要的安全性漏洞：一個造假者可以將標籤從真品上撕下來並重新貼到假冒商品上，而認證系統根本無法察覺。
現在，研究人員透過利用兆赫波開發了一種防篡改 ID 標籤，克服了這一安全性漏洞，同時仍然保持小巧、便宜和安全的優點。
他們將微小的金屬粒子混入黏貼標籤到物體上的膠水中，然後使用兆赫波來檢測這些粒子在物品表面形成的獨特圖案。撰寫有關防篡改標籤論文的主要作者、電氣工程和電腦科學 （EECS） 研究生Eunseok Lee解釋說，這個隨機膠水圖案類似指紋，用來驗證物品的真偽。
EECS 副教授、領導電子研究實驗室兆赫整合電子小組的Ruonan Han補充說：「如果我在一個表面上撒了一堆鏡子碎片，然後在上面照射光，根據這些鏡子的方向、大小和位置，我會得到一個不同的反射模式。但如果你撕下晶片並重新貼上，你就會破壞那個模式。」
研究人員製作了一個小型防篡改標籤，尺寸約為 4 平方毫米。他們還展示了一個機器學習模型，該模型透過辨識相似的膠水模式指紋來幫助檢測篡改行為，準確率超過99%。
由於兆赫標籤製作成本非常低，因此可以將其部署在整個龐大的供應鏈中。而且其微小的尺寸使標籤能夠附著在傳統 RFID 標籤無法附著的物品上，像是某些醫療設備。
這篇將在IEEE固態電路會議上發表的論文是Han的團隊與能源高效電路與系統組的合作，該組是麻省理工學院首席創新與戰略長、工程學院院長以及EECS的Vannevar Bush教授Anantha P. Chandrakasan的團隊。共同作者包括EECS研究生Xibi Chen、Maitryi Ashok和Jaeyeon Won。
防止篡改
這項研究專案部分靈感來自Han最喜歡的洗車店。這家店在他擋風玻璃上貼了一個 RFID 標籤，以驗證他的洗車會員資格。為了增加安全性，標籤是用易碎的紙做的，這樣如果一個不誠實的顧客試圖將其撕下並貼到不同的擋風玻璃上，它就會被破壞。
但這並不是一個非常可靠的防止篡改的方法。例如，有人可以用溶液溶解黏合劑，安全地移除易碎標籤。
Han說，一個更好的安全解決方案是驗證物品本身，而不是驗證標籤。為了做到這一點，研究人員將目標對準了標籤和物品表面之間介面的膠水。
他們的防篡改標籤包含一系列微小的凹槽，使兆赫波能夠穿過標籤並擊中混合在膠水中的微小金屬粒子。
兆赫波足夠小，可以檢測到這些顆粒，而較大的無線電波則沒有足夠的靈敏度看到它們。此外，使用波長為 1 毫米的兆赫使研究人員能夠製作一個不需要更大的外部天線的晶片。
經過標籤並擊中物體表面後，兆赫波會反射或散射回接收器進行驗證。這些波如何散射取決於反射它們的金屬顆粒的分佈。
研究人員在晶片上放置多個凹槽，使波浪可以衝擊物體表面的不同點，捕獲有關顆粒隨機分佈的更多資訊。
Han說：「只要造假者破壞了膠水介面，這些反應就不可能被複製。」
一旦將防篡改標籤貼在物品上，供應商會進行第一次的讀取，然後將這些資料儲存在雲端，之後用於驗證。
AI進行身份驗證
在測試防篡改標籤時，Lee遇到了一個難題：要精準測量兩個膠水圖案是否匹配非常困難和耗時。
為了解決這個問題，他聯絡了麻省理工學院電腦科學和人工智慧實驗室 （CSAIL） 的一位朋友，並一起利用AI技術解決了這個問題。他們訓練了一個機器學習模型，可以比較膠水圖案並計算它們的相似度，準確率超過 99%。
Lee說：「在示範中我們使用的資料樣本有限，這是一個缺點。但如果未來將大量此類標籤部署在供應鏈中，可以給我們提供更多的資料樣本，進而改進神經網路。」
身份驗證系統也存在一些限制。由於兆赫波在傳輸過程中會遭受大量損耗，因此感測器只能與標籤保持大約 4 公分的距離才能獲得準確讀數。對於條碼掃描等應用來說，這個距離不成問題，但對於一些潛在用途（例如高速公路自動收費站）來說，這個距離就太短了。此外，感測器和標籤之間的角度也需要小於 10 度，否則兆赫訊號會衰減太多。
Han表示，他們計畫在未來的工作中解決這些限制，並希望激勵其他研究人員對兆赫波的潛力持更樂觀的態度，儘管存在許多技術挑戰。「我們真正想在這裡展示的是，兆赫頻譜的應用可以遠遠超出自寬頻無線通訊。在這個案例中，你可以將兆赫用於身份識別、安全和身份驗證。存在許多可能性，」他補充說。
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