摘要：近年来,我国高度重视人工智能对教育的深刻影响。习近平总书记强调,要积极推动人工智能和教育深度融合,促进教育变革创新。2024年6月25日下午,由上海科技馆和长三角教育发展研究院主办的“上海科技传播智库·长三角教育发展研究院2024年度科学教育专家咨询会”在上海师范大学联合国教科文组织教师教育中心成功举办。本次咨询会聚焦“人工智能时代的科学教育”主题,围绕“人工智能时代未来科学教育新形态、新机制”“人工智能时代科学教育观念的变与不变”“未来科学教育如何面向每个孩子”等议题,汇聚了来自教育、科技等多个领域的15位专家学者,共同探讨人工智能影响下科学教育的转型趋势和青少年拔尖创新人才培养的未来方向。

摘要：针对现场可编程门阵列实现的密码算法所面临的电磁侧信道安全威胁问题,通过分析现场可编程门阵列的底层硬件架构,提出了一种基于随机预混淆逻辑单元的抗电磁侧信道攻击防护方法。提出的方法用查找表架构来实现随机预混淆逻辑单元,通过在待防护电路设计中靶向插入随机预混淆逻辑单元,并利用现场可编程门阵列中的查找表和超前进位链片上资源进行相关时序调控,以隐藏组合逻辑的运算起始状态。同时能够掩盖时序逻辑的状态翻转,从而减小电磁侧信道泄露信噪比,最终达到降低电磁辐射与密钥相关性的目的。以高级加密标准电路作为验证基准,基于现场可编程门阵列进行电路实现,采集电路加密明文所产生的电磁辐射,使用相关性电磁侧信道分析方法破解电路密钥。实验结果表明,在应用所提出的防护方法后,破解密钥所需的电磁曲线数目从94提高至100000以上,电磁侧信道安全性提高了1000倍以上,该防护方法引入的逻辑资源开销仅为1.1%,功耗开销仅为1.47%,且并未引入额外的性能开销。

摘要：CMOS温度传感器广泛应用于物联网传感节点,功耗属性是其重要指标.数字滤波器功耗是温度传感器功耗的主要来源之一,限制数字滤波器功耗成为实现温度传感器低功耗的重要方法.基于此,开展了面向CMOS温度传感器的低功耗数字滤波器设计,提出了一种精度自适应的数字滤波器,该滤波器由递归型CIC滤波器和基于移位加法器的FIR滤波器级联而成,可根据实测温度与用户设定阈值温度区间差值自行调节CIC滤波器级数和FIR滤波器阶数.当实测温度在阈值温度区间内时,滤波器中的所有运算单元均参与运算,滤波器处于最高精度;当实测温度在阈值温度区间外时,有选择性的关断滤波器中的运算单元,使滤波器功耗下降.对于不需要重点监测的温度区间,测温精度要求通常并不高,若依旧进行高精度温度监测,将产生许多不必要功耗开销,采用精度自适应的数字滤波器可以有效解决该问题.为了进一步降低温度传感器功耗,根据温度信号变化缓慢的特点,采用单次温度转换结合闲时关断的工作模式,并对该种工作模式下单次温度转换运算进行优化,使FIR滤波器功耗降低5.5%.温度传感器采用180 nm CMOS工艺实现,测试结果表明,当实测温度处于阈值温度区间内时,传感器在-55~115℃温度范围内可以具有0.47℃的精度,在1.8 V供电电压下,传感器数字部分功耗为20.15μW.当实测温度在阈值温度区间外时,相比于实测温度处于阈值温度区间内,传感器数字部分功耗最大可降低11.3%.

摘要：随着集成电路(IC)产业进入后摩尔时代,芯片一次性工程成本愈发高昂,而以逆向工程技术为代表的知识产权窃取手段,越来越严重地威胁着芯片信息安全。为了抵抗逆向工程攻击,该文提出一种基于遗传算法的自动化逻辑混淆方法,通过分析网表寄存器的拓扑网络结构,筛选逻辑节点并创建冗余连接,从而混淆词级寄存器的相似性特征,在低开销下防止逆向攻击恢复寄存器传输级的词级变量、控制逻辑与数据通路。基于SM4国密算法基准电路开展验证实验,结果表明:经该文方法混淆后,逆向结果与设计真实情况的标准化互信息相关度下降了46%,拓扑复杂度提升61.46倍,面积额外开销为0.216%;同时相较于随机混淆,该混淆方法效率提升为2.718倍,面积额外开销降低70.8%。

摘要：电磁侧信道信息具有数据庞杂无序,信噪比低的特征,对侧信道分析的结果存在较大影响。针对电磁侧信道数据的特性,该文提出一种最小相关差值的对齐方法,通过参考信号的自相关函数与待对齐信号的互相关函数之间的相似度来估计延时差值。同时,提出一种K奇异值分解(KSVD)字典学习的降噪方法,交替迭代进行稀疏编码和字典更新来滤除高频噪声。为了验证数据预处理方法对侧信道分析结果的优化效果,设计并搭建了电磁侧信道测评系统,并基于实际芯片进行了近场电磁侧信道信息采集与分析。该文使用所提预处理方法对电磁数据进行对齐与降噪,通过t-test泄露评估与相关性电磁分析,对比最大相关系数对齐与小波降噪方法,能够将侧信道攻击的效率分别提高29.91%和55.23%。

摘要：集成电路芯片制造过程中,攻击者可以利用电路版图中的空白区域植入硬件木马。为此,提出了一种基于A2-RO电路版图填充的硬件木马抗植入方法,以减小电路版图中的空白区域为防护目标,设计了能够动态监测稀有节点翻转情况的功耗表征结构A2-RO,并提出了迭代填充算法及路径构建算法,通过在电路版图的空白区域中智能化地构建A2-RO电路,提高了电路的安全防护水平。基于SMIC 180 nm工艺,以ISCAS’85和ISCAS’89中的基准电路作为研究对象进行仿真验证。仿真结果表明:版图填充后,芯片的面积利用率提高至95%以上,剩余空白区域无法填充最小尺寸的标准单元。A2-RO电路移除攻击后的侧信道电流变化值为1.921 mA,有效实现了对版图空白区域的防护。版图填充的额外布线资源开销可控制在7%以内,对关键路径延时的影响在1.2%以内。

摘要：针对侧信道检测方法检出率不高的问题,提出一种基于主成分分析结合马氏距离的检测方法.通过对芯片功耗进行建模分析,首先采用主成分分析法对旁路信息中的微小差异进行放大提取,获取主特征,然后使用马氏距离进行判别区分,识别硬件木马.基于自主设计的FPGA(field-programmable gate array)检测平台进行实验验证,结果表明:采用基于主成分分析结合马氏距离的硬件木马检测方法可以有效检测出占母本电路面积0.6%左右的硬件木马.

摘要：随着集成电路(IC)设计、制造、测试等环节相分离的趋势进一步增强,使得IC中被植入硬件木马的可能性增大。介绍硬件木马概念及危害,研究硬件木马防御技术,并从硬件木马检测和集成电路安全性设计2个方面进行阐述,分析硬件木马检测中的旁路分析技术、集成电路安全性设计中的电路增强设计技术。分析结果表明,为最大限度地保障集成电路的安全,设计者在电路设计时需考虑到电路的安全性问题,同时在芯片加工完成后开展硬件木马的检测工作。

摘要：针对集成电路中的硬件木马问题,利用旁路信号分析技术,设计了一种基于集成电路芯片的硬件木马检测模型.在对提取出的旁路信号进行主成分分析降维基础上,运用欧式距离分类法进行硬件木马的分类识别和检测.最后运用功耗分析的方法进行了算法有效性验证.