Dahil sa lawak ng misyon ng Worldcoin, nilalapitan namin ang lahat mula sa isang hanay ng mga founding principles na nakabase sa privacy, tiwala, at transparency.
Kaya't patuloy kaming nagiging committed sa open sourcing ng karamihan sa teknolohiya na nililikha at ginagamit namin hangga't maaari. Gusto rin naming bigyang-daan ang iba na bumuo, magtayo at magpatakbo ng mga katulad na aparato na ipinasasama sa World ID protocol, na may panghuling layunin na ganap na gawing desentralisado ang bawat bahagi ng proyekto.
Ang layunin ng post na ito ay upang ibahagi ang tiyak, mahalagang mga detalye tungkol sa hardware na aming binubuo. Matapos ang tatlong taon ng R&D, nasasabik kaming ipakita ang Orb, ipaliwanag sa mataas na antas kung paano ito gumagana at ilabas ang mga kaukulang file ng hardware engineering. Nakikita namin ito bilang isang mahalagang hakbang sa aming paglalakbay patungo sa paggawa ng aming pangako sa transparency na mas kapani-paniwala sa pandaigdigang komunidad.
Sa mga darating na buwan, maglalathala kami ng mas maraming artikulo na nagpapaliwanag ng iba pang bahagi ng Orb at ng proseso ng pag-sign up.
Bakit kailangan namin ng custom hardware,
at bakit nito sinusuri ang iris?
Nang nagsimula ang Worldcoin, hindi namin intensyon na bumuo ng isang pisikal na aparato, lalo na ang isa na ginawa para sa biometric imaging. Ang pagbuo ng custom hardware ay mahirap at mahal, at walang sinuman ang nais gawin ito kung maiiwasan nila. Sa halip, ang layunin namin ay malayang ipamahagi ang isang bagong digital token sa lahat sa mundo bilang isang paraan upang matulungan silang makakuha at makilahok sa global na ekonomiya. Ito ay pagkatapos lamang na magtapos kami na ang biometrics ang tanging makatotohanang paraan ng pagkamit ng aming layunin na nagsimula kaming lumikha ng Orb.
Alamin pa ang tungkol sa pagiging inklusibo ng biometrics at kung bakit ginagamit ng Worldcoin ang mga ito dito.
Habang sinusuri namin ang maraming iba't ibang paraan upang malutas ang sybil resistance at patunayan ang natatanging pagkatao, ipinakita ng aming pananaliksik na ang iris scanning ay nag-aalok ng pinaka-tumpak na biometrics na may katanggap-tanggap na karanasan ng gumagamit na matagumpay na nasubukan sa malawakang paggamit. Ito ay dahil ang iris ay may matinding pagtutol sa pandaraya at mayaman sa datos, na nangangahulugang maaari itong magamit upang tumpak na makilala ang bilyon-bilyon ng natatanging tao. Ang mas mayaman sa datos ang biometrikong marka (halimbawa, ang iris), ang mas patas at mas inklusibo ang sistema.
Mahalaga, ang maling pagtanggi ay hindi pare-pareho ngunit tumataas sa paglaki ng saklaw. Sa paglaon, ang karamihan sa mga sistema ay aabot sa isang pader at hindi pinapayagan ang sinumang bago na sumali. Ito ay nangangahulugan na ang mga umiiral na teknolohiya na may mas kaunting data richness tulad ng FaceID ay makakakomodate lamang ng ilang milyong tao.
Dahil ang mga komersyal na magagamit na kagamitan sa pag-imaging ng iris ay hindi nakamit ang aming teknolohiya o pangangailangan sa seguridad, gumugol kami ng mga taon sa pagbuo ng aming sariling kagamitan upang magbigay-daan sa universal access sa pandaigdigang ekonomiya sa pinaka-inclusive na paraan na posible. Mas maraming detalye ang makikita dito.
Ang repositoryo ng hardware ng Orb
Bilang unang hakbang patungo sa open sourcing ng Orb, nire-release namin ang lahat ng kaugnay na engineering files na may kinalaman sa hardware para sa kasalukuyang bersyon nito sa aming repositoryo. Maaari mong i-download ang Eagle (PCBs) para makita ang mga file at gamitin ang mga CAD viewer ng Autodesk nang libre. Ang feedback para sa mga pagpapabuti sa disenyo ay tinatanggap at lubos na hinihikayat.
Alam namin na sa pagbuo ng Orb, pinapaunlad namin ang state-of-the-art na iris biometrics. Iyan ang dahilan kung bakit lahat ng files ay inilalathala sa ilalim ng lisensya na nakabase sa MIT license ngunit ipinagbabawal ang paggamit ng mga licensed materials para sa surveillance applications pati na rin ang anumang iba pang aplikasyon na maaaring makasama sa mga karapatan ng mga indibidwal.
Ang natitirang bahagi ng artikulo ay magpapakita ng isang detalyadong pagsusuri ng Orb, na may ilang mga anekdota ng inhinyeriya na kasama.
Ang detalyadong pagsusuri ng Orb
Tatlong taon ng R&D, kabilang ang isang taon ng maliitang pagsubok sa larangan at isang taon ng paglipat sa paggawa ng malakihan, ang nagdala sa kasalukuyang bersyon ng Orb.
Ang Orb ngayon ay kumakatawan sa isang eksaktong balanse ng bilis ng pag-unlad, pagiging compact, karanasan ng gumagamit, gastos at paggawa sa malaking sukat nang hindi gaanong sinasakripisyo ang kalidad ng imahe at seguridad. Maaaring magkaroon ng mga hinaharap na bersyon na magiging higit pang pinahusay. Gayunpaman, ang kasalukuyang bersyon ay kumakatawan sa isang mahalagang milestone na nagpapahintulot sa amin na pataasin ang bilang ng mga Orb sa larangan.
Ngayon ay dadalhin namin kayo sa ilan sa mga pinakamahalagang detalye ng inhinyeriya ng Orb, pati na rin kung paano gumagana ang sistema ng imaging. Para sa mga layuning pangseguridad, partikular naming iiwan ang mga mekanismo ng pagtukoy ng panlilinlang na nakalaan upang mahuli ang mga pagtatangka ng intrusion.
Pag-aalis ng Shell
Kapag inalis ang shell, ang mainboard, optical system, at cooling system ay magiging nakikita. Karamihan ng optical system ay nakatago sa isang enclosure na, kasama ng shell, ay bumubuo ng isang environment na hindi tinatablan ng alikabok at tubig upang pahintulutan ang pangmatagalang paggamit kahit na sa mapanghamong mga kapaligiran.
Ang nakikita mo ay isang aparato na pinino sa pamamagitan ng maraming mga prototype at design for manufacturing (DFM) iterations.
Larawan 1
Orb sa ilalim ng shell
Ang Orb ay binubuo ng dalawang hemisphere na pinaghiwalay ng mainboard na nakahilig sa 23.5°—ang anggulo ng rotational axis ng mundo. Ang pangunahing board ay naglalaman ng isang malakas na yunit ng pagpoproseso upang paganahin ang lokal na pagpoproseso para sa pinakamataas na privacy. Ang pangharap na kalahati ng Orb ay nakalaan para sa selyadong optical system. Ang optical system ay binubuo ng ilang multispectral sensors upang i-verify ang liveness at isang 2D gimbal-enabled na may makitid na field of view camera upang makuha ang high resolution na iris images. Ang kabilang hemisphere ay nakalaan para sa cooling system pati na rin ang mga speakers. Ang isang palit-palitang baterya ay maaaring ipasok mula sa ilalim upang payagan ang tuloy-tuloy na operasyon sa isang mobile na setting.
Mekanika
Kapag naalis ang shell, maaaring mahati ang Orb sa apat na pangunahing bahagi:
- Harap: Ang optical system
- Gitna: Ang mainboard ay naghihiwalay sa device sa dalawang hemispheres (note: ang pagkahilig nito ay eksaktong 23.5°, katumbas ng pagkahilig ng rotational axis ng mundo)
- Likod: Ang pangunahing computing unit pati na rin ang active cooling system
- Ibaba: Isang palit-palitang baterya
Larawan 2
Explosion CAD ng lahat ng mahalagang components
Sa pagtanggal ng housing material (hal. ang dust-proof enclosure ng optical system), nagiging visible ang lahat ng mahalagang components ng Orb. Kasama dito ang custom lens, na na-optimize para sa parehong near infrared imaging at mabilis, matibay na autofocus. Ang harapan ng optical system ay sinelyuhan ng isang optical filter upang panatilihing malinis mula sa dust at mabawasan ang ingay mula sa visible spectrum upang mapahusay ang kalidad ng imahe. Sa likuran, isang plastic component sa chrome shell ang nagpapahintulot sa na-optimize na antenna placement. Ang chrome shell ay natatakpan ng malinaw na shell upang maiwasan ang pagkasira ng coating sa paglipas ng panahon.
Sinubok namin sa field ang aming mga unang prototype sa labas ng lab sa pinakamadali'ng panahon. Natural, itinuro nito sa amin ang maraming aral, kabilang ang:
Optical System
Sa unang prototype, ang signup experience ay notoriously mahirap. Sa loob ng isang taon nag-upgrade kami ng optical system na may autofocus at eye tracking na kung saan ang alignment ay nagiging trivial kapag ang tao ay nasa haba ng isang braso ng Orb.
Battery
Walang baterya na sinubukan namin ang tumatagal ng isang buong araw sa isang charge lang. Kaya't gumawa kami ng custom na mapapalitang baterya batay sa 18650 Li-Ion cells—ang parehong porma ng cells na ginagamit sa Tesla Model S. Ang baterya ay binubuo ng 8 cells na may 3.7V nominal na boltahe sa isang 2P4S configuration (14.8V) na may kapasidad na malapit sa 100Wh, na isang hangganang itinakda ng mga regulasyon na may kaugnayan sa pag-lohistika. Ngayon walang limitasyon ang uptime ng Orb.
Larawan 3
Custom exchangeable battery
Ang custom battery ng Orb ay gawa sa Li-Ion 18650 cells (ang parehong cells na ginagamit sa maraming electric cars). Sa malapit sa 100Wh, ang kapasidad ay na-optimize para sa baterya habang sumusunod sa mga regulasyon sa transportasyon. Ang USB-C connector ay ginagawa itong maginhawa sa pagre-recharge.
Shell
Minsan ang coating ng shell ay nagpapalabo sa handheld use case. Samakatuwid, nagdagdag kami ng 2mm clear shell upang parehong i-optimize ang visuals pati na rin protektahan ang chrome coating mula sa scratches at iba pang wear.
UX LEDs
Upang gawing mas intuitive ang karanasan ng user, lalo na sa maingay na mga lugar kung saan maaaring hindi marinig ng isang tao ang sound feedback, nagdagdag kami ng isang LED ring upang makatulong na gabayan ang mga tao sa proseso ng pag-sign up. Katulad nito, inilagay namin ang mga status LED malapit sa tanging button sa Orb upang ipakita ang kasalukuyang estado nito.
Paano Gumagana ang Optical System
Natutuhan namin mula sa aming unang mga pag-aaral sa larangan na kailangang gawing mas simple pa ang karanasan sa pag-verify kaysa sa aming inaasahan.
Upang gawin ito, una kaming nagsagawa ng eksperimento gamit ang maraming paraan na may mga salamin na nagpapahintulot sa mga tao na gamitin ang kanilang repleksyon upang mag-align sa Orbs imaging system. Gayunpaman, ang mga disenyo na gumagana nang maayos sa lab ay mabilis na hindi gumana sa totoong mundo.
Nagtapos kami sa pagbuo ng isang dalawang-camera system na may tampok na isang wide angle camera at isang telephoto camera na may adjustable ~5° field of view sa pamamagitan ng isang 2D gimbal. Ito ay nagdagdag ng spatial volume kung saan ang isang signup ay matagumpay na maisasagawa nang maraming antas ng magnitude, mula sa isang maliit na kahon na 20x10x5mm para sa bawat mata hanggang sa isang malaking kono.
Larawan 4
Telephoto lens at 2D gimbal
Ang pangunahing imaging system ng Orb ay binubuo ng isang telephoto lens at 2D gimbal mirror system, isang global shutter camera sensor at isang optical filter. Ang movable mirror ay nagpapa-increase ng field of view ng camera system nang higit sa dalawang antas ng magnitude. Ang optical unit ay nakaseal ng isang itim na visible spectrum filter na nagpapaseal sa high precision optics mula sa alikabok at tanging near infrared light lamang ang pinapadaan. Ang proseso ng image capture ay kinokontrol ng ilang neural networks.
Kinukuha ng malawak na anggulong kamera ang eksena, at hinuhulaan ng neural network ang lokasyon ng parehong mga mata. Sa pamamagitan ng geometrical inference, iniaangkop namin ang field of view ng telephoto camera sa lokasyon ng isang mata upang makuha ang isang high resolution na imahe ng iris, na karagdagang pinoproseso ng Orb sa isang natatanging identifier.
Alamin ang higit pa tungkol sa aming pangako sa privacy dito.
Bukod sa pagiging simple, ang kalidad ng imahe ang naging pangunahing pokus. Sinubukan namin ang maraming mga off-the-shelf na produkto ngunit hindi kami nakahanap ng sapat na compact na lens na nakamit ang aming imaging requirements habang nananatiling abot-kaya. Samakatuwid, nakipagtulungan kami sa isang kilalang espesyalista sa industriya ng machine vision upang bumuo ng isang customized na lens.
Ang lens ay na-optimize para sa near infrared spectrum at may integrated na custom liquid lens na nagpapahintulot para sa neural network controlled millisecond-autofocus. Ito ay ipinares sa isang global shutter sensor upang makuha ang mga high resolution, distortion free na mga imahe.
Larawan 5, a)
Customized na telephoto lens
Ang telephoto lens ay custom designed para sa Orb. Ang salamin ay pinahiran upang i-optimize ang pagkuha ng imahe sa near infrared spectrum. Ang isang integrated liquid lens ay nagpapahintulot para sa matibay na millisecond autofocus. Ang posisyon ng liquid lens ay kinokontrol ng isang neural network upang i-optimize ang focus. Upang makuha ang mga imahe na walang motion blur, ang global shutter sensor ay isinasabay sa pulsed illumination.
b) Ang paghahambing ng kalidad ng imahe ng Worldcoin Orb laban sa industry standard ay malinaw na nagpapakita ng mga pag-unlad na nagawa namin sa larangan
Ang kamera at ang kaukulang pulsed infrared illumination ay naka-sync upang mapaliit ang motion blur at mapigilan ang impluwensya ng sikat ng araw. Sa ganitong paraan, ang Orb ay lumilikha ng mga kondisyon ng lab environment para sa pag-imaging, kahit saan man ito naroroon. Hindi na kailangang sabihin, ang infrared illumination ay sumusunod sa mga pamantayan ng ligtas sa mata (tulad ng EN 62471:2008).
Ang kalidad ng imahe ay isa sa mga bagay na hindi namin kailanman ikino-compromise kahit gaano man kahirap ito. Sa mga tuntunin ng resolusyon, ang Orb ay ilang antas ang taas kaysa sa pamantayan ng industriya. Ito ay nagbibigay ng pundasyon para sa pinakamababang error rates na posible upang, sa mga sunod, i-maximize ang inclusivity ng system.
Elektroniks
Kapag binuksan pa ang Orb, makakakita ka ng iba't ibang mga PCB (Printed Circuit Boards), kasama ang front PCB na naglalaman ng lahat ng illumination, ang security PCB para sa intrusion detection at ang bridge PCB na nagkonekta sa front PCB sa pinakamalaking PCB: ang mainboard.
Larawan 6
Ang harap ng mainboard
Ang harap ng mainboard ay naglalaman ng mga kapasitor upang magbigay ng kapangyarihan sa pulsed, malapit na infrared na illumination (certified ligtas sa mata). Mayroon ding mga driver upang magbigay ng kapangyarihan sa deformation ng liquid lens sa optical system. Isang microcontroller ang kumokontrol sa eksaktong timing ng mga peripheral. Maaaring gumamit ng isang encrypted M.2 SSD upang mag-imbak ng mga imahe para sa boluntaryong pangangalaga ng data at pagkolekta ng imahe. Ang mga imaheng iyon ay pinoprotektahan ng isang pangalawang layer ng hindi na mababaliktad na encryption gamit ang public key mula sa isang server upang, sa hindi inaasahang pangyayari ng nasirang Orb, wala ni isang data ang maisisiwalat. Ang kontribusyon ng data ay opsyonal at ang pagbura ng data ay maaaring hilingin anumang oras sa pamamagitan ng app. Ang isang SIM card slot ay nagbibigay daan para sa opsyonal na LTE connectivity.
Larawan 7
Ang likod ng pangunahing board
Ang likod ng pangunahing board ay may hawak na ilang connectors para sa mga aktibong elemento ng optical system. Bukod pa dito, ang GPS module ay nagbibigay daan sa tumpak na lokasyon ng Orbs para sa layunin ng pag-iwas sa pandaraya. Ang Wi-Fi Module ay nilalagyan ang Orb ng kakayahang mag-upload ng iris codes upang matiyak na ang bawat tao ay makakapag-siyensa lamang ng isang beses. Sa wakas, ang pangunahing board ay nagho-host ng Nvidia Jetson Xavier NX na nagpapatakbo ng maraming neural networks sa real time upang ma-optimize ang pagkakuha ng imahe, magsagawa ng lokal na anti-spoof detection at kalkulahin ang iris code sa lokal na antas upang mapanatili ang privacy.
Ang pangunahing board ay nagsisilbing custom carrier board para sa Nvidia Jetson Xavier NX SoM na nagpapagana sa Orb. Bukod sa Jetson, ang isa pang pangunahing “plugged-in” na komponent ay isang 250GB M.2 SSD. Ang SSD ay maaaring gamitin upang mag-buffer ng mga imahe para sa boluntaryong pangangalaga ng data at koleksyon ng data ng imahe. Ang mga larawan ay irreversibly encrypted gamit ang isang public key mula sa server upang, sa hindi inaasahang pangyayari na makompromiso ang Orb, walang data ang malalantad. Ang kontribusyon ng data ay opsyonal at ang pagbura ng data ay maaaring hilingin anumang oras sa pamamagitan ng app.
Bukod dito, isang STM32 microcontroller ang kumokontrol sa mga time-critical peripherals, ang pagkakasunod ng kapangyarihan, at pag-boot ng Jetson. Ang Orb ay may Wi-Fi 6 at opsyonal na LTE para sa tuloy-tuloy na koneksyon pati na rin isang GPS module upang hanapin ang Orb at maiwasan ang maling paggamit. Sa wakas, ang 12 bit liquid lens driver ay nagpapahintulot sa pagkontrol ng focus ng telephoto lens na may katumpakan na 0.4mm.
Ang pinaka-densely packed na PCB ng Orb ay ang front PCB. Pangunahin itong binubuo ng mga LEDs. Ang pinaka-panlabas na mga RGB LEDs ay nagpapagana ng "UX LED ring." Mas nasa loob, mayroon 79 near infrared LEDs ng iba't ibang wavelength. Ang Orb ay gumagamit ng 740nm, 850nm at 940nm LEDs upang makuha ang multispectral na imahe ng iris upang gawing mas tumpak ang uniqueness algorithm at matukoy ang pandaraya.
Larawan 8
Front PCB na may near infrared illumination
Ang front PCB ay nagpapagana ng multispectral illumination pati na rin ng mga sensor na pang-iwas sa pandaraya. Ang maliwanag na ilaw (na sertipikadong ligtas sa mata) ay kinakailangan para sa mataas na kalidad ng pagkuha ng larawan, tulad sa isang photography studio. Ang mga algorithm ng pag-iwas sa pandaraya batay sa multispectral sensors ay dinisenyo upang maiwasan ang spoofing at patakbuhin nang lokal sa Orb para sa maximum na privacy. Walang data mula sa mga larawang iyon ang ina-upload maliban kung espesipikong hiniling ng isang tao. Ang mga pabilog na LEDs sa nakikitang spectrum sa hangganan ng PCB ay nagbibigay-daan sa tumpak na feedback ng gumagamit.
Ang front PCB ay nagho-host din ng ilang multispectral imaging sensors. Ang pinakapayak na isa ay ang wide angle camera, na ginagamit para sa pagpapatakbo ng telephoto iris camera. Dahil nagbibigay kami ng libreng bahagi ng Worldcoin sa bawat taong pumipili na mag-sign up sa pamamagitan ng Orb, mataas ang insentibo para sa pandaraya. Kaya, isinama namin ang karagdagang imaging sensors para sa mga layunin ng pag-iwas sa pandaraya.
Sa pagdidisenyo ng system ng pag-iwas sa pandaraya, nagsimula kami mula sa pangunahing pangangatuwiran: anong mga nasusukat na tampok ang mayroon ang mga tao? Mula roon, nag-eksperimento kami sa maraming iba't ibang sensors at sa huli ay nagkasundo sa isang set na kinabibilangan ng isang near infrared wide angle camera, isang 3D time of flight camera at isang thermal camera. Ang system ay dinisenyo upang magbigay-daan sa maximum na privacy, kaya't ang mga algorithm ng pag-iwas sa pandaraya batay sa input mula sa mga sensors na iyon ay patatakbuhin nang lokal. Walang mga larawan ang aalis sa device maliban kung espesipikong hiniling ng isang tao na i-back up ang kanilang data para sa mga hinaharap na pag-upgrade at sumangayon na tulungan kaming pahusayin ang system para sa lahat.
Ano ang susunod
Sa post na ito, ipinahayag at ipinaliwanag namin ang maraming pinakamahalagang mga sangkap ng Orb at nag-link sa kaukulang mga file ng engineering. Nakikita namin ito bilang isang mahalagang hakbang tungo sa pagpapakita ng aming pangako sa privacy, tiwala, at transparency. Tulad ng nasabi sa simula, kami ay nakalaan na buksan ang pinagmulan ng aming teknolohiya hangga't maaari at sa huli ay ganap na desentralisahin ang proyekto.
Ang paggawa ng pinakabagong henerasyon ng Orbs ay kasalukuyang nasa proseso na sa Alemanya, pati na rin ang kanilang pamamahagi sa mga bagong Worldcoin Operators sa mga lungsod sa buong mundo. Sa katunayan, natulungan na nila ang Worldcoin na lampasan ang higit sa isang milyong rehistrasyon—isang mahalagang tagumpay patungo sa pagbibigay ng unibersal na akses sa pandaigdigang ekonomiya.
Paunawa
Paliwanag na Tala: Pinangunahan ng Tools for Humanity (TFH) ang paunang pananaliksik at pag-unlad ng Worldcoin protocol, kasama na ang Orb. Ngayong taon, bago ang paglulunsad ng desentralisadong network, ang non-profit na Worldcoin Foundation ay inaako ang responsibilidad para sa pagpapadali ng pakikilahok sa, at patuloy na pag-unlad ng, protocol. Ang Worldcoin Foundation ay magpapatuloy na suportahan at palakihin ang komunidad ng Worldcoin hanggang sa ito'y maging sapat sa sarili, habang susuportahan ng TFH ang Foundation, kabilang ang pagmamanupaktura at paghahatid ng mga Orbs. Kasalukuyang nasa beta, inaasahan ng Worldcoin na ilunsad ito sa unang kalahati ng 2023.