Mengingat ruang lingkup misi Worldcoin, kami melakukan pendekatan terhadap segala hal, mulai dari rangkaian prinsip pendirian berdasarkan privasi, kepercayaan, dan transparansi.
Itulah mengapa kami selalu berkomitmen untuk menjadikan sumber terbuka sebanyak mungkin terhadap teknologi yang kami buat dan gunakan. Kami juga ingin memungkinkan orang lain untuk mengembangkan, membangun, dan mengoperasikan perangkat serupa yang terintegrasi dengan protokol World ID, dengan tujuan akhir untuk mendesentralisasi sepenuhnya setiap bagian dari proyek.
Maksud dari postingan ini adalah untuk membagikan rincian spesifik dan substantif tentang perangkat keras yang sedang kami kembangkan. Setelah tiga tahun R&D, kami senang untuk memamerkan Orb, menjelaskan secara umum bagaimana cara kerjanya, dan merilis file rekayasa perangkat keras yang sesuai. Kami melihat hal ini sebagai langkah penting dalam perjalanan kami untuk berkomitmen terhadap transparansi yang lebih kredibel bagi komunitas global.
Dalam beberapa bulan mendatang, kami akan memublikasikan lebih banyak artikel yang menjelaskan bagian lain dari Orb dan alur pendaftaran.
Mengapa kita memerlukan perangkat keras khusus,
dan mengapa memindai iris?
Saat Worldcoin dimulai, kami tidak bermaksud mengembangkan perangkat fisik, apalagi perangkat yang dibuat untuk pencitraan biometrik. Membangun perangkat keras khusus itu sulit dan mahal, dan tidak ada yang ingin melakukannya jika mereka dapat menghindarinya. Sebaliknya, tujuan kami adalah mendistribusikan token digital baru secara bebas kepada semua orang di dunia sebagai cara untuk membantu mereka mengakses dan berpartisipasi dalam ekonomi global. Terjadi setelah menyimpulkan bahwa biometrik adalah satu-satunya cara realistis untuk mencapai tujuan yang kami tetapkan untuk membuat Orb.
Pelajari selengkapnya tentang inklusivitas biometrik dan alasan Worldcoin menggunakannya di sini.
Saat kami mengeksplorasi berbagai cara untuk mengatasi resistensi sybil dan membuktikan kepribadian unik, penelitian kami menunjukkan bahwa pemindaian iris menawarkan biometrik paling akurat dengan pengalaman pengguna yang dapat diterima yang telah berhasil diuji dalam skala besar. Ini karena iris memiliki kekayaan data dan resistensi penipuan yang kuat, yang berarti dapat digunakan secara akurat untuk membedakan antara miliaran manusia unik. Semakin kaya data sebuah penanda biometrik (mis., iris), sistem akan semakin baik dan inklusif.
Yang terpenting, penolakan palsu tidak konstan tetapi meningkat seiring dengan skala. Alhasil, sebagian besar sistem menemui jalan buntu dan tidak mengizinkan orang baru untuk bergabung. Artinya, teknologi yang ada dengan kekayaan data yang lebih sedikit seperti FaceID hanya akan mampu menampung beberapa juta orang.
Karena perangkat pencitraan iris yang tersedia secara komersial tidak memenuhi kebutuhan teknologi atau keamanan kami, kami menghabiskan waktu bertahun-tahun untuk mengembangkan perangkat kami sendiri untuk memberikan akses universal ke ekonomi global dengan cara yang paling inklusif. Keterangan selengkapnya dapat ditemukan di sini.
Repositori perangkat keras Orb
Sebagai langkah awal menjadikan Orb sumber terbuka, kami merilis semua berkas teknik perangkat keras terkait yang relevan untuk versi saat ini dalam repositori kami. Kamu dapat mengunduh Eagle (PCB) untuk melihat berkas dan menggunakan Autodesk CAD Viewer secara gratis. Kami menerima dan sangat menganjurkan umpan balik terhadap peningkatan desain.
Kami menyadari bahwa, dengan mengembangkan Orb, kami ikut memutakhirkan biometrik iris. Itulah sebabnya semua berkas dipublikasikan berdasarkan lisensi yang didasarkan lisensi MIT tetapi melarang penggunaan materi berlisensi untuk aplikasi pengawasan serta aplikasi lain yang dapat membahayakan hak individu.
Bagian artikel lainnya akan membahas kerusakan Orb, dan terdapat beberapa anekdot teknik.
Perombakan Orb
Tiga tahun penelitian dan pengembangan, termasuk satu tahun uji lapangan skala kecil dan satu tahun transisi ke manufaktur dalam skala besar, telah menghasilkan versi Orb saat ini.
Orb yang sekarang menghadirkan keseimbangan presisi antara kecepatan pengembangan, keringkasan, pengalaman pengguna, biaya dan produksi skala besar dengan gangguan minimal pada kualitas dan keamanan pencitraan. Kemungkinan akan ada versi mendatang yang dioptimalkan lebih jauh. Namun demikian, versi saat ini merupakan pencapaian penting yang membuat kami menambah jumlah Orb yang beredar.
Sekarang, kami akan menjelaskan beberapa rincian teknis terpenting dari Orb, serta cara kerja sistem pencitraan. Untuk tujuan keamanan, kami akan secara tegas mengabaikan mekanisme deteksi gangguan yang dimaksudkan untuk menangkap upaya penyusupan.
Melepaskan Lapisan
Jika lapisan dilepas, mainboard, sistem optik, dan sistem pendingin menjadi terlihat. Sebagian besar sistem optik tersembunyi dalam penutup yang, bersama dengan lapisannya, menjadi lingkungan yang tahan debu dan air yang menjadikannya tahan untuk penggunaan jangka panjang bahkan di lingkungan yang menantang.
Yang Anda lihat adalah perangkat yang telah disempurnakan melalui beberapa purwa rupa dan iterasi desain untuk manufaktur (design for manufacturing/DFM).
Gbr. 1
Orb di balik lapisan
Orb terdiri dari dua belahan yang dipisahkan oleh papan utama yang miring pada sudut 23.5°—sudut dari sumbu rotasi bumi. Mainboard memiliki unit komputasi yang kuat untuk menjalankan pemrosesan lokal untuk privasi maksimal. Separuh bagian depan Orb digunakan untuk sistem optik tertutup. Sistem optik terdiri dari beberapa sensor multispektral untuk memverifikasi keberlangsungan hidup dan kamera bidang pandang sempit ber-gimbal 2D untuk menangkap gambar iris resolusi tinggi. Separuh bagian lainnya digunakan untuk sistem pendingin serta pengeras suara. Baterai yang dapat diganti dapat dimasukkan dari bawah menjadikan pengoperasian tanpa gangguan dalam pengaturan seluler.
Mekanika
Setelah lapisan dilepas, Orb dapat dibagi menjadi empat bagian utama:
- Bagian depan: Sistem optik
- Tengah: Papan utama memisahkan perangkat menjadi dua belahan (catatan: kemiringannya tepat 23,5°, setara dengan kemiringan sumbu rotasi bumi)
- Bagian belakang: Unit komputasi utama serta sistem pendingin aktif
- Bagian bawah: Baterai yang dapat diganti
Gambar 2
Explosion CAD dari semua komponen yang relevan
Dengan melepas material induk (misalnya penutup anti debu dari sistem optik), semua komponen Orb yang bersangkutan akan terlihat. Ini termasuk lensa khusus, yang dioptimalkan untuk pencitraan inframerah dekat dan fokus otomatis yang cepat dan tahan lama. Bagian depan sistem optik ditutup dengan filter optik untuk mencegah masuknya debu dan mengurangi gangguan dari spektrum yang terlihat untuk mengoptimalkan kualitas gambar. Di bagian belakang, komponen plastik pada lapisan krom membuat penempatan antena jadi optimal. Lapisan krom ditutupi dengan lapisan bening untuk menghindari kerusakan lapisan seiring berjalannya waktu.
Kami melakukan uji lapangan terhadap purwa rupa pertama kami di luar lab sedini mungkin. Tentu saja, ini memberi kami banyak pelajaran, termasuk:
Sistem Optik
Pada purwa rupa pertama, pengalaman mendaftar sangat sulit. Selama setahun kami meningkatkan sistem optik dengan fokus otomatis dan pelacakan mata agar penyelarasan menjadi sangat mudah saat orang tersebut berada dekat dengan Orb.
Baterai
Tidak ada baterai yang kami coba mampu bertahan selama sehari penuh dengan sekali pengisian daya. Jadi kami membangun baterai yang dapat ditukar khusus berdasarkan sel Li-Ion 18650—bentuk sama seperti sel yang digunakan dalam Tesla Model S. Baterai terdiri dari 8 sel dengan tegangan nominal 3.7V dalam konfigurasi 2P4S (14.8V) dengan kapasitas mendekati 100Wh, yang merupakan batas yang diberlakukan oleh peraturan terkait logistik. Sekarang tidak ada batasan untuk waktu aktif Orb.
Gambar 3
Baterai khusus yang dapat diganti
Baterai khusus Orb terbuat dari sel Li-Ion 18650 (sel yang sama digunakan di banyak mobil listrik). Dengan kapasitas mendekati 100Wh, kapasitas dioptimalkan untuk masa pakai baterai sambil mematuhi peraturan transportasi. Konektor USB-C memudahkan pengisian daya.
Lapisan
Penutup lapisan terkadang memburuk pada kasus penggunaan genggam. Oleh karena itu, kami menambahkan lapisan transparan 2mm untuk mengoptimalkan tampilan serta melindungi lapisan krom dari goresan dan keausan lainnya.
LED UX
Untuk membuat pengalaman pengguna menjadi lebih intuitif, terutama di lingkungan yang bising di mana seseorang mungkin tidak dapat mendengar umpan balik suara, kami menambahkan lingkaran LED untuk membantu memandu orang menyelesaikan proses pendaftaran. Demikian pula, kami menampilkan status LED di samping satu-satunya tombol pada Orb untuk menunjukkan status terkini.
Cara Kerja Sistem Optik
Uji lapangan awal kami mengajari kami bahwa pengalaman verifikasi harus lebih sederhana dari yang telah kami perkirakan.
Untuk melakukannya, pertama kali kami bereksperimen dengan banyak pendekatan menggunakan cermin yang membuat orang dapat menggunakan pantulannya untuk menyelaraskan dengan sistem pencitraan Orb. Namun demikian, desain yang berfungsi dengan baik di dalam lab dengan cepat menjadi rusak di lapangan.
Kami akhirnya membangun sistem dua kamera yang menampilkan kamera sudut lebar dan kamera telefoto dengan bidang pandang yang dapat disesuaikan ~5° melalui gimbal 2D. Ini meningkatkan volume spasial di mana pendaftaran dapat selesai dengan sukses dengan beberapa kali lipat, dari kotak kecil 20x10x5mm untuk setiap mata menjadi kerucut besar.
Gambar 4
Lensa telefoto dan gimbal 2D
Sistem pencitraan utama dari Orb terdiri dari lensa telefoto dan sistem cermin gimbal 2D, sensor kamera rana global, dan filter optik. Cermin bergerak meningkatkan bidang pandang sistem kamera lebih dari dua kali lipat. Unit optik ditutupi oleh filter spektrum hitam tampak yang melindungi optik presisi tinggi dari debu dan hanya mentransmisikan cahaya inframerah dekat. Beberapa jaringan neural mengontrol proses pengambilan citra.
Kamera sudut lebar mengambil adegan, dan jaringan neural memprediksi lokasi kedua mata. Melalui inferensi geometris, kami mengarahkan bidang pandang kamera telefoto ke lokasi mata untuk mengambil citra iris beresolusi tinggi, yang diproses lebih lanjut oleh Orb menjadi pengenal unik.
Pelajari selengkapnya tentang komitmen kami terhadap privasi di sini.
Selain sederhana, kualitas citra menjadi fokus utama. Kami menguji banyak produk siap pakai tetapi tidak menemukan lensa yang cukup ringkas yang memenuhi persyaratan pencitraan kami namun tetap terjangkau. Oleh karena itu, kami bermitra dengan spesialis yang terkenal dalam industri penglihatan mesin untuk membuat lensa khusus.
Lensa dioptimalkan untuk spektrum inframerah dekat dan memiliki lensa cair khusus terintegrasi yang membuat jaringan neural dapat mengontrol fokus otomatis dalam milidetik. Ini dipasangkan dengan sensor rana global untuk mengambil citra beresolusi tinggi dan bebas distorsi.
Fig. 5, a)
Lensa telefoto khusus
Lensa telefoto dirancang khusus untuk Orb. Kaca dilapisi untuk mengoptimalkan pengambilan citra dalam spektrum inframerah dekat. Lensa cair terintegrasi memungkinkan fokus otomatis milidetik yang awet. Posisi lensa cair dikontrol oleh jaringan neural untuk mengoptimalkan fokus. Untuk mengambil citra yang bebas dari kekaburan gerakan, sensor rana global disinkronkan dengan pencahayaan berdenyut.
b) Perbandingan kualitas citra Orb Worldcoin vs. standar industri dengan jelas menunjukkan kemajuan yang telah kami buat di bidang ini
Kamera dan pencahayaan inframerah berdenyut yang sesuai disinkronkan untuk meminimalkan kekaburan gerakan dan mengurangi pengaruh sinar matahari. Dengan cara ini, Orb menciptakan kondisi pencitraan seperti di lingkungan lab, di mana pun lokasinya. Tak perlu dikatakan, pencahayaan inframerah sesuai dengan standar keamanan mata (seperti EN 62471:2008).
Kualitas citra adalah satu hal yang tidak pernah kami kompromikan betapapun sulitnya. Dalam hal resolusi, Orb jauh berada di atas standar industri. Hal ini menekan tingkat kesalahan menjadi serendah mungkin, dan karenanya memaksimalkan inklusivitas sistem.
Elektronik
Saat membongkar Orb lebih dalam, Anda akan menemukan beberapa PCB (Printed Circuit Boards/Papan Sirkuit Cetak), dilengkapi PCB depan yang berisi semua pencahayaan, PCB keamanan untuk deteksi intrusi, dan PCB penghubung yang menghubungkan PCB depan dengan PCB terbesar: mainboard.
Gambar 6
Bagian depan mainboard
Bagian depan mainboard menampung kapasitor untuk menguatkan pencahayaan inframerah dekat berdenyut (bersertifikat aman untuk mata). Ada juga driver untuk menjalankan deformasi lensa cair di sistem optik. Sebuah mikrokontroler mengontrol waktu presisi dari periferal. SSD M.2 yang terenkripsi dapat digunakan untuk menyimpan gambar untuk penjagaan data sukarela dan pengumpulan data gambar. Citra tersebut diamankan dengan lapisan enkripsi kedua yang tidak dapat dipulihkan melalui kunci publik sedemikian rupa sehingga, jika Orb dibobol, meskipun mustahil, data tidak akan terekspos. Kontribusi data bersifat opsional dan penghapusan data dapat diminta kapan saja melalui aplikasi. Slot kartu SIM untuk konektivitas LTE opsional.
Gambar 7
Bagian belakang mainboard
Bagian belakang mainboard menampung beberapa konektor untuk elemen aktif pada sistem optik. Selain itu, terdapat modul GPS untuk lokasi Orb yang presisi untuk mencegah penipuan. Modul Wi-Fi melengkapi Orb dengan kemampuan untuk mengunggah kode iris untuk memastikan setiap orang hanya dapat mendaftar satu kali. Dan terakhir, mainboard dilengkapi Nvidia Jetson Xavier NX yang menjalankan beberapa jaringan neural secara waktu nyata untuk mengoptimalkan pengambilan citra, melakukan deteksi anti-spoof lokal, dan mengkalkulasi kode iris secara lokal guna memaksimalkan privasi.
Mainboard berfungsi sebagai papan penampung khusus untuk Nvidia Jetson Xavier NX SoM yang menjalankan Orb. Selain Jetson, komponen besar lainnya yang “tercolok” adalah SSD M.2 250GB. SSD dapat digunakan guna melindungi citra untuk penyimpanan data sukarela dan pengumpulan data citra. Citra dienkripsi secara permanen dengan kunci publik dari server sedemikian sehingga, jika Orb dibobol, meskipun mustahil, data tidak akan terekspos. Kontribusi data bersifat opsional dan penghapusan data dapat diminta kapan saja melalui aplikasi.
Selanjutnya, mikrokontroler STM32 mengontrol periferal yang kritis waktu, mengurutkan daya, dan mem-boot Jetson. Orb dilengkapi dengan Wi-Fi 6 dan LTE opsional untuk memungkinkan konektivitas tanpa hambatan serta modul GPS untuk menemukan Orb dan mencegah penyalahgunaan. Akhirnya, driver lensa cair 12 bit memungkinkan pengontrolan fokus telephoto dengan presisi 0.4mm.
PCB Orb yang paling padat adalah PCB depan. Sebagian besar terdiri dari LED. LED RGB terluar memberi daya untuk "UX LED ring." Lebih jauh di dalamnya, terdapat 79 LED hampir inframerah dengan panjang gelombang yang berbeda. Orb menggunakan LED 740nm, 850nm, dan 940nm untuk menangkap gambar iris multispetrum guna membuat algoritma keunikan lebih akurat dan mendeteksi penipuan.
Gambar 8
PCB depan dengan pencahayaan inframerah dekat
PCB depan memberi daya untuk pencahayaan multispektral serta sensor pencegahan penipuan. Pencahayaan terang (bersertifikat aman untuk mata) diperlukan untuk pengambilan citra berkualitas tinggi, seperti di studio fotografi. Algoritme pencegahan penipuan berdasarkan sensor multispektral dirancang untuk mencegah penipuan dan dijalankan secara lokal di Orb untuk privasi maksimal. Tidak ada data dari citra tersebut yang diunggah kecuali secara khusus diminta oleh seseorang. LED melingkar dalam spektrum yang terlihat di batas PCB memungkinkan umpan balik pengguna yang presisi.
PCB depan juga dilengkapi beberapa sensor pencitraan multispektral. Yang paling pokok adalah kamera sudut lebar, yang digunakan untuk mengarahkan kamera iris telefoto. Karena kami memberikan hadiah gratis Worldcoin kepada setiap orang yang memilih untuk mendaftar melalui Orb, insentif untuk penipuan menjadi tinggi. Oleh karena itu, kami menyertakan sensor pencitraan lebih lanjut untuk tujuan pencegahan penipuan.
Saat merancang sistem pencegahan penipuan, kami mulai dari alasan prinsip pertama: fitur terukur apa yang dimiliki manusia? Dari sana, kami bereksperimen dengan banyak sensor yang berbeda dan akhirnya berkumpul kepada satu set yang mencakup kamera sudut lebar inframerah dekat, kamera penerbangan waktu 3D, dan kamera termal. Sistem ini dirancang untuk memberikan privasi maksimal, sehingga algoritme pencegahan penipuan berdasarkan masukan dari sensor tersebut berjalan secara lokal. Tidak ada citra yang keluar dari perangkat kecuali seseorang secara eksplisit meminta untuk mencadangkan datanya untuk peningkatan di masa mendatang dan setuju untuk membantu kami menyempurnakan sistem bagi semua orang.
Selanjutnya
Dalam postingan ini, kami mengungkap dan menjelaskan banyak komponen terpenting Orb dan menautkannya ke berkas teknik terkait. Kami melihat ini sebagai langkah penting untuk menunjukkan komitmen kami terhadap privasi, kepercayaan, dan transparansi. Seperti yang dinyatakan di awal, kami berdedikasi untuk menjadikan teknologi kami sumber terbuka semaksimal mungkin dan pada akhirnya sepenuhnya mendesentralisasikan proyek.
Produksi Orb generasi terbaru sudah berjalan dengan baik di Jerman, juga distribusinya ke Operator Worldcoin baru di kota-kota di seluruh dunia. Faktanya, mereka telah membantu Worldcoin melewati lebih dari satu juta pendaftaran— tonggak penting dalam upaya menyediakan akses universal ke ekonomi global.
Disclaimer
Catatan Penjelasan: Tools for Humanity (TFH) memimpin penelitian dan pengembangan awal protokol Worldcoin, termasuk Orb. Tahun ini, sebelum peluncuran jaringan terdesentralisasi, Worldcoin Foundation nirlaba mengambil alih tanggung jawab untuk memfasilitasi partisipasi dalam, dan pengembangan berkelanjutan, protokol tersebut. Worldcoin Foundation akan terus mendukung dan membesarkan komunitas Worldcoin hingga menjadi mandiri, sementara TFH akan mendukung Worldcoin Foundation, termasuk dengan membuat dan mengirimkan Orb. Saat ini dalam beta, Worldcoin diharapkan diluncurkan pada paruh pertama tahun 2023.