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Worldcoin의 생체 인식 장치 내부 보기

월드코인의 목표 범위를 고려할 때, 우리는 프라이버시, 신뢰 및 투명성에 기반한 창립 원칙의 세트로 모든 것을 접근합니다. 

그래서 우리는 우리가 만들고 사용하는 기술의 가능한 한 많은 부분을 오픈 소싱하는 데 전념하고 있습니다. World ID 프로토콜과 통합되는 유사 장치를 개발, 구축 및 운영할 수 있도록 다른 사람들을 지원하고자 하며, 프로젝트의 모든 부분을 완전히 분산화하는 것을 궁극적인 목표로 삼고 있습니다. 

이 게시물의 의도는 우리가 구축하고 있는 하드웨어에 대한 구체적이고 실질적인 세부 정보를 공유하는 것입니다. 3년간의 연구 개발 끝에, 우리는 Orb를 선보이게 되어 기쁘며, 그것이 어떻게 작동하는지를 높은 수준에서 설명하고, 관련 하드웨어 엔지니어링 파일을 공개합니다. 우리는 투명성에 대한 우리의 약속을 글로벌 커뮤니티에 더 신뢰받을 수 있게 만드는 여정에서 이것을 중요한 단계로 보고 있습니다.  

앞으로 몇 달 동안, 우리는 Orb와 가입 절차의 다른 부분을 설명하는 더 많은 기사를 게시할 것입니다.

왜 우리는 맞춤형 하드웨어가 필요했고,
왜 홍채를 스캔합니까?

월드코인을 시작할 때, 우리는 물리적 기기를 개발할 의도가 없었으며, 생체 이미지 처리를 위한 기기를 만들 계획도 없었습니다. 맞춤형 하드웨어를 만드는 것은 어렵고 비용이 많이 들며, 피할 수 있다면 아무도 그것을 하려고 하지 않습니다. 대신, 우리의 목표는 새로운 디지털 토큰을 전 세계 모든 사람에게 무료로 배포하여 그들이 글로벌 경제에 접근하고 참여할 수 있도록 돕는 것이었습니다. 생체 인식이 우리의 목표를 달성하는 유일한 현실적인 방법이라는 결론을 내린 후에야 Orb를 만들기 시작했습니다. 

생체 인식의 포용성과 월드코인이 그것들을 사용하는 이유에 대해 더 알아보세요 여기에서.

우리는 시빌 저항과 고유한 인간성을 증명하는 여러 가지 방법을 모색하면서 연구 결과, 홍채 스캐닝이 수용 가능한 사용자 경험을 제공하면서 가장 정확한 생체 인식을 제공한다는 것을 확인했습니다. 이는 대규모 테스트에서 성공적으로 입증되었습니다. 이는 홍채가 강력한 사기 저항성과 풍부한 데이터를 가지고 있어 수십억 명의 고유한 인간을 정확하게 구분할 수 있기 때문입니다. 생체 인식 지표(예: 홍채)가 데이터가 풍부할수록 시스템이 더 공정하고 포괄적입니다.

중요한 것은, 거짓 거부가 일정하지 않고 규모가 커질수록 증가한다는 것입니다. 결국 대부분의 시스템은 벽에 부딪혀 새로운 사람이 가입할 수 없게 됩니다. 이는 FaceID와 같은 데이터 풍부성이 낮은 기존 기술이 수백만 명의 사람들만 수용할 수 있음을 의미합니다.

상업적으로 이용 가능한 홍채 이미징 장치가 우리의 기술이나 보안 요구 사항을 충족하지 못했기 때문에, 우리는 가능한 가장 포괄적인 방식으로 글로벌 경제에 대한 보편적 접근을 가능하게 하기 위해 수년간 우리만의 장치를 개발했습니다. 자세한 내용은 여기에서 확인할 수 있습니다.

Orb 하드웨어 저장소

Orb의 오픈 소싱을 위한 첫 번째 단계로, 우리는 현재 버전에 해당하는 모든 관련 하드웨어 관련 엔지니어링 파일을 우리의 저장소에 공개하고 있습니다. 이 파일은 Eagle (PCB 설계 소프트웨어)로 열어볼 수 있으며, Autodesk의 CAD 뷰어를 이용해 무료로 확인하실 수도 있습니다. 설계 개선에 대한 피드백은 환영하며 적극 권장합니다. 

우리는 Orb를 개발함으로써 최첨단 홍채 생체 인식을 발전시키고 있다는 것을 알고 있습니다. 그래서 모든 파일은 MIT 라이센스를 기반으로 한 라이센스 하에 게시되지만, 라이센스된 자료가 감시 응용 프로그램이나 개인의 권리에 해를 끼칠 수 있는 다른 응용 프로그램에 사용되는 것을 금지합니다. 

기사의 나머지 부분은 Orb를 분해하는 과정을 설명하고, 몇 가지 엔지니어링 일화를 포함할 것입니다.

Orb 분해

3년간의 연구 개발, 소규모 필드 테스트 1년 및 대규모 생산으로의 전환 1년을 포함한 시간이 현재의 Orb 버전으로 이어졌습니다. 

오늘날의 Orb는 개발 속도, 컴팩트함, 사용자 경험, 비용 및 대규모 생산 간의 정밀한 균형을 나타내며, 이미지 품질과 보안에서 최소한의 타협만 이루어졌습니다. 향후 더 최적화된 버전이 나올 가능성이 있습니다. 그러나 현재 버전은 우리가 현장에 있는 Orbs의 수를 늘릴 수 있게 해주는 중요한 이정표를 나타냅니다.

이제 우리는 Orb의 가장 중요한 엔지니어링 세부사항과 이미지 시스템이 어떻게 작동하는지 설명드리겠습니다. 보안 목적으로 침입 시도를 감지하기 위한 무결성 검사 메커니즘만 명시적으로 제외할 것입니다.

외피 제거하기

외피를 제거하면 메인보드, 광학 시스템 및 냉각 시스템이 보입니다. 광학 시스템의 대부분은 외피와 함께 먼지 및 물 저항 환경을 형성하는 인클로저에 숨겨져 있어 어려운 환경에서도 장기간 사용이 가능합니다.

당신이 보는 장치는 여러 번의 시제품 및 제조 설계(DFM) 반복을 통해 정제된 장치입니다.

메커니즘

껍질이 제거되면, Orb는 네 가지 주요 부분으로 나눌 수 있습니다: 

• 앞면: 광학 시스템
• 중간: 메인보드는 장치를 두 반구로 나누어줍니다 (참고: 기울기는 정확히 23.5°로, 지구 회전축의 기울기와 동일합니다)
• 뒷면: 주 컴퓨팅 유닛 및 능동 냉각 시스템 
• 하단: 교환 가능한 배터리

우리는 가능한 한 빨리 실험실 외부에서 첫 번째 프로토타입을 현장 테스트했습니다. 자연스럽게, 이것은 우리에게 많은 교훈을 주었으며, 그 중에는 다음이 포함됩니다:

광학 시스템

첫 번째 프로토타입에서는 가입 경험이 악명 높게 어려웠습니다. 1년 동안 우리는 광학 시스템을 자동 초점 및 눈 추적 기능으로 업그레이드하여 사람이 Orb의 팔 길이 내에 있을 때 정렬이 아주 쉬워지도록 했습니다.

배터리

우리가 시도한 어떤 배터리도 한 번의 충전으로 하루 종일 지속되지 않았습니다. 그래서 Tesla Model S에 사용되는 셀과 동일한 형태의 18650 Li-Ion 셀을 기반으로 한 맞춤형 교환 가능한 배터리를 만들었습니다. 배터리는 2P4S 구성(14.8V)으로 3.7V의 정격 전압을 가진 8개의 셀로 구성되어 있으며, 약 100Wh의 용량을 가지고 있습니다. 이는 물류 관련 규정에 의해 부과된 제한입니다. 이제 Orb 가동 시간에 제한이 없습니다.

쉘

케이스를 손으로 사용할 때 종종 껍질 코팅이 손상되었습니다. 따라서 시각적 최적화와 크롬 코팅을 스크래치 및 기타 마모로부터 보호하기 위해 2mm의 투명 케이스를 추가했습니다. 

UX LED

특히 소리가 들리지 않을 수 있는 시끄러운 환경에서 사용자 경험을 보다 직관적으로 만들기 위해 가입 과정을 안내하는 데 도움이 되는 LED 링을 추가했습니다. 마찬가지로 현재 상태를 나타내기 위해 Orb의 유일한 버튼 옆에 상태 LED를 노출했습니다. 

광학 시스템 작동 방식

초기 현장 테스트를 통해 인증 경험이 우리가 예상했던 것보다 더 간단해야 한다는 것을 알게 되었습니다. 

이를 위해 우리는 먼저 사람들이 자신의 반사를 사용하여 Orbs 이미징 시스템과 정렬할 수 있도록 하는 거울을 특징으로 한 여러 접근 방식을 실험했습니다. 그러나 실험실에서 잘 작동하는 디자인은 실제 세계에서 빠르게 무너졌습니다. 

결국 우리는 2D 짐벌을 통해 약 5° 시야를 조정할 수 있는 광각 카메라와 망원 카메라를 특징으로 하는 두 카메라 시스템을 구축했습니다. 이로 인해 각 눈에 대해 20x10x5mm의 작은 박스에서 큰 원뿔로 가입을 성공적으로 완료할 수 있는 공간적 부피가 몇 배 증가했습니다.

광각 카메라가 장면을 포착하고 신경망이 양쪽 눈의 위치를 예측합니다. 기하학적 추론을 통해 망원 카메라의 시야를 눈의 위치로 조정하여 홍채의 고해상도 이미지를 캡처하고, 이는 Orb에 의해 고유 식별자로 처리됩니다.

개인정보 보호에 대한 우리의 약속에 대해 더 알아보세요.

단순성을 넘어 이미지 품질이 주요 초점이었습니다. 우리는 많은 시판 제품을 테스트했으나, 우리의 영상 요구를 충족하면서도 여전히 저렴한 컴팩트 렌즈를 찾지 못했습니다. 따라서, 우리는 머신 비전 산업의 유명한 전문가와 협력하여 맞춤형 렌즈를 제작했습니다.

렌즈 는 근적외선 스펙트럼에 최적화되어 있으며, 신경망 제어 밀리초-자동 초점을 가능하게 하는 통합 맞춤형 액체 렌즈를 갖추고 있습니다. 이는 고해상도, 왜곡 없는 이미지를 캡처하기 위해 글로벌 셔터 센서와 쌍을 이룹니다.

카메라와 해당 펄스 적외선 조명은 동기화되어 움직임의 흐림을 최소화하고 햇빛의 영향을 억제합니다. 이 방법으로 Orb는 그 위치에 상관없이 이미징을 위한 실험실 환경 조건을 만듭니다. 말할 필요도 없이, 적외선 조명은 눈 안전 기준(예: EN 62471:2008)을 준수합니다. 

이미지 품질은 아무리 어려워도 우리가 결코 타협하지 않았던 한 가지였습니다. 해상도 측면에서 Orb는 업계 표준보다 몇 배 더 우수합니다. 이것은 가능한 한 최저 오류율의 근거를 제공하여 시스템의 포괄성을 최대로 높입니다. 

전자

Orb를 더 분해하면 여러 개의 PCB(인쇄 회로 기판)를 찾을 수 있으며, 여기에는 모든 조명이 포함된 전면 PCB, 침입 감지용 보안 PCB 및 가장 큰 PCB인 메인보드와 전면 PCB를 연결하는 브리지 PCB가 포함됩니다.

메인보드는 Orb에 전력을 공급하는 Nvidia Jetson Xavier NX SoM을 위한 맞춤형 캐리어 보드 역할을 합니다. Jetson을 제외하고 다른 주요 "플러그인" 구성 요소는 250GB M.2 SSD입니다. SSD는 자발적인 데이터 보관과 이미지 데이터 수집을 위해 이미지를 버퍼링하는 데 사용할 수 있습니다. 이미지는 매우 드물게 이미지를 복호화할 수 없는 서버의 공개 키로 암호화됩니다 . 데이터 제공은 선택 사항이며, 데이터 삭제는 언제든지 앱을 통해 요청할 수 있습니다. 

추가로, STM32 마이크로컨트롤러는 시간에 민감한 주변기기를 제어하고, 전력을 시퀀싱하며, Jetson을 부팅합니다. Orb는 원활한 연결을 가능하게 하는 Wi-Fi 6 및 선택 가능한 LTE와 GPS 모듈이 장착되어 있어 Orb의 위치를 찾고 오용을 방지합니다. 마지막으로, 12비트 리퀴드 렌즈 드라이버는 망원 렌즈의 초점을 0.4mm의 정확도로 제어할 수 있게 합니다.

Orb에서 가장 밀집된 PCB는 전면 PCB입니다. 주로 LED로 구성되어 있습니다. 가장 바깥쪽 RGB LED는 “UX LED 링”에 전원을 공급합니다. 안쪽에는 다양한 파장의 근적외선 LED 79개가 있습니다. Orb는 740nm, 850nm 및 940nm LED를 사용하여 홍채의 다중 스펙트럼 이미지를 캡처하여 고유성 알고리즘을 더욱 정확하게 하고 사기를 감지합니다.

전면 PCB에는 여러 다중 스펙트럼 이미지 센서도 포함되어 있습니다. 가장 기본적인 것은 광각 카메라로, 망원 아이리스 카메라를 조준하는 데 사용됩니다. 저희는 오브를 통해 가입을 선택한 모든 사람에게 월드코인의 무료 지분을 제공하기 때문에, 사기에 대한 유인이 높습니다. 따라서, 우리는 사기 방지 목적을 위해 추가 이미징 센서를 포함시켰습니다.  

사기 방지 시스템을 설계할 때, 우리는 인간이 어떤 측정 가능한 특징을 가지고 있는지에 대한 첫 번째 원칙 추론에서 시작했습니다. 그 점에서 우리는 많은 다양한 센서로 실험을 했고, 최종적으로는 근적외선 광각 카메라, 3D 시간 비행 카메라 및 열화상 카메라를 포함하는 세트로 수렴했습니다. 시스템은 최대 프라이버시를 가능하게 하기 위해 설계되었으며, 이러한 센서에서 입력된 정보를 바탕으로 한 사기 방지 알고리즘은 로컬에서 실행됩니다. 사람이 명시적으로 데이터 백업을 요청하고 시스템을 개선하는 데 동의하지 않는 한 어떤 이미지도 기기를 떠나지 않습니다.

다음 단계는 무엇인가요?

이 게시글에서는 Orb의 가장 중요한 구성 요소 중 많은 부분을 공개하고 설명했으며 해당 엔지니어링 파일에 연결했습니다. 이것은 프라이버시, 신뢰 및 투명성에 대한 우리의 약속을 보여주는 중요한 단계로 보고 있습니다. 처음에 언급했듯이, 우리는 가능한 한 많은 우리의 기술을 오픈 소스로 공개하고 궁극적으로 프로젝트를 완전히 탈중앙화하는 것에 전념하고 있습니다. 

최신 세대 오브의 제조는 이미 독일에서 잘 진행되고 있으며, 전 세계 도시의 새로운 월드코인 운영자들에게 배포되고 있습니다. 사실, 그들은 이미 월드코인 백만 명 이상의 가입을 초과하게 도왔습니다 — 전 세계 경제에 대한 보편적인 접근을 제공하기 위한 중요한 이정표입니다.