Dada a amplitude da missão da Worldcoin, abordamos tudo a partir de um conjunto de princípios fundadores baseados em privacidade, confiança e transparência.
É por isso que continuamos comprometidos com o código aberto, tanto quanto possível, da tecnologia que criamos e usamos. Também queremos permitir que outros desenvolvam, construam e operem dispositivos semelhantes que integrem com o protocolo World ID, com o objetivo final de descentralizar completamente cada parte do projeto.
A intenção deste post é compartilhar detalhes específicos e substanciais sobre o hardware que estamos construindo. Após três anos de P&D, estamos animados para mostrar o Orb, explicar de forma geral como funciona e liberar os arquivos de engenharia de hardware correspondentes. Vemos isso como um passo importante em nossa jornada para tornar nosso compromisso com a transparência mais credível para a comunidade global.
Nos próximos meses, publicaremos mais artigos explicando outras partes do Orb e o fluxo de inscrição.

Por que precisamos de hardware personalizado,
e por que ele escaneia a íris?
Quando a Worldcoin começou, não tínhamos a intenção de desenvolver um dispositivo físico, muito menos um construído para imagem biométrica. Construir hardware personalizado é difícil e caro, e ninguém quer fazê-lo se puder evitar. Em vez disso, nosso objetivo era distribuir livremente um novo token digital para todos no mundo como uma forma de ajudá-los a acessar e participar da economia global. Foi apenas após concluir que biometria é a única maneira realista de alcançar nosso objetivo que decidimos criar o Orb.
Saiba mais sobre a inclusividade da biometria e por que a Worldcoin as utiliza aqui.
Enquanto explorávamos várias maneiras diferentes de resolver resistência sybil e provar a singularidade da pessoa, nossa pesquisa mostrou que a varredura de íris oferece as biométricas mais precisas com uma experiência de usuário aceitável que foi testada com sucesso em grande escala. Isso ocorre porque a íris tem uma forte resistência à fraude e uma riqueza de dados, o que significa que pode ser usada para diferenciar com precisão bilhões de humanos únicos. Quanto mais abundante em dados for o marcador biométrico (por exemplo, a íris), mais justo e inclusivo será o sistema.
Importante, rejeições falsas não são constantes, mas aumentam com a escala. Eventualmente, a maioria dos sistemas atinge um limite e não permite que ninguém novo se junte. Isso significa que tecnologias existentes com menos riqueza de dados, como a FaceID, só conseguiriam acomodar alguns milhões de pessoas.
Como os dispositivos comerciais de imagem de íris disponíveis não atendiam nossas necessidades de tecnologia ou segurança, passamos anos desenvolvendo nosso próprio dispositivo para permitir acesso universal à economia global da maneira mais inclusiva possível. Mais detalhes podem ser encontrados aqui.
O repositório de hardware Orb
Como primeiro passo para abrir o código do Orb, estamos lançando todos os arquivos de engenharia relacionados ao hardware para sua versão atual em nosso repositório. Você pode baixar o Eagle (PCBs) para visualizar os arquivos e usar os visualizadores CAD da Autodesk gratuitamente. Feedback para melhorias de design é bem-vindo e altamente incentivado.
Estamos cientes de que, ao desenvolver o Orb, estamos avançando o estado da arte em biometria de íris. É por isso que todos os arquivos são publicados sob uma licença baseada na licença MIT que proíbe o uso dos materiais licenciados para aplicações de vigilância, bem como para quaisquer outras aplicações que possam ser prejudiciais aos direitos dos indivíduos.
O restante do artigo passará por uma desmontagem da Orb, com algumas anedotas de engenharia incluídas.
A desmontagem da Orb
Três anos de P&D, incluindo um ano de testes de campo em pequena escala e um ano de transição para manufatura em escala, levaram à versão atual da Orb.
A Orb de hoje representa um equilíbrio preciso entre velocidade de desenvolvimento, compacidade, experiência do usuário, custo e produção em escala com comprometimentos mínimos na qualidade de imagem e segurança. Provavelmente haverá versões futuras que serão otimizadas ainda mais. No entanto, a versão atual representa um marco importante que nos permite aumentar o número de Orbs em campo.
Agora vamos mostrar alguns dos detalhes de engenharia mais importantes da Orb, bem como como o sistema de imagem funciona. Para fins de segurança, iremos explicitamente deixar de fora apenas os mecanismos de detecção de adulteração que são destinados a capturar tentativas de intrusão.
Removendo a Carcaça
Ao remover a carcaça, a placa principal, o sistema óptico e o sistema de resfriamento se tornam visíveis. A maior parte do sistema óptico está escondida em uma estrutura que, juntamente com a carcaça, forma um ambiente resistente a poeira e água, permitindo o uso a longo prazo, mesmo em ambientes desafiadores.
O que você vê é um dispositivo que foi refinado através de várias iterações de protótipos e design para manufatura (DFM).

Fig. 1
Orb embaixo da carcaça
O Orb consiste em dois hemisférios separados pela placa principal, que está inclinada em 23.5°—o ângulo do eixo de rotação da Terra. A placa principal contém uma unidade de processamento poderosa para permitir o processamento local para máxima privacidade. A metade frontal do Orb é dedicada ao sistema óptico selado. O sistema óptico consiste em vários sensores multiespectrais para verificar a vivacidade e uma câmera de visão estreita com gimbal 2D para capturar imagens de íris em alta resolução. O outro hemisfério é dedicado ao sistema de resfriamento e aos alto-falantes. Uma bateria intercambiável pode ser inserida pela parte inferior para permitir operação ininterrupta em um ambiente móvel.
Mecânica
Quando a carcaça é removida, o Orb pode ser dividido em quatro partes principais:
- Frontal: O sistema óptico
- Meio: A placa principal separa o dispositivo em dois hemisférios (nota: sua inclinação é exatamente 23,5°, equivalente à inclinação do eixo de rotação da terra)
- Traseira: A unidade principal de computação, bem como o sistema de resfriamento ativo
- Inferior: Uma bateria intercambiável

Fig. 2
Explosão CAD de todos os componentes relevantes
Com o material da carcaça removido (por exemplo, o invólucro à prova de poeira do sistema óptico), todos os componentes relevantes do Orb tornam-se visíveis. Isto inclui a lente personalizada, que é otimizada tanto para a imagiologia por infravermelho próximo quanto para o autofoco rápido e durável. A parte frontal do sistema óptico é selada por um filtro óptico para manter a poeira fora e minimizar o ruído do espectro visível para otimizar a qualidade da imagem. Na parte traseira, um componente de plástico na carcaça de cromo permite a colocação otimizada da antena. A carcaça cromada é coberta por uma camada transparente para evitar a deterioração do revestimento ao longo do tempo.
Testamos nossos primeiros protótipos fora do laboratório o mais cedo possível. Naturalmente, isso nos ensinou muitas lições, incluindo:
Sistema Óptico
Com o primeiro protótipo, a experiência de inscrição era notoriamente difícil. Ao longo de um ano, aprimoramos o sistema óptico com autofoco e rastreamento ocular de modo que o alinhamento se torna trivial quando a pessoa está a uma distância de um braço do Orb.
Bateria
Nenhuma bateria que testamos duraria um dia inteiro com uma única carga. Então construímos uma bateria intercambiável personalizada baseada em células Li-Ion 18650—o mesmo formato das células usadas em um Tesla Model S. A bateria consiste em 8 células com tensão nominal de 3.7V em uma configuração 2P4S (14.8V) com capacidade próxima a 100Wh, que é um limite imposto por regulamentações relacionadas à logística. Agora não há limite para o tempo de operação do Orb.

Fig. 3
Bateria recarregável personalizada
A bateria personalizada do Orb é feita de células Li-Ion 18650 (as mesmas células usadas em muitos carros elétricos). Com quase 100Wh, a capacidade é otimizada para a vida útil da bateria, respeitando as regulamentações de transporte. Um conector USB-C torna o recarregamento conveniente.
Carcaça
O revestimento da carcaça às vezes se deteriorava no uso manual. Portanto, adicionamos uma capa transparente de 2mm tanto para otimizar os visuais, quanto para proteger o revestimento de cromo contra arranhões e outros desgastes.
LEDs de UX
Para tornar a experiência do usuário mais intuitiva, especialmente em ambientes barulhentos onde uma pessoa pode não conseguir ouvir o feedback sonoro, adicionamos um anel de LED para ajudar a guiar as pessoas durante o processo de inscrição. Da mesma forma, expusemos LEDs de status ao lado do único botão no Orb para indicar seu estado atual.
Como o Sistema Óptico Funciona
Nossos primeiros testes de campo nos ensinaram que a experiência de verificação precisava ser ainda mais simples do que havíamos previsto.
Para fazer isso, primeiro experimentamos muitas abordagens com espelhos que permitiam às pessoas usarem seu reflexo para se alinharem com o sistema de imagem dos Orbs. No entanto, designs que funcionavam bem no laboratório rapidamente quebravam no mundo real.
Acabamos construindo um sistema de duas câmeras com uma câmera de grande angular e uma câmera telefoto com um campo de visão ajustável de ~5° por meio de um gimbal 2D. Isso aumentou o volume espacial no qual um cadastro pode ser concluído com sucesso em várias ordens de magnitude, de uma pequena caixa de 20x10x5mm para cada olho para um grande cone.

Fig. 4
Lente Telefoto e Gimbal 2D
O principal sistema de imagem do Orb consiste de uma lente telefoto e um sistema de espelho gimbal 2D, um sensor de câmera com obturador global e um filtro óptico. O espelho móvel aumenta o campo de visão do sistema de câmeras em mais de duas ordens de magnitude. A unidade óptica é selada por um filtro preto de espectro visível que sela as ópticas de alta precisão contra poeira e transmite apenas luz infravermelha próxima. O processo de captura de imagens é controlado por várias redes neurais.
A câmera de grande angular captura a cena, e uma rede neural prevê a localização de ambos os olhos. Através da inferência geométrica, direcionamos o campo de visão da câmera telefoto para a localização de um olho para capturar uma imagem de alta resolução da íris, que é processada pelo Orb em um identificador único.
Saiba mais sobre o nosso compromisso com a privacidade aqui.
Além da simplicidade, a qualidade da imagem foi o foco principal. Testamos muitos produtos prontos, mas não encontramos uma lente compacta o suficiente que atendesse aos nossos requisitos de imagem e ainda fosse acessível. Portanto, fizemos parceria com um especialista bem conhecido na indústria de visão computacional para construir uma lente personalizada.
A lente é otimizada para o espectro de infravermelho próximo e possui uma lente líquida personalizada integrada que permite um autofoco em milissegundos controlado por rede neural. Ela é emparelhada com um sensor de obturador global para capturar imagens de alta resolução, sem distorção.

Fig. 5, a)
Lente telefoto personalizada
A lente telefoto foi projetada sob medida para o Orb. O vidro é revestido para otimizar a captura de imagens no espectro de infravermelho próximo. Uma lente líquida integrada permite um autofoco durável em milissegundos. A posição da lente líquida é controlada por uma rede neural para otimizar o foco. Para capturar imagens sem desfoque de movimento, o sensor de obturador global é sincronizado com a iluminação pulsada.
b) Uma comparação da qualidade da imagem do Orb da Worldcoin vs. o padrão da indústria mostra claramente os avanços que fizemos na área
A câmera e a correspondente iluminação infravermelha pulsada são sincronizadas para minimizar o desfoque de movimento e suprimir a influência da luz solar. Dessa forma, o Orb cria condições de ambiente de laboratório para imagem, independentemente de sua localização. Desnecessário dizer, a iluminação infravermelha é compatível com os padrões de segurança ocular (como EN 62471:2008).
A qualidade da imagem foi a única coisa que nunca comprometemos, não importando quão difícil fosse. Em termos de resolução, o Orb está ordens de magnitude acima do padrão da indústria. Isso fornece a base para as menores taxas de erro possíveis para, por sua vez, maximizar a inclusividade do sistema.
Eletrônicos
Ao desmontar ainda mais o Orb, você encontrará várias PCBs (Placas de Circuito Impresso), incluindo a PCB frontal contendo toda a iluminação, a PCB de segurança para detecção de intrusão e a PCB de ponte que conecta a PCB frontal com a maior PCB: a placa-mãe.

Fig. 6
A frente da placa-mãe
A frente da placa principal contém capacitores para alimentar a iluminação pulsada em infravermelho próximo (certificada como segura para os olhos). Há também drivers para alimentar a deformação da lente líquida no sistema óptico. Um microcontrolador controla o tempo preciso dos periféricos. Um SSD M.2 criptografado pode ser usado para armazenar imagens para custódia voluntária de dados e coleta de dados de imagem. Essas imagens são protegidas por uma segunda camada de criptografia irreversível via a chave pública de um servidor, de modo que, no improvável evento de comprometimento do Orb, nenhum dado seria exposto. A contribuição de dados é opcional e a exclusão de dados pode ser solicitada a qualquer momento através do aplicativo. Um slot para cartão SIM permite conectividade LTE opcional.

Fig. 7
A parte de trás da placa principal
A parte traseira da placa principal contém vários conectores para elementos ativos do sistema óptico. Além disso, um módulo GPS permite a localização precisa dos Orbs para fins de prevenção de fraudes. Um módulo Wi-Fi equipa o Orb com a possibilidade de fazer upload de códigos de íris para garantir que cada pessoa só possa se inscrever uma vez. Finalmente, a placa principal hospeda um Nvidia Jetson Xavier NX que executa múltiplas redes neurais em tempo real para otimizar a captura de imagens, realizar a detecção de anti-spoofing localmente e calcular o código da íris localmente para maximizar a privacidade.
A placa principal atua como uma placa de suporte personalizada para o SoM Nvidia Jetson Xavier NX que alimenta o Orb. Além do Jetson, o outro componente principal "plugado" é um SSD M.2 de 250GB. O SSD pode ser usado para armazenar imagens temporariamente para custódia voluntária de dados e coleta de dados de imagem. As imagens são irreversivelmente criptografadas com uma chave pública do servidor de forma que, no evento improvável de um Orb comprometido, nenhum dado seria exposto. A contribuição de dados é opcional e a exclusão de dados pode ser solicitada a qualquer momento através do aplicativo.
Além disso, um microcontrolador STM32 controla periféricos críticos de tempo, sequencia a energia e inicializa o Jetson. O Orb está equipado com Wi-Fi 6 e LTE opcional para permitir uma conectividade perfeita, bem como um módulo GPS para localizar o Orb e prevenir usos inadequados. Finalmente, um controlador de lente líquida de 12 bits permite controlar o foco da lente telefoto com uma precisão de 0,4mm.
A PCB mais densamente compactada do Orb é a PCB frontal. Ela consiste principalmente de LEDs. Os LEDs RGB mais externos alimentam o “anel de LED UX.” Mais para dentro, há 79 LEDs de infravermelho próximo de diferentes comprimentos de onda. O Orb usa LEDs de 740nm, 850nm e 940nm para capturar uma imagem multiespectral da íris para tornar o algoritmo de unicidade mais preciso e detectar fraudes.

Fig. 8
PCB frontal com iluminação de infravermelho próximo
A PCB frontal alimenta a iluminação multiespectral, bem como sensores de prevenção de fraudes. Uma iluminação brilhante (que é certificada como segura para os olhos) é necessária para captura de imagens de alta qualidade, como em um estúdio fotográfico. Algoritmos de prevenção de fraude baseados nos sensores multiespectrais são projetados para prevenir falsificações e são executados localmente no Orb para máxima privacidade. Nenhum dado dessas imagens é carregado a menos que solicitado especificamente por uma pessoa. LEDs circulares no espectro visível na borda do PCB permitem feedback preciso do usuário.
O PCB frontal também hospeda vários sensores de imagem multiespectral. O mais básico é a câmera de ângulo amplo, que é usada para direcionar a câmera de íris telefoto. Como estamos oferecendo uma parte gratuita do Worldcoin para cada pessoa que escolher se inscrever através do Orb, os incentivos para fraude são altos. Portanto, incluímos sensores de imagem adicionais para fins de prevenção de fraudes.
Ao projetar o sistema de prevenção de fraudes, começamos com o raciocínio baseado em primeiros princípios: quais características mensuráveis os humanos possuem? A partir daí, experimentamos com muitos sensores diferentes e eventualmente convergimos para um conjunto que inclui uma câmera de ângulo amplo infravermelho próximo, uma câmera 3D time of flight e uma câmera térmica. O sistema foi projetado para permitir máxima privacidade, então os algoritmos de prevenção de fraudes baseados nas entradas desses sensores são executados localmente. Nenhuma imagem jamais deixa o dispositivo, a menos que uma pessoa solicite explicitamente o backup de seus dados para futuras atualizações e concorde em nos ajudar a melhorar o sistema para todos.
O que vem a seguir
Neste post, revelamos e explicamos muitos dos componentes mais importantes do Orb e vinculamos aos arquivos de engenharia correspondentes. Vemos isso como um passo importante para demonstrar nosso compromisso com a privacidade, confiança e transparência. Como declarado desde o início, estamos dedicados a abrir o código tanto quanto possível da nossa tecnologia e, eventualmente, descentralizar totalmente o projeto.
A fabricação da última geração de Orbs já está em pleno andamento na Alemanha, bem como sua distribuição para novos Operadores Worldcoin em cidades ao redor do mundo. Na verdade, eles já ajudaram a Worldcoin a ultrapassar mais de um milhão de inscrições—um marco importante no caminho para fornecer acesso universal à economia global.
Isenção de responsabilidade
Nota Explicativa: Tools for Humanity (TFH) liderou a pesquisa e desenvolvimento inicial do protocolo Worldcoin, incluindo o Orb. Este ano, antes do lançamento da rede descentralizada, a organização sem fins lucrativos Worldcoin Foundation está assumindo a responsabilidade de facilitar a participação no, e o desenvolvimento contínuo do, protocolo. A Worldcoin Foundation continuará apoiando e expandindo a comunidade Worldcoin até que ela se torne autossuficiente, enquanto a TFH apoiará a Fundação, inclusive fabricando e enviando Orbs. Atualmente em beta, a Worldcoin espera ser lançada no primeiro semestre de 2023.