Khám phá bí ẩn của Orb: Worldcoin thu thập tròng đen của bạn như thế nào?

Tiêu đề gốc: "MỞ QUẢNG CÁO: Cái nhìn bên trong thiết bị hình ảnh sinh trắc học của Worldcoin"

Nguồn gốc: Worldcoin

Bản tổng hợp gốc: Kxp, BlockBeats

Worldcoin sẽ luôn tuân thủ một loạt mục đích và nguyên tắc dựa trên quyền riêng tư, tin cậy và minh bạch.

Đó là lý do tại sao chúng tôi luôn nỗ lực để biến công nghệ mà chúng tôi tạo ra và sử dụng thành nguồn mở nhất có thể. Chúng tôi cũng hy vọng có thể cho phép những người khác phát triển, xây dựng và vận hành các thiết bị tương tự được tích hợp với giao thức World ID, với mục tiêu cuối cùng là đạt được sự phân quyền hoàn toàn cho tất cả các phần của dự án.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ chia sẻ những chi tiết cụ thể và thực chất về phần cứng mà chúng tôi đang xây dựng. Sau ba năm phát triển, chúng tôi rất vui được giới thiệu Orb, giải thích cách thức hoạt động và phát hành các tài liệu kỹ thuật phần cứng đi kèm. Đây sẽ là một bước quan trọng để hiện thực hóa cam kết của chúng tôi về tính minh bạch và tăng cường uy tín của chúng tôi trong cộng đồng toàn cầu.

Trong vài tháng tới, chúng tôi sẽ xuất bản nhiều bài viết giải thích các phần khác của Orb và quy trình đăng ký.

Tại sao chúng ta cần phần cứng tùy chỉnh và tại sao nó lại quét mống mắt?

Khi Worldcoin được thành lập, chúng tôi không đặt mục tiêu phát triển một thiết bị vật lý chứ đừng nói đến việc chế tạo một thiết bị để chụp ảnh sinh trắc học. Việc tùy chỉnh phần cứng rất khó khăn và tốn kém, và không ai muốn đầu tư vào nó nếu không cần thiết. Thay vào đó, mục tiêu của chúng tôi là phân phối miễn phí mã thông báo kỹ thuật số mới cho mọi người trên thế giới để giúp họ truy cập và tham gia vào nền kinh tế toàn cầu. Chỉ sau khi kết luận rằng sinh trắc học là cách thực tế duy nhất để đạt được mục tiêu của mình, chúng tôi mới bắt đầu tạo ra Quả cầu.

Tìm hiểu thêm về tính toàn diện của sinh trắc học và lý do Worldcoin sử dụng chúng, vui lòng nhấp vào tại đây.

Khám phá các giải pháp kháng tín hiệu Khi so sánh nhiều cách khác nhau để xác minh danh tính duy nhất, nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng quét mống mắt cung cấp sinh trắc học chính xác nhất với trải nghiệm người dùng có thể chấp nhận được, đạt được thành công trong thử nghiệm quy mô lớn. Điều này là do mống mắt có khả năng chống gian lận cao và giàu dữ liệu, nghĩa là nó có thể phân biệt chính xác hàng tỷ cá thể con người. Điểm đánh dấu sinh trắc học (chẳng hạn như mống mắt) càng giàu dữ liệu thì hệ thống sẽ càng công bằng và toàn diện hơn.

Điều quan trọng là tỷ lệ từ chối sai không phải là một giá trị không đổi mà tăng theo kích thước của dữ liệu. Cuối cùng, hầu hết các hệ thống đều gặp phải nút cổ chai và không cho phép bất kỳ người mới nào tham gia. Điều này có nghĩa là các công nghệ hiện có ít dữ liệu hơn như FaceID chỉ có thể đáp ứng được vài triệu người. Bởi vì thiết bị chụp ảnh mống mắt có bán trên thị trường không đáp ứng được nhu cầu kỹ thuật hoặc bảo mật của chúng tôi nên chúng tôi đã dành nhiều năm để phát triển thiết bị của riêng mình để phục vụ càng nhiều người càng tốt. Thông tin chi tiết có sẵn tại đây.

Kho lưu trữ phần cứng Orb

Là bước đầu tiên trong nguồn mở Orb, chúng tôi đang lưu trữ Tất cả các tệp dự án liên quan đến phần cứng được xuất bản trong thư viện, bao gồm các tệp của phiên bản hiện tại. Bạn có thể tải xuống Eagle (PCB) để xem tệp và sử dụng trình xem CAD của Autodesk miễn phí. Chúng tôi hoan nghênh và khuyến khích ý kiến và phản hồi của bạn về thiết kế.

Bằng cách phát triển Orb, chúng tôi đang phát triển công nghệ sinh trắc học mống mắt tiên tiến nhất. Đó là lý do tại sao tất cả các tệp đều được phát hành theo Giấy phép MIT, nhưng chúng tôi cũng cấm sử dụng các tài liệu được cấp phép để giám sát và bất kỳ ứng dụng nào khác có thể gây hại cho quyền cá nhân.

Tiếp theo, chúng ta sẽ tháo dỡ Orb và kể một số điều thú vị đã xảy ra trong quá trình thiết kế kỹ thuật.

Orb Teardown

Sau ba năm nghiên cứu và phát triển, trong đó có một năm phát triển quy mô nhỏ Thử nghiệm quy mô tại chỗ và một năm thử nghiệm sản xuất hàng loạt, chúng tôi đã có được phiên bản hiện tại của Orb.

Orb ngày nay đạt được sự cân bằng chính xác giữa tiến độ phát triển, tính gọn nhẹ, trải nghiệm người dùng, chi phí và sản xuất hàng loạt mà hầu như không ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh và tính bảo mật. thỏa hiệp. Trong tương lai, chúng tôi có thể phát hành các phiên bản được tối ưu hóa hơn nữa. Tuy nhiên, phiên bản hiện tại đánh dấu một cột mốc quan trọng cho phép chúng tôi bắt đầu sản xuất trên quy mô lớn.

Bây giờ, chúng tôi sẽ giới thiệu cho bạn một số chi tiết kỹ thuật chính của Orb và cách hoạt động của hệ thống hình ảnh. Vì lý do bảo mật, chúng tôi sẽ bỏ qua cơ chế chống giả mạo được sử dụng để phát hiện các hành vi xâm nhập hệ thống.

Tháo vỏ máy

Sau khi tháo vỏ ra ta thấy bo mạch chủ, hệ thống quang học và hệ thống làm mát. Hầu hết hệ thống quang học được giấu trong một vỏ bọc cùng với vỏ có khả năng chống bụi và chống thấm nước để sử dụng lâu dài trong nhiều môi trường khắc nghiệt khác nhau.

Những gì bạn nhìn thấy là một sản phẩm đã trải qua nhiều lần chỉnh sửa nguyên mẫu và thiết kế lặp đi lặp lại.

Hình 1 bên dưới phần vỏ Quả cầu

Quả cầu bao gồm hai bán cầu được ngăn cách bởi một tấm chính nghiêng một góc 23,5°, tức là độ nghiêng của trục quay của Trái đất. Bo mạch chủ chứa các đơn vị tính toán mạnh mẽ cho phép xử lý cục bộ để đạt được sự riêng tư tối đa. Nửa trước của Orb được dành riêng cho hệ thống quang học kín. Hệ thống quang học bao gồm một số cảm biến đa quang phổ để xác minh các đối tượng sống và được trang bị một camera trường khe với gimbal hai chiều có khả năng chụp ảnh mống mắt có độ phân giải cao. Bán cầu còn lại dành riêng cho hệ thống tản nhiệt và loa. Pin có thể thay thế có thể được lắp vào từ phía dưới để hoạt động không bị gián đoạn trong môi trường di động.

Cấu trúc cơ khí

Khi loại bỏ lớp vỏ, Quả cầu có thể được chia thành bốn phần cốt lõi :

· Mặt trước: Hệ thống quang học 

· Giữa: Bo mạch chủ chia thiết bị thành hai bán cầu (lưu ý: góc nghiêng chỉ bên phải là 23,5°, tương đương với góc nghiêng của Trái đất) 

· Phía sau: bộ máy tính chính và hệ thống làm mát chủ động 

· Phía dưới: pin có thể thay thế

Hình 2 CAD nổ của tất cả các thành phần có liên quan 

Tất cả các thành phần có liên quan của Quả cầu đều lộ ra khi vật liệu vỏ được tháo ra (chẳng hạn như tấm che bụi cho hệ thống quang học). Chúng bao gồm các ống kính tùy chỉnh được tối ưu hóa cho hình ảnh cận hồng ngoại và khả năng lấy nét tự động nhanh, bền. Mặt trước của hệ thống quang học được bịt kín bằng các bộ lọc quang học nhằm ngăn bụi xâm nhập và giảm nhiễu trong quang phổ khả kiến nhằm tối ưu hóa chất lượng hình ảnh. Ở mặt sau, một phần nhựa trong vỏ mạ crôm giúp tối ưu hóa vị trí của ăng-ten. Lớp vỏ crom được phủ một lớp vỏ trong suốt để tránh hư hỏng lớp phủ theo thời gian.

Chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm thực địa các nguyên mẫu đầu tiên bên ngoài phòng thí nghiệm càng sớm càng tốt. Tất nhiên, điều này mang lại cho chúng ta nhiều bài học, bao gồm:

Quang học

Trải nghiệm đăng ký nguyên mẫu đầu tiên là vô cùng khó khăn. Sau một năm nâng cấp và cải tiến, chúng tôi đã bổ sung khả năng lấy nét tự động và theo dõi chuyển động của mắt cho hệ thống quang học. Việc căn chỉnh trở nên đơn giản hơn khi người đó ở trong tầm tay của Quả cầu.

Pin 

Tất cả pin chúng tôi thử đều không thể hoạt động sau một lần sạc. Kéo dài trong trọn một ngày sử dụng. Vì vậy, chúng tôi đã chế tạo một loại pin có thể thay thế tùy chỉnh dựa trên pin lithium-ion 18650, có hình dạng giống như pin được sử dụng trong Tesla Model S. Pin gồm 8 cell có điện áp danh định 3,7V, cấu hình 4S2P (14,8V) và có công suất gần 100Wh, là giới hạn được quy định bởi các quy định liên quan đến vận chuyển sản phẩm. Bằng cách này, không có giới hạn về số giờ Orb có thể hoạt động.

Hình 3 Pin có thể thay thế tùy chỉnh 

Pin tùy chỉnh của Orb sử dụng pin Li-Ion 18650 (loại pin được sử dụng trong nhiều xe điện) với công suất gần 100Wh. Sự tối ưu hóa này được thiết kế để cải thiện tuổi thọ pin và tuân thủ các quy định vận chuyển. Nó có đầu nối USB-C để sạc dễ dàng.

Vỏ 

Lớp phủ của vỏ đôi khi bị xuống cấp khi sử dụng cầm tay. Do đó, chúng tôi đã bổ sung thêm lớp vỏ trong suốt 2 mm vừa tối ưu hóa hình thức vừa bảo vệ lớp mạ crom khỏi trầy xước cũng như các hao mòn khác.

UX LED

Để mang lại trải nghiệm người dùng trực quan hơn, đặc biệt là trong môi trường ồn ào , con người có thể không nghe được phản hồi bằng âm thanh, chúng tôi đã thêm vòng đèn LED để giúp hướng dẫn mọi người trong quá trình đăng ký. Tương tự, chúng tôi đã thiết kế một đèn LED trạng thái bên cạnh nút duy nhất trên Quả cầu để hiển thị trạng thái hiện tại của nó.

Hệ thống quang học hoạt động như thế nào 

Điều mà thử nghiệm ban đầu của chúng tôi cho chúng tôi biết là việc xác nhận Trải nghiệm Nhu cầu đơn giản hơn chúng tôi mong đợi.

Để làm điều này, trước tiên chúng tôi đã thử một số phương pháp bằng cách sử dụng gương để cho phép mọi người căn chỉnh hệ thống hình ảnh của Quả cầu dựa trên phản xạ gương của chính họ. Tuy nhiên, những thiết kế hoạt động tốt trong phòng thí nghiệm này nhanh chóng thất bại trong thế giới thực.

Cuối cùng, chúng tôi đã chế tạo được một hệ thống camera kép bao gồm một camera góc rộng và một camera tele, với trường nhìn có thể điều chỉnh khoảng 5° thông qua gimbal 2D. Điều này làm tăng thể tích không gian trong đó việc đăng ký thành công có thể được thực hiện theo nhiều bậc độ lớn, từ một không gian nhỏ 20x10x5 mm trên mỗi mắt đến một hình nón lớn.

Hình 4 Ống kính tele và gimbal 2D

Hệ thống hình ảnh chính của Orb bao gồm một ống kính tele và hệ thống gimbal 2D, cảm biến camera màn trập toàn cầu và thành phần bộ lọc quang học. Các thấu kính chuyển động làm tăng trường nhìn của hệ thống camera lên hơn hai bậc độ lớn. Bộ phận quang học được bịt kín bằng bộ lọc phổ khả kiến màu đen, giúp cách ly quang học có độ chính xác cao khỏi bụi và chỉ truyền ánh sáng cận hồng ngoại. Quá trình chụp ảnh được điều khiển bởi nhiều mạng lưới thần kinh.

Một camera góc rộng sẽ ghi lại khung cảnh và dự đoán vị trí của mắt thông qua mạng lưới thần kinh. Thông qua suy luận hình học, chúng tôi hướng trường nhìn của camera tele đến vị trí của mắt để chụp được hình ảnh có độ phân giải cao của mống mắt, sau đó được Orb xử lý thêm thành một mã nhận dạng duy nhất.

Nhấp vào Tìm hiểu về các biện pháp bảo vệ quyền riêng tư của chúng tôi tại đây.

Bên cạnh sự đơn giản, chất lượng hình ảnh là trọng tâm chính. Chúng tôi đã thử nghiệm một số sản phẩm có sẵn nhưng không tìm được ống kính vừa túi tiền, đủ nhỏ gọn và đáp ứng các yêu cầu chụp ảnh của chúng tôi. Vì vậy, chúng tôi đã làm việc với các chuyên gia nổi tiếng trong ngành thị giác máy để tạo ra một ống kính tùy chỉnh.

Thấu kính được tối ưu hóa cho phổ cận hồng ngoại và có thấu kính lỏng tùy chỉnh tích hợp để lấy nét tự động ở mức mili giây được điều khiển bởi mạng thần kinh. Nó được kết hợp với cảm biến màn trập toàn cầu để chụp được hình ảnh có độ phân giải cao, không bị biến dạng.

Hình 5, a) Ống kính chụp ảnh xa tùy chỉnh

Ống kính chụp ảnh xa này được thiết kế riêng cho Orb. Ống kính của nó được phủ để tối ưu hóa khả năng chụp ảnh ở phổ cận hồng ngoại. Ống kính lỏng tích hợp cho phép lấy nét tự động trong thời gian dài đến mili giây. Vị trí của thấu kính lỏng được điều khiển bởi mạng lưới thần kinh để tối ưu hóa tiêu cự. Để chụp được những hình ảnh không bị nhòe khi chuyển động, cảm biến màn trập toàn cầu được đồng bộ hóa với ánh sáng xung.

b) So sánh chất lượng hình ảnh của Worldcoin Orb với các tiêu chuẩn ngành, có thể thấy rằng chúng tôi đã đạt được tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực này.

Camera và ánh sáng hồng ngoại xung tương ứng được đồng bộ hóa để giảm thiểu hiện tượng nhòe chuyển động và triệt tiêu tác động của ánh sáng mặt trời. Bằng cách này, bất cứ nơi nào Quả cầu được đặt, nó có thể tạo điều kiện cho phòng thí nghiệm chụp ảnh. Đồng thời, đèn hồng ngoại tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn (ví dụ EN 62471:2008).

Dù khó khăn đến đâu, chúng tôi cũng không bao giờ thỏa hiệp về chất lượng hình ảnh. Về độ phân giải, Orb vượt xa tiêu chuẩn ngành. Điều này cung cấp cơ sở để đạt được tỷ lệ lỗi thấp nhất, từ đó tối đa hóa tính toàn diện của hệ thống.

Linh kiện điện tử 

Sau khi tháo dỡ Quả cầu, bạn sẽ tìm thấy một số bảng mạch in ( PCB), bao gồm PCB phía trước chứa tất cả các thành phần chiếu sáng, PCB bảo mật để phát hiện xâm nhập và PCB cầu nối kết nối PCB phía trước với bo mạch chính lớn nhất.

Hình 6 Mặt trước của bo mạch chủ 

Mặt trước của bo mạch chủ chứa các tụ điện dùng để cung cấp năng lượng cho ánh sáng xung hồng ngoại gần (tiêu chuẩn mắt an toàn được chứng nhận). Ngoài ra còn có các trình điều khiển để kiểm soát sự biến dạng của thấu kính lỏng trong hệ thống quang học. Bộ vi điều khiển kiểm soát thời gian chính xác của các thiết bị ngoại vi. SSD M.2 được mã hóa có thể được sử dụng để lưu trữ hình ảnh nhằm mục đích lưu trữ dữ liệu tự nguyện và thu thập dữ liệu hình ảnh. Các hình ảnh được bảo vệ bằng lớp mã hóa không thể đảo ngược thứ hai bằng cách sử dụng khóa chung của máy chủ để ngăn chặn việc lộ dữ liệu trong trường hợp khó xảy ra sự xâm phạm của Orb. Việc đóng góp dữ liệu là tùy chọn và có thể yêu cầu xóa dữ liệu bất cứ lúc nào thông qua ứng dụng. Khe cắm thẻ SIM cho phép kết nối LTE tùy chọn.

Hình 7 Mặt sau của bo mạch chủ

Có một số đầu nối ở mặt sau của bo mạch chủ dành cho các bộ phận chuyển động của hệ thống quang học. Ngoài ra, mô-đun GPS có thể xác định chính xác vị trí của Quả cầu để ngăn chặn gian lận. Mô-đun Wi-Fi cung cấp cho Orb khả năng tải lên mã mống mắt để đảm bảo mỗi người chỉ có thể đăng ký một lần. Cuối cùng, bo mạch chủ được trang bị Nvidia Jetson Xavier NX, có thể chạy nhiều mạng thần kinh trong thời gian thực, tối ưu hóa khả năng chụp ảnh, thực hiện phát hiện chống hàng giả cục bộ và tính toán mã mống mắt cục bộ để tối đa hóa khả năng bảo vệ quyền riêng tư.

Bo mạch chủ đóng vai trò như một bo mạch mang tùy chỉnh cho Orb được hỗ trợ bởi Nvidia Jetson Xavier NX SoM. Ngoài Jetson, thành phần chính còn lại là ổ SSD M.2 250GB. SSD có thể được sử dụng để đệm hình ảnh nhằm lưu trữ dữ liệu tự nguyện và thu thập dữ liệu hình ảnh. Hình ảnh được mã hóa không thể đảo ngược bằng khóa chung của máy chủ để ngăn chặn rò rỉ dữ liệu trong trường hợp khó xảy ra là Orb bị xâm phạm. Việc đóng góp dữ liệu là tùy chọn và có thể yêu cầu xóa dữ liệu bất kỳ lúc nào thông qua ứng dụng.

Ngoài ra, bộ vi điều khiển STM32 còn điều khiển các thiết bị ngoại vi quan trọng về thời gian, sắp xếp thứ tự nguồn và khởi động Jetson. Orb được trang bị Wi-Fi 6 và LTE tùy chọn để kết nối liền mạch cũng như mô-đun GPS để xác định vị trí của Orb và ngăn chặn việc lạm dụng. Cuối cùng, trình điều khiển ống kính lỏng 12 bit cho phép điều khiển chính xác tiêu điểm của ống kính tele với độ chính xác 0,4 mm.

Bảng mạch dày đặc nhất của Orb là bảng mạch mặt trước, chủ yếu bao gồm đèn LED. Đèn LED RGB ngoài cùng được cấp nguồn bởi "vòng LED UX". Đi sâu hơn, có 79 đèn LED cận hồng ngoại có bước sóng khác nhau. Orb sử dụng đèn LED 740nm, 850nm và 940nm để ghi lại hình ảnh đa phổ của mống mắt nhằm giúp thuật toán duy nhất chính xác hơn và phát hiện gian lận.

Hình 8 Bảng mạch mặt trước có chiếu sáng hồng ngoại gần 

Bảng mạch mặt trước cung cấp cảm biến chiếu sáng đa quang phổ và chống gian lận. Ánh sáng có độ sáng cao (được chứng nhận an toàn cho mắt) là cần thiết để chụp ảnh chất lượng cao (ví dụ: trong studio). Các thuật toán chống gian lận dựa trên cảm biến đa phổ chạy tự nhiên trên Orb để mang lại sự riêng tư tối đa. Sẽ không có dữ liệu nào được tải lên trừ khi có ai đó yêu cầu tải lên dữ liệu hình ảnh đó một cách rõ ràng. Đèn LED quang phổ nhìn thấy hình tròn ở cạnh bảng cung cấp phản hồi chính xác cho người dùng.

Ngoài ra còn có một số cảm biến hình ảnh đa phổ được gắn trên PCB phía trước. Cơ bản nhất là camera góc rộng, điều khiển camera iris tele. Vì chúng tôi tặng một phần Worldcoin cho tất cả những người đăng ký thông qua Orb nên khả năng lừa đảo sẽ tăng lên. Do đó, chúng tôi cũng bổ sung thêm các cảm biến hình ảnh để ngăn chặn gian lận.

Khi thiết kế hệ thống ngăn chặn gian lận, chúng tôi bắt đầu với lý do nguyên tắc đầu tiên: Những đặc điểm có thể đo lường được của con người là gì? Sau đó, chúng tôi đã thử một số cảm biến khác nhau và cuối cùng thu hẹp thành gói cảm biến bao gồm máy ảnh góc rộng cận hồng ngoại, máy ảnh thời gian bay 3D và máy ảnh nhiệt. Hệ thống được thiết kế để mang lại sự riêng tư tối đa nên các thuật toán chống gian lận dựa trên các đầu vào cảm biến này sẽ chạy cục bộ. Sẽ không có hình ảnh nào rời khỏi thiết bị trừ khi có người nào đó yêu cầu rõ ràng rằng dữ liệu phải được sao lưu để nâng cấp trong tương lai và đồng ý giúp chúng tôi cải thiện hệ thống.

Triển vọng

Trong bài viết này, chúng tôi tiết lộ và giải thích nhiều thành phần chính của Orb cũng như liên kết đến các tệp dự án tương ứng. Đây là một bước quan trọng trong hành trình thể hiện cam kết của Worldcoin đối với quyền riêng tư, sự tin cậy và tính minh bạch đối với công chúng. Như đã nêu ở phần đầu, chúng tôi cam kết mở nguồn công nghệ của mình nhiều nhất có thể và cuối cùng đạt được sự phân quyền hoàn toàn cho dự án.

Việc sản xuất thế hệ Orb mới nhất đã bắt đầu ở Đức và sẽ được phân phối cho các nhà khai thác Worldcoin mới trên toàn thế giới. Trên thực tế, họ đã giúp Worldcoin đạt được hơn một triệu lượt đăng ký – một cột mốc quan trọng trên con đường hướng tới hòa nhập kinh tế toàn cầu.

Liên kết gốc

Chào mừng bạn tham gia cộng đồng chính thức của BlockBeats:

Nhóm Telegram đăng ký: https://t.me/theblockbeats

Nhóm Telegram thảo luận: https://t.me/BlockBeats_App

Tài khoản Twitter chính thức: https://twitter.com/BlockBeatsAsia