В условиях стремительного развития индустрии биометрической идентификации глубокая интеграция алгоритмических возможностей и вычислительной мощности чипов становится ключевым фактором, определяющим конкурентоспособность продукции. Специализированные процессоры серий QianCore и KunCore, независимо разработанные Homsh, выполняют две ключевые функции соответственно: распознавание в реальном времени на периферии и сопоставление с крупномасштабными базами данных в облаке, создавая комплексную систему чипов для ирисовой идентификации с интеграцией периферии и облака.
I. Зачем нужны специализированные чипы?
В течение последнего десятилетия индустрия ирисовой идентификации в основном полагалась на универсальные процессоры (серии ARM Cortex-A) или процессоры обработки изображений (ISP) для выполнения алгоритмов распознавания. Хотя такой подход приемлем в сценариях потребительской электроники, он имеет очевидные узкие места по нескольким ключевым параметрам.
Строгие требования к реальному времени: В таких сценариях, как турникеты на железнодорожном транспорте и экспресс-контроль в аэропортах, задержка одного распознавания должна быть в пределах 500 мс; универсальные процессоры часто превышают 800 мс в режиме низкого энергопотребления, что напрямую ухудшает качество обслуживания.
Строгие ограничения по энергопотреблению: Промышленные IoT-терминалы и оборудование для пограничного контроля на открытом воздухе обычно работают от солнечных батарей или аккумуляторов. Потребляемая мощность универсальных процессоров на полной нагрузке (5–15 Вт) значительно превышает допустимый верхний предел, ограничивая возможность удаленного развертывания.
Не подлежащие обсуждению красные линии безопасности данных: В государственных, судебных и военных сценариях требуется, чтобы признаки радужной оболочки никогда не покидали периферийное устройство. Открытая прошивка универсальных чипов имеет потенциальные риски безопасности и не соответствует требованиям уровня защиты конфиденциальной информации 3 и выше.
Именно эти три ограничения побудили Homsh встать на путь независимых исследований и разработок чипов, что привело к созданию двух продуктовых линеек с различным позиционированием и взаимным сотрудничеством: QianCore и KunCore.
II. Архитектура QianCore: Философия аппаратного дизайна, ориентированная на алгоритмы
Основная концепция дизайна серии QianCore — «алгоритм прежде всего, адаптация оборудования»: сначала точно разложить вычислительный граф алгоритма Phaselirs™, затем разработать целевые аппаратные ускорители, а не принудительно переносить алгоритм на универсальный чип.
Движок ускорения фазовой идентификации радужной оболочки (PIAE)
Основные вычисления алгоритма Phaselirs™ включают два основных этапа: фильтрацию Габора и фазовое кодирование, оба из которых являются интенсивными матричными операциями. QianCore интегрирует на чипе специализированный движок ускорения фазовой идентификации радужной оболочки (PIAE):
• Благодаря трехступенчатой конвейерной параллелизации он выполняет предварительную обработку изображений, локализацию радужной оболочки и извлечение признаков в перекрывающемся режиме, увеличивая пропускную способность в 2,8 раза;
• Он реализует ускорение на целочисленных 8-битных фиксированных точках, адаптированное к числовым характеристикам Phaselirs™, улучшая соотношение энергоэффективности в 4,1 раза при потере точности менее 0,03%;
• Встроенный выделенный кэш SRAM объемом 512 КБ постоянно хранит шаблоны признаков радужной оболочки на чипе, полностью устраняя узкое место пропускной способности внешней DRAM.
Аппаратная среда доверенных вычислений (TEE-H)
В отличие от программной изоляции ARM TrustZone, QianCore реализует аппаратную среду доверенных вычислений (TEE-H): генерация и сопоставление векторов признаков радужной оболочки полностью выполняются в физически изолированной области безопасности на протяжении всего процесса. Он поддерживает зашифрованное хранение национальных шифров SM4, соответствуя требованиям GB/T 39786-2021; технология физически неклонируемой функции (PUF) генерирует уникальный ключ чипа, фундаментально предотвращая клонирование прошивки и атаки на извлечение ключей.
Адаптивное управление качеством изображения (AQCC)
В реальных условиях сбора данных колебания освещения, размытие движения и окклюзия являются тремя основными факторами, влияющими на точность распознавания. Модуль AQCC, интегрированный в QianCore, в реальном времени оценивает качество собранных кадров перед основной конвейерной обработкой и автоматически принимает решения о запуске дополнительного освещения, повторном захвате или пониженном сопоставлении, увеличивая эффективную частоту кадров до более чем 92%.
III. Портфель продуктов с двумя чипами, охватывающий все сценарии периферии и облака
QianCore Q80 (периферийная сторона)
Реальное время · Автономная работа · Нулевая утечка данных с периферии
QianCore Q80 — это флагманский специализированный процессор Homsh, разработанный для периферийных сценариев. Предназначенный для терминалов контроля доступа, турникетов, портативных устройств, модулей и других форм-факторов, он выполняет весь процесс инференса алгоритма Phaselirs™ полностью на периферии. Данные признаков радужной оболочки никогда не покидают устройство на протяжении всего процесса, что соответствует самым строгим требованиям к суверенитету данных.
• Задержка одного распознавания ≤380 мс (средний показатель по отрасли: 600–900 мс)
• Потребление энергии в режиме ожидания <0,8 Вт (средний показатель по отрасли: 2,5–5 Вт) • Коэффициент ложного срабатывания (FAR) <0,0001%
• Рабочая температура: -40°C ~ +75°C • Утечка данных с периферии: Отключена (полная обработка на периферии)
KunCore K30 (облачная сторона)
Сопоставление с крупномасштабной базой данных 1:N · Поиск на уровне сотен миллионов · Высокая параллельность
KunCore K30 — это специализированный чип ускорения сопоставления, разработанный Homsh для облачных и серверных сценариев. Его основная задача — поддержка сверхмасштабного поиска 1:N по радужной оболочке в автоматизированных системах биометрической идентификации (ABIS) государственного и национального уровня. После того как QianCore Q80 завершает извлечение признаков на периферии, зашифрованный вектор признаков загружается на серверную часть, где KunCore K30 выполняет высокопараллельное сопоставление с базой данных на сотни миллионов записей в облаке.
• Массовая параллельность: поддерживает сопоставление 1:N в реальном времени с базой данных персонала от десяти миллионов до ста миллионов записей
• Высоконадежный кластер: горизонтальное масштабирование с использованием нескольких карт с доступностью услуг 99,99%
• Соответствие национальным стандартам: сквозные национальные алгоритмы шифрования, сертифицированные Государственной администрацией криптографии
• Формы развертывания: государственный облак / частное облако / локальный центр обработки данных
IV. Интеграция периферии и облака: Совместная архитектура QianCore и KunCore
QianCore и KunCore — это не два изолированных продукта, а два узла комплексной архитектуры вычислений для ирисовой идентификации с интеграцией периферии и облака:
[ Терминал сбора данных (камера / NIR) ] → [ QianCore Q80 (периферийный инференс · нулевая утечка данных с периферии) ] → Зашифрованная загрузка признаков → [ KunCore K30 (поиск 1:N на сотни миллионов записей) ] → Распределение результатов сопоставления
Стратегическая ценность этой архитектуры заключается в обеспечении границы безопасности на периферии при использовании неограниченной масштабируемости вычислений в облаке — это не только гарантирует суверенитет данных, но и обеспечивает неограниченную возможность горизонтального расширения.
V. Промышленное значение: От зависимости к независимости и контролируемости
В прошлом отечественные производители ирисовой идентификации в значительной степени зависели от зарубежных поставщиков (таких как серии TI OMAP и NXP i.MX) на уровне чипов. На фоне ужесточения экспортного контроля стабильность цепочки поставок представляла значительные скрытые опасности.
Массовое производство QianCore Q80 и KunCore K30 означает, что Homsh завершила полный независимый цикл разработки от алгоритма → модуля → чипа и одновременно достигла независимых и контролируемых возможностей как на периферии, так и в облаке:
• Безопасность цепочки поставок: Основной вычислительный блок не зависит от одного зарубежного поставщика, обеспечивая надежные долгосрочные гарантии для клиентов критически важной инфраструктуры.
• Гибкость настройки: Коэффициент ускорения алгоритма, уровень безопасности и протокол интерфейса могут быть гибко настроены в соответствии с потребностями клиентов, сокращая цикл настройки с среднего отраслевого показателя в 6 месяцев до 6 недель.
• Сотрудничество в экосистеме: Глубокая интеграция с программной платформой OVAI способствует синхронному обновлению оборудования по воздуху (OTA) и итерациям версий алгоритмов, защищая долгосрочные инвестиции клиентов.
QianCore Q80 обеспечивает безопасность периферии, а KunCore K30 — мощность облака. Являясь двумя неотъемлемыми частями одной системы, эти два чипа совместно формируют основной носитель стратегии Homsh «независимые алгоритмы × независимые чипы», знаменуя собой критический шаг в создании технологического барьера в эпоху совместной работы периферии и облака.
