科技巨頭研發部門 IBM Research 9 月 3 日 發布文章表示,其科學家們已經研究出一種方法來重塑和組合區塊鏈架構,其中更包含以「耗電」而遭人詬病的工作量證明 (PoW) 共識機制,將其稱之為「兼具能源效率、可擴展性和安全性的最佳狀態」。

IBM Research 研究發現,可將 PoW 應用到物聯網 (IoT),並在連接設備中運行區塊鏈節點。

然而他們所面臨的問題是,IoT 設備的運算能力和能源消耗差異很大,這點跟加密貨幣專用的 PoW 挖礦設備大不相同。畢竟,IoT 設備的定義非常廣,下至口袋型溫度傳感器、上至網路汽車。

因此,IoT 網絡中的設備可能無法解決非常複雜的 PoW 難題。根據 IBM 研究人員的文章,

IoT 的高效性可以套用到硬體資源和能源作利用。因此,為了實現這一點,區塊鏈上的 IoT 設備應該可以利用資源和能源來維護和推進區塊鏈。

他們提出的解決方案利用了一個事實——「網絡上並非所有節點都必須參與挖掘」。例如,許多專門的比特幣用戶只需負責運行完整的節點,來檢查礦工的工作並保持誠實。

研究測試網和模擬區塊鏈環境之時,IBM 研究人員已將節點劃分為 250 到 1,000 個小組,然後允許演算法決定「每個組在挖礦工作中的比例」,而這具體取決於每個節點使用的功率大小和所需的安全性。 他們表示,這在節省電力的同時,也可保持安全性,獲得了最佳結果。

IBM Research 技術負責人 Emanuele Ragnoli 博士表示,

我們將區塊鏈視為完全平坦的點對點系統。好比說,所有節點必須做同樣的事情,相互競爭以獲得挖掘獎勵,但並不需要每個人都做同樣的工作。

Ragnoli 表示,他希望創建一個「分層式生態系統」,不同人可以做不同的事情,這要歸功於聰明的算法,這些算法會根據節點的能力,對節點進行聚類並為其分配特定的職責。他接著補充,

有些節點會完全使用 PoW,就像比特幣一樣,他們這麼做是因為區塊鏈實際上可以分析出「設備可否應付這項工作」,而這些設備將被分配一定的共識。

這些有節點組維護的「子鏈」(SubChain),會使用 Cosmos 和 Polkadot 等類的互操作技術連接起來,IBM Research 團隊將這個實驗室項目成為「Hybrid IoT Blockchain」。

機器人經濟

回過頭來看,IBM Research 此舉是在推動未來「機器對機器」的經濟模式。試想在不久的將來,各個設備將擁有自己的區塊鏈錢包並相互交易。

然而,Ragnoli 對於區塊鏈所面臨的 IoT 挑戰規模的確符合實際情況,他的團隊研究了「機器對機器生態系統」將如何在工業環境中發揮作用,將荷蘭眾多工廠的製造活動聯繫起來。( IBM 尚未確定涉及企業,但表示正在組織一個聯盟。)

Ragnoli 接著補充,

如今在工業 4.0 或製造業,經常會有幾家工廠合作創造同一個產品的情形。因此為了彼此互相操作,您需要在各個工廠內運行傳感器、機器、甚至算法和分析。

IBM 發現,通過將這些工廠的設備與「Hybrid IoT Blockchain」(混合物聯網區塊鏈) 相連接,大約在 250 個集群中安排節點,其中有 7%的子鏈執行 PoW,在擴展方面有良好表現,同時又不會犧牲安全性。Ragnoli 表示,

我們正在採用常見的共識算法,如 PoW。我們正在改變將它們組合在一起的方式。我們設計它的方式就像是由 AI 層驅動小型樂高積木。

混合型物聯網

AI 和區塊鏈

IBM Research 項目表明,區塊鏈的確定性要求可以與 AI 的黑盒結合,允許機器學習算法改變區塊鏈的形狀,以適應功率或延遲限制,而不會影響安全性。Ragnoli 表示,

為什麼不用分析和人工智能算法來改善區塊鏈,這些算法實際上可以塑造區塊鏈,從而幫助它克服限制?

在 IoT 的情況下,其工作方式是由 AI 接收 IoT 設備的可用資源作為輸入資料。它還會評估系統的整體安全需求,並決定哪些或多少個設備需要挖礦、PoW 難度、區塊生成速率、區塊大小,並在安全需求和可擴展性之間進行平衡。

因此,物聯網設備仍然可以執行其特定於應用程序的任務,例如數據處理,並同時繼續挖掘塊。

那麼這項工作會怎麼影響加密貨幣領域呢?Ragnoli 回應,或許可以發展到因應不同的貨幣動態而改變交易系統的運作方式,並補充,

我還沒有深入研究到改變內部的加密共識,雖然這實際上是一個非常有趣的探索方向。

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