IBM 研究聲稱：可用 IoT 改善 PoW 限制

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，

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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。

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。