Исследование IBM утверждает, что доказательство выполнения работы в биткоине можно сделать более эффективным

Доказательство выполнения работы (PoW) — механизм консенсуса, обеспечивающий безопасность Bitcoin и множества других Криптовалюта блокчейнов, — создал этой Технологии репутацию энергозатратной.

Действительно, часто выдвигаемый аргумент заключается в том, что армия специализированных компьютеров, пытающихся решить какую-то произвольную математическую задачу, может в конечном итоге потребить столько же электроэнергии, сколько небольшая страна.

Однако ученые из IBM Research, научно-исследовательского подразделения технологического гиганта, утверждают, что нашли способ преобразовать и объединить архитектуры блокчейнов, включая PoW, достигнув того, что они называют в своей статье «золотой серединой» с точки зрения энергоэффективности, масштабируемости и безопасности.

Анонсировано в средуИх Истории основано на применении PoW к совершенно иному варианту использования — Интернету вещей (IoT), и предполагает запуск узлов блокчейна внутри подключенных устройств.

Проблема, с которой они столкнулись, заключается в том, что в отличие от специализированного оборудования для майнинга PoW для криптовалют, такого как ASIC и GPU, устройства IoT сильно различаются по вычислительной мощности и энергетическим ресурсам. В конце концов, IoT — этоширокая категориясюда входит все: от карманных датчиков температуры до автомобилей, подключенных к Интернету.

Таким образом, все или некоторые устройства в сети IoT могут оказаться неспособными решать очень сложные головоломки PoW. Отсюда и стремление сделать PoW энергоэффективным, согласно статье исследователей IBM:

«Эффективность в IoT можно определить как оптимальное использование аппаратных ресурсов и энергии. Поэтому, чтобы этого достичь, устройства IoT в блокчейне должны оптимально использовать ресурсы и энергию для поддержания и развития блокчейна».

Предлагаемое ими решение использует тот факт, что не все узлы в сети должны заниматься майнингом. (Многиепреданные пользователи Bitcoin , (Например, просто запустите полные узлы, чтобы проверить работу майнеров и KEEP в их честности.)

Работая над тестовой сетью или имитируемой средой блокчейна, исследователи IBM разделили узлы на небольшие группы по 250–1000, а затем позволили алгоритму решить, какая часть каждой группы должна заниматься майнингом, в зависимости от количества энергии, используемой каждым узлом, и требуемой безопасности. По их словам, это дает оптимальные результаты с точки зрения экономии энергии при сохранении безопасности.

«В настоящее время мы рассматриваем блокчейны как абсолютно плоские одноранговые системы, в которых все узлы должны делать одно и то же, например, конкурировать друг с другом, чтобы получить вознаграждение за майнинг», — рассказал CoinDesk доктор Эмануэле Рагноли, технический руководитель исследовательского центра IBM в Ирландии. «Но вам T нужно, чтобы все выполняли одну и ту же работу».

Рагноли сказал, что он хотел создать «многоуровневую экосистему», в которой разные участники могут выполнять разные задачи благодаря умным алгоритмам, которые объединяют узлы в кластеры в соответствии с их возможностями и назначают им определенные обязанности.

«Некоторые узлы выполняют полный PoW, как в Bitcoin», — сказал Рагноли. «Они делают это из-за аналитики, стоящей за блокчейном, которая может фактически увидеть, может ли устройство выполнять такую ​​работу, и поместить это устройство соответствующим образом в кластер других устройств, которым будет назначен определенный тип консенсуса».

«Подблокчейны», поддерживаемые этими группами узлов, затем соединяются с использованием технологий взаимодействия, таких как Cosmos и Polkadot. В знак уважения к этой мозаике исследовательская группа IBM назвала свой лабораторный проект «Гибридный блокчейн IoT».

Машинная экономика

Если отойти от темы, то работа IBM Research является частью более масштабного проекта по созданию будущей межмашинной экономики, в которой устройства будут иметь собственные блокчейн-кошельки и торговать друг с другом (представьте себе, как ONE беспилотный автомобиль платит другому за право проезда).

Однако Рагноли реалистично оценивает масштабы проблем, с которыми столкнется блокчейн в условиях развития Интернета вещей, утверждая, что до этого мира еще предстоит совершить «огромный скачок».

Пытаясь взять на себя небольшой кусок, его команда исследовала, как экосистема «машина-машина» может работать в промышленных условиях, соединяя передовые производственные процессы между несколькими заводами в Нидерландах. (IBM T назвала вовлеченные предприятия, но сообщила, что в перспективе появится консорциум.)

«Сегодня в промышленности 4.0, или производстве, у вас есть много разных фабрик, которые сотрудничают друг с другом для создания единого продукта», — сказал Рагноли. «Таким образом, у вас есть датчики, машины, даже алгоритмы и аналитика, работающие на разных фабриках и внутри одной фабрики, которым необходимо взаимодействовать друг с другом».

Связав эти заводские устройства с помощью гибридной модели, IBM обнаружила, что объединение узлов в кластеры примерно по 250, при этом 7% этих подблокчейнов используют PoW, обеспечивает наилучшие показатели масштабирования, не жертвуя при этом с трудом достигнутой безопасностью, связанной с PoW.

«Мы берем общие алгоритмы консенсуса, такие как PoW, видение Cosmos и ETC., и изменяем способы их объединения. То, как мы это проектируем, похоже на маленькие кубики Lego, управляемые слоем ИИ», — сказал Рагноли.

ИИ и блокчейн

Проект IBM Research примечателен тем, что он предполагает, что детерминированные требования блокчейнов можно объединить с «черным ящиком» ИИ, что позволит алгоритмам машинного обучения изменять форму блокчейнов для адаптации к ограничениям мощности или задержки без ущерба для безопасности.

Таким образом, это, по-видимому, открывает дверь в совершенно новое пространство дизайна.

«Почему бы не дополнить блокчейн аналитикой и алгоритмами искусственного интеллекта, которые фактически могут сформировать блокчейн таким образом, чтобы он помог преодолеть некоторые ограничения, существующие сейчас?» — сказал Рагноли.

В случае IoT это работает следующим образом: ИИ получает в качестве входных данных устройства IoT, которые находятся в системе, и доступные ресурсы этих устройств. Он также оценивает общие требования безопасности системы и решает, какие и сколько устройств будут майнить, сложность PoW, скорость генерации блоков, размер блока и пытается сбалансировать требуемую безопасность и масштабируемость.

Таким образом, устройства IoT могут по-прежнему выполнять свои специфические прикладные задачи, такие как обработка данных, и одновременно продолжать майнить блоки.

Так как же эта работа может повлиять на мир криптовалют? Просто сказать, что PoW просто нужно лучше организовать, это то же самое, что сказать, что свободный рынок может быть более эффективным.

Рагноли сказал, что существует возможность динамически изменять работу торговых систем с различными валютами, добавив:

«Я не зашел так далеко, чтобы реально изменить криптографический консенсус внутри, хотя это на самом деле очень интересное направление для исследования».

Изображение IBM из архивов Consensus