工作量證明機制（PoW）是比特幣和許多其他加密數字貨幣所采用的共識機制，這套機制能夠保障整個區塊鏈系統安全穩健的運行。而與此同時，這項技術也因為消耗大量的能源而被人們所詬病。

用一種相對略顯高級的說法就是，一群特定的計算機為了解決一些數學隨機數問題需要耗費一個小國家全國需使用的電力。

10月3日，IBM的研發部門-IBM研究院聲稱他們找到了一種方式將現有的區塊鏈架構進行重塑和組合，使之能夠平衡能源消耗、性能以及安全性三者之間的關系。在報告中，科學家們稱此方法為三者的最佳結合點。

這一項重大發現源于他們將PoW應用到物聯網的案例中，并嘗試在互相鏈接的設備中運行區塊鏈節點。但是，不像加密數字貨幣運行PoW機制有專用的挖礦硬件設備，比如ASIC或者GPU，物聯網中鏈接的設備小至溫度感應器，大至互聯網連接的汽車，這些設備的計算能力和能源資源消耗的差別很大，而且，并不是所有設備都有能力進行PoW計算。為了解決這一問題，科學家們決定改進PoW能量消耗問題。

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很快，科學們了解到，不是網絡中的所有節點都會參與挖礦（以比特幣的礦工為例，有些特定的礦工運行全節點只是為了驗證其他礦工的工作使其保持誠實可信）。他們對此加以利用，在研究測試網或模擬區塊鏈環境時，IBM研究人員將節點劃分為250到1000個小組，然后由算法根據每個節點的安全性以及所使用的功率大小來決定每個組需完成多少比例的挖礦工作。這樣一來，就可以在保障安全性與節省電力資源的同時獲得最佳結果。Dr. Emanuele Ragnoli表示：“目前，我們認為區塊鏈是一個完全單純的點對點的工作系統，比如，所有的節點都做一樣的事情，相互競爭去獲得挖礦獎勵，但是不需要每個人都做同一類型的工作。”

Ragnoli是IBM研究院都柏林智慧城市技術中心的技術主管，他想創造一個“分層生態系統”使得不同的節點可以做不同的工作。而這套系統憑借一個智能算法使之成為可能，這些算法根據節點的能力對節點進行聚類并為其分配特定的職責。

“有些節點完全進行PoW工作，就像比特幣一樣，”Ragnoli說, “這些節點做這種工作完全是基于我們在區塊鏈背后所做的分析，通過分析實際上是可以看出一個設備是否可以進行POW計算工作，然后將該設備相應地和其他設備放到一組，并分配這一組設備一種類型的共識。”

然后，由這些節點組維護的“子區塊鏈”將使用諸如Cosmos和Polkadot之類的互操作技術進行連接。為了表示對這個拼接工作的認同，IBM研究團隊稱其實驗室項目為“Hybrid IoT Blockchain”。

機器經濟

縱觀全局，IBM的研究工作能夠更廣泛的推動創建未來機器經濟，其中設備將擁有自己的區塊鏈錢包并相互交易（想象一輛自動駕駛汽車為了獲得行駛優先權而進行付費）。

但是Ragnoli能很現實的預感到物聯網與區塊鏈結合所面臨的挑戰，他說這個世界距離飛躍仍然有一定的距離”。

他的團隊通過將荷蘭眾多工廠之間的尖端制造活動聯系起來，研究了機器對機器生態系統如何在工業環境中發揮作用。（IBM不確定會參與的企業，但表示有一個聯盟即將到來。）

“現在在工業4.0或制造業時代，需要許多不同的工廠之間共同協助來創造一個單一的產品，” Ragnoli說， “因此，為了便于相互之間的協助，你需要在不同的工廠或者同一工廠內運行感應器，機器，甚至進行算法計算和分析。”

通過將這些工廠設備與混合模型相連接，IBM發現已經安排了的大約250個節點集群中，其中7％的子區塊鏈執行PoW，在擴展方面實現了最佳，同時又不會犧牲與之匹配的安全性。

“我們正在采用常見的共識算法，如PoW，Cosmos的共識等，同時也正在改變將它們組合在一起的方式。我們要把他設計成類似小型樂高積木的區塊，然后由AI層進行驅動，”Ragnoli說。

AI與區塊鏈

IBM研究院項目值得一提的是，他表明了區塊鏈的必需條件可以與AI黑盒的運用進行結合，允許機器學習算法在不犧牲區塊鏈安全性的前提下改變區塊鏈形狀以適應能量限制或者延遲的發生。

這樣一來，通往全新設計空間的大門被打開。

“為什么不用分解法和人工智能算法來增加區塊鏈，這些算法實際上可以重新塑造區塊鏈，從而幫助它克服現在存在的一些限制？”Ragnoli說。

在物聯網的案例中，AI會接收系統中的物聯網設備以及設備的可用資源等信息，評估整體系統對于安全性的需求以及了解哪些設備在挖礦，多少設備正在挖礦，POW的難度值，區塊生成的速度，區塊大小等，以此努力去維持性能與所需安全性之間的平衡。

因此，物聯網設備可以在繼續執行其諸如數據處理等特定應用程序的任務之余還可同時挖掘區塊。

這項工作到底怎么影響到加密數字貨幣世界呢？簡單來說，PoW被更好更合理的進行組織就等同于自由市場會更加高效。

Ragnoli表示，有可能增加不同的貨幣讓整個交易系統的運作方式變得更加有活力。

“我沒有像實際改變內部加密共識一樣深入 - 雖然這實際上是一個非常有趣的探索方向。”