工作量證明 (PoW)是確保比特幣和許多其他加密貨幣區(qū)塊鏈安全的一種共識機制，它也給這項技術(shù)帶來了浪費能源的名聲。

事實上，一些人普遍持這樣的觀點：一支由專業(yè)計算機組成的隊伍，它們都在爭先恐后地解決一系列隨機的數(shù)學(xué)問題，最終消耗的電量可能和一個小國一樣多。

然而，科技巨頭IBM的研發(fā)部門IBM Research的科學(xué)家們宣稱已經(jīng)找到了一種可以重塑和組合包括PoW在內(nèi)的區(qū)塊鏈架構(gòu)的方法，他們在一篇論文中稱其為能效、可擴(kuò)容性和安全性的“最佳結(jié)合點”。

他們的這一發(fā)現(xiàn)于周三進(jìn)行了公布，稱其源于將PoW應(yīng)用于一個非常不同的用例——物聯(lián)網(wǎng)(IoT)，并將在連接的設(shè)備中運行區(qū)塊鏈節(jié)點。

他們面臨的問題是，與專用的加密貨幣PoW挖礦硬件（如ASIC和GPU) 不同，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在計算能力和能源方面存在很大差異。畢竟，物聯(lián)網(wǎng)是一個廣泛的范疇，包括從口袋大小的溫度傳感器到聯(lián)網(wǎng)的汽車等一切類別。

因此，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的所有或部分設(shè)備可能無法解決非常復(fù)雜的PoW難題。因此，根據(jù)IBM研究人員的報告，推動PoW節(jié)能的動力是：

“物聯(lián)網(wǎng)的效率可以定義為對硬件資源和能源的最佳利用。因此，為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，區(qū)塊鏈上的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備應(yīng)該最優(yōu)地利用資源和能源來維持和推進(jìn)區(qū)塊鏈?！?/p>

他們提出的解決方案利用了網(wǎng)絡(luò)上并非所有節(jié)點都必須參與挖礦的事實。（例如，許多樂于奉獻(xiàn)的比特幣用戶只運行完整的節(jié)點來檢查礦工的工作并保持他們的誠實。）

IBM的研究人員在測試網(wǎng)絡(luò)或模擬的區(qū)塊鏈環(huán)境中將節(jié)點分為250到1000的小組，然后允許算法根據(jù)每個節(jié)點使用的功率大小和安全要求來決定每個組應(yīng)該執(zhí)行挖礦工作量比例。他們表示，在保證網(wǎng)絡(luò)安全的同時，這樣的方法獲得了節(jié)能的最佳效果。IBM Research愛爾蘭分部的技術(shù)主管Emanuele Ragnoli博士告訴CoinDesk：

“目前，我們把區(qū)塊鏈看作是完全平面的對等系統(tǒng)（peer-to-peer system），在這種系統(tǒng)中，所有節(jié)點都必須做同樣的事情，相互競爭以獲得挖掘獎勵。但事實上不需要每個節(jié)點都做同樣的工作?！?/p>

Ragnoli表示，他想要創(chuàng)建一個“分層的生態(tài)系統(tǒng)”，在這個系統(tǒng)中，不同的節(jié)點可以做不同的事情，這要歸功于一種智能算法，它可以根據(jù)節(jié)點的算力對節(jié)點進(jìn)行集群，并為節(jié)點分配特定的任務(wù)。他說道：

“就像你在比特幣中看到的那樣，有些節(jié)點完成了所有的PoW工作，他們這樣做是因為區(qū)塊鏈背后的分析，它實際上可以看到一個設(shè)備是否能做那樣的工作，并相應(yīng)地將該設(shè)備放入其他的設(shè)備集群中，該集群將被分配某種類型的共識算法。”

然后，這些節(jié)點組維護(hù)的“子區(qū)塊鏈”使用Cosmos和Polkadot等互操作性技術(shù)進(jìn)行連接。為了表示對這一成果的認(rèn)可，IBM研究團(tuán)隊將其實驗室項目命名為“混合物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈（Hybrid IoT Blockchain）”。

機器經(jīng)濟(jì)

退一步說，IBM的研究工作為將來創(chuàng)建更廣泛的“機器對機器”經(jīng)濟(jì)奠定了基礎(chǔ)，在這種經(jīng)濟(jì)中，設(shè)備將擁有自己的區(qū)塊鏈錢包，并且彼此進(jìn)行交易（想象一下，一輛自動駕駛汽車支付另一輛自動駕駛汽車的路權(quán)）。

但Ragnoli很清楚物聯(lián)網(wǎng)對區(qū)塊鏈的挑戰(zhàn)程度有多大，他表示，這一領(lǐng)域仍將是一個“巨大的飛躍”。

他的團(tuán)隊試圖在一個很小的范圍內(nèi)研究“機器對機器”的生態(tài)系統(tǒng)如何在工業(yè)環(huán)境中工作，如何將荷蘭多個工廠之間的尖端制造活動聯(lián)系起來。(IBM不愿透露相關(guān)企業(yè)的名稱，但表示它們即將成立一個聯(lián)盟。) Ragnoli說道：

“如今，在工業(yè)4.0或制造業(yè)中，有許多不同的工廠相互合作，共同生產(chǎn)出一種產(chǎn)品。所以，你有傳感器、機器、甚至算法和分析在不同的工廠里或同一家工廠內(nèi)運行，因此需要進(jìn)行交互操作?！?/p>

通過將這些工廠設(shè)備與混合模型連接起來，IBM發(fā)現(xiàn)安排大約250個集群節(jié)點，其中7%的子區(qū)塊鏈?zhǔn)褂肞oW，在擴(kuò)容方面達(dá)到了最好的效果，同時不會犧牲與PoW相關(guān)聯(lián)的來之不易的安全性。Ragnoli說道：

“我們正在采用共同的共識算法，比如PoW及將來的Cosmos等，我們正在改變將它們整合在一起的方式。我們的設(shè)計方式就像由人工智能層驅(qū)動的小型樂高積木一樣。"

人工智能和區(qū)塊鏈

IBM Research的項目之所以引人注目，是因為它表明區(qū)塊鏈的確定性需求可以與人工智能的黑匣子相結(jié)合，從而允許機器學(xué)習(xí)算法改變區(qū)塊鏈的形狀以適應(yīng)功率或延遲限制，而不會對安全性造成影響。

因此，這似乎打開了一扇通往全新設(shè)計領(lǐng)域的大門。Ragnoli說道：

“為什么不使用分析和人工智能算法來增強區(qū)塊鏈呢?這些算法可以在某種程度上塑造區(qū)塊鏈，幫助它克服目前存在的一些局限性?！?/p>

對于物聯(lián)網(wǎng)，其工作方式是人工智能接收系統(tǒng)上的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和這些設(shè)備的可用資源作為輸入。它還對系統(tǒng)的總體安全需求進(jìn)行評估，并決定哪些設(shè)備以及有多少設(shè)備正在挖礦、PoW難度、區(qū)塊生成速率、區(qū)塊大小等，同時可以在所需的安全性和擴(kuò)容性之間取得平衡。

因此，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備仍然可以執(zhí)行諸如數(shù)據(jù)處理等特定于應(yīng)用程序的任務(wù)，并同時繼續(xù)生成區(qū)塊。 那么，這項工作將如何影響加密貨幣領(lǐng)域呢?只需將PoW更好地組織起來即可，就好比說自由市場可以更有效率一樣。Ragnoli表示，這還有可能改變不同貨幣交易系統(tǒng)的動態(tài)運作方式。他補充道：

“我還沒有深入到真正改變加密貨幣內(nèi)部的共識機制——盡管這實際上是一個非常有趣的研究方向。”