【区块之链 智能之芯】比原链创始人长铗:计算即权力

萌大大 发布在 区块链 7 23459

4月27日下午,巴比特、比原链、比特大陆联合举办的“区块之链 智能之芯”2018区块链+人工智能高峰论坛在杭州举办,众多行业领军人物和重磅嘉宾到场,共同解读区块链共识算法、人工智能、AI驱动区块链共识系统进化等相关前沿科技。

在本次论坛上,比原链创始人长铗和比特大陆CEO詹克团共同宣布“比原链&比特大陆人工智能实验室”正式成立,同时,比原链与库神、imToken、比特派、币信、Kcash、Cobo、Bepal、虎符钱包等8家加密货币钱包服务提供商,以及蚁池、鱼池F2Pool、BTCC国池、蜘蛛矿池、UUPOOL、厦门矿池、币印矿池、91POOL矿池等8家知名矿池在现场进行了合作签约。

比原链创始人长铗进行了主题为《计算即权力:比原链AI PoW设计思想》的演讲,通过对为什么需要计算,什么是真正的去中心化,为什么选择AI PoW,什么是“计算即权力”四个问题的系统解答,阐述了比原链对人工智能ASIC友好型共识算法的设计思想。

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以下为长铗演讲全文:

长铗:各位下午好!

今天高峰论坛的主题是人工智能和区块链,这可能是当前最火的两门技术。有人说人工智能是生产力的变革,区块链是生产关系的变革,它们看起来是两个不同的领域,但是它们之间并不是没有交集,其中最大的交集就是都需要投入计算。所以我今天分享的主题就是:计算即权力——比原链对人工智能ASIC友好型共识算法的设计思想

我是通过四个问题来阐述我们的设计思想。

第一个问题,为什么需要计算,也就是挖矿,这也是非常多的舆论和新人都要问到的一个问题。而且目前也确实存在其它共识算法,它们是不需要投入计算的,但是它们的路径也可能会牺牲其他东西,我接下来会介绍到。

我要推荐大家读一篇文章,Google的工程师Grigorik所写的“最小可行区块链原理”,这篇文章可以在网上找到。他是用倒推法的方式来解释区块链是怎么来的,最小可行区块链方案为什么是PoW机制。首先我们来看,如果两个人交易,这两个人如果彼此并不信任,这时候就需要引入一个可信的第三方,由第三方保管凭证或者交易的账本。这就是第一点,我们用三方记账法保障交易的安全。

由于可信第三方的引入,又使得中心化的风险凸显了。如果这个人跑路,或者他保管的账本遗失怎么办。所以有人会想到用所谓的公钥基础设施,也就是大家常说的非对称加密保障交易的安全。非对称加密可以很方便的验证交易,验证对方的身份,但刚刚说到是两个人的交易。如果是多方的交易怎么办,多方的资产转移和验证怎么办,这个时候就有人想到要引入分布式账本,也就是点对点技术来进行记账。

引入分布式账本之后并不意味着一下就解决了所有问题,它又随之带来新的问题,这个问题是什么呢,怎么防止重复消费。比如一笔钱明明在A的记账上花出去了,但在B的账本上还没有花出去,这时候我们要相信谁的呢,因为是一个分布式账本,谁都有自己的账本,这就是所谓的分布式一致性,这时候就需要引入共识机制。共识机制有非常多种,比如可以用私钥来投票,可以用IP地址来投票。私钥投票,我们想象一下,应该是不安全的,因为每个人都可以生成无穷多的私钥,所以私钥的投票是毫无意义。如果是IP地址投票呢,显然也是不安全的,僵尸网络可以控制无穷多个,几百万个节点,来为它投票,这也是当时中本聪反对一IP一票的原因。

那么有什么办法防止黑客用非常低的成本控制无穷多个投票节点,也就是所谓的女巫攻击。这时候中本聪就想到把工作量证明机制引入共识之中,工作量证明是怎样的呢,它是给验证交易投入一个成本,这个成本就是计算的消耗、能源的消耗。投入计算的消耗越高,防止发起50%攻击或者双花的壁垒就越高,这就是工作量证明机制的来历。为什么会有区块这样一个数据结构呢,正因为我们现在打包交易所付出的成本太高,使得单笔交易无法承受打包交易的成本,所以才需要把许多笔交易共同构成一个区块,并且由交易手续费共同承受打包交易成本。而且还要由每个区块所产生的新币奖励给矿工,才能激励这些矿工打包交易,所以采用“区块”这个概念。

很多共识机制选择的是安全和效率的路线,按照这条路线并不需要“区块”的概念。比如DAG就没有区块概念,很多人说自己也做了区块链系统,大家还要考量一下他是不是真正做了区块链系统。

刚才是从技术角度解释为什么PoW机制已经是最小可行的区块链方案,接下来我会用一种更通俗易懂的方式来解释为什么需要挖矿。我是用一种对比的方式,我们常说区块链是原子世界的模拟,互联网又叫做比特世界,在原子世界和比特世界之间构成一种镜像关系。首先现实世界中事物往往是随机性的,在互联网说,在比特世界事物都是伪随机的。

现实中天底下没有两片相同的树叶,在数字世界一切东西皆可复制。在现实中是熵减的,走向混乱无序。在数字世界是熵增的,信息大爆炸。在现实中事物往往遵循正态分布,它是中性的曲线,不会差距拉得非常大。在数字世界往往是幂律分布,是长尾效应和马太效应的结合,强者越强。在现实世界所有资源都是竞争性资源,所谓竞争性资源,一项东西我所拥有,别人就不能再拥有,独占性的资源。反过来在数字世界,所有东西都是非竞争性的资源。

比如我传一个文档给别人,这个文档有可能在电脑里保存无穷多个副本,这是非竞争性资源。现实世界往往是UTXO模型,输入=输出。比如现实中等价交易就是典型的UTXO模型,一个人给了另外一个人1块钱,他就必然少1块钱,另外一个人会多1块钱。在互联网上往往是帐户模型,它是把处理对象理解成数据库,因此交易理解为数据库的操作。

最近也冒出了很多以太坊的智能合约安全事件,很多人认为编写合约的人对安全考虑不够,大家有没有想过背后深层原因,有可能就是设计逻辑上存在一些矛盾。因为区块链本身要处理竞争性资源,但帐户模型处理的却不是竞争性资源,只是一次数据库操作而已,所以在设计逻辑上就天然存在一些问题。

区块链又是什么呢?首先讲印刷机是什么,印刷机是首次把过去的知识和信息,这种竞争性资源变成一种可大规模复制的非竞争性资源,互联网可以理解为印刷机的加强版。区块链是什么呢,区块链可以理解为印刷机的逆向机。在区块链诞生之前,我们是很难在互联网上实现竞争性资源,更难实现竞争性资源的转移。但是区块链实现了,比特币就是第一个成功的区块链案例。

根据镜像关系,回到刚才的问题,为什么需要挖矿呢,还是没有讲清楚。其实这个问题是这样的,为什么需要挖矿,这个问题的难度和我们怎样在现实中制造出一模一样的东西是同一个问题。为什么呢?如果我们能够在现实世界中制造出一模一样的东西,这个问题其实可以转述为我们可以在现实中制造出完美晶体。如果能够制造出完美晶体,当然可以复制一模一样的东西。但是热力学第三定律告诉我们,你要制造出完美晶体就需要逼近绝对零度,要逼近绝对零度就需要投入巨量能源消耗。反过来,我们如果要在数字世界中实现竞争性资源,也需要投入巨量的能源消耗。你投入的计算力消耗或者能源消耗越高,安全的壁垒就越高,这也是为什么我们说比特币的区块链是最安全的区块链的原因所在。

“不可能三角”理论是我在2014年时提出来的。不可能三角,讲的是安全、效率、去中心化三者之间不可共存,而只能取其二。很明显安全和效率,POS、DPOS、DAG、PBFT都是走效率这条路线,PoW和AI PoW就是走去中心化路线。有人问这个看起来很矛盾,很多人批评PoW机制就是说挖矿导致中心化的问题,现在不是每个人都能挖矿,都是专业化的矿工,专业化的矿机生产商,专业化的矿池。看起来是更中心化了,为什么我认为PoW和AI PoW反而是去中心化的这条路线呢,这要进入第二个问题。

第二个问题,什么是真正的去中心化。我们过去对去中心化的理解存在巨大的误解,这个误解是什么呢?

这张图大家在很多场合都看到过,它非常形象的描述了什么叫中心化、去中心化和分布式。

quzhongxin

第一张图一目了然,有中心化的节点。第三张图,分布式网络,这些节点分布比较均匀,连接数也比较均匀。第二张图去中心化,并不是没有中心,它是有中心的。只是这些节点连接数不大一样,这张图虽然很形象,还是有它的局限性。它的局限性是什么呢,图片是静止的,图片只能描述状态,不能描述过程。真正去中心化的含义是什么呢,是第二张图的边缘节点,非中心化节点也可以通过自由的竞争,变成中心化节点,这才是去中心化的全部含义。

同样给出中心化和去中心化的对比图,首先投票机制,刚才说了一IP一票,这是中本聪反对的典型投票机制。一IP一票为什么是中心化呢,它在地理上应该更去中心了,每个人通过自己的家用电脑挖矿。中本聪支持一CPU一票,很多人就把一CPU一票理解为每个人用自己的家用电脑挖矿,这是一个极大的误解。因为每个人通过自己的家用电脑挖矿正好是中本聪所反对的一IP一票制,每个人家用电脑性能相差不大,他们的投票权利几乎可以视为差不多。

每个人通过自己的家用电脑挖矿恰好是中本聪所反对的一IP一票,地域上一个IP地址相当于一个投票的权利,这样一来暴风木马可以很轻松的用非常低的成本控制几百万个节点,发起攻击,这个网络就会变得不安全。这些节点虽然在空间上更去中心化了,但在过程中是一致行动人,不管在空间上多么分散都可以视作一个节点。中本聪所谓一CPU一票到底什么含义,其实这是一个比喻的说法,一CPU代表着一个计算单位,你投入的计算力越多,投票的权利就越大。去中心化应该指的是共识的过程,而不是结果。

PoW机制,共识过程是自由平等的,每个人都可以挖矿,没有人可以阻止你挖矿。但因为市场的竞争必然会导致专业化的分工,也就是中心化的结果,但这不是我们要避免的情形,反而是必然会出现的情形。一IP一票,或者DPos授信投票,空间上很分散,但过程是一致行动人,这个网络就会变得不安全。PoW好处,它的安全性是一个数学问题,非共识性的计算机制安全性是人性问题。为什么要坚持去中心化的共识机制,因为去中心化才能保障交易不可逆转,数据不可篡改。

在硬分叉的合法性问题上,如果是PoW机制发生硬分叉一般都会坚持原链为合法链,中心化的共识系统一般新链有可能被接受为合法链。为什么?因为它存在中心化的权威,如果开发者或者项目创始人说,这条新链就是以后的主链,那么交易所钱包都盯他的。像EOS,项目发起人掌握着绝对话语权,当然可以获得硬分叉的合法性。从权利的分配机制上来说,PoW是市场竞争,非计算性的共识机制是硬编码系统,它的权利一开始就写死了。

刚刚说到PoW安全性是一个数学问题,可以把它看作为拥有无穷信用的赌徒破产问题。P是等于城市矿工制造下一个区块的概率,Q是攻击者制造出下一个区块的概率,Qr=攻击者最终追上z个区块的差距。如果是6个区块链确认之后,它追上的可能性会极具下降,几乎等于0。这就是在比特币早期为什么社区会建议6个区块确认之后,交易可认为是绝对安全,这是6的来历。但P和全网算力都是在不停的变化当中,所以到现在来说交易所一个确认,也可以认为交易就安全了。

pow

PoS,我以PoS作为非计算共识系统的代表,它的安全性不再是数学问题,无法给出安全边际的数学模型,你永远不知道它到底是安全还是不安全,它是一个人性问题。既然是人性问题,我们用博弈论来研究,其实它可以近似支出博弈的模型。在PoS模式之下,人人挖矿将不可持续,它势必会导致赢家通吃。为什么呢,假设电力成本3个币,大户持有1千币天,他获得100个利息币,小户持有100币天,获得1利息币,大户得到的币会比小户多得多。最终97和0是最终博弈的选择,这是致命的均衡。不管起初是怎样决策的过程,最终都会落到均衡之上。他们每个人都可以到自己的客户端虚拟挖矿,看起来是去中心化了,但最终造成的结果是赢家通吃的局面。

第三个问题,PoW机制虽然很好,但我们还是要提出AI PoW创新的共识算法。

PoW有什么问题呢,过去它被人诟病的一个最大问题,PoW机制造成巨大的能源和硬件浪费。这个问题其实要一分为二的看,能源消耗批评是不成立的。比特币的矿机是做哈希运算,哈希应用范围太窄,除了参与PoW共识几乎没有其它用处。当矿机被淘汰或者闲置时,它可以说是一堆废铁。比特币全网算力可能有几千P,阿里云才1P,可是这几千P完全不能产生阿里云1P的社会效应和社会价值,这确实是一个痛点。

我们针对这个痛点提出比原链对ASIC友好型共识算法,算法目标就两点:一是对现有人工智能ASIC友好;二是要采用人工智能运算过程当中最通用的算法。为什么我们要对ASIC友好,不对GPU、CPU友好?我们可以看到这样一张图:

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左边就是比特币硬件的演化历史,从09年到2013年几乎一年一个阶段,直接从CPU、GPU、FPGA跳到ASIC,用短短四年时间就走完了整个硬件进化的历程。

横坐标是区块的高度,纵坐标是挖矿的难度,在26万个区块高度时,挖矿的难度急剧上升。这一天发生了什么呢,比特币ASIC矿机诞生,2013年底的时候。之前比特币挖矿难度几乎可以忽略不计,ASIC的出现直接导致算力的显著上升,所以我们可以看到ASIC是一个大杀器。

我们要找到人工智能运算中最通用的运算,这样才能对它友好,而且才有它的价值所在,深度学习最常见的一个模型就是神经网络。

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如图,左边是神经元的模型,W1、W2、Wn是权重,F是神经元的函数,所谓机器学习其实就是不断的改变输入和权重,使得输出结果能够在所预期的范围之内,这就是深度学习。右边就是多层的神经网络,我们看右边的方程式,机器学习的本质其实是在解多元一次方程。解多元一次方程的过程是什么,就是矩阵运算。矩阵运算是人工智能中最通用,最高密度的计算。

我们提出这样一个创新有什么好处呢,我们最近炒得很火的芯片之痛,中兴事件。在计算机系统,通用电子系统,国产芯片占有率几乎等于0,在其它领域最高也就22%。但在另外一个领域反过来了,在区块链领域国产ASIC占据了90%以上的市场。为什么在这样一个领域,国产芯片能够异军突起呢,其实是因为有巨大的市场需求。有需求之后,就会有创新,有创新就会有利润,所以区块链领域很可能是我们国家芯片产业实现弯道超车的一个领域。

gupiao

右边这张图,它的股票为什么涨得这么好,业绩为什么这么好,很大一部分原因是目前市面上加密货币,使用显卡挖矿的加密货币市场需求所导致的。

当我们提出对人工智能ASIC友好型共识算法如果得到普及,得到通行,未来会怎么样,我觉得这是对人工智能领域非常好的市场刺激。反过来,对我们区块链领域也有非常大的好处,因为这降低了矿工部署算力的成本。当这些矿机被淘汰或者闲置的时候,它可以用于人工智能的加速服务,这绝对是一种双赢的局面。

最后一个问题,什么是计算即权力。

刚才也提到人工智能、区块链和大数据构成当前最核心的三项科技,它们背后隐藏着哲学的含义分别是生产力-人工智能;生产关系-区块链;生产资料-大数据,它们分别对应这三者根本性的变革,所以他们的崛起并没有背后的逻辑,都是很深层次逻辑推动它们兴起。三者之间离不开的核心内容是计算,谁掌握了计算力就掌握了核心权力的分配。最近冒出来的芯片贸易之争、知识产权之争,背后隐藏的逻辑都是权力之争。

4月24号,我们主网上线,信息即权力,2013年Jaruary11;计算即权力,2018年April24。这句话是为了纪念Aaron Swartz的精神,信息即权力可以视为互联网宣言,致力于信息自由传播,让公民隐私得到保护。计算即权力,致力于让资产自由的交易,自由的流动,让公民的财富得到保护,我觉得这是非常好的纪念。

谢谢大家。

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评论:7

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    langer 15天前

    我怎么评论不了

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    小河在思考
    小河在思考 30天前

    比原链有消耗机制么?如果没有,则随着挖矿数量越多,价格越低。

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    资本数字
    资本数字 30天前

    计算变权利

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    dc64c38d723c 31天前

    区块链并不完美,但是仍然比现在的分配机制优秀一百倍

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    马斯古
    马斯古 31天前

    共识才是权力

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    马斯古
    马斯古 31天前

    枪杆子出政权?

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    20c7a7f5510b 31天前

    支持比原团队

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