机器的公平

当共识机制深陷在人类对公平的矛盾诉求时,回过头来看,物理世界并没有碰到那么多问题。第一次工业革命放飞的生产力来源于能源的机械化使用,因为机器的运转是稳定无偿的。信息革命放飞的生产力虽然并不直接作用于物理世界,但信息的流通大大加强了物理世界的联通协作。通过信息技术连接起来的机器,能够达到远超人类组织的劳动能力和效力。于是在通往生产力和公平的泥沼里,我们想到了机器。如果我们把交易的主体从人,改变为机器,从互联网时代迁移到物联网时代,机器的区块链还是会现在这个样子吗?

DAG物联网络

机器自治区块链的主要推进者是IOTA,他们第一个改造是让交易的需求方,同时变成了别人交易的验证方。因为物联网里主要是机器交互,所以他们大都在线,当发起交易需要支付手续费的时候,可以顺带挖矿帮别人交易验证赚回手续费。这个理念的优雅实现是一个有向无环图(DAG)的交易网络Tangle。每一笔新交易都在网络图里指向前序的两笔交易,交易发起方需要帮助确认这两笔交易,然后等后续交易指向自己来帮助验证自己的交易。交易验证也需要POW的工作量计算以避免作恶,同时混合了POS权重,由关联节点路径累加而来。挖矿的奖励埋在DAG网络的tips - 新交易节点里,从tips出发的蒙特卡洛随机游走来选择前序交易的bundle组成区块。区块不断被验证,tips被挖走,新的交易tips在DAG网络的尾部生长。当有节点交易信息出错时,后续新交易通过验证会逐渐放弃这个异常节点,而集中在正确的节点链上生长。最后节点组成的区块又会被总体验证一次,以保证主链DAG网络的一致有效。当你的某个历史交易被50%以上后来的tips间接引用,表示大概率会被最终认证。99%的间接引用可以说交易确认,因为接下来的游走几乎必定会走到。

这种基于随机过程的算法,在项目初期很不稳定,所以IOTA基金会通过官方节点Coordinator来保障交易验证。但是所有其他节点也都可以验证Coordinator的有效性,保持去中心化的性质。要体会当前时刻的DAG网络可以看实时的IOTA节点网络图,其中红色的milestone就是官方干预的确认节点。当交易量足够高的时候Coordinator会退出,完全由机器自己运行。2018-03月 Coordinator把milestone发放速度从2分钟加快到了1分钟,这样交易可以更快的被milestone引用也就是确认。DAG网络除了省去交易手续费以外,最大的好处是随着网络扩张,DAG网络增长加快,带来交易验证速度的加快,安全性也更高,并不会面临传统区块链的性能瓶颈。但在进行网络攻击的时候,攻防的胜负也是概率事件,防御机制虽然有理论证明但还需要时间的验证。

IOTA的第二个改造是一个可加密的消息广播通道。他的MAM (Masked Authenticated Message)机制把每一个机器设备都变成了永不停歇的发报机。首先基于Verifiable Claims做发报主体的身份认证,然后通过或公开、或私人、或限制授权的形式在Tangle的网络管道发报。新消息接在老消息后面,老消息解码以后,可以看到新消息的nextRoot。所以收听方只能收到当前节点之后的消息,不能回溯。在这个机器互助,不断壮大的物联网消息集群里,可以预见智慧城市,自动驾驶的区块链未来。目前主要的瓶颈在于物联网设备的计算能力,并不是所有物联网节点都可以作为互助节点,有的只是上报数据但不参与交易和验证。但随着客户端芯片和设备算力的稳步增长,物联设备总有一天会走到一起。

区块链虚拟机VM

机器的进击远没有停止,交易过程确认后执行的脚本,除了记账还可以做很多事情。这就是以太坊开创的Ethereum Virtual Machine的世界,扩展到极致就是图灵完备的虚拟机EVM。整个系统看做一个状态机,每次交易就是严格按照挂在交易脚本下的二进制文件去执行状态变化,像个忠实的投币机器人。为了保证计算结果的有效,这个二进制文件需要在区块链上重复执行以被不同节点验证,这导致了性能瓶颈。对节点运行代码的激励以GAS来计算,最终兑换成以太币。目前ETH的EVM程序运行能力只相当于老式手机,无法允许用户运行哪怕稍微多一点的代码,而且成本很高,速度慢,唯一优势就是去中心化的运行保证。目前基于以太开发的只有一堆小应用Dapps,以博彩,游戏为主。很多应用主体其实并不在链上,而只是把其中一部分资产和交易环节上链。

为了方便开发者使用,以太有一套自己的ERC标准,可以在这个自动柜员机上,发行自己的货币,或者进行资产登记。其对应的标准就是:ERC20、ERC721。前者是通用的发币标准,按照ERC20生成智能合约,就是在以太上修建了一个自动柜员机。如何取币,可以取多少币,都写在机器代码里,每一次的取币交易也都在区块链上记录。从此以太网上生出了无数的ERC20小币,这种token和比特币的coin不同,无法挖矿获得,是一种虚拟代币。但区块链应用里这两者有时候也无需区分太细,可以统称数字币或者加密币。网上还有10分钟教程帮你成为百万富翁,其实早说了技术本不是门槛,矿工和社区支持与认可是真正门槛。另外一个ERC721标准则更像一个房产登记处。和ERC20无差别的数字币不同,721标准发出的token都有不重复的身份编码,就好像人民币上面的数字编码。这种编码用在货币上用处并不大,但是用在资产登记上恰好可以保证物理资产的唯一性。所以车辆登记、房产登记、物流溯源等等项目都是基于ERC721的智能合约。

区块链虚拟机虽然现在还很虚弱,但只要保证充值,就可以保证运行。如果里面运行的是一个人工智能程序,那可能真就是一个无法拔掉电源的AI。虽然这一天还很远,但现在已经有DanKu from Algorithmia 机器学习竞标平台。由需求方发起合约,提供训练数据。开发方下载数据,设计算法,再上传到EVM测试执行。满足设计目标,完成支付,需求方就可以直接在区块链部署该算法。如果最终EVM突破了性能瓶颈,而人类的社会性缺陷也被制度补齐,人类的协作能力终于可以和机器齐平,两者完美的结合也许会带来再一次革命吧。

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