區塊鏈:區塊鏈與人工智能的交集

現階段，號稱顛覆世界的兩項科技正各自面臨著難以攻克的問題，一邊是隨著人類科學技術的提升和生活水平的提高，AI領域的算力矛盾日漸突出；一邊是區塊鏈難以落地，僅停留在炒空氣幣的層面，讓從業者焦慮不已。

近日，長鋏受邀參加普華資本在杭州舉辦的「葛嶺求真·普華科技私享會」，并發表了《區塊鏈與人工智能的交集》主題演講，詳細講述了區塊鏈和人工智能之間「你中有我，我中有你」的存在關系。本文經主辦方授權鏈捕手發布，希望能對你有所啟發。

01區塊鏈和人工智能結合是很好的方向

我可能是這個房間里唯一沒有人工智能背景的從業者，最近我也在狂補人工智能相關的一些知識。區塊鏈和人工智能是當前兩個炙手可熱的科技方向，我們從業者怎么看這個行業？外部看起來很熱鬧，但是我們內心是焦慮的。畢竟區塊鏈不可能永遠停留在炒空氣。我們一直在思考，區塊鏈什么時候能落地，真正與實體經濟結合？

區塊鏈和人工智結合，就是一個很好的方向。

我歸納了一下，區塊鏈和人工智能的結合，基本上可以分成四類。

第一類，通過區塊鏈發Token，然后用這個Token激勵社區，這是最簡單的結合。

第二類，和智能合約的結合。智能合約是區塊鏈非常重要的一個概念，其實現在看智能合約并不智能，所以有可能就想到用AI的結合，使得合約真正實現智能化。

第三類，和數據的結合。通過區塊鏈這種去中心化的網絡來保護數據的隱私。我對這個方向持保留態度，我認為這只能認為是一種分布式賬本，數據類的東西其實不適合放在區塊鏈上。

第四類，和計算力的結合。區塊鏈和人工智能最根本的生產力都來自于計算，我認為在計算力這個方向上，二者有融合的曙光。

02為什么需要計算？

很多朋友問，區塊鏈為什么需要挖礦，畢竟這會造成非常巨大的能源浪費。現在也有很多共識算法，可以不需要挖礦，或者虛擬挖礦，比如內容挖礦或者交易挖礦等等各種各樣的創新。但是在我看來，其實不管是怎樣的設計，理論上都會犧牲去中心化，這種創新都逃脫不了用人治來代替計算機治理的問題。

Google的一位網絡性能工程師IlyaGrigorik寫的《最小可行區塊鏈原理》這篇文章非常好，作者用倒推法的方式解釋了比特幣這種POW機制其實已經是一種最簡潔的可行的區塊鏈方案。

聲音 | 經濟參考報：“區塊鏈+金融”場景落地漸次展開:11月19日，經濟參考報刊文“‘區塊鏈+金融’場景落地漸次展開”。文章表示，記者在采訪中了解到，目前，區塊鏈技術應用已經延伸到了數字金融等領域，尤其在供應鏈金融、跨境金融支付等領域，多項應用已經“生根發芽”，而在資產證券化、擔保物等領域，區塊鏈的應用也具備一定潛力。據不完全統計，有15家A股上市銀行在2019年中報中披露了區塊鏈相關業務，內容涉及供應鏈金融、跨境創新支付、資產證券化、電子發票等各個領域。與此同時，多家金融科技公司也嘗試用區塊鏈技術賦能自身業務。從目前各類機構披露的信息來看，在貿易金融和供應鏈金融領域，區塊鏈技術落地較多。除金融機構外，相關金融監管部門也在推進區塊鏈在部分比較適合的場景的落地應用。但專家指出，目前區塊鏈技術整體還處在探索階段，落地尚存一定難點，一些交易頻次較高的場景與區塊鏈的信息處理效率難以匹配。備受資本市場追捧的“數字貨幣”，區塊鏈技術能否真正落地應用還有待驗證。[2019/11/19]

比如說現實中兩個人的交易，A向B借錢，兩個人彼此不信任，需要第三方擔保。但是擔保人可能會跑路，賬本也有可能遺失。這時候就會想到用分布式賬本技術來保證交易的安全。采用非對稱加密來對對方身份進行確認。

但是這個網絡在逐漸擴大，加入了N多個人。他們要共同來保管一份賬本怎么辦？

這時候就會想到要有共識機制。這個共識機制肯定不能是基于私鑰的共識，因為私鑰是可以分成無窮多個，也不可能是基于IP的共識。以前有人提出用個人電腦挖礦，認為更去中心化。但是這種空間上的去中心并不是真正的去中心，因為僵尸網絡會很容易控制很多臺家用電腦，一下子擁有很大的投票權利，就可以控制網絡。

所以中本聰給共識引入成本，這個成本就是計算力。這樣一來，你投入的計算力越多，在網絡中的投票權力就會越大，保護這個網絡免受攻擊。

這也是為什么會有區塊概念，因為打包交易需要付出計算力的成本，單筆交易很難承受打包交易的成本，所以大家有很多筆交易構成一個區塊，共同支付礦工手續費，同時區塊產生的新幣獎勵給礦工。

很多其它共識機制，聲稱不需要投入計算，不需要能源的消費。按照他們的設計，其實不需要有區塊這個數據結構，最近出現的一些新型的共識，其實是沒有區塊的概念，所以能否稱之為是區塊鏈，要打一個問號。

聲音 | 帥初：區塊鏈特征和傳統云服務的融合，是區塊鏈走向大規模商用的必經之路:2019杭州區塊鏈周·Chainge技術開放日大會上，量子鏈創始人兼CEO帥初表示，目前整個行業沒有明確的方向，加密貨幣去中心化是沒有問題的，但是應用則需要中心化和去中心化的結合。純粹的DApp是錯誤的方向，而基于區塊鏈技術搭建的應用是有前途的，任何一個賬戶都是由公私鑰創立的賬戶體系，有一套內部的支付體系，其金融屬性和流動性可衍生出更多的應用場景。 他還指出，未來區塊鏈行業會不斷分成不同的賽道，貨幣是一個賽道，去造就一個貨幣的品牌，比特幣就是非常好的貨幣品牌，但比特幣未來不可能成為應用的平臺。目前所考慮的一個方向是把區塊鏈完全地往cloud（云服務）的方向融合，“區塊鏈的特征+傳統的cloud（云）的服務”的深度融合，是區塊鏈走向大規模商用的必經之路。[2019/5/16]

還可以用二分法的方式來解釋為什么需要挖礦。

其實很簡單，現實世界和數字世界存在一種對比的關系，或者叫做鏡像關系。現實世界都是隨機性的，數字世界都是偽隨機的。詳細的對比關系這里就不展開介紹了。

區塊鏈其實可以看做是印刷機的逆向機。

這句話不太好理解，當年真格基金徐小平找到我，讓我用一句最通俗的話介紹區塊鏈，我說區塊鏈是印刷機的逆向機，在我看來，這種解釋已經很清晰了。

印刷機的誕生的意義非常偉大。在印刷機誕生之前，知識和信息都是一種競爭性資源，像圣經、幾何原本、武林秘籍等都是手抄本。我擁有，別人就不能再擁有。

但是印刷機誕生以后，知識和信息就變成一種大規模、可復制的非競爭性資源。

互聯網其實就是印刷機的加強版，在互聯網上一切東西皆可復制。這就造成一個問題，我們很難用互聯網方式來處理競爭性資源，現實中資產的轉移，其實都是競爭性資源的轉移。

當然支付寶也可以實現這種交易，但是支付寶的交易其實是一次數據庫操作，數據庫操作是不可信的，因為是中心化的架構，所以并不可靠。

為什么早期數字貨幣的先驅都失敗了。他們也是用密碼學的方式，因為他們沒有找到一個方法，在數字世界中實現競爭性資源的轉移。

區塊鏈，首次用互聯網的方式，在數字世界中實現競爭性資源的轉移。

動態 | 迅雷發布2019年Q1財報：營收4130萬美元，加大區塊鏈業務的投入:迅雷發布2019年Q1財報：營收4130萬美元，將加大區塊鏈業務的投入，通過進一步挖掘傳統業務的產品及營銷創新，以及加大云計算和區塊鏈業務的投入，迅雷在業務結構、用戶規模、客戶矩陣等方面都表現出了穩健的發展態勢。[2019/5/13]

一筆比特幣的交易，跟現實中的原子的交易是完全一樣的。假如我少一個比特幣,別人那里肯定會多出一個，而不是一次數據庫的操作。

為什么需要挖礦？其實可以這樣來理解，在現實世界中，我們要復制一模一樣的東西是很困難的。就跟在數字世界中要防止一樣東西被復制，也是很困難的。

原因其實都是熱力學定律。要復制一模一樣的東西，按照熱力學第三定律，其實可以轉述成：你是否可以制造出完美晶體？

要知道，制造出完美晶體，需要達到絕對零度，這要投入巨大的能源消耗。反過來，要在互聯網上實現這種競爭性資源的復制一樣，要投入計算力的消耗。投入的計算力越高，防止雙重支付的壁壘就越高，這也是大家這么信任比特幣的一個原因。

我在2014年的時候提出來了「區塊鏈不可能三角理論」。講的是安全性、效率和去中心化三者之間不能同時共存。

在很多領域都存在不可能三角，比如在分布式計算領域，存在一致性、分區容錯性和可用性的不可能三角。在分布式域名領域，存在安全、去中心化和人類可讀性的不可能三角。在希爾伯特公理化系統，存在一致性、獨立性和可判定性的不可能三角。

其實他們講的都是一回事。在希爾伯特公理化系統中，一致性表示命題不能相互矛盾，其實對應著安全性。大家共同保存的賬本不能互相矛盾，一筆錢在你的賬本上已經花出去了，在另一個人的賬本上不能還沒有花出去。

獨立性，講的是這些公理不能夠相互推導出來，其實就是對應著去中心化。去中心化，其實是一種共識的過程，這意味著參與共識的這些節點，有充分的、自由的決策權，而不是像僵尸網絡控制的一些節點，空間上看起來更去中心化，但是在的共識的過程當中，它是一致行動人，缺少獨立性。

可判定性，指的是不存在一個通用的算法，可以提前驗證一個命題是否成立，其實對應著效率。

03什么是真正的去中心化？

聲音 | 李林：區塊鏈與實體經濟結合將顯示出巨大潛力:據新華網消息，火幣創始人、董事長李林日前表示，區塊鏈作為一項指向未來的底層技術，通過與實體經濟結合將顯現出巨大潛力。他還說，在分布式賬本層面，過去記賬都是通過某個機構，但在區塊鏈時代，依靠共識機制的分布式記賬成為可能。其優勢是防篡改。這一技術已可以用到諸多領域，例如區塊鏈保存的證據是可以被采納的。在所有可能出現信用違約的場景下，包括公證、證據留存、仲裁等各個領域，區塊鏈都大有可為。[2018/11/7]

去中心化，其實它是有中心的。

現在很多人批評POW網絡，比如存在著算力的集中，芯片生產商的集中，錢包的集中等，這造成了中心化。

其實這種批評并不成立，因為去中心化是一個過程，結果上它是有中心的。去中心化最全面的一個內涵就是這些邊緣的節點，有成為中心化節點的權利，也就是說它是一個動態的過程。比如說，現在在算力上排名靠前的礦池，在11年的時候，其實還都是些小角色。所以，這是市場自由競爭的過程，是動態的過程。

去中心化和中心化的區別很大。如果不能區分，很容易被一些概念忽悠，很多區塊鏈認為自己是高TPS，這是一種互聯網思維。因為高TPS，肯定是犧牲了去中心化。

最重要一點，去中心化的區塊鏈，它的安全性是一個數學問題，如果變成一個中心化的網絡，安全性問題就變成了一種人性問題。

最近我也看到很多一些新的項目，一些新型的共識算法，最終都離不開，比如說一些檢驗點的介入，分片技術，還有超級節點、領袖節點，不管換什么樣的說法，總歸來說，這是一種人的共識來代替算法的共識，這就使得區塊鏈網絡的去中心化程度會降低。

剛才講了工作量證明，為什么它的安全性是一個數學問題？

因為要逆轉區塊鏈上的交易，這個問題可以簡化為「賭徒破產問題」。

假設攻擊者擁有了全網算力的10%，我們可以清楚地知道，他追上這個區塊的概率是0.0002。

左邊的圖是追上z個區塊的的概率曲線，我們看到，在z=6的時候，它的概率幾乎等于0，這也是為什么在比特幣的早期，中本聰認為6個區塊鏈交易確認以后，這筆交易就算作是絕對的安全的原因。

如果是POS機制，它實際上是一種虛擬的挖礦，不需要真正的計算，以這個賬戶中所持有的幣天來決定獲得利息幣的多少。既然是一個人性問題，只能用博弈論分析。

鏈安科技開發VaaS區塊鏈形式化驗證平臺可以幫助EOS開發者防范類似BEC的溢出漏洞:據金色財經合作媒體IMEOS消息稱，不久前Beauty Chain 美蜜/BEC代幣被盜事件，由于一行代碼的安全漏洞引發其市值一夜歸零。該漏洞，由于合約開發者經驗不足導致合約代碼中的bathTransfer函數出現了整型溢出的漏洞。IMEOS向BM求證EOS智能合約是否會出現此類問題，BM回應C++模板類可以封裝并檢查溢出漏洞。但沒發布相關模板。成都鏈安科技針對開發者可能疏忽而導致智能合約漏洞，可以通過VaaS形式化驗證平臺對EOS區塊鏈平臺的智能合約進行了整型溢出漏洞檢查和安全驗證。注：該智能合約漏洞不屬于EOS本身的問題，是開發者自身的疏忽導致。BEC漏洞也不是ETH智能合約本身的問題，而且開發者疏忽。鏈安科技的VaaS形式化驗證平臺，可以為開發者提供非常便捷的漏洞和安全檢查。詳情請參照原文。[2018/4/28]

我們認為，POS最終會導致中心化的局面。因為大戶持有的幣很多，每天獲得的利息幣就多，會有足夠的動力去開客戶端。但是小戶每天獲得的利息幣很少，所以他會傾向于關掉客戶端。這是一個致命的均衡，最終會落到97/0這樣一個均衡當中。

所以它本質上是中心化系統，而且這個中心化，不像比特幣所謂的算力的中心化、挖礦的中心化，它們是一種市場的競爭機制，因為新來者可以通過市場的自由競爭來擊敗原來的領先者。

POS，它不再是一個動態的機制，它是可以理解為一個硬編碼系統，權力的分配一開始就寫好了，大戶只要不賣幣，永遠在這個網絡中有最大的話語權。

04為什么需要AIPOW？

我們為什么要做對人工智能友好型的工作量證明機制？

POW其實是有它的問題的，批評最多的就是說，挖礦造成了巨大的能源和硬件的浪費。但是這個問題不能混為一談，這其實是兩個問題。

第一，能源浪費，我剛剛已經解釋了，這個批評是不成立的。因為你投入的能源消耗越多，安全的壁壘就越高，所以能源的浪費其實相當于為區塊鏈內注入負熵。

第二，硬件浪費，這個批評我覺得是成立的。因為比特幣的礦機的計算能力很高，但是他不挖礦的時間或者是他被淘汰之后就是一堆廢鐵，完全沒有其他的用途，因為只做哈希運算，應用范圍太窄。

所以我們確實會覺得這可能造成了一種計算資源的浪費。

所以我們提出的對人工智能友好型算法，這意味著我們可以直接使用AI的芯片來挖礦。這樣的話，我們這些礦機在不挖礦的時候，或者是淘汰了之后還有其他用處。

要完成這樣一個創新的目標，我們必須要實現兩點：

第一點，對現有的人工智能ASIC型友好。我們認為，人工智能終將進入ASIC時代。第二點，我們必須要采用人工智能運算中最通用、最廣泛、最高密度的計算。

首先，來看一下AI運算的需求，非常旺盛。

視頻領域，全球每天圖像識別需要10個Exa的浮點運算。語音有70個Exa的浮點運算。安防攝像頭有210個Exa的浮點運算。加一起，深度學習的計算力需求大概有300個Exa的浮點運算。

可以說，AI領域領最大的矛盾，就是人民群眾日益增長的計算需求與落后的計算力的之間的矛盾。

我們為什么認為AI也需要進入ASIC時代？參考比特幣硬件的發展歷史，用五年時間，就走完了從CPU、GPU、FPGA到ASIC挖礦的整個歷程。

這一方面是由于比特幣巨大的經濟刺激，導致硬件的迭代更新特別快，遠遠超過摩爾定律。

右邊這張圖是比特幣的挖礦難度的增長曲線，在250K個區塊鏈高度之前，比特幣的全網算力幾乎可以忽略不計的，之后算力開始大幅的增長。在這個時間點上發生了什么事情？就是第一代比特幣挖礦ASIC礦機的面世，也就是嘉楠耘智所生產的阿瓦隆礦機。

第二，我們必須要在共識中引入大量的矩陣運算。

我最近看到一個專家批評現在有AI芯片這個說法，他認為不存在真的AI芯片。

他說的好像也有道理，因為人工智能算法是各種各樣的，那么不同的算法可能對芯片的要求又不一樣，所以不存在一種通用的AI芯片。

但是我覺得，在最底層的層面，他們最終都離不開矩陣運算。最近我看過一篇論文，就是GoogleTPU論文說，90%以上計算其實都是矩陣運算，還有50%是卷積運算，但卷積運算最終也是要轉化成矩陣運算來做。

為什么神經網絡效率更高？我認為就是相當于一種降維攻擊，就是用算法來模擬神經網絡的多維結構。而且，矩陣運算是非常適合開發ASIC芯片，因為它的運算非常規整，而且可預期。

所以我認為，不管什么樣的AI算法，最終都脫離不了矩陣運算。

05Tensority算法是如何工作的？

比原鏈采用了對AI友好型的共識算法——Tensority。

比特幣的工作量證明機制，非常簡單，它其實是用前一個區塊的哈希加上1個Nonce,再次哈希之后與預期的難度閾值進行比較，如果達到要求，就完成了工作量的證明。

我們的Tensority算法要復雜一些，除了第一步的種子生成和最后一步的工作量驗證和比特幣是一樣的，中間的過程全部是相應的矩陣運算。

首先我們用前面128個區塊的哈希，統一生成種子，這樣做對預防51%攻擊具有很好的防御性。這一步的過程的話，其實就是為了生成一個隨機的矩陣，前面哈希的過程其實都是為了給Scrypt加密算法創造輸入的條件。

我們為什么要采用Scrypt算法？這個算法其實是萊特幣挖礦的算法對硬件功耗要求不是很高。我們一開始就想到，一定要是一種低功耗的模式，這樣的話我們的網絡才會更健壯，更去中心化，這意味著理論上所有的AI智能終端都可以參與比原鏈的挖礦。而且Scrypt算法的安全性在過去幾年已經被驗證了，從來沒有被攻破過。

得到這樣一個128B1024B32B的矩陣后，再轉換成更規整的矩陣，這一步的目的就是為后面的矩陣乘來生成128位的矩陣做一基礎。

其實這一步很關鍵，因為我們的算法90%以上的這個運算都是集中在這一步，所以這一步的的目的也是很明確，就是為了讓AI的計算能力得到體現。128位的矩陣相乘之后，得到一個256位的矩陣，最終我們再對這個難度值進行對比，不斷迭代，滿足條件之后生成一個區塊。

06Tensority算法對AI芯片生態的影響

Tensority算法對AI芯片行業，將會有比較大的影響。

第一，強化了AI芯片的低功耗的設計。

第二，降低了AI芯片的設計風險和回本的周期。這個是很容易理解，現在做深度學習芯片，第一代和第二代可能沒什么市場，如果有挖礦保本的需求，設計風險就大大降低了。

第三，促進AI芯片的普及。這就像現在市面上的顯卡礦機對顯卡的刺激一樣。

右邊這張圖是英偉達的股票，我認為它的股價很大程度上是由顯卡礦工所支撐的。

左邊的圖是我們國產芯片細分市場的占有率。非常之低，很多領域都是零，最高也就22%，唯獨在一個領域的形勢比較喜人，就是區塊鏈領域。所以我認為，國產芯片行業通過區塊鏈，實現彎道超車也是有可能的。為什么比特幣礦機迭代那么快，就是強大的利益不斷驅動創新。

我們認為，將來可能會出現區塊鏈和人工智能通用云。

過去，區塊鏈的計算力很高，但是它的運算不能用于其他用途。相當于一個水池，用隔板隔為兩個部分。左邊的相當于區塊鏈，水位很高，右邊相當于人工智能，水位很低。

現在我們通過這樣一個方法，把隔板打通，左邊的水位會下降，右邊的水位會上升，會形成一個通用云，挖礦設備在閑置的時候，可以做AI運算。AI硬件淘汰之后也可以繼續挖礦，大大節約社會成本。

還有一種模式，分布式計算，這個模式已經出現了，有一個自稱Airbnb的深度學習項目，收集礦工的算力來提供深度學習服務。它的收益是挖礦的三倍，同時它又給用戶提供深度學習服務，收費又是AWS的1/5，所以這確實是一種雙贏的局面。

我們還提出了「onecameraonevote」，理論上所有具有AI計算能力的攝像頭都可以參與比原的挖礦。因為攝像頭24小時在線并且聯網，數量巨大，空間分布廣闊，非常去中心化。

從攝像頭的角度來說，會降低自身的硬件部署成本。而且它大部分時候是休眠狀態的，只有在有人物活動的時候，它才會被激活。而且我們采用的是一種低功耗的算法設計，攝像頭在挖礦的時候只比休眠狀態的功耗略微高一點，所以這也是一個雙贏的局面。

另外，我們還支持Int數據類型，也是為了讓將來幾乎所有的AI智能設備都可以參與比原的挖礦。

07計算即權利

最后是我經常講的一點：計算即權力。

有人認為人工智能、區塊鏈和大數據這三項新興技術，分別代表著生產力的變革、生產關系的變革和生產資料的變革。其實他們背后有一樣東西就是相通的，就是計算。

我們認為，不僅是在區塊鏈領域、人工智能領域或者在其他領域，誰掌握了計算力，誰就掌握了權力。這代表著一個非常宏大的藍海市場。

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