Kandungan
1. Pengenalan
Konsensus Bukti-Kerja (PoW) telah menjadi asas sistem rantaian blok tanpa kebenaran sejak pengenalan Bitcoin. Analisis tradisional menganggap kos perlombongan homogen, tetapi realiti mempersembahkan struktur kos heterogen disebabkan perbezaan harga elektrik, kecekapan perkakasan, dan kini, utiliti luaran daripada pengiraan kerja berguna.
Kemunculan Bukti-Kerja-Berguna (PoUW) memperkenalkan ganjaran luaran untuk melaksanakan pengiraan bermanfaat seperti latihan AI dan beban kerja inferens. Kertas kerja ini melanjutkan kajian [19] dengan menggabungkan utiliti luaran ke dalam analisis keseimbangan perlombongan, mendedahkan tingkah laku strategik baharu dan implikasi desentralisasi.
Variasi Kos
Kos perlombongan boleh berbeza sebanyak 300-500% merentas wilayah disebabkan perbezaan harga elektrik
Ganjaran Luaran
Beban kerja AI boleh menyediakan 40-60% hasil tambahan selain ganjaran blok
2. Kerangka Teoretikal
2.1 Struktur Kos Pelombong
Setiap pelombong $i$ mempunyai fungsi kos $C_i(h_i) = c_i \cdot h_i$ di mana $h_i$ ialah kadar hash dan $c_i$ ialah kos per unit pengiraan. Heterogeniti dalam nilai $c_i$ mencipta kelebihan strategik untuk pelombong kos rendah.
2.2 Model Utiliti Luaran
Fungsi utiliti luaran untuk pelombong $i$ ditakrifkan sebagai $U_i^{ext} = \sum_{j=1}^{n} r_j \cdot x_{ij}$ di mana $r_j$ mewakili ganjaran luaran untuk tugas berguna $j$ dan $x_{ij}$ ialah peruntukan sumber pelombong $i$ kepada tugas $j$.
3. Analisis Keseimbangan
3.1 Tingkah Laku Perlombongan Strategik
Pelombong mengoptimumkan utiliti total $\pi_i = R \cdot \frac{h_i}{H} + U_i^{ext} - C_i(h_i)$ di mana $R$ ialah ganjaran blok dan $H = \sum_{i=1}^{m} h_i$ ialah jumlah kadar hash rangkaian. Analisis kami menunjukkan bahawa pelombong dengan akses kepada utiliti luaran tinggi mungkin memusatkan tugas berguna dalam blok tunggal untuk memaksimumkan keuntungan.
3.2 Metrik Desentralisasi
Kami memodelkan desentralisasi menggunakan entropi Shannon: $E = -\sum_{i=1}^{m} p_i \log_2 p_i$ di mana $p_i = h_i/H$ mewakili perkadaran usaha pengiraan total oleh pelombong $i$. Entropi lebih tinggi menunjukkan desentralisasi lebih baik.
4. Keputusan Eksperimen
Simulasi kami menunjukkan bahawa apabila ganjaran luaran melebihi 50% ganjaran blok, keseimbangan perlombongan berubah dengan ketara. Pelombong kos rendah dengan utiliti luaran mencapai 70-80% keuntungan lebih tinggi berbanding pelombong tradisional. Entropi desentralisasi menurun 15-25% dalam senario utiliti luaran tinggi, menunjukkan risiko pemusatan berpotensi.
Rajah 1: Keuntungan Perlombongan vs Nisbah Utiliti Luaran
Rajah menunjukkan pertumbuhan eksponen dalam keuntungan pelombong apabila nisbah utiliti luaran meningkat dari 0% ke 100%. Pelombong dengan kelebihan kos ($c_i < \bar{c}$) menunjukkan 2.3x margin keuntungan lebih tinggi pada nisbah utiliti luaran 80% berbanding pelombong kos tinggi.
Rajah 2: Entropi Desentralisasi Di Bawah Senario Berbeza
Perbandingan entropi Shannon merentas tiga senario: kos homogen (entropi = 4.2), kos heterogen tanpa utiliti luaran (entropi = 3.8), dan kos heterogen dengan utiliti luaran (entropi = 3.1). Utiliti luaran mengurangkan desentralisasi sebanyak 26%.
5. Kerangka Teknikal
Kerangka matematik teras melanjutkan permainan perlombongan untuk memasukkan utiliti luaran. Masalah pengoptimuman pelombong menjadi:
$$\max_{h_i, x_{ij}} \left[ R \cdot \frac{h_i}{\sum_{k=1}^m h_k} + \sum_{j=1}^n r_j x_{ij} - c_i h_i \right]$$
Dengan kekangan: $\sum_{j=1}^n x_{ij} \leq h_i$ dan $x_{ij} \geq 0$
Ini membawa kepada keadaan keseimbangan: $\frac{R}{H} \left(1 - \frac{h_i}{H}\right) + \max_j r_j = c_i$
6. Contoh Kerangka Analisis
Pertimbangkan senario dengan tiga pelombong: Pelombong A (kos rendah, utiliti luaran tinggi), Pelombong B (kos sederhana, utiliti sederhana), Pelombong C (kos tinggi, utiliti rendah). Menggunakan analisis keseimbangan kami:
- Pelombong A memperuntukkan 80% sumber kepada tugas luaran apabila $r_j > 0.6R$
- Pelombong B mengikuti strategi campuran, mengimbangi ganjaran dalaman dan luaran
- Pelombong C memberi tumpuan utama kepada perlombongan tradisional melainkan ganjaran luaran melebihi $0.8R$
Agihan kadar hash yang terhasil menunjukkan Pelombong A mengawal 45% kuasa rangkaian, menimbulkan kebimbangan pemusatan walaupun utiliti total lebih tinggi.
7. Aplikasi Masa Depan
Integrasi beban kerja AI dengan konsensus rantaian blok membentangkan peluang signifikan. Hala tuju masa depan termasuk:
- Algoritma kesukaran adaptif yang mengambil kira nilai utiliti luaran
- Perkongsian kerja berguna berbilang rantaian untuk mengelakkan dominasi rantaian tunggal
- Kerangka kawal selia untuk pengesahan dan audit utiliti luaran
- Mekanisme konsensus hibrid menggabungkan PoUW dengan elemen bukti-pemilikan
Perkembangan terkini dalam pasaran inferens AI boleh mencipta nilai utiliti luaran $50B+ menjelang 2028, mengubah ekonomi perlombongan secara asas.
Analisis Pakar: Dilema Utiliti Luaran
Pandangan Teras
Kertas kerja ini mendedahkan ketegangan asas dalam sistem PoUW: utiliti luaran mencipta kecekapan ekonomi tetapi mengancam desentralisasi. Penulis betul mengenal pasti bahawa apabila pelombong boleh memperoleh ganjaran luaran substantif, keseimbangan perlombongan tradisional runtuh. Ini bukan hanya teoretikal—kami melihat ini berlaku secara masa nyata dengan syarikat AI memasuki perlombongan kripto.
Aliran Logik
Penyelidikan dibina secara logik dari model kos heterogen [19], tetapi sambungan utiliti luaran adalah di mana keadaan menjadi berbahaya. Kerangka matematik menunjukkan dengan elegan bagaimana pelombong rasional akan mengoptimum ke arah pemusatan apabila ganjaran luaran mendominasi. Metrik desentralisasi berasaskan entropi amat bijak—ia mengkuantifikasi apa yang kami ketahui secara intuitif: kerja berguna memusatkan kuasa.
Kekuatan & Kelemahan
Kekuatan kertas kerja terletak pada asas teori permainan yang ketat, mengingatkan kerja asas dalam [18] yang mendedahkan kelemahan dalam analisis keselamatan asal Nakamoto. Walau bagaimanapun, penulis memandang rendah implikasi kawal selia. Jika syarikat AI boleh membeli keselamatan rantaian blok secara efektif melalui pembayaran utiliti luaran, kami menghadapi potensi campur tangan kawal selia serupa dengan apa yang kami lihat dengan ICO pada 2018.
Pandangan Boleh Tindak
Arkitek rantaian blok harus segera melaksanakan had utiliti luaran dan cukai desentralisasi progresif. Penyelidikan mencadangkan protokol memerlukan mekanisme pelarasan dinamik yang bertindak balas kepada kepekatan utiliti luaran. Pelabur harus memantau projek PoUW dengan langkah anti-pemusatan terbina dalam—ini akan mengatasi prestasi dalam jangka panjang.
8. Rujukan
- Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System
- Eyal, I., & Sirer, E. G. (2014). Majority is not Enough: Bitcoin Mining is Vulnerable
- Carlsten, M., et al. (2016). On the Instability of Bitcoin Without the Block Reward
- Ball, M., et al. (2017). Proofs of Useful Work
- Zhu, J., et al. (2020). CycleGAN for Image-to-Image Translation
- Ethereum Foundation. (2023). Restaking and EigenLayer Technical Specifications