撥開區塊鏈的雲霧，攻破三元悖論的不可能
長久以來，資料安全是人工智慧行業內的熱門話題和痛點之一，區塊鏈技術憑藉自身去中心化、匿名化等特點，不僅確保領域內資料共享的安全性及私密性，還在一定程度上避免了資料孤島的情況發生。它與人工智慧技術的有機結合，正在為智慧城市、醫療衛生、食品安全等領域注入更多的可能性。
儘管區塊鏈技術在諸多場景中逐步應用 ， 但這項技術長期面臨「不可能三角」（也稱三元悖論）的技術瓶頸。無論採取哪種共識機制來決定新區塊的生成方式，區塊鏈網路模型都無法同時兼顧效能、安全、去中心化這三項要求，最多隻能滿足其中兩項而犧牲另外一項。
由創新工場人工智慧工程院副院長兼執行董事王嘉平參與撰寫的，基於非同步共識組 Monoxide 區塊鏈擴容方案的研究論文，在去年 12 月被計算機網路學術會議 NSDI 錄用。這篇論文詳細闡釋了 Monoxide 的優勢和特性，有望打破「不可能三角」這一長期阻礙區塊鏈效能的瓶頸。
（創新工場人工智慧工程院副院長兼執行董事王嘉平與 NSDI 會議主席 Jay Lorch | 創新工場）
資料暗箱
進入雲服務時代後，面對全球的海量資訊，我們更依賴於搜尋引擎和推薦系統提供的網頁和資訊流推送內容。這些系統和產品左右著使用者的「所見」，甚至通過人工智慧技術的加持，主打「千人千面」的內容呈現方式。雖然這些服務系統的背後恪守著諸多規則，但它畢竟由人為建立，依附於機器去嚴格執行。
現有的服務系統基於計算所構建的規則愈發強大。不過，最初的計算卻很簡單。計算的目的是為了完成任務，計算過程全部掌握在使用者手中。王嘉平表示，從 Web 時代開始，移動網際網路讓這件事變得不一樣。尤其是在雲服務體系當中，規則被認為是計算的核心。我們日常使用的很多服務，背後都是受這些規則所驅動：「比如網頁推薦和資訊流，或主打撮合型服務的網約車程式，使用者很少去思考系統規則的背後究竟是為使用者服務，還是服務提供商謀取利潤的工具。」
事實上，二者皆存在。
大型線上服務商的背後是成千上萬伺服器 24 小時運轉，它服務每個人，又去了解每個人的喜好，並針對性地優化服務質量和業務流水。
Google 作為全球最大的搜尋引擎公司，曾提出「不作惡」的口號，是因為技術本身存在作惡的嫌疑，所以 Google 才會用這句 slogan 為自己樹立行業標杆。也正因這種計算正規化，導致了它有一個冠冕堂皇的理由：收集使用者的公開資料和隱私資料變為一種理所應當，成為使用者隱私問題的罪惡之源。
行業從業者清楚，這些規則對使用者而言並不透明，並可以在暗處操縱。尤其是線上服務的規模近乎影響到所有人時，這件事情更需要關注和警惕。
線上服務系統最初源自於基於伺服器的計算正規化。伺服器的邏輯認為，所有的計算都在資料中心發生，它隱含了兩件事情：一是計算過程完全由自己控制和制定，並且可以隨時改變其中的規則；二是使用者沒有辦法獲悉整個計算過程。
（王嘉平現任創新工場執行董事，投資方向為區塊鏈和人工智慧，曾主導了對位元大陸的首輪機構投資，成為其首輪三大主要投資方之一 | 創新工場）
打破資訊不對稱
提到區塊鏈，公眾脫口而出的詞彙更多是數字貨幣，但區塊鏈的本質並不能和數字貨幣劃上等號，「大家看到的比特幣只是區塊鏈技術支撐的應用之一」，王嘉平強調。
很明顯，當下區塊鏈行業資訊不對稱的現象嚴重。「那些人鼓吹區塊鏈是萬能的人，從一開始就讓大家就對區塊鏈產生誤解，覺得區塊鏈是一個不可篡改的資料庫，這種理解明顯歪曲了事物原貌。
區塊鏈的本質是讓計算規則不被改變。它作為一種全新的計算正規化，讓系統內的規則在全網公開透明，且規則一經部署無法私自改變。而系統內涉及的資料，建立的狀態，可以是任何型別的資料結構。
不同於伺服器的計算邏輯，區塊鏈新的計算方式要求以使用者為結點，計算過程是一次又一次地被全球不同的計算機接力完成，而不是停留在一臺特定的計算機裡面執行。
它改變了原來的計算方式，擺脫了由硬碟儲存、CPU 程式碼等軟硬體對計算結果的絕對控制。它擁有一份完整的規則，譬如應該如何完成計算，怎樣利用資料做輸出和輸入。當這套規則執行在網路內時，它允許所有人蔘與進來，但任何人都沒有辦法在計算的過程中篡改規則，否則計算結果不會被承認。這使得區塊鏈的計算正規化具有一種「獨特的能力」。
王嘉平認為，判斷一項新興技術的價值和潛力，歸根到底是看其是否具備一些新的能力和實實在在的技術突破。區塊鏈以數字化和形式化的業務場景為前提，構建了一個不受人為因素控制的、牢不可破的規則。正因為這種技術的獨特性，才賦予了區塊鏈支撐未來新業務和新應用的市場機遇。
（在接力計算的過程中，無法預測下一次計算會在哪個結點完成，但區塊鏈會基於 P2P 網路協議把資料或計算結果同步到網路上 | 創新工場）
分而治之
眼下，區塊鏈技術存在的明顯缺陷是效能問題。要知道，區塊鏈系統要求每一臺計算機同步整個網路裡面的資訊和狀態，這導致了全網效能實際上只有一臺計算機的儲存、通訊和計算能力，這正是比特幣進展遲緩的主要原因。
當然，它的解決方案顯而易見，因為工作量巨大，不必讓所有的計算機重複所有的工作，可以對計算機分組並參與分片的工作，這種「分而治之」的思路，在網際網路的發展歷程當中，被大量的使用，也為為網際網路系統性能的提升做出了卓越的貢獻。
王嘉平介紹，分散式計算系統資料量之大，以至於當今世界上任何機器都無法獨立勝任這份工作。而分散式計算的「伸縮性」可以很好地把儲存資料和其相應的計算切分成若干塊，利用普通的標準化 SKU，讓多臺計算機共同參與計算，不再需要打造超大型計算機。
去年 12 月，計算機網路頂級學術會議 NSDI 宣佈錄用由王嘉平參與撰寫的區塊鏈研究論文，該論文提出名為非同步共識組 Monoxide 的區塊鏈擴容方案，並可以在由 4.8 萬個全球節點組成的測試環境中，實現比比特幣網路高出 1000 倍的每秒事務處理量，以及 2000 倍的狀態記憶體容量。
（理論上，Monoxide 模型可以將一個單鏈共識演算法的橫向擴充套件倍數提升到 10 萬量級 | 創新工場）
論文中的非同步共識組——Monoxide 模型，是一個併發的多鏈系統，每一個鏈稱為「共識組」，即把整個網路的共識和計算分成若干組，它們互相獨立，並行工作，分攤網路裡的部分工作量。這種思路聽起來直白簡練，但事實上，要在區塊鏈系統完成這樣一項設計，並且保證安全和公平開放的特性，是非常有挑戰的。
（Monoxide 模型打破了「不可能三角」的制約，在滿足安全、高效能和去中心化的三角特性前提下，儘量不引入額外的實體，不引入額外的機制 | 創新工場）
「網際網路技術講究容錯性，它在內部部署不需要考慮惡意結點的存在，允許機器的失效和突然宕機，但是在區塊鏈系統當中，任何人都可以參與進來，這意味著它不僅僅需要容錯，還要保證安全，這就要求它必須具備通過協議、密碼學、共識技術等，去抵擋網路當中某些惡意結點的出現」，這是區塊鏈系統實現「分而治之」的設計思路最有挑戰的地方，王嘉平認為。
非同步共識組本質上是為了改善區塊鏈效能，它有兩個非常重要的指標：一是吞吐量（TPS），二是狀態容量。
吞吐量在業務層面意味著流量，意味著使用者的活躍度。在 Monoxide 系統內，吞吐量不是一個定值，而是具備可伸縮的特性。只要給定足夠多的計算資源，那麼整個網路的吞吐量就可以實現線性提升。在試驗階段，Monoxide 成功在一千多臺計算機上部署四萬多個結點。
而狀態容量則是系統承載使用者量的天花板，它的空間量決定了區塊鏈系統記錄使用者狀態（又稱賬簿）的多與少。因為區塊鏈儲存使用者資料需要放在記憶體裡面，確保其驗證交易能夠隨時訪問。
狀態容量以前始終是一個單機容量，幾乎沒有得到過提升。但實際上，狀態容量可以隨著更多的計算機參與而得到線性提升。「比如 Monoxide 現在用 2048 個分片，再全網達到一萬多的 TPS，狀態容量的大小是幾個 T。當我們把分片分到幾十萬的量級，足以滿足支付寶整個業務量。」王嘉平透露，Monoxide 將在今年 8 月上線測試網路，供開發者做技術評估。
應用暢想與自證清白
區塊鏈構建的規則，要被完全數字化和形式化，確保所有的東西都能被計算。譬如現階段用區塊鏈技術去衡量道德，所有的計算機都無能為力。因此，區塊鏈所涉及到的資訊，需要被影射後才能成為鏈上的資料，觸達一些新的業務。
王嘉平表示，用計算構建信任的區塊鏈技術，可以在供應鏈、金融、食品安全、醫療衛生、防偽溯源等業務場景大有可為，它傳遞了信任關係，讓不同產業間的上下游企業更好地相互協作。
比如一家溯源公司不可避免地要跟很多企業打交道，卻始終繞不開「憑什麼把資料給你」的問題。「給了你資料以後，萬一你利用這些資料做其他的事情，我怎麼控制，把你養大了，未來給我搞事情怎麼辦」，王嘉平強調，區塊鏈最大的意義不是圍繞業務展開，而是給業務增加一個很好的溼潤劑。
大家做的都是跟溯源相關的計算，不能任意部署其他計算，也不能任意把資料拿作他用，這是區塊鏈的技術保障。「倒不是說區塊鏈本身在承載什麼樣的計算，而是說它給了大家一個可以去相信的支點，這個信任保證不是任何人的背書，而是來自於密碼學和共識技術」，王嘉平說道。
再比如金融支付領域過去受到貨幣兌換、手續辦理等因素的制約，跨國支付往往需要花費較高的時間成本，難以高效完成。而在具有公開、不可篡改屬性的區塊鏈技術的幫助下，交易雙方的信用機制將得到保障，並且大幅提升系統的運轉效率，降低業務成本，能夠有效推動跨境支付在商業領域中的發展。
除此之外，保證計算被執行這件事情會有很大的價值，譬如就徵信、稅務和專利保護問題，這些事情在區塊鏈裡未來一定會發生，並深入到社會的每個角落。
對於業務本身來講，自證清白是規避風險，明晰責任。比如醫療衛生、智慧城市，都需要做一些與公有資料和私有資料相關的計算和服務。對於那些想渾水摸魚的企業來說，唯有用「良幣驅逐劣幣」的正向迴圈手段對付他們。
每逢基礎設施的更替，都會導致企業盈利模式的變化。王嘉平推測，從網際網路技術到區塊鏈技術的更替同樣會經歷類似的陣痛期。商業公司需要在「提高使用者服務質量」和「盈利賺錢」中權衡，這個平衡點目前區塊鏈尚不能支撐，如果讓計算機自證清白，這項新技術，或許不是區塊鏈，也不是當年蘋果提出的「端到端加密」的概念，還有賴於未來其他技術的發展。
圖片來源：創新工場
責任編輯：周小丹