到了
区(qū)块链的(de)时代,首先大家碰到的一个问题,就是当电脑开始变得越(yuè)来越多的时候,我们要形成一个网,就(jiù)是一个分布式的(de)计(jì)算机系统。比如(rú)说我们要(yào)有一个共同(tóng)的数据库,然而到底(dǐ)谁有权来修改这个(gè)数据(jù)库?修改(gǎi)顺序是什么?
这些分布式的计算机,能不能有一(yī)个机(jī)制能(néng)够达(dá)到(dào)共识?大家(jiā)首(shǒu)先想(xiǎng)到的是,能(néng)不能(néng)有一个确定性的(de)算法,来(lái)总指(zhǐ)挥所有这些分布式(shì)的计算机,或者是(shì)做一些共同认可的事情。
现在的情况就(jiù)像(xiàng)当年的永动机,当年至少有1000多(duō)个专利研(yán)究永动机。后来你们也知道(dào),还是没(méi)有研究出永动机(jī)。这个跟分布式的计算机碰到的问题一样,大家想找到一个(gè)确定性的算法(fǎ),能够告诉所有(yǒu)计算机怎么来(lái)进行,后来大家(jiā)搞了(le)半天(tiān),没人做得出来。
这跟物理学的概念非常接近,如(rú)果在运动的分子中间做一个(gè)墙,隔成两(liǎng)半,开一个(gè)小小的洞,当看见一个特别快的分子过来的时候,就把门打开(kāi),看见一个特别慢的分(fèn)子过来,就把门关(guān)起来。久而(ér)久之,这边(biān)温度非常高,那边温(wēn)度非常低(dī),一旦有了温(wēn)差之后,就可以造机器,用它来做功(gōng)。很显(xiǎn)然,这是不可能的事情,一个完全稳定的状态(tài),达到(dào)热平衡的状态,不能(néng)拿出来(lái)做功。
类似(sì)的(de),不可(kě)能有一(yī)些中央指(zhǐ)挥的(de)机制,能用一个确定式的办法能够(gòu)告诉(sù)这些(xiē)计算机怎么来达到共识、不让把熵增得更(gèng)大。
最终不可能的原(yuán)因,就是热力学(xué)的第二(èr)点(diǎn):整个系(xì)统的熵永远(yuǎn)是增加的(de)。
科(kē)学(xué)伟大的(de)东(dōng)西总是不(bú)约而同的。热力(lì)学里面(miàn)引进的熵的概(gài)念,计算(suàn)机科学里面也引进了熵的概念(niàn)。
今天来到区块链的时代,大(dà)家要找到一个新的共(gòng)识(shí)机制(zhì),这样(yàng)的话(huà),如果用高层次的原理来看的话,我们就可以看得非常(cháng)清楚:
要达(dá)到(dào)共识,必(bì)然是一个熵(shāng)减的行为,必然(rán)要排出去一部分熵。
今天的(de)
比(bǐ)特(tè)币(bì)区块链(liàn)系统至少在定性上是完(wán)全(quán)满足(zú)这点的。一旦(dàn)有了账本,就(jiù)等于有了货币(bì),但(dàn)是这必(bì)然(rán)会有代(dài)价,就是(shì)周围的熵也要增加。所以在比(bǐ)特币的系统里面,我们要算哈希函数(shù),计算过程当中,熵就产生(shēng)了。产(chǎn)生之后,就会(huì)达到子系统的共识,熵减,但是总的系统(tǒng)的熵是在增加。
这是一个定性的(de)结果,而不(bú)是一个(gè)定量(liàng)的结果,要达到一(yī)个(gè)单位的共识的话,必然(rán)需(xū)要消耗掉一些熵(shāng),但(dàn)是比特币是不是熵消耗得(dé)太多了?
这是一个非常非常有趣(qù)的问题。有没有一个熵的下限,也就是达(dá)到单位共识必然最少需要消耗多少(shǎo)熵,然后可以把(bǎ)现在比特币所(suǒ)消耗的熵(shāng)跟最低的标准进行对(duì)比,看看是不是这(zhè)个系统(tǒng)里面可(kě)以进化。
计算机科学(xué)里(lǐ)面有一(yī)个类似的结果:做(zuò)一个(gè)比特的运算消费的(de)能量是室(shì)温的温度转(zhuǎn)化成能量单位。但是现在所有(yǒu)的(de)计算机,每做一个比特的运算所消耗的能量是这(zhè)个结果的一百万倍。就此看来,计算(suàn)机今后能耗(hào)越来越低(dī)是非(fēi)常(cháng)有可能的。
在区块链系统里面(miàn),我(wǒ)们面对同样一个问题,大(dà)家不要认为区块(kuài)链只(zhī)是发一些币(bì),其实(shí)里面有非常(cháng)非常深刻(kè)的(de)学(xué)问(wèn)在里(lǐ)面,大家如(rú)果真是一个(gè)聪明(míng)的学生,能不能尝试证明一下里面最低(dī)的下(xià)限,即达到共识一定要(yào)花费多少(shǎo)能量。
区块链里面(miàn)也是一样的。大(dà)家在试图从理(lǐ)论上(shàng)证明(míng)达到共识一定要花费(fèi)多少能量,有(yǒu)没(méi)有一个下(xià)限。如果证明了,说不定(dìng)也(yě)能把(bǎ)比特币的能耗降下来。
现在整个(gè)计算机(jī)系(xì)统里(lǐ)面,浪费的最多资(zī)源,其实是储存的资源(yuán)。我在家里买(mǎi)了硬盘,10TB大(dà)小(xiǎo),但(dàn)是我的(de)照片只占用了1TB的空间。至少在很长的时(shí)间里面,剩(shèng)余的这部(bù)分硬盘(pán)空间是没(méi)用的。
现在(zài)有一个(gè)办法是在硬盘里面撒种子一样撒(sā)很多的(de)随机数(shù),如果(guǒ)每(měi)个(gè)人都(dōu)买一个(gè)硬盘,只要(yào)来比较(jiào)一下,新产生出来一个随机(jī)数,跟在座各位硬盘上所储存出来的(de)随机数,谁最接近谁有权投票(piào)。这是一个非常聪明的办法,是(shì)真正的绿色的虚(xū)拟货币。
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