到了(le)
区块链的时代,首先大(dà)家碰到的一个问题(tí),就是当(dāng)电脑开始变得(dé)越来越多的时候,我们(men)要形成一(yī)个网,就是一个分布式的计算机系统。比如说我们要有一个共同的数据(jù)库(kù),然而到底谁(shuí)有(yǒu)权(quán)来修改这个数据库?修改顺序是什(shí)么?
这些分布式的计算机,能(néng)不能(néng)有一个(gè)机制能够达到(dào)共(gòng)识?大家首先想到的是,能不能有一个确定性的算法(fǎ),来总指挥所有这些(xiē)分布式的计算机(jī),或(huò)者是做一些共同认可的事情。
现(xiàn)在的情况就像当年的永动机,当(dāng)年至少有1000多个专利研究永动机。后来你们也(yě)知道,还是没有研究出永动机。这(zhè)个跟(gēn)分布式的计算机碰到的问(wèn)题(tí)一样,大家想(xiǎng)找到一个(gè)确定性的算法,能够告诉(sù)所有计算机怎么(me)来进行,后(hòu)来大家搞了(le)半天,没人做得出来。
这跟物理(lǐ)学的概念(niàn)非常接近,如果(guǒ)在运动的分子中(zhōng)间做一个墙(qiáng),隔成两半,开一(yī)个小(xiǎo)小的洞,当看见一个特别(bié)快的(de)分子过来的时候,就把门打(dǎ)开,看见一个特别慢的分子过来,就把门关起来。久而久之(zhī),这边温度非常高,那(nà)边温度非常低,一旦(dàn)有(yǒu)了温差之后,就可以造机器,用它来做功。很显然(rán),这是(shì)不可能的(de)事(shì)情,一个完(wán)全(quán)稳定(dìng)的状态(tài),达到(dào)热平衡的状态(tài),不能拿出来做(zuò)功。
类似的,不(bú)可能(néng)有(yǒu)一些中央指挥的(de)机制,能用(yòng)一个确定式的办(bàn)法能够告(gào)诉这(zhè)些(xiē)计算机怎么来达到共识、不(bú)让把熵(shāng)增得更大(dà)。
最终不可能的原因,就是热力学的第二点(diǎn):整个系统的熵(shāng)永远是(shì)增加的。
科学伟大的(de)东(dōng)西(xī)总是不约(yuē)而同的。热(rè)力(lì)学里(lǐ)面引(yǐn)进的熵的概念,计(jì)算机(jī)科学里面也引进了熵的(de)概念(niàn)。
今天来到区块链(liàn)的时代,大(dà)家要找到一个新的共识机制,这样的话(huà),如果用高层次(cì)的(de)原理来看的话,我们就可以(yǐ)看得非常清(qīng)楚:
要达到共识,必然是(shì)一个熵减的行为,必(bì)然要排出去(qù)一部(bù)分(fèn)熵。
今天的(de)
比特币区块链系统至少在(zài)定性上是完全满足这点的。一旦有了账本,就等于有了(le)货币,但是这必然会有代价,就是周(zhōu)围的熵也要增加。所以在(zài)比(bǐ)特币的系统里面,我们要算哈(hā)希函数,计算(suàn)过程当中(zhōng),熵就产生了。产生之后,就(jiù)会(huì)达(dá)到子(zǐ)系统的共识,熵减,但是总的系统的熵是在(zài)增加。
这(zhè)是(shì)一个定性的结果,而(ér)不是一个定量(liàng)的结果,要达到(dào)一个(gè)单位的共识的(de)话,必(bì)然需要消耗掉一些熵(shāng),但是比特(tè)币是(shì)不是(shì)熵消耗得太多了(le)?
这(zhè)是一个非常非常有(yǒu)趣的(de)问题。有没有一个熵的下限,也就是达到(dào)单位共识必然最少需要消(xiāo)耗多少熵(shāng),然后(hòu)可以把现在比特(tè)币所消耗的熵跟最(zuì)低的标(biāo)准进行对比(bǐ),看看是(shì)不是这个系统里面可以(yǐ)进化。
计算机科学里面有一个类似(sì)的结(jié)果:做(zuò)一个(gè)比特的(de)运算(suàn)消费的(de)能量(liàng)是室温的温度转化成能量单位(wèi)。但是现在(zài)所有的计算机,每做(zuò)一个比特(tè)的运算所消耗的能量是(shì)这个结(jié)果的一百万(wàn)倍。就此看来,计(jì)算(suàn)机今(jīn)后能(néng)耗越来越低(dī)是(shì)非常有可能的。
在区(qū)块(kuài)链系统里面,我们面对(duì)同样一个问题,大(dà)家不要(yào)认(rèn)为区块链只是发一些币,其实(shí)里(lǐ)面有非常非常深刻的(de)学(xué)问在里面,大家如果(guǒ)真是(shì)一个聪明的学生,能不能尝(cháng)试证(zhèng)明一下里面最低的下限,即(jí)达到(dào)共识(shí)一(yī)定要花费多少(shǎo)能(néng)量。
区块链(liàn)里面也是一样的。大家在(zài)试图从理(lǐ)论上(shàng)证明(míng)达到共识一定要(yào)花费多少能量,有没(méi)有一个下限。如果证明了(le),说不(bú)定(dìng)也能把比特币的能耗降(jiàng)下(xià)来。
现在整个计(jì)算机系统(tǒng)里(lǐ)面,浪(làng)费的最多(duō)资源,其实是储存的资(zī)源。我在(zài)家里买(mǎi)了硬(yìng)盘(pán),10TB大小,但是我的照片只占用了1TB的空间。至少在(zài)很长的时(shí)间里面,剩余的这部分硬盘空间是没用的。
现在有一个办法是在硬(yìng)盘里面撒(sā)种子(zǐ)一(yī)样(yàng)撒(sā)很(hěn)多的随机数,如果每个(gè)人都买一(yī)个硬盘(pán),只(zhī)要来比较一(yī)下(xià),新产生出来(lái)一个随机(jī)数,跟在(zài)座各位(wèi)硬盘上所储存出来的随机数,谁最接近谁有权投票。这是一个非(fēi)常聪明的办法,是真正的绿色(sè)的(de)虚(xū)拟(nǐ)货币。
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