到了
区块(kuài)链的时代,首先大家碰到的一个问题,就是当电脑(nǎo)开始变得越(yuè)来越多的(de)时候(hòu),我们要形成一个网,就是一个分布(bù)式(shì)的计算(suàn)机(jī)系统。比(bǐ)如说我们要(yào)有一个共同的数据库,然而(ér)到底谁有权(quán)来修改这个数据库?修改顺(shùn)序是什么?
这些分布式的计算机(jī),能不能有一个机(jī)制能够达到共识?大家首先想到(dào)的是,能(néng)不能有一个确定性(xìng)的算法(fǎ),来总(zǒng)指挥(huī)所(suǒ)有这些分布式的计算机,或者是做一些共同认(rèn)可的事情。
现在的情况就像当年(nián)的(de)永动机(jī),当年至少有(yǒu)1000多个专利研究永动(dòng)机。后来你们也知道,还是没有研究出永动(dòng)机。这(zhè)个(gè)跟分布式的计(jì)算(suàn)机碰到的问题一样,大家(jiā)想找(zhǎo)到一个(gè)确定性的算(suàn)法,能够告诉所有计算(suàn)机怎么(me)来进行,后来大家搞了半天,没(méi)人做得出来。
这(zhè)跟物理学(xué)的概(gài)念非(fēi)常(cháng)接近,如果在运动的(de)分子中间做一个墙(qiáng),隔成(chéng)两半(bàn),开一(yī)个小小的洞,当看见一个特别快的分子过来(lái)的时候,就把门打开,看(kàn)见一(yī)个特别慢的分子过来,就把(bǎ)门关起来。久而久之,这(zhè)边温(wēn)度非常(cháng)高,那边温度非(fēi)常低,一(yī)旦有了温(wēn)差之后(hòu),就可以造(zào)机器,用它来做功。很显然,这(zhè)是不可能(néng)的事情,一个完全稳定(dìng)的状态,达(dá)到热(rè)平衡的(de)状态,不能拿(ná)出来(lái)做功。
类似的,不可能有一些中央指挥的(de)机制,能用一个确定式(shì)的办法(fǎ)能够告诉这些计(jì)算(suàn)机怎么(me)来达到共(gòng)识、不让把熵增(zēng)得更大(dà)。
最(zuì)终不可(kě)能的原因,就(jiù)是热(rè)力学的第(dì)二点:整(zhěng)个系统的熵永远是增加的。
科学(xué)伟(wěi)大的(de)东(dōng)西(xī)总是不(bú)约而同的。热力学里面引进的熵的概念,计算机科(kē)学(xué)里面也引进了熵的概念。
今天来到区块链的时代,大家要找(zhǎo)到一个新的共(gòng)识机制(zhì),这样的话,如果用高(gāo)层次的原理(lǐ)来看的(de)话,我们就可以看得(dé)非常清楚:
要(yào)达到共识(shí),必(bì)然是一个(gè)熵减的行为,必然(rán)要排出去一部分熵。
今天的
比特币区块链(liàn)系统至(zhì)少在(zài)定性(xìng)上(shàng)是(shì)完(wán)全满足(zú)这(zhè)点的。一旦有(yǒu)了账本,就等于有了(le)货币,但是这必然(rán)会有代价,就是周(zhōu)围的熵也要增(zēng)加。所以在比(bǐ)特币的系统里面,我(wǒ)们要算哈希函数,计算过程(chéng)当中,熵就产生了。产生之后(hòu),就会达到(dào)子系统的共识,熵减,但是总的系统的熵是在增加。
这(zhè)是一个定(dìng)性的(de)结果,而不是(shì)一个定量的(de)结果,要达到一个单位的共识的话(huà),必然需要消(xiāo)耗掉一些熵,但是比特(tè)币是不是熵消耗(hào)得(dé)太多了?
这是一个非常非常有(yǒu)趣的(de)问题。有没有一个熵的(de)下限,也就是达到单位(wèi)共(gòng)识(shí)必然最少需要消耗多(duō)少熵(shāng),然后可(kě)以把现在比特币所消耗的熵跟最低的标准进行对比,看看是不是这个系统里面(miàn)可以进化。
计算机科学里(lǐ)面有一个类似的(de)结(jié)果:做(zuò)一个比(bǐ)特的运算消费的能量是室温的温(wēn)度转化(huà)成能量单位。但(dàn)是(shì)现在所有的计算机,每(měi)做一(yī)个比(bǐ)特的运算(suàn)所消耗(hào)的能量(liàng)是这个结果的一百万(wàn)倍。就此看来(lái),计(jì)算机今后能耗越(yuè)来(lái)越低(dī)是非常有可(kě)能的。
在区块链系统里(lǐ)面,我们面对同样一个(gè)问题(tí),大家不要认(rèn)为区块链只是发一些币,其(qí)实里面有非(fēi)常非常深刻(kè)的学(xué)问在里面(miàn),大(dà)家如果真是(shì)一个聪明(míng)的学生,能不能尝试证明一下里面最(zuì)低的(de)下(xià)限,即达到共识一(yī)定要花费(fèi)多(duō)少(shǎo)能量。
区块链里面也(yě)是一样的。大家(jiā)在试图从理论上证(zhèng)明达到共识(shí)一定(dìng)要花(huā)费(fèi)多少能量(liàng),有没有一个下限(xiàn)。如果证(zhèng)明了,说(shuō)不定也能把比特币(bì)的能耗降下来。
现在(zài)整个计算机系统里面,浪费的最多资源,其实是储(chǔ)存的资源。我在家里买了硬盘,10TB大小,但是我(wǒ)的照片(piàn)只(zhī)占(zhàn)用了1TB的空间。至少(shǎo)在很长的时间里面,剩余的这部(bù)分硬(yìng)盘空间是没(méi)用的。
现(xiàn)在有(yǒu)一个办法是(shì)在(zài)硬盘里(lǐ)面撒种子一(yī)样撒很(hěn)多的随(suí)机(jī)数,如果每个人(rén)都(dōu)买一个硬盘,只要(yào)来比较一下,新产生出来(lái)一个(gè)随机数,跟在座各位硬盘上所储存出(chū)来(lái)的随(suí)机数,谁最接近谁有权(quán)投票。这(zhè)是一个非常聪(cōng)明的办法(fǎ),是真正的(de)绿色的(de)虚拟货币。
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