A prova de trabalho do Bitcoin pode ser mais eficiente, afirma a IBM Research

Prova de trabalho (PoW), o mecanismo de consenso que protege o Bitcoin e vários outros blockchains de Criptomoeda , deu à Tecnologia a reputação de consumir muita energia.

De fato, um argumento comumente apresentado é que um exército de computadores especializados, todos correndo para resolver algum problema matemático arbitrário, pode acabar consumindo tanta eletricidade quanto um país pequeno.

No entanto, cientistas da IBM Research, braço de P&D da gigante da tecnologia, afirmam ter encontrado uma maneira de remodelar e combinar arquiteturas de blockchain, incluindo PoW, chegando ao que eles chamam em um artigo de "ponto ideal" para eficiência energética, escalabilidade e segurança.

Anunciado quarta-feira, sua Confira decorre da aplicação de PoW a um caso de uso muito diferente, a internet das coisas (IoT), e executaria nós de blockchain dentro dos dispositivos conectados.

O problema que eles enfrentaram é que, diferentemente do hardware especializado de mineração PoW para criptomoedas, como ASICs e GPUs, os dispositivos IoT variam amplamente em seu poder computacional e recursos de energia. Afinal, IoT é umacategoria amplaque inclui tudo, desde sensores de temperatura de bolso até automóveis conectados à internet.

Dessa forma, todos ou alguns dos dispositivos em uma rede IoT podem não ser capazes de resolver quebra-cabeças de PoW muito complexos. Daí o ímpeto de tornar o PoW energeticamente eficiente, de acordo com o artigo dos pesquisadores da IBM:

"A eficiência na IoT pode ser definida como uma utilização ótima de recursos de hardware e energia. Portanto, para atingir isso, os dispositivos IoT no blockchain devem utilizar recursos e energia de forma ótima para manter e progredir o blockchain."

A solução proposta aproveita o fato de que nem todos os nós de uma rede precisam se envolver na mineração. (Muitosusuários dedicados de Bitcoin , por exemplo, simplesmente execute nós completos para verificar o trabalho dos mineradores e KEEP -los honestos.)

Trabalhando em uma rede de teste, ou ambiente de blockchain simulado, os pesquisadores da IBM têm dividido os nós em pequenos grupos de 250 a 1.000 e então permitido que um algoritmo decida qual proporção de cada grupo deve fazer o trabalho de mineração, dependendo da quantidade de energia usada por cada nó e da segurança necessária. Isso, eles dizem, obtém resultados ótimos em termos de conservação de energia enquanto preserva a segurança.

"No momento, vemos blockchains como sistemas peer-to-peer totalmente planos, nos quais todos os nós têm que fazer as mesmas coisas, competir uns contra os outros para obter aquela recompensa de mineração, por exemplo", disse o Dr. Emanuele Ragnoli, líder técnico da IBM Research - Irlanda, à CoinDesk. "Mas você T precisa que todos façam o mesmo tipo de trabalho."

Ragnoli disse que queria criar um "ecossistema em camadas" no qual diferentes pares pudessem fazer coisas diferentes, graças a algoritmos inteligentes que agrupam nós de acordo com sua capacidade e atribuem tarefas específicas a eles.

"Alguns dos nós fazem o PoW completo, como você tem no Bitcoin", disse Ragnoli. "Eles fazem isso por causa da análise por trás do blockchain, que pode realmente ver se um dispositivo pode fazer esse tipo de trabalho e colocar esse dispositivo de acordo em um cluster de outros dispositivos aos quais será atribuído um certo tipo de consenso."

Os "sub-blockchains" mantidos por esses grupos de nós são então conectados usando tecnologias de interoperabilidade como Cosmos e Polkadot. Em um aceno a essa colcha de retalhos, a equipe de pesquisa da IBM apelidou seu projeto de laboratório de "Hybrid IoT Blockchain".

Economia de máquinas

Dando um passo atrás, o trabalho da IBM Research é parte de um esforço mais amplo para criar uma futura economia de máquina para máquina, na qual os dispositivos teriam suas próprias carteiras de blockchain e negociariam entre si (imagine um carro autônomo pagando a outro pelo direito de passagem).

Mas Ragnoli é realista sobre a escala do desafio da IoT para blockchains, dizendo que esse mundo ainda está a um "enorme conjunto de saltos" de distância.

Tentando pegar um pedaço pequeno, sua equipe investigou como um ecossistema de máquina para máquina poderia funcionar em um ambiente industrial, conectando atividades de fabricação de ponta entre várias fábricas na Holanda. (A IBM T identificou as empresas envolvidas, mas disse que há um consórcio no horizonte.)

"Hoje em dia, na indústria 4.0, ou manufatura, você tem muitas fábricas diferentes que colaboram entre si para criar um único produto", disse Ragnoli. "Então você tem sensores, máquinas, até mesmo algoritmos e análises operando em diferentes fábricas, e dentro da mesma fábrica, que precisam interoperar entre si."

Ao vincular esses dispositivos de fábrica com o modelo híbrido, a IBM descobriu que organizar os nós em clusters de cerca de 250, com 7% desses sub-blockchains realizando PoW, alcançou o melhor em termos de escala, sem sacrificar a segurança arduamente conquistada associada ao PoW.

"Estamos pegando algoritmos de consenso comuns como PoW, a visão do Cosmos, ETC, e estamos alterando maneiras de juntá-los. A maneira como estamos projetando isso é como pequenos blocos de Lego, movidos pela camada de IA", disse Ragnoli.

IA e blockchain

O projeto de pesquisa da IBM é notável porque sugere que os requisitos determinísticos dos blockchains podem ser combinados com a caixa-preta da IA, permitindo que algoritmos de aprendizado de máquina alterem o formato dos blockchains para se adaptarem às limitações de energia ou latência, sem comprometer a segurança.

Dessa forma, isso parece abrir as portas para um espaço de design totalmente novo.

"Por que não aumentar o blockchain com análises e algoritmos de IA que podem realmente moldar o blockchain de uma forma que o ajude a superar algumas das limitações que existem atualmente?", disse Ragnoli.

No caso da IoT, a maneira como isso funciona é que a IA recebe como entrada os dispositivos IoT que estão no sistema e os recursos disponíveis desses dispositivos. Ela também avalia os requisitos gerais de segurança do sistema e decide quais e quantos dispositivos estão minerando, a dificuldade de PoW, a taxa de geração de blocos, o tamanho do bloco e tenta equilibrar entre a segurança necessária e a escalabilidade.

Portanto, os dispositivos de IoT ainda podem executar suas tarefas específicas de aplicação, como processamento de dados, e simultaneamente continuar a minerar blocos.

Então, como esse trabalho poderia impactar o mundo das criptomoedas? Dizer meramente que o PoW só precisa ser melhor organizado é como dizer que o mercado livre poderia ser mais eficiente.

Ragnoli disse que pode haver uma possibilidade de alterar a maneira como os sistemas de negociação funcionam de forma dinâmica com diferentes moedas, acrescentando:

"Não cheguei a ponto de alterar o consenso criptográfico interno — embora essa seja, na verdade, uma direção muito interessante a ser explorada."

Imagem da IBM via arquivos de consenso