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当“算力地球”遇见区块链
  新华网 ( 2019-08-29 06:38:07 ) 来源: 《环球》杂志
 

    BOINC的底层区块链改造之旅一旦成型,可能会是2019年全球最大的区块链应用项目。除去规模效应,BOINC的区块链项目改造如果成功,将对人类经济社会生活产生重大影响。

高承实

  “信息的数字化进程催生了互联网革命,货币的数字化演进诞生了比特币浪潮,碳基文明向硅基文明的迈进,其本质是万物数字化的过程。人类文明在下一个百年最大的矛盾,是日益增长的数据处理需求与有限算力之间的矛盾。为解决这一矛盾,我们需要从无序的环境中抽取有序的算力来对抗整个世界的熵增。‘算力地球’正由此应运而生。”

  这段表述来自全球最大算力网络平台BOINC于8月14日发布的《算力地球白皮书》。为诸多尖端科研项目提供算力支撑的BOINC,计划用区块链技术和全球商业发展策略对该平台进行升级。

  “通过价值计算证明共识机制,算力将被用于支持科学研究,而在比特币的共识机制下,算力只能用于挖矿。”路透社此前在介绍“BOINC算力地球计划”时指出,结合了区块链和通证经济的算力,将成为推动人类文明进程的革命力量。

BOINC是什么

  “Berkeley Open Infrastructure for Network Computing”为BOINC的全称,即伯克利开放式网络计算平台。它是由加州大学伯克利分校计算机系于2002年开发上线的大型分布式计算系统,是当前全球最大的网络计算平台。

  BOINC最早是为支持科研项目SETI@home(搜寻外星文明发出的无线电信号)而开发的,后来逐渐应用于数学、医学、天文学、气象学等其他领域的顶尖科研项目。BOINC旨在将全球各地大量个人电脑及智能设备的闲置算力,提供给运行计算密集型应用的研究者,优化计算资源配置效率的同时推动科学的进步。

  BOINC的志愿计算网络在发展至今的17年间形成了一个庞大且活跃的算力网络。截至2019年3月,BOINC在全世界有超过400万注册用户,每天约6万台活跃的计算机以及约30 PFLOPS(每秒所执行的浮点运算次数)的显卡实时运算能力,该算力相当于世界排名第五的超级计算机,BOINC同时也是分布式计算领域最为人熟知的开源项目之一。

  自2002年至今,BOINC形成了以开发者为核心,以科研项目为节点,辐射全球各个地区及团队的多层次社区架构,其治理遵循集体共识。BOINC的代码库在GitHub上开源,由BOINC创始人大卫·安德森与社区贡献者共同维护。BOINC社区聚集了世界各地的IT行业从业者、开源系统贡献者与科研爱好者,在分布式计算领域拥有广泛的认可度及影响力。

  今天,有接近40个横跨数学、医学、天文学、气象学等领域的世界顶尖科研项目部署在BOINC上。作为一个链接全球海量设备的“超级计算机”,BOINC为人类尖端科学问题的突破做出了巨大贡献。

如何进行区块链改造升级

  不过,据BOINC Planet CEO杰森·李的演讲及相关图表,BOINC平台算力的增长幅度,远小于全球个人设备数和全球数据量的增长幅度。

  近年来,随着超算、云计算、边缘计算等技术的不断涌现,BOINC也遇到了发展的瓶颈,应用场景有限、分布区域失衡、缺乏激励机制等问题已经开始阻碍BOINC的进一步发展和壮大。

  于是,BOINC基金会与加州大学伯克利分校共同发起了“算力地球计划”。基于BOINC在过去17年的技术和生态积累,“算力地球”旨在将分布式计算的用户和网络规模扩展到新的水平,同时探索分布式算力的商业应用。

  通过引入代币经济机制及区块链、无服务计算等新兴技术,“算力地球”正打造下一代分布式云计算的基础设施,优化计算资源分配。

  BOINC区块链升级的具体工作除了优化软件界面、构建客户端P2P网络外,还设计了“价值算力证明共识机制”PoVC,实现可信任计算,并建设基于BOINC的无服务计算解决方案。

  “算力地球”的初期目标是将BOINC科研计算的算力提升至100 Petaflops,约为现有算力规模的三倍。在BOINC全网算力超过100 Petaflops后,“算力地球”将利用超额算力提供商业计算服务。

加持区块链前景向好

  聚焦区块链领域的媒体“链得得”曾指出,BOINC的底层区块链改造之旅一旦成型,可能会是2019年全球最大的区块链应用项目。除去规模效应,BOINC的区块链项目改造如果成功,将对人类经济社会生活产生重大影响。

  第一,BOINC的区块链改造无疑将对BOINC的发展起到巨大的推动作用。

  尽管BOINC从总的算力上而言已经是全球第一,但其算力全部来自广大参与者的志愿贡献,因此在可用算力的挖掘上,BOINC仍有巨大空间。尤其近些年,以个人PC、手机、物联网器件为代表的智能设备越来越多,其闲置的计算资源也越来越多。全球互联网地址从32位的IPv4过渡到128位的IPv6,也表明可供挖掘的计算资源储量颇丰。

  第二,BOINC的区块链改造将有可能重新定义“算力”。

  BOINC以COP代币的方式给算力提供者对应的经济回报,这将驱使更多参与者将个人闲置的计算资源投入到BOINC上的应用中。

  这些计算资源的总和将是一个极其惊人的数字,不但会突破人类生产生活中的计算资源瓶颈,甚至还有可能重新改写“算力”的内涵,拓展“算力”概念的外延,并将使完全基于志愿行为的计算能力聚合平台,转变为基于商业逻辑的算力聚合平台。这除了使BOINC获得更大的发展外,还将使社会上更多的闲置计算资源获得更加充分的利用。

  第三,BOINC区块链改造工作的开展,将带动更多同类项目的出现。目前,全球已经出现了一些同类项目,包括已经在BOINC上运行的Gridcoin项目。

困难与挑战

  BOINC加持区块链,尽管看起来很美好,但在实施过程中,也存在一系列难以克服的问题。

  一是代币如何流转流通。

  《算力地球白皮书》并没有区分算力需求方和算力提供方两类不同性质的用户,只指出用户可以通过以下两个环节得到COP代币:节点通过完成基于实际场景的计算任务(无论是志愿科学计算还是商业计算)来获得代币奖励;节点通过维护算力地球区块链共识(依靠RAC公平竞争生成合法区块)来获得记账奖励。

  对于算力需求方,只有获得大量的代币才有可能使其项目运行,那么能否通过以上两种方式快速获得足够的代币?如果无法获得足够的代币,其项目也就无法在系统上运行。

  对于算力提供方,获得代币以后,这些代币如何流通和价值兑换?如果这些代币没有流通和价值兑换渠道,就仍然还是原来意义上的积分,整个项目改造也就没有进行的必要了。

  二是两种不同类型的项目如何在同一个平台上协调运行。

  此前BOINC上运行的大部分项目是公益类科学计算项目,这些项目要解决的是关于全人类未来生存和发展的问题,且参与者的行为是自愿的,没有利益或物质上的回报。如果通过区块链改造,实施代币经济激励,给予参与者相应的利益回报,将会吸引更多商业项目在BOINC上运行。

  商业项目与原来的公益项目基于不同的业务逻辑,在利益回报面前,商业项目对计算能力的占用,会挤占公益项目对计算能力的需求。

  尽管此前在面对链得得关于“商业化版本是否影响原有社区用户”的疑问时,BOINC负责人解释,“BOINC商业化版本将继续为科研项目服务,甚至为更多潜在诺贝尔奖项目提供支持。”白皮书也提到,“科学计算与商业计算板块可以实现资源互补与网络规模的复合增长。”但在具体细节安排上,如何使商业计算项目和科学计算项目共处于同一个体系,是设计者还须进一步思考的问题。

  三是公益类科学计算项目资金从哪里来。

  BOINC进行区块链改造,对提供算力资源的用户提供相应的代币,这对商业计算项目当然是一个好的机制。但对于原有的公益性科学计算项目,其代币背后对应的资金,又该如何筹集?

  这些项目要解决的是全人类面临的共同问题,存在周期长、项目前景不确定、回报覆盖全人类等特点。众多参与者也是为了人类的共同发展,不求回报地贡献自己的算力资源。

  BOINC实施区块链改造,利用代币经济实施经济激励,公益性科学计算项目的代币激励如何实现价值兑现?公益性科学计算项目从哪里能够获得足够的资金,从而与商业计算项目同台竞争算力资源,是设计者和所有参与者将共同面临的一个选择上的问题。

  四是代币价值计算如何做到更科学合理。

  BOINC项目使用的算力包括了志愿者的CPU、内存、显示卡、GPU,也会占用一些硬盘空间。由于各项目的差异很大,所占用的内存和硬盘空间差别也很大。例如数学类项目对内存和硬盘的占用都比较少,而生命科学类的项目会占用较多内存与硬盘空间。此外,项目运行对志愿者的主机板、CPU、内存、硬盘、显示卡、电源、显示器、散热器以至网络,都会带来一定的耗损。

  如何对这些资源耗损准确计价,给予相应的代币,是极为困难的。BOINC此前采用的积分实际也面临这些问题,只是因为积分更多是一种荣誉,所以少有人计较。如果BOINC进行代币化商业改造,则须正视和解决这些问题。

  此外,这些不同类型的资源在不同时期也会发生价格上的相对变化,这就给BOINC的代币价值设计添加了更大的难度。实际上,脸书计划发行的天秤币(Libra),选取一篮子货币作为价值锚定,也面临着同样的问题,即这一篮子货币构成占比以及篮子内货币价值兑换比率发生变化,都将对天秤币自身的价格稳定造成影响。

  五是通缩型的代币模型不利于系统的长期健康发展。

  “算力地球计划”采用了比特币等大部分区块链项目采用的通缩代币模型,即代币总量恒定,并严格按照数学公式确定的节奏发行,同时还有相应的代币销毁机制。这必然带来代币价格的不稳定,属于通缩型的代币模型。

  当系统中流通的代币数量少于系统中运行项目所需要的代币数量时,必然造成代币价格上涨,持币人的理性选择就是持币观望,等待代币价格的进一步上涨,于是整个系统中可以流通的代币数量越来越少,进一步形成负反馈,造成整个系统无法正常运行。这对于系统的长期发展,不是好的选择。

  (作者系密码学博士、中国计算机学会区块链专业委员会通讯委员)

来源:2019年8月21日出版的《环球》杂志 第17期

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