Мы в соц.сетях
Главная » Аналитика » Holochain: более экологичная альтернатива блокчейну?
Holochain: более экологичная альтернатива блокчейну?
Опубликовано 30.05.2021

Сатоши Накамото и судьба человечества

О термодинамике Биткоина, Dogecoin, Ethereum и Holochain

Автор: Пол Д’Ауст

(по ссылке вы получите постоянный кэшбэк комиссий 20% на бирже Binance, зарегистрируйтесь сейчас по уникальным условиям — воспользоваться можно будет позже)

Если вы интересуетесь криптовалютой, в какой-то момент вы обязательно столкнетесь с Илоном Маском, основателем Tesla и придворным шутом Twitter. У него есть категоричная позиция, которой он не боится поделиться. По-видимому, он еще и не боится в случае чего полностью ее поменять. Например, из-за экологических проблем, связанных с майнингом криптовалют.

Илон Маск Биткойн

Тесла приостановила прием платежей в биткойне. Мы обеспокоены ростом использования при майнинге и транзакциях Биткойна ископаемого топлива, особенно угля – у которого один из наихудших показателей вредных выбросов в атмосферу.
Криптовалюта – это хорошо, по ряду причин. Мы верим, что у нее есть будущее, но этого нельзя добиваться ценой такого ущерба окружающей среде.
Tesla не будет продавать биткойны и мы планируем вернуть возможность оплаты в биткойне, как только майнинг перейдет на более экологичные источники энергии. Нам также интересны другие криптовалюты, для которых расход энергии на транзакции меньше 1% от показателя Биткойна.

Среди того фурора, который произвели высказывания Маска, я также чувствую растущее недовольство по поводу потребления энергии невзаимозаменяемыми токенами (NFT) – основанными на блокчейне сертификатами собственности на цифровое искусство. Один художник, Джоани Лемерсье, подсчитал, что на продажу шести его работ ушло больше электроэнергии за десять минут, чем на всю его мастерскую за предыдущие два года.

NFT и электроэнергия

Сравнение потребления энергии в студии Джоани Лемерсье с 2017 по 2020 год с затратами энергии на производство 6 NFT за 10 минут.
Источник.

Конечно, определить реальное воздействие блокчейна на окружающую среду непросто. Некоторые утверждают, что здесь не подходит формула “киловатты на транзакцию”.  Другие утверждают, что примерно три четверти электроэнергии, используемой для добычи блоков, поступает из возобновляемых источников. При этом третьи говорят, что возобновляемые источники это скорее 40%, а большая часть остальной энергии поступает из угля и природного газа.  Наконец, сторонники криптовалюты утверждают, что она стимулирует использование возобновляемых источников энергии и, возможно, намного более экологична чем всемирная банковская система.

Но по мере того, как блокчейны становятся популярнее, а их токены растут в цене, растет количество майнеров и увеличивается общее потребление электроэнергии. Даже если отталкиваться от более позитивных оценок, согласно которым невозобновляемые источники энергии составляют в общей массе всего 25%, при таком общем энергопотреблении это все равно очень много.

Публичные блокчейны потребляют так много электроэнергии, потому что сталкиваются с высокой энтропией. В термодинамике энтропия – это шум, отходы, бессмысленность. Проблема, которую пытается решить блокчейн — создать систему, надежно защищенную от действий недобросовестных пользователей. Эти “нечестные игроки” по сути представляют собой энтропию.

Каждый раз, когда накапливается энтропия, нужно потратить много энергии, чтобы переместить ее куда-то ещеВыскажу непопулярное мнение: Биткойн по большому счету конвертирует недобросовестность в CO₂. Это просто физика.

Да, мы все понимаем. Планета страдает из-за Биткойна, Ethereum и NFT. Но существуют более “экологичные” варианты консенсуса, а также протоколы “второго слоя”, которые могут улучшить ситуацию. И я ценю эти инновации. Если человечество собирается использовать блокчейн технологии, ему нужно найти способы сделать их более экологичными.

Но нельзя игнорировать два важных вопроса: независимо от того, как достигается консенсус, нужен ли он вообще? И что еще более важно, можем ли мы найти лучшее применение той электроэнергии, которая уходит на работу блокчейнов?

Необходим ли консенсус?

Программисты любят концепцию “единого источника истины”. Это каноническое представление такой системы, на которую каждый может положиться. Это, естественно, заставило людей искать способ заставить всех согласиться с содержанием одного общего реестра событий.

Достижение консенсуса между всеми честными агентами в системе с низким уровнем доверия – это грандиозная задача. И есть великолепные способы ее решения. Как инженер, я их обожаю. Но все они, кажется, отвечают не на тот вопрос.

Что, если мы поставим вопрос по-другому?

Сделаем один шаг назад и подумаем, действительно ли нам нужен глобальный консенсус? Реальный мир, кажется, прекрасно обходится без этого, по большей части.  И я хотел бы сделать еще один шаг назад и спросить: чего мы на самом деле пытаемся достичь?

Мы просто хотим взаимодействовать друг с другом в Интернете, и не бояться при этом, что нас обманут. Это упрощает наше понимание проблемы, и открывает двери для новых решений.

Эволюция уже давно работает над этой проблемой. И она придумала множество замечательных решений (можно назвать их играми). Их объединяют между собой три простых мета-правила (можно назвать это мета-игрой живых систем).

  1. Все знают правила игры, в которую они играют и согласны с ними.
  2. Каждый участник берет на себя ответственность за соблюдение правил.
  3. Если кто-то из участников видит, что правила нарушается, он стремиться этому помешать и сообщить об этом другим участникам.

Мы видим, как эта мета-игра проявляется снова и снова — в экосистемах, пчелиных ульях, стаях птиц и даже человеческих социальных структурах (хотя мы, похоже, выбираем действительно ужасные игры и часто нарушаем правила). Учитывая небольшие затраты энергии, это удивительно надежная защита от угроз.

Иммунная система человека – отличный пример: правила игры закодированы в ДНК каждой клетки, поэтому каждая клетка знает, как нужно взаимодействовать с другими клетками. Если какая-то клетка начинает нарушать правила — может быть, она становится раковой, может быть, она заражена вирусом, — специальные иммунные клетки расценивают ее как угрозу и запускают иммунную реакцию. Тело защищает себя, не тратя на это слишком много энергии. Оно просто запускает небольшую целенаправленную реакцию против нарушителя правил.

Вот как работает сеть приложения Holochain. У каждого пользователя есть своя ячейка с куском кода (мы даже называем его ДНК), который определяет правила игры. Они несут ответственность за свои действия, которые записываются в их личный реестр.  Каждое действие засвидетельствовано небольшим набором случайно выбранных пользователей, которые записывают данные о нем, сверяют их со своей копией правил и предупреждают систему, если видят что-то не так.

При таком раскладе можно добиться “достаточной” безопасности лишь долей тех усилий, которые потребовались бы для полного консенсуса.

Holochain делает смелое заявление: для большинства вещей, ради которых существует блокчейн, не нужен консенсус.

 Holochain целостность системы

Две сети Holochain с разным количеством “недобросовестных агентов”. При 50% необходимо 7 валидаторов, чтобы добиться 99% целостности системы. Даже при 90% недобросовестных пользователей, количество необходимых валидаторов всего 43. Добавление большего количества валидаторов не дает значительного повышения целостности.

При таком упрощенном подходе к безопасности, сеть Holochain может масштабироваться почти бесконечно. Даже по мере увеличения числа пользователей, каждый пользователь по-прежнему несет ответственность только за просмотр небольшой части данных других узлов своей цепочки.

Осмысление энергозатрат. Holochain и другие блокчейны

Так как же это все влияет на потребление энергии? На этот вопрос трудно ответить, потому что консенсус блокчейна и механизм работы Holochain сильно отличаются друг от друга. Но я постараюсь сделать все, что в моих силах.

На приведенных ниже графиках я пытаюсь показать, как работают три различные системы – консенсус proof-of-work, консенсус proof-of-stake, и Holochain, в сравнении друг с другом. Чтобы упростить ситуацию, я предполагаю, что каждый пользователь является совершенно средним; все они хотят совершать одинаковое количество транзакций в день. Однако не придавайте этим графикам слишком много значения; это “каракули на салфетке”, которые показывают характер производительности этих систем, а не фактически точные измерения.

Holochain против других блокчейнов

Зависимость производительности, энергозатрат на поддержание системы и предельных энергозатрат на обработку транзакций от размера сети.

Первый график показывает, сколько “средних” пользователей каждая система может комфортно обрабатывать. Чем выше цифры, тем лучше. Блокчейны не становятся быстрее, с добавлением новых машин; на самом деле они становятся немного медленнее. В облачной индустрии это, наверное, назвали бы “анти-масштабируемостью”. С другой стороны, способность Holochain обслуживать пользователей продолжает расти практически линейно, потому что каждый пользователь занят своим делом и участвует в проверке лишь небольшой части данных других участников сети. Как и в случае с блокчейном, по мере роста сети, ее производительность несколько снижается, но это скорее снижение темпов роста.

Другие графики показывают потребление энергии. Здесь – чем меньшие цифры, тем лучше. На втором графике показаны общие затраты “на поддержание работы системы”. Для всех трех систем эта цифра растет линейно по мере роста сети. Но для блокчейнов proof-of-work расходы на майнинг огромны — независимо от того, сколько на самом деле выполняется полезной работы.

Наконец, давайте рассмотрим предельные затраты энергии на транзакцию или энергию, необходимую для обработки данных за рамками системных издержек. Для всех трех систем эта цифра растет экспоненциально, по мере роста сети, потому что каждая машина должна общаться с бОльшим количеством одноранговых узлов, чтобы завершить транзакцию. Но для Holochain эта цифра растет гораздо медленнее, потому что количество пользователей, которым вам нужно отправить транзакцию, ограничено в зависимости от требований сети. (Для любителей computer science: сложность вставки для блокчейна составляет O(n^2), а для  Holochain – O(n log(n)), где n – количество узлов в сети.)

Это означает, что Holochain может обслуживать больше пользователей с меньшими затратами энергии.  Почему Holochain – лучше? Две действительно простые причины (и, пожалуйста, простите меня за то, что я повторяюсь):

  • Глобальный консенсус обходится дорого, в отличие от валидации внутри отдельной цепочки.
  • Консенсус заставляет всех вести себя как однопоточная программа, в то время как агент-ориентированный одноранговый узел может параллельно выполнять несколько задач.

Holochain, тепловая энергия и гаджеты

Таким образом, Holochain работает быстрее, чем блокчейн и потребляет меньше энергии. Но есть еще два экологических преимущества, которые легко не заметить.

Тепловая энергия: отходы или ресурс?

Майнинговые фермы и облачные серверы обычно расположены где-нибудь в центре обработки данных. В этом здании сотни или тысячи машин проводят весь день, размышляя о математике и логике. Это генерирует много тепла — так много тепла, что до 50% электроэнергии уходит на охлаждение.

Data-центры энергопотребление

Распределение электроэнергии в data-центре, где “chiller”, “CRAC” и “humidifier”- это элементы охлаждающей системы.
Источник.

Пермакультурные дизайнеры говорят, что отходы – это просто неиспользованные ресурсы.  Все это тепло можно было бы использовать с пользой — скажем, чтобы обогреть мой дом зимой. Но практического способа сделать это нет.

Поскольку приложения Holochain работают на наших собственных устройствах (или на чьем-то другом устройстве, если мы получаем к ним доступ через хостинг Holo), это тепло автоматически распределяется по всему миру и остается в наших домах и офисах. (Забавный факт: хостинг Holo впервые привлек мое внимание, потому что я увидел в этом возможность согревать свои тепличные лимоны холодной канадской зимой)

Это касается и оборудования

Каждый раз, когда я использую блокчейн или облачное приложение, я опираюсь на чье-то оборудование и тысячи миль сетевой инфраструктуры. Это кажется мне расточительным, когда у меня в кармане суперкомпьютер, а все, что я пытаюсь сделать, это поговорить с моим отцом на другом конце города. На производство моих драгоценных девайсов уходит много энергии (а еще крови, пота, и химикатов, выброшенных в атмосферу). Зная это, я хотел бы использовать их на полную, прежде чем я начну предъявлять требования к другим устройствам.

Повторюсь, приложения Holochain работают на наших собственных устройствах. И даже с учетом хостинга Holo, где приложения размещаются на удаленном устройстве, программное обеспечение хостинга в конечном итоге будет доступно для настольных компьютеров и ноутбуков. Это означает, что мы получаем больше пользы от тех девайсов, которые уже у нас под рукой.

Мне все это кажется довольно экологичным.

От ‘менее вредного’ к “более полезному”

Наверное все уже поняли, что я считаю, что Holochain может заменить блокчейн для многих существующих сегодня криптоприложений. Как мы уже видели, хорошо разработанное приложение на Holochain может обеспечить те же гарантии безопасности, что и блокчейн, с лучшей производительностью, бесплатно и при минимальных затратах энергоресурсов.

Это меня вдохновляет. Я вижу как в криптовалютном пространстве возникает много креативных идей, и я думаю, что Holochain мог бы заполнить эти ниши более “экологичным” способом.

И мне любопытно, что же будет дальше? Какими бы замечательными ни были эти вещи, можем ли мы сделать больше? Можем ли мы перейти от “более бережного отношения к нашей планете” к тому чтобы начать восстанавливать поврежденные экосистемы, к более справедливому распределению нашего общего богатства и сохранению достоинства наших собратьев-людей? И есть ли у Holochain уникальные функции, которые могут помочь нам достичь этих целей?

Я приглашаю вас изучить эти возможности вместе со мной в предстоящей серии блогов о проектах в этой области — начиная с RedGrid, которые хотят помочь миру стать “углеродно-нейтральным” к 2030 году.

А пока, если вы хотите начать создавать прототип своего dApp на Holochain, посетите портал разработчиков и подпишитесь на предстоящий (бесплатный) DevCamp!

(По поводу подзаголовка: да, я знаю, что Сатоши вряд ли был создателем Биткойна. Но мне нужно было что то написать. Беднягу никак не оставят в покое.)

С оригинальной статьей можно ознакомиться здесь.

Канал в Telegram: Рады подарить вам постоянную скидку 20% на торговые комиссии на бирже Binance:

(по ссылке вы получите постоянную скидку 20% на комиссии на криптобирже Binance, возможна покупка криптовалюты с карт Visa/Mastercard/МИР и платежных систем Qiwi и других)

  • Наша методика расчета рейтинга учитывает следующие параметры: объем торгов за 24 часа, индекс доверия и соотношение числа положительных отзывов к общему числу отзывов.