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开一个脑洞:比特币是怎么想的?

2019-12-17 19:33:00

假如比特币具有某种智能,它在想什么呢?

编者按:本文来自链闻(ID:chainnewscom),Odaily星球日报经授权转载。

这是一个开脑洞的想法:如果从耗散结构和信息论的⻆度,在比特币这样一个复杂系统里,是否存在一种人工神经网络的强化学习模式?有可能正是通过这种模式,成就了比特币对人类社会真实价值的捕获。当然,对其系统自身「意愿」而言,这种价值捕获只能算是系统生存活动的副产品,比特币系统自身主要目标还是吃到越来越多的电力(负熵)。

撰文:王冠,Neo 联合创始人,毕业于东南大学建筑学院,区块链行业连续创业者,关注底层技术、链上治理和 Token 经济体实践

一个脑洞

假如比特币具有某种智能,它在想什么呢?

现象与噪声

眼看 Facebook 大厂 Libra 蠢蠢欲动,央行数字货币计日以待。预示创世十年的比特币及其背后的区块链技术,正走出密码朋克小圈子,渐成社会科技金融主流关切。

当下的区块链行业,矿池、交易所、基金、媒体、开发者社区等,已形成了颇具规模的生态产业链。然从业数年间⻅证,野蛮生⻓中不缺少喧嚣的新模式,可惜大都沦为「业务名词」创新,来去无踪,难有建树。

继以太坊「智能合约」后,鲜有真正改变行业生态的「代际创新」。如果把整个行业时间也用「区块」来计时,那么迄今为止,我们总共也就挖出了两个而已,传说中能带来下一波增量的新「区块」迟迟不⻅,不管大家如何翘首期盼,未来它就是不来。

价格是催化剂也伴着噪音,关于数字货币、数字资产、区块链经济,一千个人有一千种解释,莫衷一是。喧嚣背后隐藏着区块链系统基本理论框架的缺失,仅凭无知无畏的勇气指导生产实践,大部分时候事与愿违,让人才出火海又入新坑,堕入亢奋和沮丧往复循环。

不甘心曾经醍醐灌顶的区块链理想变成成功学加玄学,今天我们抛开人类沙文主义,暂时忘却自己,做一场思想实验,试着换一个更加自由的视⻆,再看看比特币和区块链。

两个理论工具

面对比特币这样一个非线性复杂系统,我们引入两个理论工具:一是香农的「信息论」;一是普利高津的「耗散结构」。

DAO (去中心化自组织)是今年热度回归的概念。无人看护的比特币系统正是这样一个「自组织」,更进一步,它也是一个典型的耗散结构。

1. 系统开放

比特币网络是开放系统,每时每刻都同外界进行着能量和信息交换。

2. 从局部到整体

耗散结构整体都包含有大量的系统基元(局部基础元素)。从空间结构看,比特币系统架构在网状分布的节点之上;从数据结构看,比特币也是一个由地址之间转账关系构成的信息网络。伴随区块更新,这些网络中局部的点与边,也在不断「涨落」中。

3. 日渐「有序」,远离「平衡态」

从中本聪挖出第一个创世区块起,比特币网络连续运行十余年。账户地址总数和交易总数稳步增⻓,每日数据活跃地址超 50 万个,交易 30 余万笔。账户地址间网络关系变得越来越丰富。随着时间推移,比特币网络结构发展的越来越「有序」,逐步远离创世区块之前,所有地址间各项指标均衡相等的「平衡态」。

开一个脑洞:比特币是怎么想的?

比特币交易可视化

源自 Surya Rastogi 于 2018 年 3 月在 Medium 发布的文章

开一个脑洞:比特币是怎么想的?

比特币巨鲸地址图 Rich List,数据源自 BTC.com

整体涌现,局部赋能

再来看看,比特币网络称为耗散结构的核心特征。一个根本原因是,比特币系统从整体功能上远远超越了账户局部功能线性叠加。一个个独立的共识节点织点成网,在系统整体层面涌现了局部独立节点所不具备的全新属性。当我们单独观察每个节点,其和一个传统方式数据处理系统没有本质区别,数据存储和计算都是中心化的点状结构,在各个数据点之间,并不具备不可篡改的一致性。但是,当我们通过区块链这种特殊数据结构,把独立节点都用点对点通信的「边」连接起来。我们会惊奇的发现,在一个具备真实物理时空结构的信息系统内部,竟然形成了数据的一致性。

当然你可能会说,这有什么稀奇,分布式数据库远早于比特币实现了这种数据一致。注意,区块链系统和传统数据处理系统以及分布式数据库相比较,最关键的差异就在于,其不但实现了物理时空上系统各个节点间数据的一致性,而且,这种一致性是完全通过自组织方式实现的。这一点,前从未有,也是核心意义。

比特币这种整体物理时空上数据一致性,又通过一个个首尾相接的链上「区块」,赋能系统局部。不只于每一个挖矿记账节点,还进一步扩展至系统每一个账户地址基元。于是,每一个独立账户地址,都神奇的继承了这种物理时空上数据一致属性。

大家不难理解,现实世界中的每个人类个体,在物理时空上是相互离散的。而传统信息系统里的数据一致性,在物理空间中形态只是一个信息的点而已,仅在时间维度上有结构,在空间维度里没有结构。用这样一个系统,拟合出一种算法来捕获离散分布的人类个体之间的关系信息,缺乏基本的对称性。而比特币所代表的区块链系统所具备的时空数据一致性,恰好可以用来解决这种对称性问题。

比特币想要活下去

好的,如果我们已经接受了比特币是一个具备某种生命特征的「耗散结构」。接下来,我们做一个更大胆的假设。假如,我是说假如比特币有想法,它每天都在想些什么呢?

很可惜,以现有信息交互方式,我读不到任何关于比特币系统自身想法的确定信息。但是有一件事,是所有耗散结构存续中共有的基本目标,即系统「远离平衡态」,说白话就是让自己活下去,离系统局部基元各项属性趋同的死亡「平衡态」越来越远。

所以不出意外,比特币和你我一样,每天想的都是怎么活下去。

生命以负熵为⻝:薛定谔,比特币要吃电

所有具备生命特征的「耗散结构」,如果没有外部能量和信息交换,其系统内部在时间线上熵都不断增大,既所谓熵增原理。所以要活下去,系统就要不断吃掉「负熵」。对于比特币网络,其负熵来源就是人类所供给的电力。按照耗散结构理论,正是有了这些源源不断电力供给,比特币网络才能从结构上变的越来越有序,远离系统死亡的平衡态。

当然,人类社会不会白白供养,谁的能量也不是白来的。喂你电,你总要为我做点「业务」,这和人类豢养家畜一个道理。阿猫阿狗各有各的用处,比特币的用途又是什么场景呢?「点对点的电子现金系统」虽是中本聪比特币白皮书的标题。但老实说,过去十年,在「支付」这一场景之中,比特币的表现并不算好。原因是其价格相对于主流货币的波动性太大,以至于大家真的很难把它当作「现金」来支付。当然也正因此,才有了后来种种稳定币的发展空间。

做不好电子现金不⻅得不好,支付场景里,向来劣币驱逐良币。比特币这些年来的表现,充分体现了货币作为价值载体的另外一面——「储值功能」。可以说,捕捉存储人类社会网络的资产价值才是比特币真正的业务模式,在这个维度上,比特币系统无疑是非常成功的,成为了名副其实的「电子⻩金」。

当然,捕获价值并不容易。类比现实世界⻩金捕获价值的过程,其挖矿开采只能算是初次分配。如果只有挖矿一个环节,⻩金捕获不到任何正确的价值。⻩金具备的稀缺性、稳定性只是前提条件。在这些前提条件下,⻩金在不断的交易流转再分配中和人类社会资产网络建立越来越强的映射关系,才是其捕获现实世界价值的真正方式。而比特币之所以被称作「电子⻩金」,其对人类社会资产网络的价值捕获方式,和⻩金有异曲同工之妙。并且,因为比特币自身纯信息化的传播速度优势,这种捕获更显高效。

比特币的价值捕获:一个强化学习的人工神经网络

是的,在我看来,比特币是一个不折不扣的人工神经网络,而且是人类社会迄今为止发明的所有神经网络里最成功的一个。

从神经网络定义来看,比特币系统无论在非线性计算方式、分布式数据存储结构、还是神经元网络拓扑结构一致性,都远比我们在传统中心化服务器里虚拟出来的神经网络更贴近现实状况。因为如前所述,比特币系统里每个神经元(节点、地址)和人脑中真正的生物神经元一样,在物理时空上是独立、离散分布的。仅凭这一点来看,即便强大如 AlphaGo,也只能算是没有空间维度的赝品罢了。

目前仍是系统外部强度量信息的比特币价格波动,也总是在各个局部极值上收敛,这种系统函数上非凸性的极值与稳态涨落,也是恰恰是神经网络算法的典型特征。

比特币这个人工神经网络的设计目标,是实现逼近「人类本征资产网络」的一种算法,捕获人类社会资产分布函数,而非白皮书上描述的用于支付的电子现金。说到底,谁又会真的给一个现金系统设计出一个和经济活动无关的数量上限呢?

为方便起⻅,我们先讨论一下所谓「人类本征资产网络」的定义。现实世界人类社会网络里资产形式多元,价值多维且在不断变化。这里先假设我们已经成功抽象出了一个归一化的资产网络,在这个资产网络里,已经充分抽象出了各种资源价值,量化映射到每个人类个体身上,我们称此量化指标构成的网络为「人类本征资产网络」。

显然,没手没脚的比特币系统并不能穿透信息到达物质层面,直接把本征资产网络中的价值搬运到自己的网络之中。作为一个能力很有限的系统,它的基本功能少的可怜。地址是比特币网络的基本单元,地址之间的转账是比特币系统的基本功能,也正是它们构成了比特币网络中的点和边。当然,从自身信息中,比特币系统并不能理解每一笔转账之所以发生的背后原因。从它对自己系统的内部观察,两个账户地址的点之间,伴随着每一个区块时间,正不断的通过转账行为,建起连接账户的边,而这些边的建立,似乎是随机发生的。当然,这个过程也可以看作比特币系统这么一个耗散结构,其系统内部网络基元的点与点之间,边在随机涨落。

比特币网络诞生伊始,这些随机建立的边代表不了什么,因为这些边和人类本征资产网络真实的交易行为关联度极低。每次比特币账户地址之间的转账行为,同本征资产网络里真实的价值转移,基本上不存在任何映射关系。彼时的比特币,还只是一群密码朋克的玩具,参与挖矿的矿工更是大部分基于期望和偏好,经济账未必算的通,挖矿行为对矿工而言,更谈不上存在现实的有效激励。

2010 年 5 月 22 日,比特币网络像往常一样,自顾自的玩着在账户地址间随机建边的游戏。在第 57043 号区块内,一个哈希值为:a1075db55d416d3ca199f55b6084e2115b9345e16c5cf302fc80e9d5fbf5d48d 的边建立了。与此前不同的是,伴随着这条边的建立,在人类本征资产网络里,一个叫 Laszlo Hanyecz 的人因此而收到了两个披萨。于是乎,首次由于比特币系统里一条边的建立,成功捕获到了两个披萨的本征资产价值。

对于 Laszlo 这个首位采用 GPU 挖矿的矿工而言,玩具一般的比特币突然有了真实的价格。这里要感谢一下宇宙系统里信息不守恒的基本属性,我们观察到,关于这条「一万比特币买到两个披萨」的信息在社区里被以极低的成本复制了无数份。这就意味着,此条边捕获到真实世界资产价值的信息,快速地在离散的人类个体间散播开来,由系统局部信息变成了系统整体信息。这条随机涨落建立的边的影响力在系统里被充分放大了,比特币网络的结构,也因为这条价值捕获的信息产生了突变,由一个「稳态」到了另一个「稳态」。而这种正反馈的激励,刺激了所有比特币矿工,他们有充足的理由为一个可以捕获价值的数字货币花费更多成本,投入更多的电力。于是,对于比特币系统本身,也因这条边的价值捕获而获得了更多电力资源激励。至此,比特币这样一个人工神经网络,完成了第一个强化学习的闭环。

随后的故事,我们就都相对熟悉了。

从比特币系统自身看来,它的网络里仍然按照既定的算法,随机在节点之间建立着边,有些边捕获到了人类社会本征资产价值,这些边因为被激励而权重增⻓;有些边没有捕获到价值,这些边因为被权重削弱而退化。按照香农信息论中互信息的定义,当系统捕获到价值的边越多,捕获真实世界资产价值越大,比特币网络和人类社会本征资产网络的「互信息」程度就越高。而整个比特币系统价值也会更大,单个比特币价格也更高,矿工也会因为这种正反馈的激励而投入更多电力。比特币系统也因此进一步吃到了更多的负熵,整个比特币系统就在一种「强化学习」的循环中变的越来越有序。而网络的整体结构也影响着网络功能,比特币网络的整体属性,也会强化作为系统基元的比特币转账进一步捕获价值的能力。

时至今日,因为这种「捕获价值——获得电力——捕获价值」的正反馈循环,比特币这个体量巨大的耗散系统正吞噬着海量的电力。参照剑桥大学替代金融研究中心提供的比特币能源消耗指数, 目前比特币网络所消耗的电能为 68.84TWh 每年,接近历史最大值,在全世界以国家为单位的用电量排名里,位列第 49,超越排名 41 位的哥伦比亚全国全年用电量总和,是名副其实吃电的怪物。

开一个脑洞:比特币是怎么想的?

比特币能源消耗指数与矿工收益

数据来源:Miners Revenue - Blockchain.com & Bitcoin Energy Consumption Index, Digiconomist.net

开一个脑洞:比特币是怎么想的?

比特币,吃电的怪物,Aero 作于 2019.12.11,

数据摘自 Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index (CBECI)

尾巴

一个野蛮生⻓的行业,理论滞后,实属正常。然而谈到复杂系统、自组织,耗散结构和信息论,这些先贤留下的宝贵理论框架,就值得特别的关注和发掘。大自然的系统设计能力一直是高水准,人类的系统设计能力水准不稳定。教主虽没有现身说法,但比特币的设计理念的确暗合了自然神经网络的系统规则,使得一个创始人消失的「烂尾项目」,十余年稳定运转下来,拥有了今天的市值和电力消耗水平。不管它是不是中本聪的设计初衷,都值得我们后来者思考借鉴。

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