作量证明 (PoW)是确保比特币和许多其他加密货币区块链安全的一种共识机制，它也给这项技术带来了浪费能源的名声。

事实上，一些人普遍持这样的观点：一支由专业计算机组成的队伍，它们都在争先恐后地解决一系列随机的数学问题，最终消耗的电量可能和一个小国一样多。

然而，科技巨头IBM的研发部门IBM Research的科学家们宣称已经找到了一种可以重塑和组合包括PoW在内的区块链架构的方法，他们在一篇论文中称其为能效、可扩容性和安全性的“最佳结合点”。

他们的这一发现于周三进行了公布，称其源于将PoW应用于一个非常不同的用例——物联网(IoT)，并将在连接的设备中运行区块链节点。

他们面临的问题是，与专用的加密货币PoW挖矿硬件（如ASIC和GPU) 不同，物联网设备在计算能力和能源方面存在很大差异。毕竟，物联网是一个广泛的范畴，包括从口袋大小的温度传感器到联网的汽车等一切类别。

因此，物联网网络中的所有或部分设备可能无法解决非常复杂的PoW难题。因此，根据IBM研究人员的报告，推动PoW节能的动力是：

“物联网的效率可以定义为对硬件资源和能源的最佳利用。因此，为了实现这一目标，区块链上的物联网设备应该最优地利用资源和能源来维持和推进区块链。”

他们提出的解决方案利用了网络上并非所有节点都必须参与挖矿的事实。（例如，许多乐于奉献的比特币用户只运行完整的节点来检查矿工的工作并保持他们的诚实。）

IBM的研究人员在测试网络或模拟的区块链环境中将节点分为250到1000的小组，然后允许算法根据每个节点使用的功率大小和安全要求来决定每个组应该执行挖矿工作量比例。他们表示，在保证网络安全的同时，这样的方法获得了节能的最佳效果。IBM Research爱尔兰分部的技术主管Emanuele Ragnoli博士告诉CoinDesk：

“目前，我们把区块链看作是完全平面的对等系统（peer-to-peer system），在这种系统中，所有节点都必须做同样的事情，相互竞争以获得挖掘奖励。但事实上不需要每个节点都做同样的工作。”

Ragnoli表示，他想要创建一个“分层的生态系统”，在这个系统中，不同的节点可以做不同的事情，这要归功于一种智能算法，它可以根据节点的算力对节点进行集群，并为节点分配特定的任务。他说道：

“就像你在比特币中看到的那样，有些节点完成了所有的PoW工作，他们这样做是因为区块链背后的分析，它实际上可以看到一个设备是否能做那样的工作，并相应地将该设备放入其他的设备集群中，该集群将被分配某种类型的共识算法。”

然后，这些节点组维护的“子区块链”使用Cosmos和Polkadot等互操作性技术进行连接。为了表示对这一成果的认可，IBM研究团队将其实验室项目命名为“混合物联网区块链（Hybrid IoT Blockchain）”。

机器经济

退一步说，IBM的研究工作为将来创建更广泛的“机器对机器”经济奠定了基础，在这种经济中，设备将拥有自己的区块链钱包，并且彼此进行交易（想象一下，一辆自动驾驶汽车支付另一辆自动驾驶汽车的路权）。

但Ragnoli很清楚物联网对区块链的挑战程度有多大，他表示，这一领域仍将是一个“巨大的飞跃”。

他的团队试图在一个很小的范围内研究“机器对机器”的生态系统如何在工业环境中工作，如何将荷兰多个工厂之间的尖端制造活动联系起来。(IBM不愿透露相关企业的名称，但表示它们即将成立一个联盟。) Ragnoli说道：

“如今，在工业4.0或制造业中，有许多不同的工厂相互合作，共同生产出一种产品。所以，你有传感器、机器、甚至算法和分析在不同的工厂里或同一家工厂内运行，因此需要进行交互操作。”

通过将这些工厂设备与混合模型连接起来，IBM发现安排大约250个集群节点，其中7%的子区块链使用PoW，在扩容方面达到了最好的效果，同时不会牺牲与PoW相关联的来之不易的安全性。Ragnoli说道：

“我们正在采用共同的共识算法，比如PoW及将来的Cosmos等，我们正在改变将它们整合在一起的方式。我们的设计方式就像由人工智能层驱动的小型乐高积木一样。”

人工智能和区块链

IBM Research的项目之所以引人注目，是因为它表明区块链的确定性需求可以与人工智能的黑匣子相结合，从而允许机器学习算法改变区块链的形状以适应功率或延迟限制，而不会对安全性造成影响。

因此，这似乎打开了一扇通往全新设计领域的大门。Ragnoli说道：

“为什么不使用分析和人工智能算法来增强区块链呢?这些算法可以在某种程度上塑造区块链，帮助它克服目前存在的一些局限性。”

对于物联网，其工作方式是人工智能接收系统上的物联网设备和这些设备的可用资源作为输入。它还对系统的总体安全需求进行评估，并决定哪些设备以及有多少设备正在挖矿、PoW难度、区块生成速率、区块大小等，同时可以在所需的安全性和扩容性之间取得平衡。

因此，物联网设备仍然可以执行诸如数据处理等特定于应用程序的任务，并同时继续生成区块。
那么，这项工作将如何影响加密货币领域呢?只需将PoW更好地组织起来即可，就好比说自由市场可以更有效率一样。Ragnoli表示，这还有可能改变不同货币交易系统的动态运作方式。他补充道：

“我还没有深入到真正改变加密货币内部的共识机制——尽管这实际上是一个非常有趣的研究方向。”