目前，在絕大部分公鏈上運作的智能合約和共識機制是與現(xiàn)有的公平、效率和智能合約的合法性特質(zhì)相悖。因而也產(chǎn)生了諸多問題，如轉(zhuǎn)賬效率低下、代理人機制（DPOS）的不公平、刺殺美國總統(tǒng)智能合約、博彩智能合約、編寫智能合約困難等。而人工智能區(qū)塊鏈以智能合約的合規(guī)性和完整性以及安全性為量化評級去決定誰擁有記賬權(quán)我們稱之為 PAI，能夠充分解決上述現(xiàn)行公鏈所存在的問題。首先，PAI 的可伸縮性能夠提供編寫智能合約的人一個安全，符合法律法規(guī)的模板智能合約。其次，PAI 可將智能合約的寫入權(quán)限限制在預(yù)先設(shè)定的一定范圍內(nèi)，從而消除智能合約不合法的可能。再次， PAI 通過對比智能合約使用頻次、編寫頻次、安全性、合法性的相關(guān)信息得出誰擁有記賬的可能性，從而提升DAO 的整體性能、規(guī)范和使用頻率從而衍生出更多好的 DAPP。支持智能合約和通證系統(tǒng)（數(shù)字令牌）的區(qū)塊鏈具有激發(fā)設(shè)備之間自主合作從而創(chuàng)造使用價值的巨大潛能。然而，由于現(xiàn)有公鏈的特有屬性，如消耗 GAS 數(shù)量、挖礦費電、相對不公平等問題，現(xiàn)有的區(qū)塊鏈技術(shù)還是處于 2.0 時代。

本文所介紹的 MAI 是以人工智能為中心的區(qū)塊鏈驅(qū)動公鏈的 3.0 時代，其具有以下四大創(chuàng)新點：

1） 前沿的鏈中鏈架構(gòu)支撐起平衡性良好的分配網(wǎng)絡(luò)，以高性價比的方式將可擴展性和隱私保護性最大化；

2） 依靠輕量級私密地址、無需可信設(shè)置的環(huán)簽名應(yīng)用，在區(qū)塊鏈中真正實現(xiàn)隱私保護；

3） 具有即時最終性的高速共識機制大幅度提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量，并降低各項成本；

4） 靈活的輕量級 PAI 系統(tǒng)架構(gòu)，精準(zhǔn)對智能合約的生成和執(zhí)行在公鏈中的應(yīng)用起到較高的監(jiān)管性和輔助性。

AI 公鏈的機遇與挑戰(zhàn)

人工智能對于信息的感知和感應(yīng)、信息的轉(zhuǎn)換與傳輸、以及信息處理是人工智能的專長。對于人工智能區(qū)塊鏈而言，感知和感應(yīng)層是自發(fā)式分布的，而后兩個層面在現(xiàn)階段的其他人工智能區(qū)塊鏈尚未實現(xiàn)，這也是大部分可擴展性、隱私性以及可擴展性問題的根源。展望人工智能區(qū)塊鏈的未來，我們希望它能成為區(qū)塊鏈的脊椎和神經(jīng)系統(tǒng)，精確而有效地應(yīng)對前文提到的區(qū)塊鏈三大問題。

1. 存在的機遇

通過將人工智能技術(shù)引入?yún)^(qū)塊鏈中，受益于人工智能特有的屬性：

第一，具有自學(xué)習(xí)功能。例如實現(xiàn)圖像識別時，只在先把許多不同的圖像樣板和對應(yīng)的應(yīng)識別的結(jié)果輸入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)就會通過自學(xué)習(xí)功能，慢慢學(xué)會識別類似的圖像。自學(xué)習(xí)功能對于預(yù)測有特別重要的意義。預(yù)期未來的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機將為人類提供經(jīng)濟預(yù)測、市場預(yù)測、效益預(yù)測，其應(yīng)用前途是很遠(yuǎn)大的。

第二，具有聯(lián)想存儲功能。用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反饋網(wǎng)絡(luò)就可以實現(xiàn)這種聯(lián)想。

第三，具有高速尋找優(yōu)化解的能力。

表 1 歸納了人工智能各屬性與區(qū)塊鏈各方面提升的對應(yīng)關(guān)系。

1） 學(xué)習(xí)功能

增強學(xué)習(xí)的特點是通過與環(huán)境的試探性交互來確定和優(yōu)化動作的選擇，以實現(xiàn)所謂的序列決策任務(wù)。在這種任務(wù)中，學(xué)習(xí)機制通過選擇并執(zhí)行動作，導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)的變化，并有可能得到某種強化信號（立即回報），從而實現(xiàn)與環(huán)境的交互。強化信號就是對系統(tǒng)行為的一種標(biāo)量化的獎懲。系統(tǒng)學(xué)習(xí)的目標(biāo)是尋找一個合適的動作選擇策略，即在任一給定的狀態(tài)下選擇哪種動作的方法，使產(chǎn)生的動作序列可獲得某種最優(yōu)的結(jié)果（如累計立即回報最大）。

在綜合分類中，經(jīng)驗歸納學(xué)習(xí)、遺傳算法、聯(lián)接學(xué)習(xí)和增強學(xué)習(xí)均屬于歸納學(xué)習(xí)，其中經(jīng)驗歸納學(xué)習(xí)采用符號表示方式，而遺傳算法、聯(lián)接學(xué)習(xí)和加強學(xué)習(xí)則采用亞符號表示方式；分析學(xué)習(xí)屬于演繹學(xué)習(xí)。

實際上，類比策略可看成是歸納和演繹策略的綜合。因而最基本的學(xué)習(xí)策略只有歸納和演繹。

從學(xué)習(xí)內(nèi)容的角度看，采用歸納策略的學(xué)習(xí)由于是對輸入進(jìn)行歸納，所學(xué)習(xí)的知識顯然超過原有系統(tǒng)知識庫所能蘊涵的范圍，所學(xué)結(jié)果改變了系統(tǒng)的知識演繹閉包，因而這種類型的學(xué)習(xí)又可稱為知識級學(xué)習(xí);而采用演繹策略的學(xué)習(xí)盡管所學(xué)的知識能提高系統(tǒng)的效率，但仍能被原有系統(tǒng)的知識庫所蘊涵，即所學(xué)的知識未能改變系統(tǒng)的演繹閉包，因而這種類型的學(xué)習(xí)又被稱為符號級學(xué)習(xí)。

2） 聯(lián)想存儲

因為記憶數(shù)據(jù)，已經(jīng)固化到一個具有某功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。這整個被訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，就是記憶。人腦記憶不能離開神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單獨存在。要移植記憶，就要重構(gòu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，不像下載電腦硬盤那么簡單，它是功能性的。人一次就能記住，只是一次易忘，與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多次訓(xùn)練才定下來不同。到底神經(jīng)元及連接如何記憶，機制還待腦計劃確定。用多個神經(jīng)元的權(quán)值記錄一個簡單信息，當(dāng)然可行，這也是一種編碼表達(dá)方式，但它與存儲器存儲簡單信息是一致的，存儲器存儲一個簡單信息，也可以是多個字節(jié)，許多個位，你將每個字節(jié)可以看作一個權(quán)值，多個字節(jié)看作多個權(quán)值，部分存儲器就可以看成是一個無主動響應(yīng)能力的神經(jīng)元權(quán)值網(wǎng)絡(luò)。或者進(jìn)一步，部分二進(jìn)制位看作一個只有激活態(tài)與抑制態(tài)的神經(jīng)元權(quán)值單元，多個位一樣能編碼表示復(fù)雜信息，那也能解釋一些生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究。所以，存儲器能某種情況下近似對應(yīng)生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的記憶。

具有高速尋找優(yōu)化解的能力

尋找一個復(fù)雜問題的優(yōu)化解，往往需要很大的計算量，利用一個針對某問題而設(shè)計的反饋型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮計算機的高速運算能力，可能很快找到優(yōu)化解。

3） 可編程性

人工智能具有基本的可編程性，把人工智能程序嵌入到用戶的錢包中，每次用戶同步節(jié)點的時候都會更新錢包中的人工智能，讓人工智能所學(xué)習(xí)的東西相互同步通過對于人工智能的不斷優(yōu)化加強對于整體智能合約的把控，讓人工智能迅速成長起來，代替人們做一些人們不想做的事以及人們做不到的事。

2. 面臨的挑戰(zhàn)

人工智能帶來的機遇并不意味著幾種算法就可以很好地融合在區(qū)塊鏈當(dāng)中。實際上，是有不少挑戰(zhàn)的存在，現(xiàn)存的人工智能無一能應(yīng)用于區(qū)塊鏈解決上述的內(nèi)容。

讓電腦在沒有人類教師的幫助下學(xué)習(xí)。

迄今為止最成功的機器學(xué)習(xí)方式被稱之為監(jiān)督式學(xué)習(xí)，方式與老師指著某個東西然后告訴我們名字非常相似。每次學(xué)習(xí)一項新任務(wù)時，系統(tǒng)基本上都要從頭學(xué)起，需要人類在很大程度上進(jìn)行長時間參與。

1） 理論上的挑戰(zhàn)

目前，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過仿照人類大腦皮層的網(wǎng)狀神經(jīng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，實際構(gòu)造的模型都是簡化的 MNN，主要通過鄰接層之間的連接來表達(dá)非線性映射關(guān)系。如果非鄰接層或同層神經(jīng)元之間也建立連接，能否提高深層網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)和表達(dá)能力？能否從神經(jīng)學(xué)找到依據(jù)？能否構(gòu)造一個深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，有效處理和人類智力水平相當(dāng)?shù)臋C器學(xué)習(xí)問題？如何構(gòu)造深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使得每一層提取特征的物理意義比較明確？相對于主流的兩段式訓(xùn)練算法，能否找到一種完全無監(jiān)督的在線訓(xùn)練算法？

2） 建模上的挑戰(zhàn)

如果允許非鄰接層或同層神經(jīng)元存在連接，深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)該如何構(gòu)造？如何對深層模型進(jìn)行改進(jìn)，使輸入數(shù)據(jù)只需簡單預(yù)處理即可輸入模型，同時能夠直接處理多模態(tài)數(shù)據(jù)？如何構(gòu)造深層模型，使其減輕對有標(biāo)簽數(shù)據(jù)的依賴？如何改造深層模型使其實現(xiàn)并行加速？

3） 工程實現(xiàn)上的挑戰(zhàn)

深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時間過長，易于過擬合，使得模型建模及推廣能力較差，如何改造深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練算法，使其能夠快速收斂到最優(yōu)解，從而大幅度減少訓(xùn)練時間，而且模型推廣性能良好，是一個需要解決的重要問題。如何改造深層模型，使其適用于多種類型的輸入數(shù)據(jù)甚至多模態(tài)混合數(shù)據(jù)？如何改造深層模型，使其能夠有效地結(jié)合 GPUs 以及分布式計算等并行加速技術(shù)？

3. 相關(guān)探索

我們提出了 gcForest（multi-Grained Cascade forest，多粒度級聯(lián)森林），以及一種全新的決策樹集成方法。這種方法生成一個深度樹集成方法（deepforest ensemble method），使用級聯(lián)結(jié)構(gòu)讓 gcForest 做表征學(xué)習(xí)。當(dāng)輸入帶有高維度時，通過多粒度掃描，其表征學(xué)習(xí)能力還能得到進(jìn)一步的提升，而這有望使 gcForest 能注意到上下文或結(jié)構(gòu)（ contextual or structural aware）。級聯(lián)的數(shù)量能夠根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使 gcForest 在只有小數(shù)據(jù)的情況下也表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。需要指出，gcForest 的超參數(shù)比深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)少得多；更好的是 gcForest 對于超參數(shù)設(shè)定性能魯棒性相當(dāng)高，因此在大多數(shù)情況下，即使遇到不同領(lǐng)域的不同數(shù)據(jù)，也能使用默認(rèn)設(shè)定取得很好的結(jié)果。

設(shè)計與構(gòu)架總覽

1 設(shè)計原則

MAI 的目標(biāo)是成為人工智能公鏈內(nèi)注重法律法規(guī)、隱私保護和可擴展性的區(qū)塊鏈系統(tǒng)。為了實現(xiàn)這一點，并應(yīng)對上述提到的一系列挑戰(zhàn)，我們的架構(gòu)設(shè)計遵循以下原則。

1） 職責(zé)分離

將所有人工智能節(jié)點直接連接成一個單獨的區(qū)塊鏈?zhǔn)遣滑F(xiàn)實的。除了不同的智能合約應(yīng)用程序需要不同的區(qū)塊鏈屬性設(shè)置之外，在單個區(qū)塊中，承載過多的節(jié)點對其規(guī)模和算力的要求直線上升，對人工智能來說計算量級過重。相反，職責(zé)分離可確保每個區(qū)塊鏈與特定組別的人工智能節(jié)點進(jìn)行互動，在有需求時才與其他區(qū)塊鏈進(jìn)行互動。這與互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)架相似異構(gòu)設(shè)備首先形成一個內(nèi)部連接的組，即內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。較小的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)而構(gòu)成一個更大的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，最終連接到互聯(lián)網(wǎng)中心并相互通信。職責(zé)分離通常會創(chuàng)建一個均衡的系統(tǒng)，以最大限度地提高效率和保護隱私。

2） 奧卡姆剃刀定律

每個區(qū)塊鏈都有不同的用途和應(yīng)用，應(yīng)有針對性地進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化。例如，專用于交易傳遞的區(qū)塊鏈不需要受圖靈完備智能合約；運行在信任區(qū)域中的區(qū)塊鏈無需過分注重交易隱私。

3） 簡化計算

如前所述，區(qū)塊鏈生態(tài)中充滿了異構(gòu)系統(tǒng)和節(jié)點，它們的算力、存儲容量和功耗各不相同。由于強節(jié)點可輕易完成弱節(jié)點能夠完成的操作，因此應(yīng)該以弱節(jié)點為設(shè)計目標(biāo)優(yōu)化區(qū)塊鏈操作。例如，操作需以輕量級為目標(biāo)，從而節(jié)省算力、存儲空間和能源等相關(guān)資源。

2. 鏈中鏈架構(gòu)

MAI 是由許多分層排列的區(qū)塊鏈組成的網(wǎng)絡(luò)，這些區(qū)塊鏈在保持互操作性的前提下共同運行。 在 MAI 生態(tài)中，根鏈（root blockchain）管理著許多獨立的區(qū)塊鏈或子鏈（subchain）。子鏈與 AI 計算出的具有相似性的智能合約相連接，這包括功能的相同性、應(yīng)用場景或級別相似性。如果一條子鏈在遭受攻擊或遇到DAPP 錯誤時無法正常運行，根鏈完全不受影響。此外，也可以進(jìn)行跨區(qū)塊鏈交易，將價值和數(shù)據(jù)從子鏈轉(zhuǎn)移到根鏈，或者通過根鏈從一條子鏈轉(zhuǎn)移到另一條子鏈。

根區(qū)塊鏈?zhǔn)侨魏稳硕伎梢栽L問的公共鏈，它有三個主要目標(biāo)：

1.以保護隱私的方式在子鏈之間傳遞數(shù)值和數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)子鏈間的互操作性；

2.監(jiān)督子鏈，例如通過沒收定金（bond confiscation）懲罰子鏈上的運營方（bonded operators）；

3.計算和確定支付，建立子鏈信任。

有了具體目標(biāo)，根鏈將專注發(fā)展其可擴展性，穩(wěn)固性，隱私保護功能和協(xié)調(diào)子鏈的能力。

子鏈具有成為私有區(qū)塊鏈的可能，并且依賴于根鏈作為中間站與其他子鏈進(jìn)行交互。子鏈需具備靈活性和延展性以適應(yīng)智能合約應(yīng)用的多樣化需求。子鏈很可能由在根鏈上存有定金的運營商運營。在另一種方案中，系統(tǒng)允許運營商提名一個或多個運營商在有/無特別綁定的前提下為其運作。運營商像根鏈上的輕量級客戶端，作為子鏈上的完整節(jié)點來打包新區(qū)塊。

詳見表 2：根鏈和子鏈屬性對照表。

3. 根鏈（Root Blockchain）

根區(qū)塊鏈與以太坊一樣使用基于內(nèi)外部賬戶的模型，原因如下：

此公鏈?zhǔn)侵塾趹?yīng)用層面，所以不會采取比特幣的 UTXO 模型；

節(jié)省大量空間（每筆交易只有一個輸入、一個輸出、一個簽名）；簡單編碼；潛在的可拓展性；輕量級客戶端。

潛在使用網(wǎng)絡(luò)分片技術(shù)：

使用網(wǎng)絡(luò)分片技術(shù)，如果你有 10000 個節(jié)點，通過工作量證明過程，它們將被隨機分為 10 組，每個組被稱為一個分片。每個分片處理一組不同的數(shù)據(jù)，并得出小組內(nèi)一致同意的答案。然后，各分片將這些數(shù)據(jù)的摘要報告提交給一個名為目錄服務(wù)委員會的分片，由它來統(tǒng)籌不同分片的數(shù)據(jù)摘要，并將它們組合起來形成一個更大的數(shù)據(jù)集，稱為最終區(qū)塊，最終區(qū)塊的數(shù)據(jù)又會被返回所有分片。

從上面的分析可以看到，分片技術(shù)是一種去中心化的、安全的鏈上擴容方案，具有線性的擴容能力也就是說，節(jié)點越多，得到的吞吐量就越大。

分片技術(shù)有兩種類型：網(wǎng)絡(luò)分片和狀態(tài)分片，以太坊正在開發(fā)的技術(shù)是狀態(tài)分片。兩種技術(shù)的不同之處在于，在網(wǎng)絡(luò)分片中，不是每個節(jié)點都必須處理每條信息，但是每個節(jié)點都必須存儲網(wǎng)絡(luò)中其它分片的信息；如果使用狀態(tài)分片，每個節(jié)點都只存儲它們自己處理過的信息子集，雖然這減少了每個節(jié)點的負(fù)擔(dān)，但分片之間的互通會變得復(fù)雜。

4. 子鏈（Subchains）

MAI 通過低層基礎(chǔ)設(shè)置為分布式區(qū)塊鏈應(yīng)用程序開發(fā)度身定制了可發(fā)展和增補的子鏈架構(gòu)，人工智能可根據(jù)應(yīng)用需求定制相對應(yīng)的子鏈驗證模型、規(guī)格、參數(shù)和交易類型。

MAI 子鏈?zhǔn)褂靡再~戶為基礎(chǔ)的設(shè)計模型，使其易于追蹤交易狀態(tài)。子鏈包含類似于以太坊兩種類型的賬戶，即常規(guī)賬戶和合約。由人工智能算出與根鏈相同的共識機制產(chǎn)生的有效交易被添加到區(qū)塊中，以達(dá)到同等的結(jié)算速度，提高跨鏈通訊的效率。子鏈?zhǔn)褂酶溚ㄗC、MAI 通證或自行定義通證。開發(fā)者在子鏈上定義的通證可以通過通證銷售或通過公共交易平臺公開發(fā)行。

子鏈也同時支持智能合約，并且運行在輕量級且高效的虛擬機之上。我們目前正在測評 Web Assembly（WASM），這是一種用于構(gòu)建高性能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的新興網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。WASM 效率高，速度快。我們同時也在探索其他可能性。通過人工智能生成智能合約，連接到相同子鏈設(shè)備以兩種方式共享狀態(tài)。

內(nèi)置隱私保護交易機制

比特幣和以太坊本身提供的隱私僅限于使用匿名地址，兩者交易細(xì)節(jié)皆是透明的。任何人都可以輕易從透明的賬本了解交易金額，被轉(zhuǎn)讓的資產(chǎn)以及該交易與其他交易的關(guān)系。在這種情況下，發(fā)送方的隱私，接收者的隱私和交易細(xì)節(jié)隱私三個方面是需要解決的議題。如表 3 所示，各種加密方案可用于解決以上所提的隱私問題。

MAI 的隱私保護技術(shù)通過隱藏接收方的地址，使用環(huán)形簽名（ Ring Signatures）保護寄送方的隱私和使用佩德森承諾協(xié)議（ Pedersen commitment）來隱藏交易金額，進(jìn)行了以下創(chuàng)新和改進(jìn)：

使用 AI 推薦的隱藏地址讓接收方不用計算整個區(qū)塊鏈來確認(rèn)交易；優(yōu)化環(huán)簽名，使其體積更簡潔并更具有可信賴的水平。

1. 以可傳遞支付碼隱藏交易接收方

隱藏地址技術(shù)源于 Cryptonote 協(xié)議，它利用半輪（half round）Diffie-Hellman 密鑰交換協(xié)議解決接收方的接收問題。這個技術(shù)的局限性在于目前接收方必須要掃描網(wǎng)絡(luò)中的所有交易，或是要依靠可信的完整節(jié)點（在一定程度上泄露隱私）的幫助以完成接收。支付代碼的設(shè)計旨在解決隱藏地址的上述缺點，但仍有泄露交易隱私的缺點。

2. 保密交易機制

本質(zhì)上，區(qū)塊鏈交易只是一個元組（{ pkin， i}，{ pkout， j}，{ vi， j}），其中{ pkin， i}是輸入地址，{ pkout， j}是輸出地址，{ vi， j}是輸入和輸出地址之間的交易金額。由于比特幣交易是以明文形式存儲在公共賬本中，因此引發(fā)了很多安全和隱私問題。保密交易的目標(biāo)是使只有交易的發(fā)送方和接收方能夠知道{vi，j}值，并沒有其他人知道交易雙方以及{vi，j}值。此外，保密交易可以允許網(wǎng)絡(luò)實體驗證每個交易的有效性，但是交易的實際金額不會被泄露。區(qū)塊鏈上的保密交易的實現(xiàn)需要許多先進(jìn)的密碼技術(shù)。

3. 通過 Bulletproofs 模型證明交易金額范圍

Bulletproofs 模型是為了替代佩德森承諾協(xié)議（Pedersen commitment）而被提出的。這是一種新的非互動零知識證明協(xié)議模型（ noninteractive zeroknowledge proof protocol），它僅需非常短小的證明簽文（ proofs）并且不需要仰賴可信任的節(jié)點，因此可以在沒有額外計算量的條件下，將范圍證明（ range proof）的大小從線性減小到次線性，并進(jìn)一步減少交易體量。由于 Bulletproofs模型很好地符合 MAI 的設(shè)計原則，我們將把防彈協(xié)議（Bulletproofs）整合到MAI 中。

PAI 高速共識機制

1. 技術(shù)背景

工作量證明算法（PoW）是實現(xiàn)大多數(shù)區(qū)塊鏈（包括比特幣和以太坊）全球共識的支柱。工作量證明算法（PoW）使在計算上很難構(gòu)建一個有效的區(qū)塊并將其附加到區(qū)塊鏈上。區(qū)塊鏈變得越長，就越難扭轉(zhuǎn)區(qū)塊鏈以前記錄的任何交易。攻擊者必須擁有基于 PoW 的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)整個計算能力的 51%，才能操縱該區(qū)塊鏈。

雖然 PoW 為大型分布式區(qū)塊鏈的全球共識提供了一個優(yōu)雅的解決方案，但它也有一些固有的局限。維持共識整體計算成本很高，相當(dāng)于 51%的攻擊成本。這意味著即使大部分區(qū)塊鏈參與者都是誠實的，他們?nèi)匀恍枰褂么罅康碾娏砭S護區(qū)塊鏈，這不適合傾向于快捷的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。另外，在單個設(shè)備級別上，使用PoW 通常會花費大量的 GPU 周期和內(nèi)存空間，造成不必要的系統(tǒng)浪費。

2. 共識機制：AI 隨機授權(quán)股權(quán)證明機制

為了設(shè)計和開發(fā) MAI 的快速高效的共識機制，我們計劃采用以下技術(shù)。

2.1 股權(quán)證明機制

為了避免以上提到的因 PoW 所帶來的問題，這里有一個好的方案是權(quán)益證明算法（PoS）作為區(qū)塊鏈達(dá)成共識的有效替代方案。PoS 的原理思想是隨機選擇一組節(jié)點對下一個區(qū)塊投票，并根據(jù)它們持有以太坊量的多少（即權(quán)益）對他們的投票進(jìn)行加權(quán)。如果某些節(jié)點行為不規(guī)范，系統(tǒng)可能會沒收其鏈上的以太坊。藉由這種方式，不用通過高計算成本的 PoW，區(qū)塊鏈依舊可以更高效地運行，除此之外可以實現(xiàn)鏈上的經(jīng)濟穩(wěn)定性：參與者擁有的權(quán)益越多，其維護賬本共識機制的動機就越大，其節(jié)點行為不當(dāng)?shù)目赡苄砸簿驮降汀?現(xiàn)在已經(jīng)有一些根據(jù)權(quán)益證明算法（PoS）研發(fā)的設(shè)計和使用，例如 Tendermint，已被許多應(yīng)用程序采用。

2.2 授權(quán)股權(quán)證明機制

授權(quán)股權(quán)證明（DPoS）改進(jìn)了 PoS 的思想，即授權(quán)股權(quán)證明允許參與者委托一些代表來代表他們在網(wǎng)絡(luò)中的部分股權(quán)。例如，Alice 可以向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送消息，委托 Bob 代表她的股權(quán)并代表她投票。DPoS 為我們的 AI 區(qū)塊鏈應(yīng)用提供了以下優(yōu)勢：

小股權(quán)參與者可以將他們的股權(quán)集中起來，讓他們有更高的機會共同參與區(qū)塊鏈中的投票，然后分享獎勵。

資源受限的節(jié)點可以委任代表，因此并非所有節(jié)點都需要保持聯(lián)機才能達(dá)成共識。

代表可以是具有強大電力供應(yīng)和網(wǎng)絡(luò)條件的節(jié)點，也可以動態(tài)隨機選擇，因此我們在鏈上將獲得更高的整體可用性，使網(wǎng)絡(luò)達(dá)成共識。

使用 DPoS 的加密貨幣包括 EOS和 Lisk。

2.3 拜占庭容錯算法

實用的拜占庭容錯算法（PBFT）是 Castro 和 Liskov 在 1999 年提出的一種有效的抗攻擊算法，用于在分布式異步網(wǎng)絡(luò)中達(dá)成協(xié)議。我們前期計劃使用PBFT 作為我們 DPoS 共識機制的基礎(chǔ)投票算法，因為它是一種簡潔而且研究得非常好的算法，它提供了迅速的結(jié)算性，這對于構(gòu)建高吞吐量 TPS 與可擴展的區(qū)塊鏈至關(guān)重要。 正如 Castro 和 Liskov 的原始論文所證明的那樣，只要低于三分之一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點出現(xiàn)故障或惡意行為，PBFT 就可以為鏈提供可用性和安全性； 同時，PBFT 的網(wǎng)絡(luò)成本非常低，僅為未復(fù)制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)成本的 3%?；?PBFT 的加密貨幣包括 Stellar和 Zilliaq。

2.4 基于 AI 選擇的共識機制

如上所述，為了效率考慮，當(dāng)要提出或選舉新塊時，系統(tǒng)將隨機選擇一小組節(jié)點。這種通過人工智能選擇算法的設(shè)計非常重要，因為它影響了整個共識過程的公平性和安全性以及合法性。

3. 輕量級用戶 AI 定期檢查點的創(chuàng)建

在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，我們預(yù)計很多設(shè)備都是輕度使用的客戶端，也就是參與者不會在本地記錄完整的交易歷史。 以比特幣為例，目前存儲完整比特幣區(qū)塊鏈需要的空間已經(jīng)超過 100GB，因此許多用戶可能無法下載完整區(qū)塊鏈。

為了緩解這一性能問題，以太坊的發(fā)明者 Vitalik 建議在區(qū)塊鏈上創(chuàng)建定期檢查點：epochs［2］，例如每隔 50 個區(qū)塊設(shè)置一個 epochs。這樣做的好處是每個檢查點都可以基于前一個檢查點進(jìn)行驗證，運用這個方式輕量級客戶就可以更快地同步整個區(qū)塊鏈。

MAI 網(wǎng)絡(luò)中的通證機制

本地數(shù)字通證（MAI TOKEN）是 MAI 網(wǎng)絡(luò)生態(tài)的重要組成部分，它被設(shè)計成完全服務(wù)于 MAI 網(wǎng)絡(luò)。在 MAI 主網(wǎng)啟動之前，通證是以兼容 ERC20 標(biāo)準(zhǔn)部署于以太坊網(wǎng)絡(luò)上的，待到主網(wǎng)發(fā)布后，通證會完全遷移至 MAI 主網(wǎng)上。

MAI TOKEN 通證作為一種虛擬加密燃料被用于在 MAI 網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)某些功能（比如執(zhí)行轉(zhuǎn)賬和運行分布式應(yīng)用），通過消耗 MAI TOKEN 通證激勵社區(qū)參與者，維持 MAI 網(wǎng)絡(luò)上的生態(tài)。在 MAI 網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行轉(zhuǎn)賬和運行分布式應(yīng)用以及驗證添加區(qū)塊/信息需要占用很多的計算資源，因此我們需要激勵這些提供服務(wù)/資源的網(wǎng)絡(luò)參與者（即挖礦）以保持 MAI 網(wǎng)絡(luò)的完整， MAI TOKEN 通證還被作為一種匯率單位用于支付占用計算資源所產(chǎn)生的費用。

MAI TOKEN 通證是 MAI 網(wǎng)絡(luò)中不可或缺的一部分，如果沒有 MAI TOKEN通證，那么就沒有一種匯率單位去支付這些費用，從而使 MAI 的生態(tài)系統(tǒng)無法持續(xù)。

MAI TOKEN 通證作為一種支付單位具有不可逆的功能，將被用于 MAI 網(wǎng)絡(luò)參與者的轉(zhuǎn)賬交易中。引入 MAI TOKEN 通證的目的是為生態(tài)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)參與者提供一個便捷安全的支付結(jié)算模式。MAI TOKEN 通證并不代表任何股權(quán)、參與權(quán)、投票權(quán)、職位、以及 MAI 基金會的收益?；饡捌浞种C構(gòu)，或其他公司、企事業(yè)單位不會給通證持有者承諾任何利潤以及投資回報，也不會在新加坡或任何相關(guān)管轄區(qū)內(nèi)構(gòu)成有價證券。MAI TOKEN 通證只能在 MAI 網(wǎng)絡(luò)上使用，并且通證持有者沒有被授予任何明示或暗示的權(quán)利，除了正確使用 MAI TOKEN通證以促進(jìn) MAI 網(wǎng)絡(luò)和諧發(fā)展。

關(guān)于 MAI TOKEN 通證，需特別注意：

（a）基金會及其任何附屬機構(gòu)沒有對通證進(jìn)行退款或者變現(xiàn)（或者替換成等值的其他虛擬貨）或者其他任何支付方式的義務(wù)；

（ b）通證不會使通證持有者獲得基金會（及其任何附屬機構(gòu)）任何形式的權(quán)利、收益或資產(chǎn)，包括但不限于基金會有權(quán)獲得的未來收益，股票，股權(quán)或股份，證券，任何投票、分配、贖回、清算、產(chǎn)權(quán)（包括所有形式的知識產(chǎn)權(quán)），或者與其他金融、法律同等的權(quán)利，或者與 MAI 網(wǎng)絡(luò)參與者、基金會、服務(wù)供應(yīng)商有關(guān)的任何知識產(chǎn)權(quán)。

（c）MAI TOKEN 通證并不是一種貨幣（包括電子貨幣），有價證券，商品，債券，債務(wù)或其他任何一種金融工具或投資；

（d）MAI TOKEN 通證不是基金會或其任何附屬機構(gòu)的貸款，也并不是基金會或其任何附屬機構(gòu)所欠債務(wù)，且沒有任何預(yù)期的利潤；

（e）基金會及其任何附屬機構(gòu)不會授予 MAI TOKEN 通證持有者任何權(quán)利或者收益。

MAI 驅(qū)動的生態(tài)系統(tǒng)

一個區(qū)塊鏈智能合約自由搭建的基礎(chǔ)公鏈 ，基于 MAI 公鏈將具有無限的可擴展性。

案例 1.防偽區(qū)塊鏈合約

目前，國內(nèi)防偽企業(yè)約有 3000 家。絕大多數(shù)產(chǎn)品采用的是低技術(shù)含量的防偽手段，很容易被復(fù)制，而傳統(tǒng)的數(shù)字防偽成本極高，防偽麻煩難推廣，特別是對于低值、高消費的產(chǎn)品。

通過 MAI 防偽，品牌商可以根據(jù)智能合約模板或自身的需求快速創(chuàng)建智能合約，生成一個新的基于 MAI 系統(tǒng)的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，并生成僅使用防偽和點數(shù)的品牌令牌。這個令牌是品牌管理人員使用的，需要在每次執(zhí)行合同時使用。品牌所有者通過生成數(shù)字令牌來完成防偽工作。每個用戶可以使用 MAI DAPP 對基于 MAI 系統(tǒng)，生成令牌的品牌商家的產(chǎn)品執(zhí)行一鍵掃描碼防偽。此代碼只能掃描一次。掃描代碼將保存在區(qū)塊鏈中，不能更改。因此，只有能領(lǐng)取數(shù)字令牌的商品才是真正的商品，防偽技術(shù)不可篡改，不可復(fù)制，真正做到了低成本高效防偽的目的。

案例 2.飛機晚點保險合約

傳統(tǒng)的保險行業(yè)三分之一的錢用于銷售人員，三分之一的錢用于管理和運營支出，經(jīng)營成本過高且效率低下。

現(xiàn)在通過 MAI 公鏈我們以航空晚點為例，創(chuàng)建一個保險的智能合約，乘客只要通過智能合約指定地址下單，當(dāng)系統(tǒng)同步信息航班出現(xiàn)合約中規(guī)定的晚點條約一旦達(dá)成，合約系統(tǒng)會自動履行合約付款給乘客。省去了人工售險運行成本，提升了保險的處理效率，達(dá)到降本高效運營的目的。

案例 3.彩票智能合約

現(xiàn)有的模式是，彩票通過實體門店銷售，或者網(wǎng)絡(luò)銷售，1.彩民對中獎?wù)\信有些質(zhì)疑；2.你是有聽過某某人中了大獎因遺忘錯過領(lǐng)獎機會；3.是大額現(xiàn)場領(lǐng)獎隱私得不到保護。

采用 MAI 公鏈創(chuàng)建售彩智能合約，彩民通過彩票智能合約向合約發(fā)布方購彩，當(dāng)彩票中獎時系統(tǒng)自動將彩金支付給中獎彩民，高效、透明、無遺漏，彩民隱私得到保護。

案例 4. 無人駕駛汽車系統(tǒng)

比如行使在高速上無人駕駛汽車，如果發(fā)出指令給前車要求他們保持一定的安全距離，不要緊急剎車，注意保存車距，有可能會出現(xiàn)前車沒有收到信息或者延遲的情況，會導(dǎo)致安全事故。

采用 MAI 公鏈創(chuàng)建無人駕駛智能合約系統(tǒng)，通過智能合約一致性記賬機制，智能合約汽車之間會同時執(zhí)行相同的命令，規(guī)避信息不同步的風(fēng)險發(fā)生，智能合約技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將提升無人駕駛領(lǐng)域的安全系數(shù)。

MAI 公鏈就像是手機安卓系統(tǒng)一樣，開發(fā)者可以任意基于安卓系統(tǒng)開發(fā)符合法規(guī)機制的 DAPP，均可在安卓系統(tǒng)上運行。所以 MAI 公鏈?zhǔn)且粋€可以無限延伸擴展的智能合約開發(fā)創(chuàng)建公鏈，可以廣泛應(yīng)用于：共享經(jīng)濟領(lǐng)域，智能家居領(lǐng)域，智能制造領(lǐng)域，金融領(lǐng)域，旅游領(lǐng)域，信息化數(shù)據(jù)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)智能領(lǐng)域，征信智能管理領(lǐng)域，食品安全，醫(yī)療安全領(lǐng)域，智能電商領(lǐng)域，產(chǎn)品溯源，產(chǎn)品防偽領(lǐng)域，智能導(dǎo)航，無人駕駛領(lǐng)域等等幾乎覆蓋了所有領(lǐng)域，人工智能與區(qū)塊鏈的強強結(jié)合是大勢所趨。

物聯(lián)網(wǎng)時代智能產(chǎn)品之間的互通互聯(lián)而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息與人身安全一樣重要，而個人信息包括手機號、照片、視頻等被泄漏及公開的惡性事件屢屢發(fā)生，這些數(shù)據(jù)安全事故已經(jīng)給我們敲響了警鐘。區(qū)塊鏈能夠保證物聯(lián)網(wǎng)能夠安全、有靈活的可拓展性、高效。高效隨之帶來的是成本的降低。鑒于此，區(qū)塊鏈的技術(shù)可以為未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展起到極大的推動作用。

MAI 公鏈通過對節(jié)點賦予人工智能后，人工智能對公鏈上新增的節(jié)點智能合約進(jìn)行識別合法性與合理性，對不符合人性及非法要求的智能合約，不予啟用，同時會對系統(tǒng)現(xiàn)有適合的智能合約進(jìn)行推薦。對新增先進(jìn)的智能合約，人工智能會自我馴化學(xué)習(xí)，提升對智能合約思考判斷推薦能力，從而讓人工智能實現(xiàn)自我學(xué)習(xí)馴化進(jìn)化的能力，節(jié)點將通過不斷的馴化學(xué)習(xí)，讓 MAI 公鏈系統(tǒng)成長的越來越強大，越來越人性化，MAI 未來將大力推動防偽、共享經(jīng)濟領(lǐng)域、物聯(lián)網(wǎng)智能科技、征信領(lǐng)域、金融保險領(lǐng)域、醫(yī)療安全、產(chǎn)品溯源、智能合約領(lǐng)域的快速發(fā)展，在未來商業(yè)化運營中 MAI 公鏈將體現(xiàn)它非凡的價值和實力。

結(jié)論

在本文中，我們介紹了一種可擴展的、注重隱私保護并具有延展性的 AI區(qū)塊鏈，并且介紹了它的架構(gòu)以及如下核心技術(shù)：

1） 運用鏈中鏈基礎(chǔ)架構(gòu)最優(yōu)的優(yōu)化其擴展性和隱私性;

2） 運用輕量級秘密地址的使用、環(huán)簽名方式（無需可信啟動）以及避彈衣機制保護交易隱私；

3） 運用可證明或者驗證的隨機函數(shù)以及權(quán)益證明，實現(xiàn)高速共識機制其中最為重要的前提就是 AI 的應(yīng)用；

4） 構(gòu)建靈活的輕量級 MAI 系統(tǒng)架構(gòu)。