虛擬工作量證明:Cellula 如何模擬比特幣挖礦實現公平資產分配

自 2017 年以來,Web3 進入了資產發行的低門檻時代。各種項目通過 IDO、ICO 等方式發行代幣或 NFT,但往往存在強控盤或信息不透明的問題,頻繁出現 RugPull 現象。人們一直希望能出現更公平可靠的資產發行協議,解決新項目發行時的諸多問題。

Cellula 爲此提供了全新視角,他們實現了一個模擬工作量證明(POW)的資產分發層,利用虛擬工作量證明(vPOW)將資產分發過程"挖礦化",以模擬比特幣實現更公平的資產分配範式。

Cellula 理論上可以作爲一個具有 POW 效應的資產分發平台,爲 Web3 資產發行帶來了更廣闊的前景和想象空間,堪稱"一場致敬比特幣挖礦的社會實驗"。

POW 和 vPOW:結果不可預測的彩票抽獎

無論是正宗的 POW 還是 POS,或是 vPOW,本質都是設置一套輸出結果不可預測/難預測的算法,通過輸出結果來進行"彩票抽獎"。比特幣礦工們要在本地構造出滿足限制條件的區塊,提交給網路中的全節點通過共識,才能拿到出塊獎勵。

比特幣挖礦通過 SHA-256 哈希算法的不可預測性/難預測性,實現了一套全網礦工在線參與的"彩票抽獎"系統,這種設計以電能爲代價,確保了參與形式上的無許可性。

POW 是一種更公平的資產分配方式,主流的 POW 公鏈中項目方控盤的難度比 POS 公鏈大很多。POW 的模式往往被應用於底層公鏈而非 DAPP 的資產發行層,我們能否以一套鏈上可實現的方案,模擬出 POW 的效果?

Cellula 通過引入著名的"康威生命遊戲"算法,爲鏈上虛擬的數字實體(稱爲"BitLife")分配算力。簡而言之,Cellula 把傳統 POW 的哈希計算,換成了另一種結果不可預測/難預測的計算方式,替換了"Proof of Work"中的"Work"形式。

vPOW 的核心:康威生命遊戲與 BitLife

康威生命遊戲最早可追溯到馮諾依曼於 1950 年提出的"細胞自動機"概念,而後數學家約翰·康威在 1970 年正式提出"康威生命遊戲",用算法模擬自然界生命的演化規律。

假設我們有一個培養皿,將其按照二維坐標劃分出一堆小方格,然後我們對培養皿進行"初始設置",讓一些活細胞佔據部分方格,此後這些細胞的生死狀態將隨時間演化,逐漸呈現出形態復雜的細胞集羣。這本質是一個二維格子遊戲,規則非常簡單。

Cellula 把"培養皿"分爲 9*9=81 個方格,每個方格上的細胞有生/死兩種狀態(對應二進制的 0 和 1)。按照排列組合,培養皿中的細胞初始狀態有 2^81 種,這個數字等於 1 萬億的平方。

玩家要做的是對培養皿的初始模式(輸入參數)進行選擇。BitLife 充當了培養皿的實體(實際是個 NFT),包含 81 個方格,每個方格上放置一個細胞。然後,BitLife 中每 3*3=9 個相鄰方格構成一個 BitCell,每個 BitLife 由 2~9 個 BitCell 拼接而成。

BitLife 的細胞狀態會隨着區塊高度的增加而變化。Cellula 按照不同區塊高度下 BitLife 的狀態來分配算力。給定一個區塊高度,包含的存活細胞越多的 BitLife 擁有的算力越高,這就相當於創造了一種虛擬礦機。

Cellula 參與者要在鏈下窮舉 BitLife 的 2^81 種初始模式,預測每種模式演化後的狀態,然後看能否符合獎勵系統的要求。這其實就是 Cellula 的核心玩法,你的目標就是自己構造/從別人手上買到最有可能獲得挖礦獎勵的 BitLife,這種模式就相當於允許普通散戶/高級散戶自己研發礦機,然後你可以把自己造的礦機賣給別人,可以購買別人的礦機來挖礦。

系統會每隔 5 分鍾分發一定的挖礦獎勵(遊戲裏稱爲能量點),根據每個 BitLife 在網路中的算力份額來分配。

在 Cellula 中,玩家合成 BitLife 的過程,就是一個"制造"新礦機的過程。BitLife 在鏈上被 mint 出來後,要進行"充電"操作才能啓動挖礦,單次充電有效期爲 1 天、3 天和 7 天,需要支付一筆小額手續費,且到期後需要繼續充電。

按照 Cellula 官方的規則,目前包含 3*3 個 Bitcell(也就是包含 81 個小方格)的 BitLife 鑄造已經停止,玩家們一共鑄造了 150 多萬個此類 BitLife,未來新用戶可以在二級市場購買 BitLife 並進行充電挖礦。

而且在未來,Cellula 將引入類似於礦機制造商的角色,這個角色基於許可制,要質押代幣、公示銷售渠道、具有一定社區規模和影響力等,這些制造商將負責鑄造和銷售包含 4x4 個 BitCell 的 BitLife,也就是包含 16*9=144 個小方格。制造商可以鑄造的 BitLife 量,將受到其質押代幣量的限制。

Analysoor 抽獎算法和 VRGDAs 指數定價曲線

Cellula 有個充電抽獎環節,這裏用到了名爲 Analysoor 的隨機數輸出算法,它把區塊哈希作爲隨機數生成器的輸入參數,抽出每個區塊裏參與充電者中的贏家,引入了一種彩票制度。

此外,在 Cellula 的整個交易模型中,某種模式的 BitLife 一旦被某個大佬 Mint 出來,其採用的 BitCell 組合方案會被公開,其他人也可以"跟風",按照相同的組合方案去 mint BitLife,最後很容易引發一堆人跟風的現象,嚴重影響遊戲結果的隨機性。爲此,Cellula 引入了可變速率漸進荷蘭拍賣(VRGDAs),這是由 Paradigm 開發的定價算法,會動態調整價格——當鑄造量超預期時抬價,鑄造量不及預期時降價。

總結:從玩家博弈的視角看待 Cellula

在 vPOW 中有很多參與方,每個參與方的策略都不同,以一級發行市場爲例,一個"科學家"可以寫代碼,組合不同的 BitCell 去找到算力更高的 BitLife,獲取更高的挖礦收益,同時會存在一些 MEV 玩家,他們監聽鏈上的鑄造事件,當發現某個 NB 的科學家鑄造了某類型的 BitLife 時,他們也會跟風大量鑄造。

但由於 VRGDAs 指數型定價算法的存在,單一類型的 BitLife 鑄造價格可以指數級增長,這樣可以有效的防住科學家(反女巫),當然也會對 BitLife/礦機進行定價,如果某類礦機的算力高,它的鑄造/生產價格也會很高,後面流通在二級市場的價格會參考生產價,進而傳導到整個供應鏈當中。

類比比特幣礦機的發行過程,科學家發現某類型 BitLife 的算力高,就好像礦機公司研發出新的芯片,MEV 玩家跟風鑄造,就好像一級經銷商完成礦機的定價,而後的二級市場交易就類似於散戶從經銷商手中購買設備。

不同的是相比現實世界的礦機研發,科學家發現新的 BitLife 的速度會快很多,而且任何人都可以參與到 BitLife 的狀態推演中,很大程度上相當於降低了礦機的研發權力,"人人都有機會成爲科學家",這對於大多數人而言是更爲友好的,也是現實中礦機生產鏈條中不可能出現的。

總體而言,相比於比特幣礦機產業鏈,Cellula 的方案是一種更有趣的社會實驗。