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前沿丨区块链技术及其在人工智能时代的历史使命

※发布时间:2017-9-7 20:49:03   ※发布作者:habao   ※出自何处: 

  区块链技术最知名的应用是比特币(Bitcoin),近年来比特币兑换货币的价格不断攀升,当中虽然不乏市场投机的泡沫成份,但确实也有强悍的核心技术为之背书。

  传统的货币,我们存到银行里,那么记账的是银行,记录这些信息的是银行的中心服务器;如果是比特币这样的密码学数字货币,账本就是分布式存储了。

  举个例子:当张三给了李四1个比特币,不但张三和李四记录了这笔账,王五、赵六、田七其他所有人都会记录这笔账,也就是说,任何人想修改或删除交易记录,都需要其他所有人的许可,这几乎是不可能的。在区块链网络中,每个节点就好比上述例子中的每个人。可以看到,相比传统记账方式,区块链技术的优势很明显。

  请注意,要想修改或删除比特币交易记录,我们之前说的是“几乎不可能”,并不是绝对,这当中就涉及到“共识机制”:假设张三有1个比特币,他给李四发去1个比特币,又同时给王五发了1个比特币,一个币很显然不能变出两个来,必然有一个交易会不成立(这就是“双重花费欺诈”,现实中已经发生过这样的事例),那么,李四和王五谁能线个比特币呢?取决于谁的交易被打包进的那个区块得到更多节点的承认。

  前面说了,所有的交易都会以全网账本的形式分发存储到每一个节点上,但交易被存储分发的前提,是它需要被打包进区块中,由于区块链的机制是:后一个区块通过包含前一个区块的哈希指纹(hash value)确保整条区块链首尾唯一相连,那么,给李四和给王五的同一个比特币,谁的交易能够被更早打包进区块中,谁真正收到这一个比特币的希望就更大。

  当然,只是“希望更大”,并不是绝对。应当明确的是,区块是由“矿工”进行打包的,“矿工”是指运用计算机算力对交易进行确认,并计算出现代密码学上“安全的”结果,然后进行全网分发的节点。(这里的“安全”主要是指确保区块链网络及其上数字资产和交易的不可特性。)

  那么问题来了,如果一个矿工打包了给李四的交易,一个矿工打包了给王五的交易(为叙述方便,后续称之为交易a和交易b,打包它们的区块分别是区块A和区块B),比特币网络会承认哪一个是下一个区块呢? 这取决于矿工之间的共识,如果有更多的矿工基于区块A生成了更多后续的区块,那么李四就算收到了这一个比特币,如果生成了更多的区块B的后续区块,那么王五就算收到了这一个比特币。

  归根结底,谁的交易所在的区块的后续区块多,那么这条分叉链就会成为主链,反之,后续区块少的链,就会被人们遗弃,因为它没有得到多数的认可(所以根据这一特点,有学者称区块链、比特币具有某种技术的特性)。

  比特币网络安全性,需要大量算力为密码学计算注入能量,而这大量算力的来源实际是矿工为之投入的各种GPU乃至专业矿机,之所以矿工们舍得投入,就是看中得比特币网络“发行”的比特币励。成功挖到矿,也就是生成了被网络承认的区块,才能获得励。

  我生成的区块要获得大家的认可,进而更多的后续区块基于我这个区块生成,这需要我这个区块足够“安全”,背后蕴藏足够大的算力,而为了吸引大家贡献算力,网络设计了虚拟货币作为回报,同时,算力又确保了这些虚拟价值的安全性……你不觉得,比特币创始人中本聪设计了一种极其巧妙的良性循环机制吗?学者们将其概括为“共识算法”。

  事实上,比特币的POW机制(Proof Of Work,基于工作量的证明)只是共识算法的一种,后来人又设计出了POS(Proof of Stake,权益证明机制)、DPOS、dBFT等一系列改良或变种。但POW仍然是最经典、最可信赖的区块链技术核心。

  对利益的疯狂追逐,带来了比特币网络的坚固性、安全性,也引发了挖矿的军备竞赛,其中一点体现就是GPU显卡的价格飙升乃至断货。我们知道,GPU即图形显示卡擅长做浮点并行计算,而这不仅是比特币需要的密码学算力,也是人工智能领域“深度学习”所需要的算力。

  这一轮人工智能的核心技术源自历史悠久的各种NN,即人工神经网络(neural networks),由于GPU带来的计算能力的提升,使得机器可以进行相对大规模的多层并行计算,于是名曰“深度学习(deep learning)”。从区块链和人工智能都需要GPU这一现象,我们可窥见端倪:二者的本质,都是源自概率论。区块链通过密码学计算保障安全,密码学的背后就是概率论,没有绝对不可解的密码,只有相对有限时间和空间范围被破解概率极其微小的密码;这一轮人工智能的爆发点就是深度学习,通过深度学习,机器学习大量训练素材,从而获得了“智能”:

  机器之所以能够识别图像、识别语音,是因为它看得多、听得多了,归纳提取出了某类图像和某种语音的共性;机器之所以能够进行语言翻译、理解人类的指令,也是因为训练语料中反复告诉它“hello”就是“你好”,应当用“你也好”来答复“你好”,诸如此类;机器之所以能用于预测房价、预测股价,在无人驾驶汽车上预测行人未来几秒的动作,甚至预测的判决,预测某个区域可能发生违法犯罪,也是因为,机器掌握着巨大量的历史数据,过去它们如此的规律,因此未来,它们很可能如此。

  当然,“人不能两次踏入同一条河流”,未来时空不可能完全重复过去,所以,人工智能的结论和预测都只是概率:判断这是一只猫,并不是因为机器认识它,只是因为通过计算,它是一只猫的概率比是一只狗的概率更大;预测一个区域可能发生暴恐,在现实中只有发生和不发生的区别,但在人工智能的世界里,它却是个像量子力学一样玄乎的概率,我们也许会把阈值设置成0.3,超过30%的可能性,我们就要部署较多警力加强巡逻了。

  毋庸置疑,人工智能促进了社会的发展,提升了我们的工作效率,然而,当机器通过大数据洞悉,它不但可以识别、预测,更开始了创造:文本生成(写稿机器人、机器作曲)、语音生成(TTS)、图像和视频生成(把图像帧组合起来就是视频),机器把模糊的视频转为4K高清,把黑白老电影转成彩色,还原马赛克的背后,“脑补”出中犯罪嫌疑人被故意遮挡的脸部,从侧脸推断出脸部正面,给二维图片上的事物3D建模,包括我们今天几乎已经习以为常的美颜……

  这些会“创造”的机器智能,也给我们带来了新的麻烦:这段奥巴马的讲话视频实际上是生成的,这个女孩掉进岩浆的视频实际原视频只是掉进水里,还有各种模仿声音和图像的内容,时间关系没法一一展现。

  人工智能让这个世界,耳听不再,眼见不再为实,有图不再代表,视频也不再比图片有更强的力,相关的技术都是开源的(刚刚展示的那些,下面都附有代码地址,只要不是太差的电脑都可以将程序运行起来),当的人知道了你的信息,用你的样子,模仿你说话,包括语调和神态,都是可以做到的,随着未来技术的进一步平民化,更加容易被犯罪所利用……新的时代,违法犯罪并没有,与的较量只是在转移战场。

  不要担心,当人工智能给我们造成困惑,让我们无法分辨出之时,它的孪生兄弟区块链就会脚踩筋斗云前来助阵:当我们把真实刻在区块链上,进行“存在性证明(proof of existence)”,它就成为了能够去伪存真的火眼金睛,将是真实的,依据将是权威的。

  正如人工智能的能力还在被不断激发,区块链的潜力也还远远未出来。比特币网络只能进行静态的存储,以以太坊(ethereum)、超级账本(hyperledger)为代表的新生代区块链网络已经初步搭建出图灵完备的运行,实现了“智能合约(smart contract)”,通过智能合约,我们可以实现基于区块链的动态互动。

  随着机器更智能,人类社会的根基显得更脆弱,然而,世界大势,浩浩汤汤,不可逆转,同时,辩证唯物主义着,新的问题的出现,必然有解决方案伴生,就看我们能不能尽快拿起这把圣剑,为所用了。

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关键词:历史的使命