La prueba de trabajo de Bitcoin puede hacerse más eficiente, afirma IBM Research

La prueba de trabajo (PoW), el mecanismo de consenso que asegura las cadenas de bloques de Bitcoin y de muchas otras Criptomonedas , le ha dado a la Tecnología la reputación de acaparar energía.

De hecho, un argumento comúnmente utilizado es que un ejército de computadoras especializadas compitiendo para resolver algún problema matemático arbitrario puede terminar consumiendo tanta electricidad como un país pequeño.

Sin embargo, los científicos de IBM Research, la división de investigación y desarrollo del gigante tecnológico, afirman haber encontrado una forma de reformular y combinar arquitecturas de blockchain, incluyendo PoW, llegando a lo que llaman en un documento un "punto ideal" para la eficiencia energética, la escalabilidad y la seguridad.

Anunciado el miércolesSu Explora surge de la aplicación de PoW a un caso de uso muy diferente, la Internet de las cosas (IoT), y ejecutaría nodos de blockchain dentro de los dispositivos conectados.

El problema al que se enfrentaron es que, a diferencia del hardware especializado en minería PoW para criptomonedas, como los ASIC y las GPU, los dispositivos IoT varían ampliamente en su potencia computacional y recursos energéticos. Después de todo, IoT es uncategoría ampliaEsto incluye todo, desde sensores de temperatura de bolsillo hasta automóviles conectados a Internet.

Por ello, es posible que todos o algunos de los dispositivos en una red IoT no puedan resolver problemas PoW muy complejos. De ahí el impulso para hacer que PoW sea energéticamente eficiente, según el artículo de los investigadores de IBM:

La eficiencia en IoT se puede definir como el uso óptimo de los recursos de hardware y la energía. Por lo tanto, para lograrlo, los dispositivos IoT en la cadena de bloques deben optimizar el uso de los recursos y la energía para mantener y hacer progresar la cadena de bloques.

La solución propuesta aprovecha el hecho de que no todos los nodos de una red tienen que participar en la minería. (Muchosusuarios dedicados de Bitcoin , Por ejemplo, simplemente ejecute nodos completos para verificar el trabajo de los mineros y KEEP honestos).

Trabajando en una red de pruebas, o entorno de blockchain simulado, los investigadores de IBM han estado dividiendo los nodos en pequeños grupos de 250 a 1.000 y luego permitiendo que un algoritmo decida qué proporción de cada grupo debería realizar el trabajo de minería, dependiendo de la cantidad de energía utilizada por cada nodo y la seguridad requerida. Esto, dicen, obtiene resultados óptimos en términos de conservación de energía mientras se preserva la seguridad.

"Actualmente, consideramos las cadenas de bloques como sistemas peer-to-peer completamente planos, en los que todos los nodos deben hacer lo mismo, competir entre sí para obtener la recompensa de minería, por ejemplo", declaró a CoinDesk el Dr. Emanuele Ragnoli, director técnico de IBM Research - Irlanda. "Pero no es necesario que todos realicen el mismo tipo de trabajo".

Ragnoli dijo que quería crear un "ecosistema en capas" en el que diferentes pares pudieran hacer cosas diferentes, gracias a algoritmos inteligentes que agrupan los nodos según su capacidad y les asignan tareas específicas.

"Algunos nodos realizan la PoW completa, como en Bitcoin", dijo Ragnoli. "Lo hacen gracias a la analítica de la cadena de bloques, que puede determinar si un dispositivo puede realizar ese tipo de trabajo y, en consecuencia, colocarlo en un grupo de otros dispositivos a los que se les asignará un tipo de consenso específico".

Las subcadenas de bloques que mantienen estos grupos de nodos se conectan mediante tecnologías de interoperabilidad como Cosmos y Polkadot. Como muestra de esta combinación, el equipo de investigación de IBM ha denominado a su proyecto de laboratorio «Blockchain híbrido para IoT».

Economía de la máquina

Dando un paso atrás, el trabajo de investigación de IBM es parte de un impulso más amplio para crear una futura economía de máquina a máquina, en la que los dispositivos tendrían sus propias billeteras blockchain y comerciarían entre sí (imaginemos un automóvil autónomo pagando a otro por el derecho de paso).

Pero Ragnoli es realista sobre la escala del desafío del IoT para las cadenas de bloques, y dice que este mundo aún está a "un enorme conjunto de pasos" de distancia.

En un intento por abarcar una pequeña parte, su equipo investigó cómo podría funcionar un ecosistema máquina a máquina en un entorno industrial, conectando actividades de fabricación de vanguardia entre varias fábricas en los Países Bajos. (IBM no identificó a las empresas involucradas, pero afirmó que existe un consorcio en el horizonte).

"Hoy en día, en la industria 4.0, o manufactura, existen numerosas fábricas que colaboran entre sí para crear un único producto", explicó Ragnoli. "Por lo tanto, existen sensores, máquinas, incluso algoritmos y análisis que operan en las distintas fábricas, y dentro de la misma, y que necesitan interoperar entre sí".

Al vincular estos dispositivos de fábrica con el modelo híbrido, IBM descubrió que organizar los nodos en grupos de aproximadamente 250, con el 7 % de esas subcadenas de bloques haciendo PoW, logró lo mejor en términos de escalabilidad, sin sacrificar la seguridad duramente ganada asociada con PoW.

"Estamos tomando algoritmos de consenso comunes como PoW, la visión de Cosmos, ETC, y estamos modificando la forma de integrarlos. La forma en que lo estamos diseñando es como si fueran pequeños bloques de Lego, impulsados ​​por la capa de IA", dijo Ragnoli.

IA y blockchain

El proyecto de investigación de IBM es notable porque sugiere que los requisitos deterministas de las cadenas de bloques se pueden combinar con la caja negra de la IA, permitiendo que los algoritmos de aprendizaje automático alteren la forma de las cadenas de bloques para adaptarse a las limitaciones de energía o latencia, sin comprometer la seguridad.

Como tal, esto parecería abrir la puerta a un espacio de diseño completamente nuevo.

"¿Por qué no ampliar la cadena de bloques con análisis y algoritmos de IA que puedan moldearla de forma que supere algunas de las limitaciones actuales?", preguntó Ragnoli.

En el caso del IoT, la IA recibe como entrada los dispositivos IoT del sistema y sus recursos disponibles. También evalúa los requisitos generales de seguridad del sistema y decide qué dispositivos están minando, cuántos, la dificultad de la prueba de trabajo (PoW), la tasa de generación de bloques y el tamaño de los bloques, buscando un equilibrio entre la seguridad y la escalabilidad requeridas.

Por lo tanto, los dispositivos IoT aún pueden realizar sus tareas específicas de la aplicación, como el procesamiento de datos, y al mismo tiempo continuar extrayendo bloques.

Entonces, ¿cómo podría este trabajo impactar el mundo de las criptomonedas? Decir simplemente que el PoW necesita estar mejor organizado es como decir que el libre mercado podría ser más eficiente.

Ragnoli dijo que podría existir la posibilidad de alterar la forma en que funcionan los sistemas comerciales de manera dinámica con diferentes monedas, y agregó:

No he llegado a modificar el consenso criptográfico interno, aunque es una dirección muy interesante para explorar.

Imagen de IBM a través de los archivos de Consensus