La preuve de travail de Bitcoin peut être rendue plus efficace, selon une étude d'IBM

La preuve de travail (PoW), le mécanisme de consensus qui sécurise le Bitcoin et de nombreuses autres blockchains de Cryptomonnaie , a donné à cette Technologies la réputation de monopoliser l'énergie.

En effet, un argument souvent avancé est qu’une armée d’ordinateurs spécialisés se lançant dans une course contre la montre pour résoudre un problème mathématique arbitraire peut finir par consommer autant d’électricité qu’un petit pays.

Cependant, les scientifiques d'IBM Research, la branche R&D du géant technologique, affirment avoir trouvé un moyen de remodeler et de combiner les architectures blockchain, y compris PoW, pour arriver à ce qu'ils appellent dans un article un « point idéal » pour l'efficacité énergétique, l'évolutivité et la sécurité.

Annoncé mercredi, leur À découvrir découle de l'application de PoW à un cas d'utilisation très différent, l'Internet des objets (IoT), et exécuterait des nœuds de blockchain à l'intérieur des appareils connectés.

Le problème auquel ils ont été confrontés est que, contrairement au matériel de minage PoW spécialisé pour les cryptomonnaies telles que les ASIC et les GPU, les appareils IoT varient considérablement en termes de puissance de calcul et de ressources énergétiques. Après tout, l'IoT est uncatégorie largeCela comprend tout, des capteurs de température de poche aux automobiles connectées à Internet.

Ainsi, tout ou partie des appareils d'un réseau IoT pourraient ne pas être en mesure de résoudre des énigmes PoW très complexes.  D'où l'impulsion de rendre le PoW économe en énergie, selon l'article des chercheurs d'IBM :

L'efficacité de l'IoT peut être définie comme une utilisation optimale des ressources matérielles et de l'énergie. Par conséquent, pour y parvenir, les appareils IoT connectés à la blockchain doivent optimiser leur utilisation des ressources et de l'énergie afin de maintenir et de faire progresser la blockchain.

La solution qu'ils proposent tire parti du fait que tous les nœuds d'un réseau ne doivent pas nécessairement s'engager dans l'exploitation minière. (De nombreuxutilisateurs dédiés de Bitcoin , par exemple, exécutez simplement des nœuds complets pour vérifier le travail des mineurs et les KEEP honnêtes.)

Travaillant sur un réseau de test, ou environnement de blockchain simulé, les chercheurs d'IBM ont divisé les nœuds en petits groupes de 250 à 1 000, puis ont laissé un algorithme décider quelle proportion de chaque groupe devrait effectuer le travail d'extraction, en fonction de la quantité d'énergie utilisée par chaque nœud et de la sécurité requise. Cela, disent-ils, permet d'obtenir des résultats optimaux en termes de conservation d'énergie tout en préservant la sécurité.

« Actuellement, nous considérons les blockchains comme des systèmes pair-à-pair totalement plats, dans lesquels tous les nœuds doivent faire la même chose, par exemple, se concurrencer pour obtenir la récompense de minage », a déclaré à CoinDesk le Dr Emanuele Ragnoli, responsable technique chez IBM Research - Irlande. « Mais il n'est T nécessaire que tout le monde fasse le même travail. »

Ragnoli a déclaré qu'il souhaitait créer un « écosystème en couches » dans lequel différents pairs peuvent faire différentes choses, grâce à des algorithmes intelligents qui regroupent les nœuds en fonction de leurs capacités et leur attribuent des tâches spécifiques.

« Certains nœuds effectuent la preuve de travail complète, comme c'est le cas avec Bitcoin», explique Ragnoli. « Ils y parviennent grâce aux analyses de la blockchain, qui permettent de déterminer si un appareil est capable d'effectuer ce type de tâche et de le placer en conséquence dans un groupe d'autres appareils auxquels sera attribué un certain type de consensus. »

Les « sous-blockchains » gérées par ces groupes de nœuds sont ensuite connectées grâce à des technologies d'interopérabilité telles que Cosmos et Polkadot. En hommage à cette mosaïque, l'équipe de recherche d'IBM a baptisé son projet de laboratoire « Hybrid IoT Blockchain ».

Économie des machines

En prenant du recul, les travaux d’IBM Research s’inscrivent dans un effort plus large visant à créer une future économie de machine à machine, dans laquelle les appareils auraient leurs propres portefeuilles blockchain et échangeraient entre eux (imaginez une voiture autonome payant une autre pour le droit de passage).

Mais Ragnoli est réaliste quant à l'ampleur du défi de l'IoT pour les blockchains, affirmant que ce monde est encore à un « énorme ensemble de pas » de distance.

S'attaquant à un problème de taille réduite, son équipe a étudié le fonctionnement d'un écosystème machine-to-machine en milieu industriel, reliant des activités de fabrication de pointe entre plusieurs usines aux Pays-Bas. (IBM n'a T souhaité identifier les entreprises impliquées, mais a indiqué qu'un consortium se profilait à l'horizon.)

« Aujourd'hui, dans l'industrie 4.0, ou la fabrication, de nombreuses usines collaborent pour créer un produit unique », explique Ragnoli. « On trouve donc des capteurs, des machines, et même des algorithmes et des outils d'analyse fonctionnant dans les différentes usines, et même au sein d'une même usine, qui doivent interagir entre eux. »

En reliant ces appareils d'usine au modèle hybride, IBM a découvert que l'organisation des nœuds en clusters d'environ 250, avec 7 % de ces sous-blockchains effectuant du PoW, permettait d'obtenir les meilleurs résultats en termes de mise à l'échelle, sans sacrifier la sécurité durement acquise associée au PoW.

« Nous prenons des algorithmes de consensus communs comme la preuve de travail (PoW), la vision de Cosmos, ETC, et nous modifions leur assemblage. Notre conception s'apparente à de petits blocs Lego, pilotés par la couche IA », a déclaré Ragnoli.

IA et blockchain

Le projet de recherche d'IBM est remarquable car il suggère que les exigences déterministes des blockchains peuvent être combinées avec la boîte noire de l'IA, permettant aux algorithmes d'apprentissage automatique de modifier la forme des blockchains pour s'adapter aux limitations de puissance ou de latence, sans compromettre la sécurité.

En tant que tel, cela semble ouvrir la porte à un tout nouvel espace de conception.

« Pourquoi ne pas enrichir la blockchain avec des algorithmes d'analyse et d'IA qui peuvent réellement façonner la blockchain de manière à l'aider à surmonter certaines des limitations actuelles ? » a déclaré Ragnoli.

Dans le cas de l'IoT, l'IA reçoit en entrée les données des appareils IoT présents sur le système et leurs ressources disponibles. Elle évalue également les exigences de sécurité globales du système et détermine le nombre d'appareils à exploiter, la difficulté de la preuve de travail (PoW), le taux de génération et la taille des blocs, et s'efforce de trouver un équilibre entre sécurité et évolutivité.

Par conséquent, les appareils IoT peuvent toujours effectuer leurs tâches spécifiques à l’application, telles que le traitement des données, et continuer simultanément à extraire des blocs.

Alors, quel impact ces travaux pourraient-ils avoir sur le monde des cryptomonnaies ? Dire simplement que la preuve de travail doit être mieux organisée revient à affirmer que le marché libre pourrait être plus efficace.

Ragnoli a déclaré qu'il pourrait y avoir une possibilité de modifier la façon dont les systèmes de trading fonctionnent de manière dynamique avec différentes devises, ajoutant :

« Je ne suis pas allé jusqu'à modifier réellement le consensus cryptographique interne – bien que ce soit en fait une direction très intéressante à explorer. »

Image IBM via les archives Consensus