详解物理工作量证明PoPW：现状、特征及创新点

原文：《》by Mohamed Fouda、Qiao Wang

编译：aididiaojp.eth，Foresight News

Web3 开启了在全球范围内协调人类活动的新方法。Web3 网络具有无国界和无地域偏见的独特特征，它只承认个人对网络的贡献。由于 Web3 网络的这一特性，它可用于创建替代中心化公司的去中心化解决方案，例如去中心化无线网络 Helium、Pollen、Nodle，以及去中心化地图应用 Hivemapper、Spexi 等。这些项目表明，来自世界各地的参与者可以齐心协力，为每个人都可以进入的公平公开市场做出贡献。随着此类网络成长为 Web3 最大的应用程序之一，它们有可能展示去中心化的真正力量。业界通常将这些网络称为物理工作量证明 (PoPW) 网络。虽然这个术语没有涵盖这些网络可以执行的大部分活动，但我们将坚持使用这个术语。

在本文中，我们将深入探讨成功的 PoPW 网络的特征，以及哪些想法可以更轻松地实现规模化和产品市场匹配。

什么是 PoPW，它为什么重要？

PoPW 网络是一种协作网络，网络参与者可以在其中创建去中心化的双向市场。网络参与者通常分为两类：为网络和服务买家贡献工作的人、付费以从网络提供的服务中受益的人。

在最佳情况下，这些网络的运行方式应类似于去中心化交易所，其中服务请求（询问）会自动与服务提供商的报价（出价）相匹配。该网络只收取交易费，用于奖励运行网络的基础设施节点。这可能是当前 PoPW 网络例如 Helium 的长期目标。然而在初始阶段，需要一个中心化的实体来开发系统并通过合作伙伴关系和营销来引导其增长。该实体还需要开发完善的代币设计来引导网络的供应方，并创建能够吸引客户的价值网络。

我们可以将亚马逊作为一个简单的例子来说明 PoPW 是如何发展的。与亚马逊类似，PoPW 网络的目标是创建全球市场。在构建业务基础设施和引导供应方的过程中，市场最初处于亏损状态。当供应方增长并且市场成功地为买家提供高质量的服务时，市场经济转向盈利。与亚马逊或任何中心化市场的主要区别在于，当 PoPW 网络成功吸引客户时，经济价值将通过原生代币升值流回网络参与者，而不是流向中心化公司。

目前已有很多内容讨论了 PoPW 网络相对于现有中心化模式的优势。本文不会重复这个讨论，而是引用 Multicoin 的文章，该文章列出了其中一些优势，例如由于减少对中介的依赖而带来的成本效益，以及由于分散部署和更大的贡献者池而能够更快地扩展基础设施的能力。

PoPW 网络如何获得成功？

很少有人讨论 PoPW 网络如何能够产生与中心化解决方案相似的实用效果，从而使 PoPW 的成本效益变得有意义。本节讨论 PoPW 网络成功所需的五个基本特征。

简化贡献者操作

对于在全球范围内工作的 PoPW 网络来说，服务提供商的贡献方式应该尽可能简单。这种简单性增加了潜在的贡献者池，并能够实现更快可扩展性的目标。需要具有专业经验或培训的贡献者的网络也是可行的，但贡献者基数可能较少。

当前的一些 PoPW 网络需要复杂的操作和多层次的规划和协调，这会大大限制其用户群，去中心化移动网络就是其中的例子。运营移动网络比部署「微型」基站要复杂得多。移动覆盖需求的本质是动态的，去中心化网络的结构无法快速适应这些需求变化。此外，移动网络在规划、部署基础设施、服务和维护方面需要大量技术工作，而去中心化的贡献者很难完成这些工作。为了解这种复杂性的规模，去中心化移动网络项目 XNET 估计，每 1 美元的网络收入，就有 0.60 美元用于支持复杂的后端操作，0.4 将奖励部署节点。这种复杂性表明需要存在一个中心化实体来协调这些活动，而去中心化的 PoPW 将更难实现。

贡献的标准化

PoPW 网络成功的另一个重要因素是工作贡献的标准化，服务提供商的贡献不能是主观的。贡献的主观性可能导致影响网络整体功能的低质量贡献。评估此类贡献以排除低质量贡献需要无法在链上实施的复杂系统。收集图像等复杂数据的 PoPW 项目已经认识到标准化贡献的重要性，例如 Hivemapper 需要具有特定规格的行车记录仪。Spexi 更进一步，通过系统软件控制无人机的移动来创建一致的航拍图像。标准化还保证了服务提供商之间的公平和中立。服务提供商可以根据与网络目标相关的指标例如覆盖范围、新精度或客户需求等获得不同的奖励。请记住奖励不应与对贡献作品的主观意见有关。

可靠的预言机

在 PoPW 网络中，网络参与者的链下贡献需要在链上得到证明。这些证明允许获得网络的原生代币奖励贡献。这是经典的预言机问题，在将这些贡献提交上链之前，预言机需要证明贡献的存在性、正确性和真实性。预言机问题是 PoPW 网络最棘手的挑战之一。恶意行为者有动机操纵预言机以从网络中提取最大价值。例如 Helium 网络中存在一些参与者的恶意行为，由于网络受益于扩展的地理覆盖范围，并通过覆盖证明对其进行奖励机制，导致出现了伪造热点或欺骗其位置的动机。由于网络参与者观察到并报告了这两种行为，因此发起了多种措施来打击它们，其中包括为不可信的参与者创建拒绝列表和使用热点挑战系统等。尽管存在打击措施，但热点的存在和位置的正确性仍然是一个挑战。

Hivemapper 等其他 PoPW 平台依靠硬件身份验证来对抗预言机操纵。Hivemapper 行车记录仪使用 GPS 位置和与 Helium 热点的连接作为位置证明协议的一部分，该协议用于证明映射贡献的正确性。此外，Hivemapper 添加了一个人工操作的质量保证层来检查提交图像的真实性。尽管它很有效，但对贡献的人工审查增加了一层复杂性，并可能为贡献者和审查者之间的恶意协调创造机会。

高效的 PoPW 预言机仍然是一个悬而未决的问题，也是一个潜在的创新领域。目前，这个问题没有通用的解决方案，硬件身份验证可以为特定用例提供一些保护。示例包括用于位置敏感 PoPW 贡献的防欺骗 GPS 模块。但是目前需要更具弹性和通用性的预言机来支持更广泛的用例。

防垄断

为了使去中心化的 PoPW 网络取得成功，应该避免单节点故障。这些故障点包括取决于专利技术或特定的软件或硬件供应商。相反，网络应该采用可以由多个供应商支持的贡献标准，包括用于网络所需的任何硬件或软件。通过消除任何集中化和垄断的潜在风险，网络会变得更加可靠和安全。例如 Helium 网络有 20 多家供应商生产网络所需的 LoRaWan 热点。

保守和灵活的代币设计

PoPW 网络成功的一个主要因素是代币设计，它可以成功吸引网络贡献者、平衡供需并防止从网络中提取无用或恶意的价值。平衡代币设计是一个很大的主题，可能需要单独的文章来探讨，但是一些重要的准则是：

需求方比供应方更难做到正确
几乎不可能从第一次尝试就获得正确的设计。

因此，PoPW 开发者应该清楚和透明地了解根据项目主网的实际数据更改代币设计的必然性。最好的方法是从一开始就为供应方提供保守奖励深思熟虑的设计，并将其作为初始产品推出。

PoPW 的现状

PoPW 网络的一个共同要求是需要快速扩展来与中心化解决方案竞争。参与者面临的一个主要限制因素是参与网络的成本。参与成本低的网络可以快速吸引更多用户，实现更好的供应，实现极大的去中心化，并更快地测试产品与市场的契合度。PoPW 参与成本通常分为前期进入成本和持续参与成本。在本节中，PoPW 项目根据这些参与成本进行分类。

进入成本（Capex）

进入成本是用户成为网络的一部分必须支付的前期成本。例如 Helium 热点的成本或 Spexi 协议的无人机成本。我们可以将这部分成本称为 Capex。Capex 越高，网络获取用户的难度就越大，高进入成本通常与参与网络所需的专用设备相关联。除了成本之外，专用设备还需要更长的时间来制造和分发给网络参与者，这会减慢采用速度。只需要简单或通用设备例如手机的 PoPW 网络更有可能吸引参与者。

持续参与成本 (Opex)

这是用户为积极参与网络而支付的持续运营成本。例如使用 Hivemapper 或 Spexi 绘制区域地图所需的能源成本和时间。我们将这些称为 Opex 成本。高昂的运营成本意味着参与者需要更快、更频繁地为其贡献获得报酬。这也意味着参与者将需要出售相当一部分所赚取的代币奖励以支付其运营成本，从而对代币价格造成持续的抛售压力。这种压力需要通过需求即原生代币购买压力来平衡，以保护原生代币的价格不会进入可能动摇参与者对网络信心的下跌趋势。需要高运营支出的网络通常可以从平衡供需双方的渐进增长战略中受益。

PoPW 创新点

PoPW 网络的基础设施和工具

在讨论 PoPW 网络的具体用例之前，首先要认识到网络对支持该领域的基础设施和工具存在普遍需求。这种所需基础设施的示例包括具有抗操纵性的创新预言机解决方案。这些预言机解决方案需基于硬件或加密技术，以确保贡献的真实性并消除作弊行为。

另一个需要的工具是 SDK，用于将模块化 PoPW 网络作为 L2 或具有可定制代币经济模型的应用链便捷启动，以便 PoPW 网络不需要像现在这样作为 L1 启动。这些 SDK 需要通过创建单独的模块来关注实现模块化，例如代币实用程序、奖励机制、预言机解决方案和存储解决方案等。这种模块化允许 PoPW 开发人员独立调整每个模块，以实现针对其特定用例的最佳定制。此类 SDK 的可用性可以大大简化启动 PoPW 网络所需的工作。

健康数据共享

公共卫生研究人员面临的一个主要挑战是缺乏足够的数据集来检验他们的研究假设。解决这个问题的一种方法是个人去中心化贡献健康数据来用于研究和药物开发。例如个人共享 DNA 数据，即去中心化的 23andme，参与者因共享他们的 DNA 数据以及相关的健康信息而获得奖励。大学、医院和制药公司可以通过分布式的研究和商业应用市场访问这些数据。另一个例子是共享身体活动数据、心率、睡眠数据和可穿戴设备收集的其他类型的数据，以健康为研究中心的企业可以使用这些数据来改进他们的产品。在这些应用中，用户贡献简单且标准化，使他们成为 PoPW 网络的理想候选者。此外，健康数据用例可以受益于增强隐私的技术，例如零知识证明。

去中心化的 VoIP 国际电话

互联网协议语音 VoIP 技术可以显着降低国际电话的费用，因为它可以通过互联网路由接通电话。通过去中心化的方式，国际电话的费用可以再降低 10 倍。由将本地电话线连接到互联网的用户组成的 PoPW 网络创建了一个全球电话网络，该网络能够实现以拨打本地电话的费用来进行国际通话。

平衡可再生能源分配

近年来，可持续性和清洁能源越来越受到关注。通过创建平衡发电和消费的高效配电网络，可以改善太阳能电池和其他可再生能源的使用。去中心化的能源贡献也可以与公共能源网络相结合，以在高需求时期支持网络，减少在这些时期使用化石燃料的需求。该领域的一个示例项目是 React 网络。

去中心化机器人

Amazon MTurk 是一个允许将需要人类智能的任务外包给分布式工作人员的平台。由于任务的多样性，当前的 MTurk 模型不适合作为 PoPW 网络。然而，随着合适的技术工具的开发，MTurk 可以实现为需要更小聚合的 PoPW 网络。在此模型中，PoPW 子网络由请求实体按需创建，工作人员贡献根据其规则提交给子网络。所有子网络共享相同的原生代币，从而创建一个贡献者拥有的平台。该平台足够灵活，可以服务于不同的利基用例。除了通过削减中介费用降低成本的好处外，还有：

工作请求者和工作人员不需要像 Amazon MTurk 当前所要求的那样共享 PII。
请求者和工人的工作成就在链上透明可用，供交易对手审查。
特定的工人资格可以通过第三方身份提供商颁发的 SBT 来证明。
获得的链上声誉可以转移到其他面向用户的客户端。
可以通过加密支付更快地结算付款。

AI 数据集创建

训练高级 AI 模型需要庞大而复杂的数据集。对于计算机来说，这些数据集通常是标记图像，而且需要在数据集创建过程中进行大量人工输入。例如，要创建一个数据集来训练自动驾驶模型，第一步是捕捉不同时间和不同场景下的实际交通状况的照片。然后第二部分是正确标记和注释这些图像来训练计算机视觉模型。这两个步骤都需要大量的人工参与。所以我们可以构建一个聚合人类贡献的 PoPW 网络，为 AI 和其他用例创建大型数据集，这些数据集将被开发和训练大型 AI 模型的公司使用。

绿色金融

PoPW 网络可以通过使用代币激励可持续活动来加速绿色金融，生成代币作为对执行可持续活动的参与者的奖励。这些代币由寻求实现更环保足迹和更大可持续性影响的机构购买和销毁。该系统的工作原理类似于碳信用额度，但可以激励更难实现的活动和目标，例如清洁水道、鼓励回收、为更好的工业过滤系统提供资金等。