بلاکچین و هوش مصنوعی

چکیده

بدون شک زمینه های اساس بلاکچین و هوش مصنوعی با سرعت بالایی در حال رشد می باشند. هر یک از این دو تکنولوژی از درجه پیچیدگی و تاثیرات شغلی چند جانبه برخوردار می باشند. هر چند، که یک درک مشترک و اشتباه از اساس بلاکچین وجود دارد: "بلاکچین غیرمتمرکز می باشد و هیچکس آن را کنترل نمی کند". با این حال، هنوز هم پیش زمینه جهت توسعه سیستم های بلاکچین همچنان به گروهی از توسعه دهندگان اصلی اختصاص یافته است. برای مثال قرارداد های هوشمند یا Smart Contract ها در واقع دسته ای از کد ها (یا توابع) و داده ها (یا قوائد) می باشند که بر روی یک بلاکچین (مانند اتریوم) توسط برنامه نویسان مختلف پیاده سازی می شوند. این گونه موارد، متأسفانه، با احتمال خیلی کمی فاقد نقص و ایراد می باشند. در این مقاله، از طریق دیدگاهی جزئی راجع به هوش مصنوعی و چگونگی استفاده از آن جهت تحویل یک قرارداد هوشمند بدون نقص در جهت به دست آورد اهداف بلاکچین 2.0، ما ثابت می کنیم که پیاده سازی بلاکچین می تواند از طریق تکنیک های مختلف هوش مصنوعی باعث سازمان دهی یا تقویت آن شود. انتظار می رود از اتحاد هوش مصنوعی و بلاکچین امکانات بی شماری به وجود آید.

1. معرفی

امروزه، افراد به سختی می توانند نقش هوش مصنوعی و بلاکچین را در موج چهارمین انقلاب صنعتی (4IR) در نظر نگیرند: موج ابتدایی در DNA چهارمین انقلاب صنعتی یکپارچه سازی شد و موج آخر می تواند باعث تحول زیرساخت سیستم اقتصادی شود. ما باور داریم که ترکیب این دو تکنولوژی می تواند عمق و سطح انقلاب صنعتی چهارم را مشخص سازد. جهت بحث کردن راجع به همنشینی هوش مصنوعی و بلاکچین، حائز اهمیت است که ابتدا بفهمیم هوش مصنوعی و بلاکچین چه چیزی می باشند.

1.1 هوش مصنوعی چیست؟

هوش قابلیت درک منطق اطلاعات جدا از فهمیدن آن است. دو نوع هوش در طبیعت وجود دارد که آن ها هوش فردی و هوش گروهی می باشند. همانطور که از نام آن ها پیداست، هوش مصنوعی (AI) از دو کلمه ساخته شده است، هوش (Intelligence) و مصنوعی (Artificial) و بدین طریق هوشی است که به طور مصنوعی ساخته شده است. انواع مختلفی از تکنیک های هوش مصنوعی ارائه شده اند و آن ها شامل شبکه های عصبی، ماشین های بردار-پشتیبان و منطق درهم می شود. این تکنیک ها با موفقیت جهت تخمین داده های گم شده، مدل های عناصر محدود، مدل سازی اختلافات بین ایالتی، اقتصادی و رباتیک، استفاده می شوند.

1.2 بلاکچین چیست؟

در ساده ترین تعریف، بلاکچین تعبیری از یک سیستم نسخه دیجیتال غیر قابل تغییر می باشد. یک ویژگی مهم تکنولوژی بلاکچین حالت پیاده سازی توزیعی آن می باشد. این تکنولوژی ابتدا از بیت کوین نشأت گرفته شد، که حال نیز در دامنه های بی شماری نقش خود را نشان داده است.

2. هوش مصنوعی و بلاکچین: یک دیدگاه متحد

تمرکز این مقاله بر روی نشان دادن این موضوع است که چگونه هوش مصنوعی می تواند به ما در پیاده سازی تکنولوژی بلاکچین کمک کند. موارد ذکر شده در شکل زیر، به عنوان نقطه ی شروع ترکیب هوش مصنوعی و بلاکچین در نظر گرفته شده اند.

2.1 پایداری

روش شناسی های هوش مصنوعی از مدتی پیش جهت بهبود سیستم های سطح گسترده (مانند سیستم های محاسباتی و عملیاتی برق) اعمال شده بودند. علاوه بر آن، الگوریتم های بهبود رسانی هوشمند نیز ابزار های مبتدی برای تحلیل محیط ریز اقتصادی می باشند. در واقع، بلاکچین (یا سیستم نسخه ی توزیعی) و ریز اقتصاد ها (microeconomics) هر دو سیستم های توزیعی سطح گسترده می باشند، و ارتباطات ذاتی خاصی میان آنها دیده می شود. در اصل، یک سیستم بلاکچین (با در نظر گرفتن حالت های مختلف گره ها مانند تمام گره (full node) ، گره ماینینگ (mining node) و گره سبک (lightweight node)) و یک سیستم ریز اقتصادی (که شامل یک سیستم اجتماعی است و چنین سیستمی از تولیدکنندگان، مصرف کنندگان و بازار ها تشکیل می شود) شامل تشابهات بسیاری می شوند: زیرسیستم های متصل مختلف، محاسبات غیرمتمرکز و غیره. اهمیت اصلی ریز اقتصاد ها یافتن منابع کمیاب بین زمینه های مختلف، با هدف به حداکثر رساندن کارایی کاربران و سود تولید کنندگان می باشد. پس از آن، یک دیدگاه یکپارچه از سیستم بهبود رسانی مصرف انرژی بلاکچین که از هوش مصنوعی نیز استفاده می کند، می تواند از دید سیستم های پیچیده سطح گسترده نیز تشکیل شود.

2.2 مقیاس پذیری

مقیاس پذیری در زمینه بلاکچین عموماً به قابلیت سطح دسترسی آن با افزایش تعداد کاربران اشاره می کند. در حقیقت، ما می توانیم ایرادات مقیاس پذیری را از زوایای مختلفی مانند تأخیر (زمان مورد نیاز جهت تایید یک تراکنش)، خود راه اندازی (زمان مصرف شده جهت تایید صحت یک تراکنش)، و هزینه ی به وجود آمده برای هر تراکنش تایید شده، مشاهده کنیم. در کل، کارایی یک سیستم بلاکچین توسط یکی یا چندین قبیل از این مشکلات مقیاس پذیری، محدود می شود. از آن جایی که هر بلاک شامل مقدار مشخصی از داده ی تراکنش است، تکنیک های معقول ماینینگ متمرکز داده در صدد کنار آمدن با این مشکل هستند. علیرغم این موضوع، الگوریتم های هوش مصنوعی خاص (مانند آموزش هماهنگ و یکپارچه) می توانند از منابع داده توزیعی یادگیری کنند، که در عوض به ما یک راه حل بهبود یافته کلی برای سیستم بلاکچین مورد نظر ارائه می دهد.

2.3 امنیت

امنیت در یک سیستم بلاکچین از آسیب پذیری لایه دستاورد ها (مانند قرارداد های هوشمند)، مکانیزم کد گذاری داده ها و غیره مراقبت های لازم را به عمل می آورد. در ارتباط با آسیب پذیری لایه دستاورد ها، سیستم شناسایی نفوذ (IDS) و سیستم محافظت دربرابر نفوذ (IPS) اجزای بسیار مهمی جهت مشاهده ی تهدیدات مختلف می باشند. جهت افزایش کارایی یک IDS، از هوش تجمعی (یک زیر شاخه ای از هوش مصنوعی که از دسته ای از سیستم های بیولوژیکی متعدد الهام می گیرد) در این جهت استفاده ی گسترده ای می شود. در رابطه با مکانیزم کدگذاری داده بلاکچین، هوش محاسباتی (که کلید دیگری در زمینه هوش مصنوعی می باشد) همچنین نقش مهمی در هر دو دسته ی سیستم های رمزنگاری مدرن و کلاسیک دارد. کاربرد های آن ها در این محدوده از مواردی نظیر رمزنگاری (اتومات های سلولی و محاسبات DNA)، رمزگشایی (محاسبات انقلابی)، و عملکرد هش (شبکه عصبی مصنوعی) تشکیل می شود. در واقع، نقاط قوت استفاده از هوش محاسباتی شامل ایجاد رمز های قدرتمند بیشتر و پیشرفت انعطاف پذیری سیستم بلاکچین، توسط روند حمله-دفاع سیستم بهبود یافته ی هوش محاسباتی، می شود.

2.4 حریم خصوصی

با اطلاعات و داده های شخصی بیشتر تعبیه شده در سیستم بلاکچین، کدگذاری داده مشکلی مهم برای اطمینان دهی به حریم خصوصی کاربران می شود. این شاخص کمابیش به مشکل قبلی مربوط می شود، که در آن نقش مهم هوش مصنوعی را نشان دادیم. برای مثال اگر سیستم بیت کوین را در نظر بگیرید، در حال حاظر از نوع پیش پا افتاده ای از نسل کلید های عمومی و خصوصی بهره می برد. هرچند که تا به حال، هیچ فردی موفق به توسعه الگوریتم کلید عمومی نشده است که فاقد ضعف باشد. جهت فهم بهتر این مسئله، می توان از الگوریتم های جستجوی هوشمند متعددی جهت یافتن بیت های یک کلید مخفی (یک جستجوی عمقی و استخراج فضای جستجو) استفاده نمود.

2.5 کارایی

در شبکه بلاکچین، تنها به دست آوردن مجموع توان عملیاتی به حداکثر رسیده، جهت حفظ کارایی اعتبار سنجی یک تراکنش دلخواه، همیشه کافی نیست. یک شبکه سنسور را در نظر بگیرید. زمانی که از آن برای دنبال کردن تحرک اشیاء خاص در یک فضای مشاهداتی بزرگ استفاده می کنیم، بیشینه سازی مجموع توان کاری، تنها می تواند باعث ایجاد مشکلات عدالتی بین گره های ماینینگ مختلف شود (برای مثال اکثریت گره ها می توانند به علت اعمال هزینه حمل داده ها محروم شوند). مدل ابزار بیشینه سازی شبکه (NUM) می تواند به ما در یافتن راه حل توزیعی جهت کنترل تراکم، مسیریابی، و برنامه ریزی در شبکه های کامپیوتری شود (که شامل اینترنت و شبکه بلاکچین در حال رشد است). از آن جایی که NUM در واقع یک تابع ابزاری دو بار قابل تفکیک است که از طریق تقسیم آن و ویژگی های بدون کاهشی توصیف می شود، و مهم تر از همه در بسیاری از سناریو های کاربردی، مقدار منابع آماده یک اولویت نامشخص است، هوش مصنوعی در مقابل، می تواند فعالانه عمل کند و به صورت پویا به یادگیری خود در جهت سرعت دادن به برآورد منابع و بهبود کارایی کلی سیستم کمک کند.

2.6 سخت افزار

اجزاء کامپیوتری اختصاصی (که اصل آن ها از شهر شنژن واقع در چین تهیه می شوند) نقش مهمی در نگاه داشتن یک سیستم بلاکچین در حالت عملیاتی دارند. معماری فعلی کامپیوتری در اصل بر روی معماری وان نیومن (von Neumann) که یک کامپیوتر را در اجزاء مختلفی مانند واحد پردازش مرکزی (CPU)، حافظه داخلی، انبار خارجی، دستگاه های ورودی و خروجی (I/O) و گذرگاه ها (کابل های استفاده شده جهت اتصال این قطعات به یک دیگر) دسته بندی می کند، ساخته می شوند. معماری های دیگر کامپیوتر همچنین شامل معماری هاروارد، RISC (دسته ی دستورات کامپیوتری کاهش یافته)، و معماری پردازش موازی، می شود. در این رابطه، سخت افزار عصب گون الهام گرفته شده از سیستم عصبی، راه را در مسیر جدیدی باز نمود. نمونه ای از چنین طراحی سخت افزاری می تواند از چند صد دسته از نورون ها در کنار سلول های حافظه تغییر فاز سیناپسی، تشکیل شود، که بر روی مدل های نورونی میخکوبانه انعطافی وابسته به زمان میخکوبی، و آتش و ادغام رخنه دار ساخته شود.

2.7 کمبود تجربه

با توجه به کمبود فعلی کارگزینان بلاکچین، یک راه حل ممکن معرفی دیدگاه چند عامله است. با ایجاد عامل های مجازی وظیفه محور گوناگون، روند نوشتار و خواندن داده های تراکنش از بلاک ها بدین طریق کاملا خودکار سازی می شوند. از سوی دیگر، یادگیری آنلاین با کمک هوش مصنوعی همچنین می تواند به ما در تعلیم و پروش مورد نیاز استعداد بلاکچین کمک کند.

2.8 سرایدار (مراقب) داده ها

با افزایش گسترده اقتصاد داده ها، یک داده هوشمند آزاد یکی از اولویت ها است. از جایی که منابع داده های ساخته شده بر روی تکنولوژی بلاکچین بیشتر و بیشتر در دسترس قرار می گیرند، هر دو گروه شرکت ها و اشخاص نیاز به کمکی در جهت دسترسی، بهره برداری، و درک منطق داده های در دست خود دارند. قدرت و قابلیت هوش مصنوعی آن را برای انجام چنین کار هایی بسیار مناسب تلقی می کند.

3. نتیجه گیری

در واقع DNA نسل چهارم انقلاب صنعتی هوش مصنوعی است، در حالی که بلاکچین یکی از تکنولوژی های بسیار در هم گسیخته ای را نشان می دهد که می تواند باعث تغییر کلی سیستم اقتصادی شود. با وجود وعده های گوناگون بلاکچین، این تکنولوژی همواره در دوران ابتدایی خود قرار دارد. در این مقاله، به چندین مسئله مهم مربوط به پیاده سازی بلاکچین اشاره نمودیم. با توجه به تحقیقات مقدماتی که انجام دادیم، ما همچنین راه حل های ممکن را از دید هوش مصنوعی بیان کردیم. مؤلف آن امیدوار است که این مقاله دیگر محققان در انواع زمینه های مختلف را به برآورد استفاده از هوش مصنوعی در دامنه بلاکچین و رساندن آن به پتانسیل کاملش، ترغیب سازد.