DePin: Децентралізація фізичної інфраструктурної мережі

Децентралізована фізична інфраструктурна мережа (DePIN) є передовою концепцією, яка поєднує технології блокчейн та Інтернет речей (IoT) і поступово привертає до себе широку увагу як в індустрії, так і за її межами. DePIN переосмислює управління та контроль фізичних пристроїв через децентралізовану архітектуру, демонструючи потенціал для руйнівних змін у традиційній інфраструктурі. Традиційні інфраструктурні проекти довгий час піддаються централізованому контролю з боку урядів та великих компаній, зазвичай стикаючись з високими витратами на послуги, непослідовною якістю обслуговування та обмеженим інноваційним потенціалом. DePIN пропонує абсолютно нове рішення, метою якого є досягнення децентралізованого управління та контролю фізичних пристроїв за допомогою технологій розподіленого реєстру та смарт-контрактів, що, у свою чергу, підвищує прозорість, надійність та безпеку системи.

Функції та переваги DePin

1. Децентралізація управління та прозорість: DePIN завдяки технології блокчейн з розподіленим реєстром та смарт-контрактам реалізує децентралізоване управління фізичними пристроями, що дозволяє власникам пристроїв, користувачам та зацікавленим сторонам перевіряти стан і операції пристроїв через механізм консенсусу. Це не тільки підвищує безпеку та надійність пристроїв, але й забезпечує прозорість роботи системи. Наприклад, у сфері віртуальних електростанцій DePIN може публічно та прозоро демонструвати дані про походження розеток, що дозволяє користувачам чітко розуміти процес виробництва та обігу даних.

2. Розподіл ризиків та безперервність системи: завдяки розподілу фізичних пристроїв по різних географічних розташуваннях та між кількома учасниками, DePIN ефективно знижує ризики централізації системи, уникаючи впливу одноточкових збоїв на всю систему. Навіть якщо один з вузлів виходить з ладу, інші вузли все ще можуть продовжувати працювати та надавати послуги, забезпечуючи безперервність системи та високу доступність.

3. Автоматизація операцій смарт-контрактів: DePIN використовує смарт-контракти для автоматизації роботи пристроїв, що підвищує ефективність і точність операцій. Процес виконання смарт-контрактів повністю відстежується на блокчейні, кожен крок операції записується, що дозволяє будь-кому перевірити стан виконання контракту. Цей механізм не лише підвищує ефективність виконання контракту, а й посилює прозорість та надійність системи.

Аналіз п'ятишарової архітектури DePIN

DePIN через багатошарову модульну технологічну стеку дизайну успішно змоделював централізовані функції хмарних обчислень. Його архітектура включає в себе рівень застосунків, рівень управління, рівень даних, рівень блокчейн та рівень інфраструктури, кожен з яких виконує ключову роль у всій системі, щоб забезпечити ефективну, безпечну та Децентралізацію роботи мережі.

1. Рівень застосунків (Application Layer)

Аплікаційний рівень є частиною екосистеми DePIN, яка безпосередньо орієнтована на користувачів і відповідає за надання різноманітних конкретних додатків і послуг. Через цей рівень технології та інфраструктура, що лежать в основі, перетворюються на функції, які користувачі можуть безпосередньо використовувати, такі як додатки Інтернету речей (IoT), розподілене зберігання, Децентралізація фінансів (DeFi) та ін. Аплікаційний рівень визначає спосіб взаємодії користувачів з мережею DePIN, безпосередньо впливаючи на досвід користувачів і ступінь популяризації мережі. Одночасно він підтримує різноманітні програми, що сприяє різноманітності та інноваційному розвитку екосистеми, залучаючи розробників і користувачів з різних галузей.

2. Шар управління (Governance Layer)

Управлінський рівень може працювати в мережі, за її межами або в змішаному режимі, відповідальний за розробку та виконання правил мережі, включаючи оновлення протоколу, розподіл ресурсів і вирішення конфліктів. Зазвичай використовуються механізми децентралізованого управління, такі як DAO (децентралізовані автономні організації), щоб забезпечити прозорість, справедливість і демократичність процесу ухвалення рішень. Управлінський рівень через децентралізацію ухвалення рішень зменшує ризик одноточкового контролю, підвищує опірність мережі до цензури та стабільність. Водночас він заохочує активну участь членів спільноти, посилюючи почуття приналежності користувачів і сприяючи здоровому розвитку мережі. Ефективний механізм управління дозволяє мережі швидко реагувати на зміни зовнішнього середовища та технологічний прогрес, зберігаючи конкурентоспроможність.

3. Шар даних (Data Layer)

Дані рівень відповідає за управління та зберігання всіх даних у мережі, включаючи дані транзакцій, інформацію про користувачів та смарт-контракти. Він забезпечує цілісність, доступність та захист конфіденційності даних, одночасно пропонуючи ефективний доступ до даних та обробку. Завдяки шифруванню та децентралізованому зберіганню, дані рівень захищає дані користувачів від несанкціонованого доступу та спотворення. Ефективна механіка управління даними підтримує розширення мережі, обробляючи велику кількість одночасних запитів на дані, забезпечуючи продуктивність та стабільність системи. Публічне та прозоре зберігання даних підвищує довіру до мережі, дозволяючи користувачам перевіряти та аудитувати справжність даних.

4. Рівень блокчейну (Blockchain Layer)

Блокчейн-层 є ядром мережі DePIN, відповідальним за запис усіх транзакцій та смарт-контрактів, забезпечуючи незмінність та можливість відстеження даних. Цей рівень надає децентралізований механізм консенсусу, що забезпечує безпеку та узгодженість мережі. Технологія блокчейн усуває залежність від централізованих посередників, створюючи механізм довіри через розподілений реєстр. Потужне шифрування та механізм консенсусу захищають мережу від атак та шахрайства, підтримуючи цілісність системи. Блокчейн-层 підтримує автоматизовану та децентралізовану бізнес-логіку, підвищуючи функціональність та ефективність мережі.

5. Інфраструктурний шар (Infrastructure Layer)

Інфраструктурний рівень включає фізичну та технічну інфраструктуру, яка підтримує роботу всієї мережі DePIN, таку як сервери, мережеве обладнання, дата-центри та постачання енергії. Цей рівень забезпечує високу доступність, стабільність і продуктивність мережі. Міцна інфраструктура гарантує безперервну роботу мережі, запобігаючи недоступності послуг через апаратні збої або перерви в мережі. Ефективна інфраструктура підвищує швидкість обробки та чутливість мережі, покращуючи досвід користувачів. Гнучкий дизайн інфраструктури дозволяє мережі розширюватися відповідно до потреб, підтримуючи більше користувачів і складніші сценарії застосування.

6. Рівень з'єднання (Connection Layer)

У деяких випадках люди додають шар з'єднання між інфраструктурним рівнем та рівнем застосунків, який відповідає за обробку зв'язку між розумними пристроями та мережею. Шар з'єднання може бути централізованим хмарним сервісом або децентралізованою мережею, що підтримує різні комунікаційні протоколи, такі як HTTP(s), WebSocket, MQTT, CoAP тощо, для забезпечення надійної передачі даних.

Як ШІ змінює DePin

Розумне управління та автоматизація

Технології штучного інтелекту роблять управління та моніторинг обладнання більш інтелектуальними та ефективними. У традиційній фізичній інфраструктурі управління та обслуговування обладнання часто залежать від регулярних перевірок та пасивного ремонту, що не тільки є дорогим, але й може призводити до проблем з обладнанням, які не виявляються вчасно. Завдяки впровадженню штучного інтелекту система може реалізувати наступні аспекти оптимізації:

1. Прогнозування та запобігання несправностям: Алгоритми машинного навчання можуть прогнозувати можливі несправності обладнання, аналізуючи історичні дані про експлуатацію пристроїв та дані в реальному часі. Наприклад, шляхом аналізу даних з датчиків, ШІ може заздалегідь виявити можливі несправності трансформаторів або генераторів у електричній мережі, заздалегідь організувати обслуговування та уникнути більш масштабних випадків відключення електроенергії.

2. Системи моніторингу в реальному часі та автоматичного сповіщення: ШІ може здійснювати 24/7 моніторинг всіх пристроїв у мережі в реальному часі та відразу ж видавати сповіщення при виявленні аномалій. Це включає не лише апаратний стан пристроїв, але й їх робочу продуктивність, таку як аномальні зміни параметрів, таких як температура, тиск, струм тощо. Наприклад, у децентралізованій системі обробки води ШІ може в реальному часі моніторити параметри якості води, і якщо буде виявлено перевищення забруднювачів, негайно сповістити технічний персонал для усунення проблеми.

3. Інтелектуальне обслуговування та оптимізація: ШІ може на основі використання обладнання та його робочого стану динамічно коригувати плани обслуговування, уникаючи надмірного та недостатнього обслуговування. Наприклад, аналізуючи дані про роботу вітрових турбін, ШІ може визначити оптимальний цикл обслуговування та заходи обслуговування, підвищуючи ефективність генерації електроенергії та термін служби обладнання.

4. Динамічне балансування навантаження: у децентралізованих обчислювальних та зберігаючих мережах AI може на основі навантаження вузлів та показників продуктивності динамічно коригувати розподіл завдань та місця зберігання даних. Наприклад, у розподіленій мережі зберігання AI може зберігати дані з високою частотою доступу на вузлах з кращою продуктивністю, одночасно розподіляючи дані з низькою частотою доступу на вузлах з легким навантаженням, підвищуючи загальну ефективність зберігання та швидкість доступу в мережі.

5. Оптимізація енергоефективності: ШІ може шляхом аналізу даних про споживання енергії та режими роботи обладнання оптимізувати виробництво та використання енергії. Наприклад, у розумній електромережі ШІ може на основі звичок споживання електроенергії та потреб в електроенергії користувачів оптимізувати стратегію запуску та зупинки генераторів і схеми розподілу електроенергії, знижуючи споживання енергії та скорочуючи викиди вуглецю.

6. Підвищення ефективності використання ресурсів: ШІ може максимізувати використання ресурсів за рахунок глибокого навчання та оптимізаційних алгоритмів. Наприклад, у децентралізованій логістичній мережі ШІ може динамічно коригувати маршрути доставки та плани розподілу транспортних засобів на основі реальної дорожньої ситуації, розташування автомобілів та попиту на вантаж, що підвищує ефективність доставки та знижує логістичні витрати.

Аналіз даних та підтримка прийняття рішень

У децентралізованій фізичній інфраструктурній мережі (DePin) дані є одним з основних активів. Різноманітні фізичні пристрої та сенсори в мережі DePin постійно генерують велику кількість даних, які включають показники сенсорів, інформацію про стан пристроїв, дані про мережевий трафік тощо. Технології ШІ демонструють значні переваги в аналізі даних і підтримці прийняття рішень:

1. Ефективний збір даних: Штучний інтелект за допомогою розумних датчиків та крайових обчислень може в режимі реального часу збирати високоякісні дані на пристрої, а також динамічно налаштовувати частоту та обсяг збору даних відповідно до потреб.

2. Попередня обробка та очищення даних: Технології штучного інтелекту можуть підвищити якість даних через автоматизоване очищення та попередню обробку даних. Наприклад, використання алгоритмів машинного навчання для виявлення та виправлення аномальних даних, заповнення пропущених значень, що забезпечує точність та надійність подальшого аналізу.

3. Обробка даних в реальному часі: Технології штучного інтелекту, зокрема, потокова обробка та розподілені обчислювальні фреймворки, дозволяють реалізувати обробку даних в реальному часі.

4. Глибоке навчання та прогностичні моделі: моделі глибокого навчання здатні обробляти складні нелінійні зв'язки та видобувати потенційні шаблони з великих обсягів даних. Наприклад, аналізуючи дані роботи обладнання та дані з датчиків за допомогою моделей глибокого навчання, система може виявити потенційні ознаки несправності, здійснюючи превентивне технічне обслуговування, зменшуючи час простою обладнання та підвищуючи виробничу ефективність.

5. Оптимізація та алгоритми розподілу: Завдяки оптимізації розподілу ресурсів та плану розкладу, ШІ може суттєво підвищити ефективність системи та знизити операційні витрати.

Безпека

1. Реальний моніторинг та виявлення аномалій: технології ШІ можуть своєчасно виявляти та реагувати на різні потенційні загрози безпеці шляхом реального моніторингу та виявлення аномалій. Конкретно, системи ШІ можуть в реальному часі аналізувати мережевий трафік, стан пристроїв та поведінку користувачів, ідентифікуючи аномальні дії. Наприклад, у децентралізованій комунікаційній мережі ШІ може моніторити рух пакетів даних, виявляти аномальний трафік та зловмисні атаки. За допомогою технологій машинного навчання та розпізнавання шаблонів система може швидко ідентифікувати та ізолювати заражені вузли, запобігаючи подальшому поширенню атак.

2. Автоматизоване реагування на загрози: Штучний інтелект не лише може виявляти загрози, а й автоматизовано вживати заходів реагування. Наприклад, у децентралізованій енергетичній мережі, якщо AI виявляє аномальну активність у певній вузлі, він може автоматично розірвати з'єднання з цим вузлом, активувати резервну систему, щоб забезпечити стабільну роботу мережі. Крім того, AI може постійно навчатися та оптимізуватися, підвищуючи ефективність і точність виявлення та реагування на загрози.

3. Прогнозне обслуговування та захист: завдяки аналізу даних та прогнозним моделям, ШІ може передбачити потенційні загрози безпеці та відмови обладнання, заздалегідь вжити захисних заходів. Наприклад, у розумних транспортних системах ШІ може аналізувати дані про транспортний потік та аварії, прогнозувати можливі зони високої ймовірності дорожньо-транспортних пригод, заздалегідь розгортаючи екстрені заходи, щоб зменшити ймовірність аварій. Подібним чином, у дистрибутивних мережах зберігання, ШІ може прогнозувати ризик відмови зберігання вузлів, заздалегідь проводити технічне обслуговування, щоб забезпечити безпеку та доступність даних.

Як DePin змінює AI

Переваги застосування DePin в AI

1. Спільне використання ресурсів та оптимізація: DePin дозволяє різним сутностям ділитися обчислювальними ресурсами, ресурсами зберігання та даними. Це особливо важливо для сценаріїв, де навчання та інференція ШІ потребують великої кількості обчислювальних ресурсів та даних. Децентралізований механізм спільного використання ресурсів може значно знизити витрати на експлуатацію систем ШІ та підвищити ефективність використання ресурсів.

2. Конфіденційність даних та безпека: у традиційних централізованих AI системах дані зазвичай зберігаються в певному центральному сервері, що створює проблеми з витоком даних та конфіденційністю. DePin завдяки дистрибутивному зберіганню та технологіям шифрування гарантує безпеку та конфіденційність даних. Власники даних можуть ділитися даними з AI моделями, проводячи дистрибутивні обчислення, зберігаючи при цьому право власності на дані.

3. Покращена надійність та доступність: завдяки децентралізованій мережевій структурі DePin підвищує надійність та доступність AI-систем. Навіть якщо якийсь вузол виходить з ладу, система все ще може продовжувати працювати. Децентралізована інфраструктура зменшує ризик єдиної точки відмови, підвищуючи стійкість та стабільність системи.

4. Прозора система стимулів: токеноміка DePin для ресурсів