Algoriti ya Uchaguzi wa Nodi Kuu Zinazotumia Akili Bandia Katika Mitandao ya Blockchain

Yaliyomo

• 1. Utangulizi
• 2. Mbinu
  • 2.1 Muundo wa Mtandao wa Neva ya Kiviringi
  • 2.2 Utaratibu wa Kizingiti Badilifu
• 3. Matokeo ya Majaribio
• 4. Utekelezaji wa Kiufundi
  • 4.1 Uundaji wa Kihisabati
  • 4.2 Utekelezaji wa Msimbo
• 5. Matumizi ya Baadaye
• 6. Uchambuzi wa Asili
• 7. Marejeo

1. Utangulizi

Teknolojia ya Blockchain imebadilisha kabisa miamala ya kidijital kupitia mifumo ya makubaliano yasiyo na kituo kimoja. Itifaki za sasa za makubaliano kama Uthibitisho-wa-Kazi (PoW), Uthibitisho-wa-Mshiriki (PoS), na Uthibitisho-wa-Mshiriki-Uliotumwa (DPoS) zinakabiliwa na changamoto kubwa ikiwemo kutokuwa na ufanisi wa nishati, mwelekeo wa katikati, na muda mrefu wa uthibitisho wa manunuzi. Karatasi hii inashughulikia mapungufu haya kwa kupendekeza mbinu ya akili bandia ya kuchagua nodi kuu katika mitandao ya blockchain.

2. Mbinu

2.1 Muundo wa Mtandao wa Neva ya Kiviringi

Muundo wetu unaopendekezwa wa CNN unachakata vekta za sifa za nodi ikiwemo rasilimali za kompyuta, utendaji wa kihistoria, kiasi cha hisa, na muunganisho wa mtandao. Mtandao huu una tabaka tatu za kiviringi zenye uanzishaji wa ReLU, zikifuatiwa na tabaka za kusanyiko la upeo na tabaka zilizounganishwa kabisa.

2.2 Utaratibu wa Kizingiti Badilifu

Kizingiti badilifu $T_d = \alpha \cdot \sigma + \beta \cdot \mu$ kinajibua kulingana na hali ya mtandao, ambapo $\sigma$ inawakilisha mabadiliko ya mtandao na $\mu$ inawakilisha viwango wastani vya utendaji wa nodi.

3. Matokeo ya Majaribio

Tathmini ya majaribio inaonyesha uboreshaji mkubwa ukilinganisha na mifumo ya kawaida ya makubaliano. Mbinu yetu ya msingi wa Akili Bandia ilipata kupunguzwa kwa 85% katika matumizi ya nishati ikilinganishwa na PoW, huku ikiweka viwango sawa vya usalama. Muda wa uthibitisho wa manunuzi uliboreka kwa mara 3 ukilinganishwa na utekelezaji wa PoW wa Bitcoin.

4. Utekelezaji wa Kiufundi

4.1 Uundaji wa Kihisabati

Uwezekano wa uteuzi wa nodi huhesabiwa kama $P(i) = \frac{e^{f(\theta_i)}}{\sum_{j=1}^{N} e^{f(\theta_j)}}$ ambapo $f(\theta_i)$ inawakilisha matokeo ya CNN kwa nodi $i$.

4.2 Utekelezaji wa Msimbo

class SuperNodeSelector:
    def __init__(self):
        self.cnn = CNNModel()
        self.threshold = DynamicThreshold()
    
    def select_nodes(self, node_features):
        scores = self.cnn.predict(node_features)
        selected = scores > self.threshold.current_value
        return node_features[selected]

5. Matumizi ya Baadaye

Algoriti iliyopendekezwa ina matumizi ya baadaye katika fedha zisizo na kituo kimoja (DeFi), usimamizi wa mnyororo wa usambazaji, na mitandao ya IoT. Kazi ya baadaye itachunguza ushirikiano na mbinu za kugawanya na suluhu za ushirikiano wa mitandao mbalimbali.

6. Uchambuzi wa Asili

Utafiti huu unawakilisha maendeleo makubwa katika mifumo ya makubaliano ya blockchain kwa kutumia akili bandia kwa uteuzi wa nodi. Mbinu iliyopendekezwa inashughulikia mapungufu ya msingi ya itifaki zilizopo, hasa kutokuwa na ufanisi wa nishati kwa Uthibitisho-wa-Kazi na hatari za katikati katika mifumo ya Uthibitisho-wa-Mshiriki. Kama vile CycleGAN (Zhu et al., 2017) ilivyoonyesha tafsiri isiyo na usimamizi wa picha-hadi-picha, kazi hii inaonyesha jinsi ujifunzaji usio na usimamizi unaweza kuongeza ufanisi wa shughuli za mtandao usio na kituo kimoja bila kuhitaji data ya mafunzo iliyowekwa lebo.

Ushirikiano wa mitandao ya neva ya kiviringi na uwekaji viizingiti badilifu huunda mfumo badilifu ambao hukabiliana na mabadiliko ya hali ya mtandao, sawa na mbinu za ujifunzaji wa kuimarisha katika mifumo huru. Kulingana na utafiti kutoka Kituo cha Utafiti cha Blockchain cha Stanford, mifumo ya makubaliano inayoendeshwa na Akili Bandia inaweza kupunguza matumizi ya nishati ya blockchain hadi 90% huku ikiweka dhamana za usalama. Uundaji wa kihisabati kwa kutumia usambazaji wa uwezekano wa softmax unaihakikisha uteuzi wa haki wa nodi huku ukizuia mkusanyiko wa nguvu.

Ikilinganishwa na itifaki za kawaida za Uvumilivu wa Makosa ya Byzantine (BFT), mbinu hii inatoa uwezo bora wa kuongezeka huku ikiweka sifa sawa za usalama. Matokeo ya majaribio yanaonyesha uwezekano wa vitendo wa kutumika ulimwenguni halisi, huku kasi za manunuzi zikikaribia zile za mifumo iliyokatika huku ikiweka faida za kutokuwa na kituo kimoja. Mwelekeo wa utafiti wa baadaye unapaswa kuchunguza mbinu za ujifunzaji shirikishi kwa tathmini ya nodi inayolinda faragha na ushirikiano na uthibitisho wa kutojua kwa usalama ulioimarishwa.

7. Marejeo

1. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System
2. Zhu, J.Y., et al. (2017). Unpaired Image-to-Image Translation using Cycle-Consistent Adversarial Networks
3. Buterin, V. (2014). Ethereum White Paper
4. Stanford Blockchain Research Center (2022). Energy Efficiency in Consensus Mechanisms
5. IEEE Transactions on Blockchain (2021). AI Applications in Distributed Systems