64歲圖靈獎得主破解區塊鏈“不可能三角”

區塊鏈自問世以來就被形容成一項無所不能的科技，被看好能影響各行各業，甚至重塑生產關係。然而區塊鏈自身，卻存在著稱為“不可能三角”的技術瓶頸，至今仍遠遠無法施展它的潛能。

所謂的區塊鏈“不可能三角”，也稱為“三元悖論”，就是指區塊鏈網絡無論採用哪種共識機制來決定新區塊的生成方式，皆無法同時兼顧擴展性（Scability）、安全性（Security）、去中心（Decentralization）這三項要求，至多只能三者取其二。

圖｜區塊鏈“不可能三角”（來源：Algorand）

但 64 歲的圖靈獎得主、美國麻省理工學院電腦科學與人工智能實驗室（MIT CSAIL）教授希爾維奧·米卡利（Silvio Micali）提出了一個解決方案——Algorand，宣稱已能破解這一不可能三角！

這個大膽宣稱、加上圖靈獎光環，讓 Algorand 今年初正式問世以來，就備受萬眾矚目。所有人都亟欲揭開 Algorand 面紗，了解米卡利究竟如何實現把不可能化為可能。

米卡利於 9 月初訪華，連走上海、北京數站現身說法，幾乎場場爆滿，在中國開發者社區掀起一陣旋風。DT 君在此期間獨家專訪米卡利及其團隊核心成員，揭開 Algorand 誕生過程，並提出外界對 Algorand 最常有的三大關鍵疑問，米卡利都一一釋疑，包含首度對外透露 Algorand 的代幣發行規劃。

圖｜米卡利出席上海區塊鏈周（來源：萬向）

“區塊鏈的應用之廣是沒有限制的，它確實是非常理想的技術，但卻有一個很大的“但是”（but），就是著名的不可能三角”，米卡利對 DT 君說，在目前的狀況下，我們通常只能得其二，無法三者兼得。

現有著名公鏈皆無法同時滿足三項要件

以比特幣為代表的 POW（Proof of Work, 工作量證明）共識機制，理論上可以在大量算力的基礎上，對安全性和去中心化有較高保障。但缺點就是難以提升擴展性，速度慢、成本高。更別提還會造成能源浪費、且實際上也已被證明算力非常集中。

較新型態的 POS（Proof of Stake, 權益證明），則是以太坊目前正在融合發展的方向。其基本理念是持有股份愈多、時間愈長，則權利愈大。這在一定程度上提升效率、減少了挖礦能源浪費，但卻難以避免中心化的問題。

而其它更新型態的共識機制如 DPOS（Delegated Proof of Stake, 股份授權證明）或 PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance, 拜佔庭容錯算法），同樣存在各自局限，不能完全解決問題。

表｜現有著名公鏈皆無法同時兼顧安全性、擴展性與去中心（來源：Algorand，DT 君製表）

揭秘 Algorand 在 MIT CSAIL 如何誕生

但米卡利認為，區塊鏈要想實現大規模應用，就一定要能同時滿足擴展性、安全性和去中心這三個條件。

米卡利坦言，自己最初和許多人一樣，曾經相當排斥比特幣這回事。然而，當他在 2013 年終於真正認識了比特幣後，就立刻發現它的命題令人讚歎，只是，“解決方案不夠優美（elegant）。”

他試圖找尋其它更好的解決方案，卻沒有任何一個令他滿意。於是，他決定自己從頭開始打造一個。不僅如此，他更號召麾下門徒一同效力。其中，最核心的早期成員之一，就是他的一名中國博士生、當時已在紐約州立大學石溪分校（SBU）任教的陳婧。

“米卡利是在 14、15 年就把我拽回去的”，現為 Algorand 首席科學家的陳婧對 DT 君透露，Algorand 並非一朝一夕簡單架構出來，最剛開始是 MIT CSAIL （麻省理工學院電腦及人工智能實驗室）裡一群 7、8 人的早期團隊，從最根本開始分析問題，直到 2017 年底才把原型設計出來，400 萬美元的種子融資也大約同時到位。

圖｜Algorand 首席科學家陳婧畢業於清華大學，是區塊鏈領域中極其少見的女性開發者。她不僅是 SBU 電腦科學助理教授，同時研究領域也橫跨分布式账本、博弈理論，以及演算法，是區塊鏈領域中少見具有如此廣泛研究背景的人才。（來源：Algorand）

Algorand 由“algorithm”（算法）和“random”（隨機）兩個字組合而成。其測試網已在今年 7 月宣布上線，開放申請測試。由其原型可看出，米卡利想要采取創新的思路來解決目前基礎公鏈的普遍難題，而他的構想主要可以從三個角度來說明。

獨創“純粹的權益證明”（Pure Proof of Stake）

第一，Algorand 是一個“純粹的權益證明”（Pure Proof of Stake）。每一枚代幣都擁有相同權利，不需要提出作為抵押。新的區塊是透過投票產生，每個人都可以參與或授權，並通過適當的激勵機制來鼓勵參與。

超快速拜佔庭協定，“即時發起與確認”達成共識

其次，Algorand 通過“即時發起與確認”（Immediate Propose-and-agree）來形成共識。陳婧形容，這是一種“新的超快速拜佔庭協定（Byzantine Agreement）”。拜佔庭協定是普遍運用於區塊鏈的通訊協定模式，主要是處理在分散式對等網絡中如何達成共識協定並保證網絡不被破壞的問題。

Algorand 的共識機制分成兩個步驟，分別是“發起”（Propose）與“協定”（Agreement）。

在第一個步驟“發起”，系統會隨機選擇一個代幣，公布其公鑰，由公開持有者簽名並發起一個新的區塊，關鍵是這一過程可以非常快速。

而在第二個步驟“協定”，系統會再由用戶中隨機選出 1000 名驗證者並公布其公鑰，由這 1000 名用戶達成共識並進行簽名，新的區塊便得以生成。

而這些過程將以 Algorand 獨創的加密抽簽（cryptographic sortition）技術來隨機選擇用戶，無法事先預知是哪些人會被選中。

（來源：DT 君）

能夠持續“演化”的區塊鏈

第三，通過這種共識機制，Algorand 也解決了區塊鏈中最令人頭痛的分叉問題，使其成為一個可以持續“演化”的公鏈。

由於區塊鏈的去中心化設計，每個節點都必須保持一致，這使得單純的系統更新在區塊鏈上很難做到，每當改變規則，動輒就會導致系統分叉。但 Algorand 卻是幾乎不會出現分叉的分布式账本，因為其分叉的概率低至僅為 10 的-18 次方。

“我不想誇稱這是一個革命，但這確實是一個很大的進步”，米卡利在上海一場開發者見面會上如此自信地說。

米卡利認為，基礎公鏈必須要解決分叉問題，能夠持續演化。因為區塊鏈是人為設計的產物，不可能完美，一定會存在很多缺點。“就像一艘船出海，可能有氣象、有船身、有船員的問題。最好的解決辦法就是要讓它有持續進化的可能”

兼顧擴展、安全與去中心，Algorand 克服區塊鏈不可能三角！

回到區塊鏈的不可能三角來檢視，Algorand 通過所有代幣權利相等、每個步驟皆隨機替換參與者，來確保整個網絡可以最大程度去中心化。

而 Algorand 借由加密抽簽組建臨時驗證委員會來減輕工作量、提升效率，也保證了網絡的可擴展性。

且因驗證者皆為隨機秘密選出，即便“敵對者”可以瞬間加以腐化，但也來不及篡改或撤回他們對外發出的消息，而下一輪又將是新一批隨機選出的參與者。所以也讓安全性有極大的保證。

（來源：DT 君）

話雖如此，Algorand 並非完美無瑕。DT 君在專訪中直接對米卡利提出外界對 Algorand 最主要的三大疑問。

關鍵提問 1：Algorand 缺乏激勵機制設計，難以吸引參與者？

首先，Algorand 最常被質疑的一點就是其模型中缺乏激勵機制的設計。正如比特幣是靠著 POW 機制，每生成一個區塊就發放若乾枚比特幣作為獎勵，吸引礦工提供算力來驗證鏈上交易。激勵機制在絕大多數區塊鏈基礎公鏈中都堪稱是最核心、最不可或缺的要素之一。

一位重量級區塊鏈平台的核心開發人員就私下對 DT 君分析，Algorand 的設計確實很“優雅”，但缺少獎勵的區塊鏈，很難吸引到足夠的參與者。

對此米卡利強調，Algorand 並非沒有激勵機制，而是將會提出一套更安全的激勵機制。事實上他認為，激勵機制是長期被忽略的一塊，自從有加密貨幣以來，激勵機制就沒有被好好設計過。但如果激勵機制不夠安全，那還不如沒有激勵。

“過於簡單的激勵設計是有問題的。並不是有激勵機制，就可以驅使人們做應該做的事情。因為人們只會想要極大化自身利益，未必會按照你的設想去行動”，米卡利指出，比特幣就是最好的例子。現在我們所看到的大型礦池、算力集中，絕對不是中本聰當初所設想的情形。

“激勵機制若設計不當，可能會解決一個問題，但卻創造另一個問題”，陳婧也說。

那麽 Algorand 將會設計什麽樣的激勵機制呢？米卡利解釋，Algorand 想要做的是激勵參與者，而且是所有人的參與，我們想要獎勵的，不是礦工挖礦的這一行動，而是驅使整個社會都為采取這一行動做好準備，“這是一個非常核心的概念”。換句話說，也就是讓整個激勵機制不是只能吸引少數專業礦工，而是能夠盡可能地吸引更多一般人參與。

他更透露，相較於現在比特幣挖礦門檻已經高到不是任何一般人所能輕易參與，Algorand 將保證“工作”將會非常輕鬆，輕鬆到所有人在家用自己的電腦，也能完成所有的工作。

有多輕鬆？米卡利舉例說，有人會為了省電而不自己在家收發電子郵件嗎？絕對不會！根本沒有這個需要。因為現在電子郵件系統所消耗的算力與電費，基本上低到可以忽略不計。Algorand 想要做到的，就是讓區塊鏈的“工作”也能變得如此輕量化。

關鍵提問 2：Algorand 如何募資？如何發行代幣？

同時，外界亦高度關注 Algorand 的代幣發行規劃。過去甚少談及這一塊的米卡利，在本次專訪中明確告知 DT 君，Algorand 的種子輪募資是通過股權的方式來融資，因為這是一個完全合規的募資管道。這意味著，只有合格投資人、創投與天使投資人，才能參與到 Algorand 的募資。

他強調，現階段，團隊將負責完成 Algorand 基礎開發工作。未來團隊不會銷售代幣，而團隊所分配的代幣也會長期持有。

往後，Algorand 的代幣 Algo 將會通過設立在新加坡的基金會進行代幣發行，方式是透過一系列的拍賣（auction），對象是所在國家可以合法進行代幣購買的機構和個人。米卡利指出，拍賣的好處是，Algorand 團隊不會決定價格，而是由市場來決定價格。任何機構和個人只要通過KYC（know your customer）審核，都可以參與 Algo 拍賣。

當然，除了經由拍賣的方式來取得代幣，用戶也可以通過參與 Algorand 的工作、對生態作出貢獻的方式來獲得獎勵。

關鍵提問 3：Algorand 是學院派創業，商業化實踐能力有待商榷？

此外，外界還常有的一個疑問是，Algorand 是學院派創業，商業化執行能力恐值得懷疑。

對此陳婧指出，Algorand 團隊從很早就已將商業化實踐納入考量，並經由天使投資人延攬到曾是成功創業家的首席執行官，以及擁有多年產業經驗的工程長（Head Of Engineering），強化團隊產品化能力。“就連米卡利本人也有過其它創業經驗”，陳婧強調。

並且，Algorand 的原創性極高，也使得這個項目很可能只有它的設計者本人才能加以實踐出來。

“Algorand 並非借用他人基礎，而是完全從零開始做起”，米卡利對 DT 君解釋，要想把這個想法實踐出來，需要一個真正有能力的團隊。“所以我們創立了 Algorand，在一個公司的架構下，我們可以更明確、更負責地將這個項目開發出來。”

陳婧補充，Algorand 脫胎自 MIT CSAIL，開發能力極強，同時這是一個她所看過“默契最好、工作流程最順暢的團隊。”

但米卡利也說，與其說 Algorand 是一家公司（company），更好的說法是一個團隊（team）。Algorand 真正想做的並不僅僅是一個創業，而是把構想給實踐出來。

採訪最後，他清晰地說，“我們會盡可能持續最久的時間以一個團隊的狀態工作，對這個項目負責。”