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一种节能的工作量证明方法与系统

阅读：677发布：2020-05-15

IPRDB可以提供一种节能的工作量证明方法与系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种节能的工作量证明（Proof of Work，简称POW）方法，包括执行并行计算任务，执行串行计算任务，多个问题求解任务。本发明还公开了一种节能的工作量证明系统，包括串行计算模块，并行计算模块，多个问题求解模块。在传统的工作量证明的基础上，本发明对区块链中的各个计算节点提出了三个维度的要求，即并行计算能力、串行计算能力和人工计算能力，可以通过共识机制调整三种计算的比例，以保证鲁棒性并降低能耗。，下面是一种节能的工作量证明方法与系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种节能的工作量证明方法，其特征在于，包括执行并行计算任务、执行串行计算任务和执行多个问题求解任务。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行并行计算任务、执行串行计算任务和执行多个问题求解任务，这三类任务的执行模式和工作量，由具体实施的共识机制决定，可以通过共识机制调整三类任务的比例，任何一类任务的比例可以在0%到100%之间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的执行并行计算任务和执行串行计算任务是相互排斥的，不能同时进行，执行串行计算时，并行计算能力可以出租或另作他用，执行并行计算时，串行计算能力也可以出租或另作他用，并且串行计算的结果可以作为接下来的并行计算的输入之一，并行计算的结果也可以作为接下来的串行计算的输入之一。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个问题求解任务的产生依赖于前续的并行计算和串行计算得出的参数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个问题求解任务，共识机制可以事先给定具体的问题集合，也可以每隔一段周期交给用户投票选拔，问题由具体实施的共识机制决定，问题类型包括但不限于多个丢番图问题的求解，按照共识机制对这多个问题进行排序，大致遵循从简单到复杂的顺序，原则上求解需要按照该顺序进行，直至求出所有的解，或者达到共识机制规定的解题时间的上限。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个问题求解任务，按照目前的认知水平，解题过程很可能需要人工参与，希尔伯特第十大问题的否证陈述意味着，丢番图问题随着系数逐渐增大，将变为一个不可计算的方程，因而需要人的参与。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述多个问题的解答可由机器验证，验证方式包括但不限于，按照统一规定的解题顺序验证解答的正确性，如果某一道题目解答错误就不再验证该节点后续的解答，如果不同节点给出的正确解答的问题的数目相同，那么按照共识机制决定的方式判断，这种方式包括但不限于最后一个解答的复杂度，以及提交解答的时间先后。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述并行计算任务，包括但不限于执行哈希（Hash，散列表）函数。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述串行计算任务，包括但不限于用线性同余生成长序列或超长序列的随机数（random number）。

10.一种节能的工作量证明系统，包括：

多个问题求解模块，用于结合人工计算能力，按照共识机制的规定，对多个问题进行求解；

并行计算模块，用于执行并行计算任务；

串行计算模块，用于执行串行计算任务。

说明书全文

一种节能的工作量证明方法与系统

技术领域

[0001] 本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种节能的工作量证明方法与系统。

背景技术

[0002] 区块链可以看作一种分布式数据库技术，通过维护数据块的链式结构，可以维持持续增长的、不可篡改的数据记录。

[0003] 随之而来的问题就是传统区块链网络为了达成共识，采用了POW的方式，这对资源是一种极大地浪费。区块链技术能够大规模普及，需要将算力集中在维持网络运行而不是无意义的求解。很多项目为了解决这些问题应运而生，其中EOS等采用DPOS机制和节点内平行的方式试图解决这一问题。

[0004] 比原链的解决方案是，数据层使用分布式账本技术，实现资产的发行、花费、交换等操作，共识机制采用对人工智能ASIC芯片友好型POW算法，在哈希过程中引入矩阵和卷积计算，使得矿机在闲置或被淘汰后，可用于AI硬件加速服务，从而产生额外的社会效益。

发明内容

[0005] 现有的解决方案并不是解决能源浪费的高效办法，针对现有方案的不足，本发明提供了一种节能的工作量证明方法，包括执行并行计算任务，执行串行计算任务，多个问题求解任务。

[0006] 优选地，所述执行并行计算任务、执行串行计算任务和执行多个问题求解任务，这三类任务具体的执行模式和工作量，由实施的共识机制决定，执行模式是指如何在并行计算任务、串行计算任务和多个问题求解任务之间切换，可以通过共识机制调整三类任务的比例，任何一类任务的比例可以在0%到100%之间。

[0007] 优选地，所述的执行并行计算任务和执行串行计算任务是相互排斥的，不能同时进行，执行串行计算时，并行计算能力可以出租或另作他用，执行并行计算时，串行计算能力也可以出租或另作他用，并且串行计算的结果可以作为接下来的并行计算的输入之一，并行计算的结果也可以作为接下来的串行计算的输入之一。

[0008] 优选地，所述多个问题求解任务的产生依赖于前续的并行计算和串行计算得出的参数。

[0009] 优选地，所述多个问题求解任务，共识机制可以事先给定具体的问题集合，也可以每隔一段周期交给用户投票选拔，由具体实施的共识机制决定，问题类型包括但不限于多个丢番图问题的求解，按照共识机制对这多个问题进行排序，大致遵循从简单到复杂的顺序，例如丢番图方程中，参数的位数约长，一般地，该方程难度也就越大，可以以此作为丢番图问题的排序依据，原则上求解需要按照该顺序进行，直至求出所有的解，或者达到共识机制规定的解题时间的上限。

[0010] 优选地，所述多个问题求解任务，按照目前的认知水平，解题过程很可能需要人工参与，希尔伯特第十大问题的否证陈述意味着，丢番图问题随着系数逐渐增大，将变为一个不可计算的方程，因而需要人的参与，人工参与的内容包括但不限于在有解情况下寻找初始解的范围，或由人工干涉并证明所求问题是否有解。

[0011] 优选地，所述多个问题的解答可由机器验证，验证方式包括但不限于，按照统一规定的解题顺序验证解答的正确性，如果某一道题目解答错误就不再验证该节点后续的解答，如果不同节点给出的正确解答的问题的数目相同，那么按照共识机制决定的方式判断，这种方式包括但不限于最后一个解答的复杂度，以及提交解答的时间先后。

[0012] 优选地，所述并行计算任务，包括但不限于执行哈希函数。

[0013] 优选地，所述串行计算任务，包括但不限于用线性同余生成长序列或超长序列的随机数。

[0014] 一种节能的工作量证明系统，包括：多个问题求解模块，用于结合人工计算能力，按照共识机制的规定，对多个问题进行求解；
并行计算模块，用于执行并行计算任务；
串行计算模块，用于执行串行计算任务。

[0015] 有益效果本发明的实施能够有效解决能耗问题，并且引导算力迭代进化。一方面，由共识机制决定的串行并行的切换执行，可以让机器在执行一种计算时，出让另一种计算能力，能够让能耗花费得有价值，另一方面，即便是小组织或个人节点，也可以通过按时或按需租用并行计算能力强的设备实现“挖矿”，赋予了这些节点更多的竞争机会。同时，本发明鼓励了有计算能力的个人参与进来，判断例如丢番图等机器无解或难解问题是否有解，或者在有解情况下锁定初始解及其范围，人工的参与既可以为有能力者提供就业机会，又可以大幅减少并行计算的资源消耗。

附图说明

[0016] 图1描述了一种节能的工作量证明的流程图。

具体实施方式

[0017] 以下将结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步的详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

[0018] 本发明提供了一种节能的工作量证明方法，包括执行并行计算任务，执行串行计算任务，执行多个问题求解任务。

[0019] 其中，所述执行并行计算任务、执行串行计算任务和执行多个问题求解任务，这三类任务具体的执行模式和工作量，由实施的共识机制决定，执行模式是指如何在并行计算任务、串行计算任务和多个问题求解任务之间切换，可以通过共识机制调整三类任务的比例，任何一类任务的比例可以在0%到100%之间。

[0020] 其中，所述的执行并行计算任务和执行串行计算任务是相互排斥的，不能同时进行，执行串行计算时，并行计算能力可以出租或另作他用，执行并行计算时，串行计算能力也可以出租或另作他用，并且串行计算的结果可以作为接下来的并行计算的输入之一，并行计算的结果也可以作为接下来的串行计算的输入之一。

[0021] 其中，所述多个问题求解任务的产生依赖于前续的并行计算和串行计算得出的参数。

[0022] 其中，所述多个问题求解任务，共识机制可以事先给定具体的问题集合，也可以每隔一段周期交给用户投票选拔，由具体实施的共识机制决定，问题类型包括但不限于多个丢番图问题的求解，按照共识机制对这多个问题进行排序，大致遵循从简单到复杂的顺序，例如丢番图方程中，参数的位数约长，一般地，该方程难度也就越大，可以以此作为丢番图问题的排序依据，原则上求解需要按照该顺序进行，直至求出所有的解，或者达到共识机制规定的解题时间的上限。

[0023] 其中，所述多个问题求解任务，按照目前的认知水平，解题过程很可能需要人工参与，希尔伯特第十大问题的否证陈述意味着，丢番图问题随着系数逐渐增大，将变为一个不可计算的方程，因而需要人的参与，人工参与的内容包括但不限于在有解情况下寻找初始解的范围，或由人工干涉并证明所求问题是否有解。

[0024] 其中，所述多个问题的解答可由机器验证，验证方式包括但不限于，按照统一规定的解题顺序验证解答的正确性，如果某一道题目解答错误就不再验证该节点后续的解答，如果不同节点给出的正确解答的问题的数目相同，那么按照共识机制决定的方式判断，这种方式包括但不限于最后一个解答的复杂度，以及提交解答的时间先后，一般地，在丢番图问题中，一个问题可能有多个解，解的位数越多视为该解答的复杂度越高也越占优，而提交解答时间越早的更占优。

[0025] 其中，所述并行计算任务，包括但不限于执行哈希函数。

[0026] 其中，所述串行计算任务，包括但不限于用线性同余生成长序列或超长序列的随机数。

[0027] 一种节能的工作量证明系统，包括：多个问题求解模块，用于结合人工计算能力，按照共识机制的规定，对多个问题进行求解；
并行计算模块，用于执行并行计算任务；
串行计算模块，用于执行串行计算任务。

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