[發(fā)明專(zhuān)利]基于大規(guī)模科學(xué)核心計(jì)算的區(qū)塊鏈共識(shí)激勵(lì)系統(tǒng)與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910911485.2
• 申請(qǐng)日: 2019-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110674533B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張淼;陳建海;何欽銘;沈欽仙;盧令令
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F21/64
• 分類(lèi)號(hào): G06F21/64;H04L29/08
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 曹兆霞

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于大規(guī)模科學(xué)核心計(jì)算的區(qū)塊鏈共識(shí)激勵(lì)系統(tǒng)和方法，包括雇主，其發(fā)布計(jì)算任務(wù)，設(shè)計(jì)并提供Map和Reduce程序函數(shù)、任務(wù)運(yùn)行時(shí)間限制、快速驗(yàn)證算法以及獎(jiǎng)懲制度；工人，其質(zhì)押城市保證金，并領(lǐng)取計(jì)算子任務(wù)進(jìn)行計(jì)算；驗(yàn)證者，其根據(jù)快速驗(yàn)證算法對(duì)子任務(wù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算；數(shù)據(jù)庫(kù)，其存儲(chǔ)雇主提交的計(jì)算任務(wù)數(shù)據(jù)和工人提供的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)；混淆器，對(duì)雇主、工人以及驗(yàn)證者的身份信息進(jìn)行掩蓋，并行子任務(wù)的隨機(jī)分發(fā)；智能合約，其用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算任務(wù)上鏈、計(jì)算任務(wù)分發(fā)、計(jì)算任務(wù)的計(jì)算與驗(yàn)證、工人的獎(jiǎng)懲。該區(qū)塊鏈共識(shí)激勵(lì)系統(tǒng)和方法解決了志愿者積極性不高、可能存在篡改數(shù)據(jù)、缺乏共識(shí)等問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大規(guī)模科學(xué)計(jì)算與區(qū)塊鏈的結(jié)合應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種基于大規(guī)模科學(xué)核心計(jì)算的區(qū)塊鏈共識(shí)激勵(lì)系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)大大加速了科學(xué)計(jì)算的運(yùn)算過(guò)程，然而經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在不斷進(jìn)步，科學(xué)計(jì)算的數(shù)據(jù)規(guī)模也在急劇增加。就目前的發(fā)展情況而言，單臺(tái)計(jì)算機(jī)的性能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足現(xiàn)有大規(guī)模科學(xué)計(jì)算應(yīng)用需求的，例如：分析阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡采集的無(wú)線電信號(hào)以搜尋地外文明的科學(xué)計(jì)算應(yīng)用，研究蛋白質(zhì)折疊、誤折、聚合及由此引起的相關(guān)疾病的科學(xué)計(jì)算應(yīng)用，高能物理研究粒子相互作用的格點(diǎn)QCD科學(xué)計(jì)算應(yīng)用等等。

為解決單機(jī)性能不足的問(wèn)題，系統(tǒng)研究人員逐漸研究發(fā)展出了大規(guī)模集群、超級(jí)計(jì)算機(jī)等運(yùn)算力超強(qiáng)的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，但使用這些大規(guī)模計(jì)算機(jī)來(lái)運(yùn)行科學(xué)計(jì)算程序，不僅極其浪費(fèi)水電等資源，很多科研單位根本無(wú)力承擔(dān)如此高昂的硬件成本與運(yùn)行維護(hù)成本。于是，研究人員想出了利用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，將分布在世界各地千百萬(wàn)的個(gè)人計(jì)算機(jī)利用起來(lái)從而提供強(qiáng)大的計(jì)算能力，這就是大名鼎鼎的志愿計(jì)算。志愿計(jì)算利用分布式技術(shù)將世界上數(shù)量極其龐大的個(gè)人計(jì)算機(jī)或服務(wù)器整合起來(lái)為科學(xué)研究提供更強(qiáng)大的運(yùn)算能力，而這種運(yùn)算能力是通過(guò)其他方式無(wú)法獲得的，且這種優(yōu)勢(shì)會(huì)隨著時(shí)間的進(jìn)展而增加，同時(shí)可緩解個(gè)人計(jì)算機(jī)閑置時(shí)浪費(fèi)電力資源的問(wèn)題。

這種計(jì)算模式雖然給科學(xué)計(jì)算帶來(lái)了極大的便利，但因其“志愿公益性”也帶來(lái)了一些問(wèn)題，如志愿參加的人數(shù)并不很龐大，且因?yàn)槟涿裕驹刚呤遣恍枰獙?duì)項(xiàng)目負(fù)責(zé)的，若志愿者存在某些不端的行為(如特意使計(jì)算的結(jié)果錯(cuò)誤)，項(xiàng)目方也是不可以起訴或懲戒志愿者本人的。

將科學(xué)計(jì)算任務(wù)分發(fā)到不同的志愿者機(jī)器上去運(yùn)行，需要保證志愿者機(jī)器運(yùn)行得到的結(jié)果確實(shí)是科學(xué)計(jì)算任務(wù)所需要的，不存在欺騙，需要驗(yàn)證與共識(shí)。同時(shí)，提供科學(xué)計(jì)算任務(wù)的科研機(jī)構(gòu)需要給予志愿者一定的獎(jiǎng)勵(lì)，以此來(lái)激發(fā)其積極性，因此這里需要有一定的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)機(jī)制。為解決上述出現(xiàn)的問(wèn)題，縱觀現(xiàn)有的技術(shù)，目前火熱的區(qū)塊鏈技術(shù)是一種去中心化的分布式賬本數(shù)據(jù)庫(kù)，基于密碼學(xué)技術(shù)構(gòu)建在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上，并通過(guò)共識(shí)達(dá)成數(shù)據(jù)不可篡改、信息公開(kāi)透明等特性的技術(shù)。區(qū)塊鏈技術(shù)可以滿(mǎn)足志愿計(jì)算原有的分布式特性，且其剛好可以提供防偽、共識(shí)以及激勵(lì)三個(gè)特性，因此可以很好的解決上述問(wèn)題。反觀區(qū)塊鏈技術(shù)，其常用的POW工作量證明共識(shí)機(jī)制因其極其耗時(shí)的哈希計(jì)算而極大地浪費(fèi)電力資源。若可將科學(xué)計(jì)算中的某些核心計(jì)算任務(wù)(即計(jì)算過(guò)程耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，消耗CPU、內(nèi)存等硬件資源多，例如超大規(guī)模矩陣運(yùn)算)提取出來(lái)替代POW中的哈希計(jì)算，那么就可將原本純粹浪費(fèi)資源的無(wú)意義計(jì)算變成了有意義的為科學(xué)研究做貢獻(xiàn)的科學(xué)計(jì)算。這樣一來(lái)，科學(xué)計(jì)算也可服務(wù)于區(qū)塊鏈技術(shù)。

區(qū)塊鏈技術(shù)與科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域可以相互促進(jìn)、相輔相成，二者結(jié)合可以碰撞出新的火花。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有志愿計(jì)算中存在的志愿者積極性不高、可能存在篡改數(shù)據(jù)、缺乏共識(shí)等問(wèn)題，以及現(xiàn)有POW工作量證明共識(shí)機(jī)制中的哈希運(yùn)算極大浪費(fèi)資源的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于大規(guī)模科學(xué)核心計(jì)算的區(qū)塊鏈共識(shí)激勵(lì)系統(tǒng)與方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一方面，一種基于大規(guī)模科學(xué)核心計(jì)算的區(qū)塊鏈共識(shí)激勵(lì)系統(tǒng)，包括：

雇主，其發(fā)布計(jì)算任務(wù)，設(shè)計(jì)并提供Map和Reduce程序函數(shù)、任務(wù)運(yùn)行時(shí)間限制、快速驗(yàn)證算法以及獎(jiǎng)懲制度；