VentureBeat访谈Cardano首席科学家：区块链对地球有好处吗？

区块链技术会对地球有好处吗？我一直在问人们这个问题，第一印象是，使用计算机网络为加密货币、不可伪造的代币（NFTs）以及最终的元宇宙进行冗余验证交易，这将是难以置信的浪费。第二个印象是，与依靠我们目前的金融系统相比，转向加密货币的浪费可能会少很多。我与该领域的一位专家谈到了这个问题，我们在更多的事实层面上深入探讨了这些神话。

Kiayias是Input Output的首席科学家，这是一家区块链工程公司。它是Cardano区块链的推动者，这是一种第三代加密货币，它试图改进以太坊等第二代加密货币和比特币等第一代加密货币。

一个去中心化的加密货币在一个点对点的共享记录上记录所有地址的所有交易。Cardano的创新之一是通过股权证明系统，支持高交易容量、快速交易时间和低交易费用的能力。

区块链是所有交易的记录，但不是由任何进行工作证明的人进行验证，而是通过共识的权益证明来验证交易。这也比开采其他加密货币要环保得多，因为他们不使用大量的电力。

Input Output为政府、企业和学术机构打造基于区块链的产品，并为世界各地的人们提供技能培训，它专注于制造环保的区块链技术。这将是必要的，因为我们正在向元宇宙迈进，即像《雪崩》和《头号玩家》等小说中那样，所有的虚拟世界都是相互连接的。(Kyle Wiggers写了一篇关于元宇宙的环境影响的文章）。

Input Output公司向斯坦福大学捐助了50万美元，以使区块链即使在有限的连接下也能处理许多交易，为斯坦福大学电子工程系的Tse实验室提供支持。其目的是使智能手机也能处理区块链交易，同时脱机，以减少交易中的用电量。

以下是我们对Kiayias的编辑记录，他同时也是他也是爱丁堡大学网络安全和隐私方面的主席。

VentureBeat：我想多听听你所做的工作。你能从这里开始吗？我想听听你的背景，以及你对区块链的能源使用的兴趣。

Aggelos Kiayias：我大约从90年代中期开始从事密码学工作。我原本是个数学家。当我还是本科生的时候，密码学是我的激情所在。如你所知，那是一个非常不同的时代。但我们现在处于一个令人兴奋的时代，特别是对我们这些在这个领域工作的人来说。我们在黑板上的很多想法，现在是时候看到它们被实施和部署，被人们使用了，这是一个伟大的时刻。

关于能源效率，这是该领域非常早期的开放问题之一。比特币正在做一些惊人的事情，而没有任何集中的实体能控制它。它是一种自我注册的服务。你只要把自己注册为一个节点，就可以成为服务提供的一部分。这是很了不起的。以前，部署这样的IT服务是闻所未闻的。从这个角度关注比特币是很好的，因为它可以说是移开了加密货币。仅仅从研究如何能够自动部署这样的全球规模的IT服务，就可以从比特币学到很多东西。

同时，观察到的是，在比特币部署的早期--我们正在谈论的是比特币部署后不久。你有这种巨大的能源支出，而且它只会越来越糟。另一件使情况比能源支出更糟糕的事情是，该产品对能源的来源是不可知的。它促使你找到最便宜的能源，而你能找到的最便宜的能源可能不是我们想要利用的能源。它可能是基于不可再生的碳基燃料等等。

那么，在早期，有一个开放的问题，即如何有可能创造服务，创造像比特币那样的系统，但没有同样的能源支出。这是激励我的东西。当我开始研究这个问题的时候，已经是七年多以前了，这个特殊的问题。很快，我们就开始研究各种类型的股权证明。问题是，这些协议的设计方式都不能让你相信它们会真正发挥作用。我的很多努力都是为了应用我们在传统加密协议设计中应用的这种数学上的严谨性。这不是很传统，因为密码学是一门非常年轻的学科，但让我们说，就你在像比特币这样的系统中得到的东西而言，它是非常新的，可以说是街区上的新孩子。

问题是，是否有可能应用同样的数学严谨性，并提取一个协议，可以给你带来比特币的好处，这种去中心化的服务提供一个自动的服务，可以从加入网络的节点的自我利益中出现？而事实证明，这是有可能做到的。我们不仅在设计Ouroboros协议方面非常出色，而且让它得到了部署，总的来说影响了很多部署。我设计的协议不仅成为Cardano的主干，我相信你一定很熟悉，而且还影响了其他系统的设计。Polkadot使用Ouroboros的元素来设计他们的系统，以及在其他工作中。

这也是我们所做的很多工作的特点。这是我们公开提供的工作。我们有一个科学同行评审的传统。我们试图把它放在网络安全和整个计算机科学的科学发展的背景下。我们不仅与加密货币专家一起验证它，而且我们以科学的方式与那些在设计计算机科学协议，特别是加密协议方面有经验的人一起验证它。这让你了解到一些工作背后的故事。

VentureBeat: 你怎么看现在不同协议的能源使用情况？如果你看一下比特币或以太坊或一些第二层的解决方案，把能源消耗大大降低，以至于它可能不再是一个大问题--是否仍然有一些事情需要关注？

Kiayias：我不会说我对layer 2会有多大帮助感到乐观。协议本身，也就是主干，只要Layer-2从根本上依赖于Layer-1，如果Layer-1是一个基于工作证明的Layer-1，那么使其工作的唯一因素就是能量消耗。只要从事这种采矿作业有利可图，能源支出就会上升。如果Layer-1有很高的效用，也可能是它支持一个非常成功的Layer-2，这也是它效用的一部分。即使Layer-1只是在Layer-2发生的所有各种事情的调解人，它仍然是基础设施的一个关键部分。用它来采矿仍然是有利可图的。它仍然会消耗大量的能源。协议本身的设计是这样的，它消耗了大量的能源。

现在，这并不是说该协议有缺陷。它的设计正是为了做到这一点。问题是它是否值得这样做。我们在地球上做的很多事情都会消耗大量的能源。比特币就是其中之一。我们必须不断问自己的问题是，在任何时候，这是否是对我们所拥有的资源和技术的最佳利用。技术总是关于寻找和优化设计，证明它们并找到最具成本效益的方式。在许多方面，比特币指明了方向。然而，它花费资源的方式，在目前看来，并不是我们所花的钱与我们所得到的东西的最佳利用。这是不一致的。

VentureBeat：至于像以太坊这样的股权证明，你认为这解决了很多问题吗？还是说我们在这方面仍然存在问题？

Kiayias：它当然消除了能量消耗的事实。任何股权证明协议--协议之间都有差异。股权证明协议之间有很多差异。但就能源消耗而言，股权证明协议是类似的，它们使用的能源水平相对较小，与运行传统服务器相当。与工作证明的区别是巨大的。任何股权证明协议肯定会使能源消耗问题基本消失，至少在我们现在看到的比特币的水平上是如此。不过，这只是一个层面。能源消耗并不是区块链系统的唯一问题。

VentureBeat：如果他们这样做了，他们会不会拿安全之类的东西来交换？

Kiayias：在抽象的层面上，你可以把它看成是一个不同的安全假设。它们都是安全的。但如果你看一下安全理论，安全总是在某些假设下实现的。或者换句话说，像我们所说的那样，拥有无条件安全的系统是非常罕见的。在密码学的历史上确实存在一些非常简单的系统是无条件安全的，但它们的适用性非常有限。通常情况下，你在安全方面所拥有的是安全证明或安全论证，它们是以某些假设或某些行为或某些你认为合理的事情为条件的。

股权证明或工作证明，它们有不同的假设。我应该强调，它们都是有条件的。但一系列的条件是不同的。这并不简单地意味着一个比另一个更不安全。在这两种情况下，你可以论证的条件--当然，我现在不是在专门谈论以太坊。我说的是非常广泛的抽象的、理想的股权证明设计。这两个系统都可以令人信服地论证为在一套合理的条件下是安全的，而这些条件在这两种情况下是不同的。

VentureBeat：我也听到了一个非常不同的论点，即全球金融系统如何在目前的情况下非常浪费。物理银行使用大量的能源，基于纸张的系统使用大量的资源。这种系统和基于加密货币的系统之间的比较，似乎有很大的区别。我不知道你会怎么想。

Kiayias：我也看到过这种说法，但我并不买账。比特币，只是比特币，不能替代世界金融体系。银行不仅仅是一个账本。他们有一整套的基础设施，包括客户服务，当事情出错时该怎么做的备份系统。这是无穷无尽的。那里有很多其他的项目。进行这样的比较是可能的，但我所看到的这种比较的地方--它太简单了，把一个包括客户服务等东西的实体和抵押世界与仅仅是一个账本进行比较。这是不现实的。比特币，这个账本，本身就不足以取代整个银行系统的作用。

VentureBeat：我想这更像是中心化的金融服务和去中心化的金融之间的比较。

Kiayias：是的，可以做这样的比较。但我还没有看到它以令人信服的方式被提出。我应该说，即使有人令人信服地进行这种比较，为什么不使用更少的能源？即使比特币在能源方面更有竞争力，我们还是应该问一个问题，我们需要的绝对最低能源是什么，才能获得这样的服务？仅仅因为比特币比系统“X "更好"，这并不意味着--这里的问题不仅仅是什么系统更好，而是如果你想做系统X做的工作，我们需要的绝对最低能量是多少？

这就是我们在计算机科学中提出问题的方式。计算机科学家是这样看问题的。比方说，这个问题是对一个数组进行排序。问题是，你需要的最小比较次数是多少？这不是关于找到一种算法并证明它。而是要找到能做到这一点的最佳算法。我热衷于做这件事。这就是我的研究和我们在Input Output做的研究的动机。当然，我认为这是一个正确的问题。

VentureBeat：我最近写了关于育碧将NFTs引入其游戏的努力。他们说，他们正在使用Tezos，而且它的能源效率更高。Tezos的交易使用的能量是比特币交易的百万分之一，所以你不会有汽油费。这更像是相当于谷歌的几次搜索。这听起来不错，但似乎问题是没有多少人要使用这个协议。

Kiayias：Tezos是一个股权证明系统，比特币与现在的任何股权证明系统相比，对能源的消耗都是巨大的。在基础设施方面，从终端用户的角度来看，这些东西不应该太重要。终端用户试图玩一个游戏或试图交换他们拥有的一些艺术品，用户在哪里做交易，是很多终端用户自己不太关心的事情。

但是，在这里，就基本的基础设施问题而言，我们关心的是什么--什么是健全的基础设施，将这些交易的安全性建立在其上？这就是激励我们所做工作的问题。这是一个正确的问题。外面有很多系统，但真正要问的问题是，它们是否安全？它们被分析过吗？他们的证书是什么？在评估区块链领域的系统安全方面，我们仍然处于最开始的阶段。

VentureBeat：你是否担心我们已经被比特币和以太坊束缚住了，以至于我们可能无法改变？

Kiayias：不，说实话，我不这么认为。我们仍然很早期。我们正在探索这么多不同的方法。有很多东西是这个领域的每个人都在学习的。如果说先发优势将消除比特币和以太坊以外的其他系统成功的可能性，我们还为时尚早。这方面当然有很大的空间。

你甚至可以想象这样一个场景：有许多系统都是可互操作的，有连接它们的无信任桥梁，人们能够在系统之间无缝转移资产，而实际上并不关心它如何运作。如果你看一下互联网本身，它是由相当多样化的网络骨干连接而成的，但我们现在并不关心。从我的机器发出的数据包到达你的机器，反之亦然。一切都在后台无缝地发生，因为互联网基础设施已经被优化为这样的工作。

这是区块链领域的一个可行的未来。你有很多系统可以互操作。最终你所期望的是，一些系统将消失，其他一些系统将增长，这取决于它们的扩展能力，具有良好的经济性，并与现有的系统和传统基础设施互操作。这一点非常重要。你不能想象这种技术是完全孤立的。它必须与现有的基础设施和金融系统等进行互操作。

VentureBeat：你认为，对于像NFTs和游戏这样的东西，是否有一个明显的解决方案，一个理想的协议？

Kiayias：我应该说，即使在NFT领域，也有很多研究要做。什么是NFT的基本骨干是很好理解的，而且有一些系统可以给你。然而，我必须指出，我也看到了很多不合格的NFT概念的实施。换句话说，尽管围绕如何提供基本的NFT的专业知识是存在的，但有点不幸的是，我也看到在不同的平台上有很多对这个概念的不安全的实现。然而，在这个时间点上，有一些系统，包括Cardano，可以给你一个健全的NFT概念的实现。他们可以被那些想要使用这种系统的人随时使用。

VentureBeat：如果区块链克服了能源挑战，你认为这是它在采用中面临的主要挑战吗？还是你认为还有其他挑战，其他必须克服的问题？

Kiayias：不，肯定有更多。有几个不同的问题需要不同领域的专业知识。当然，能源效率显然是其中之一，但我们也有可扩展性。我们在与斯坦福大学的谈话开始时所暗示的工作与可扩展性有关。斯坦福大学的一些研究，我们通过这个礼物资助，它是围绕着下一代的可扩展性进行的，用于第一层操作。第1层是一个不断扩大的数据库。问题是，是否有可能在不牺牲系统安全的情况下，用小的、有限的节点来支持该基础设施？

到目前为止，像比特币、以太坊和其他的区块链，它们在它们认为的完整节点的概念上是相当单一的。这是一个什么都知道、什么都检查的东西。很明显，就其本身而言，这在未来是不可扩展的。我们正在谈论的是一个永无止境的、不断扩大的数据库。我们肯定需要解决这个问题，如果没有大量的工作，大量的研究，无论是在Input Output内部还是与斯坦福大学等合作伙伴--我们与其他人在面对可扩展性问题上做了大量的工作。

同时，在所有这些系统中，你自我注册是因为你被激励这样做。为了验证这些系统用来激励参与者的机制的合理性，仍有很多研究需要做。例如，你可以看到最近一段时间存在的围绕交易定价的所有辩论。比特币有很大的问题，以太坊也是如此，但比特币的交易是非常昂贵的。你可以开始问同样的主要问题。如果你想为区块链上的交易拍卖这个理想的空间，什么是最好的方式，以使你仍然不会破坏系统参与者的激励？

这只是我们做积极研究的两个例子。有很多开放的问题需要解决。

VentureBeat：每隔一段时间，我也会听到量子计算会对区块链构成威胁。似乎它也可以被用来保卫区块链。我不知道这是个多么严重的问题。

Kiayias：我们认真对待，以现在的量子计算能力，这在目前肯定是不可行的。这些技术的规模有多大，仍然是一个开放的问题。但这是一个非常严重的问题，我们必须了解如何开发协议，正如我们有时在安全方面所说的，是后量子安全的。你怎么能开发一个协议，在量子计算机存在之后，仍然保持其安全性？

好消息是，也许人们有时会误解的是，你不需要量子计算机来保护自己免受量子对手的攻击。有可能开发出经典的算法，经典的密码学技术，即使面对量子攻击者也是安全的。这是我们在其他安全领域所展示的东西，例如网站、客户和服务器之间的安全通信。这是我们知道如何以一种后量子安全的方式来做的事情。为区块链空间带来这种技术和理解正确的技术是一项持续的研究工作。我现在和我的同事们一起在这方面相当活跃，但有一个普遍的努力，使区块链后量子安全。这是我们认真对待的事情，但在未来几年内，拥有完全量子安全的区块链绝对是可行的

VentureBeat：你对去中心化的互联网、去中心化的网络的潜力有什么感受，与我们现在所拥有的围绕大科技公司的中心化的东西相比，你有什么感受？

Kiayias：我对这一点非常热心。这将是区块链技术的最佳应用之一。现在，我们观察到的是，所有这些围绕着大公司的集中化，基本上把很多信息都储存起来了--在很多方面可以说，它应该是更多的公共资源，而不是一个特定公司应该能够利用的东西。有很多基本人权的问题。我是否有权利查看收集到的关于我的信息？我有权利转让我的信息吗？我是否有权利删除一些收集到的关于我的信息？这些都是IT法律领域的人关心的基本问题，即信息技术的法律方面。

区块链系统确实提供了很多工具，可以用来从监管的角度使这种情况得到改善。这些想法有时被称为reg tech，监管技术。这些技术在未来可能非常有用，可以升级我们做监管合规的方式。比方说，监管合规可以跟上时代的步伐。我对这一点非常乐观。我们现在使用的一些法规是非常过时的。我们处在一个大公司可以直接进行监管套利的世界里。他们在某些司法管辖区拥有一个部门，因为在那里对他们来说是有利的。这是对系统在全球范围内应该如何运作的一种颠倒。

我确实认为，在区块链技术的基础上建立这些应用，可以在某种程度上将互联网提升为有记忆的东西，有能力让用户参与到一个中立的空间，而不被锁定在某家公司。这是区块链技术的一个非常有前途的方向，我认为这将对我们在未来几年的工作产生很大影响。

VentureBeat：你是否认为有一些有限的去中心化形式比完全的去中心化更理想？我们是否需要形成大量的DAO，以取代公司，诸如此类的事情？

Kiayias。这是个好问题。对于一个特定类型的应用程序或系统，什么是正确的去中心化水平？我很有信心，会有一个广泛的范围。我们不能把所有的东西都去中心化。并非所有的东西都有必要去中心化。我们仍然希望有以某种方式作为中心化实体运作的服务，只是因为有对峰值性能或敏捷性的需求。

去中心化的系统，无论你如何设计，都是高度分布的。它们的响应能力总是会被一个超级高效、优化的集中式系统所击败。俗话说，仁慈的独裁是你能拥有的最好的系统，因为只有一个独裁者，他的行为符合每个人的最佳利益，而且他可以立即采取行动，毫不拖延地解决每一个问题。唯一的问题是，仁慈的独裁者是稀缺的。

这是我们可以通过权力下放来解决的问题。我们在历史上已经用民主解决了这个问题。正如我们在人类社会几千年来的发展中所看到的，他们已经转移到了有一些中央集权的环境中。你有一个总统或总理。但你也有权力下放的运作部分。你有选举。你有管理的等级制度。你有职责的分离，政府各部门的分离。这并不新鲜。如果你研究政治制度，你可以看到一个多样化的景观，一些分散的过程，一些集中的过程，以及大量的检查和平衡，把一切都粘在一起。我认为完全相同的事情将发生在信息技术领域。

VentureBeat: 哪些领域的研究是你最感兴趣的？你认为现在有什么值得你花大力气的？

Kiayias：在这个特定的时间点上，我会提到可扩展性，我正在与Input Output的团队非常积极地研究这个问题。我们有很多关于如何优化这些功能的问题。使系统具有可扩展性，它也必须是敏捷的，因为在区块链之上的不同用例需要不同类型的操作。你想创建一个系统，以某种方式根据特定的用例来塑造自己。适应场合的扩展始终是一个重要的关注点。现在有很多关于这方面的研究在进行。

我提到了经济学和博弈论。我现在和团队积极研究的另一个课题是治理。这一点我怎么强调都不为过。区块链系统上的去中心化项目的合理治理对其长期成功极为重要。到目前为止，我们在这个领域看到的最大问题之一是系统陷入困境，因为他们不能正确管理系统的演变方式。如果我们看一下软件系统的历史，不可能有一个完美的系统永远停留在那里。我们所知道的是，首先，错误确实会发生。它们必须被迅速地修补和纠正。同时，情况也在变化。你必须能够适应。在分散的环境中，治理和软件更新是一个极其重要的问题。这是我们非常积极努力的事情。因此，这些是我们现在正在进行的顶级研究流的三个例子。

VentureBeat：有什么课题让你对事物的现状和我们的发展方向感到担忧吗？

Kiayias：从长期来看，没有什么特别的。整个空间正在迅速成熟。我们将能够解决主要问题。我对未来非常乐观，对我们的整个发展方向非常乐观。我看到在行业领域有很多聪明人。我看到有很多优秀的专家参与。我相信所有的主要问题都会得到解决，从技术的角度来看。

关于社会方面，我担心的一个问题是，我们正在做的很多研究和很多开发都是由计算机科学家和软件工程师推动的--集体而言，整个区块链领域。我们从最近的信息技术服务如Facebook的历史中知道，你可以做一些事情，如果你没有一个跨学科的方法来理解你试图解决的问题--它有可能创造出可以造成很多伤害的系统。我们已经看到了这一点，在Facebook的案例中，错误信息的传播在某些情况下损害了公共卫生，在缅甸的案例中也是如此。有很多案例表明，善意的技术发展导致了不利影响。

我正在努力做的，也是我们在Input Output努力的方向，是促进跨学科的工作和研究。这是我期待着在2022年和以后更加积极的事情，所以我们开发的解决方案能够真正解决我们想要解决的重要问题，而不是像我们在其他案例中看到的信息技术服务的仓促发展那样，产生新的问题，比如我提到的Facebook。

VentureBeat：你是否有一些信心，比如说，在五年内我们能够解决能源使用问题？我们能达到一个理想的协议吗？

Kiayias：首先，我认为能源使用是我们已经处理好的问题。Cardano和其他系统正在朝这个方向发展。我们有一个健全的基础设施，不耗费能源。但至于所有其他问题，因为有许多其他问题--正如我提到的，治理是一个关键问题。所有使用情况下的可扩展性是一个关键问题。未来五年的窗口期有足够的时间来开发具有弹性和合理的进化能力的系统，使其具有特别长的寿命。我相信，我们到目前为止所做的研究和开发，以及未来五年将发生的事情，将使我们达到这一点。