基於虛擬工作量證明的遊戲化資產發行協議

自2017年以來,Web3進入了資產發行的低門檻時代。各種項目通過IDO、ICO等方式發行代幣或NFT,但往往存在強控盤或信息不透明問題,導致RugPull現象頻發。

時至今日,傳統IDO和ICO的公平性缺陷已充分暴露。人們一直希望有更公平可靠的資產發行協議來解決新項目代幣生成活動(TGE)時的諸多問題。雖然一些創新項目提出了自己的"公平經濟模型",但大多未能推廣爲通用協議。

那麼,什麼樣的模式才是更公平可靠的資產分發方式?什麼樣的方案能作爲一套通用協議?本文將介紹的Cellula爲解決上述問題提供了全新視角。他們實現了一個模擬POW的資產分發層,利用虛擬工作量證明(vPOW)將資產分發過程"挖礦化",以模擬比特幣實現更公平的資產分配範式。

雖然Cellula被許多人視爲GameFi項目,但由於其分發的遊戲內獎勵可以設置爲任意類型的Token,理論上Cellula可以作爲一個具有POW效應的通用資產分發平台,爲Web3資產發行帶來更廣闊的前景和想象空間。甚至可以稱之爲"一場致敬比特幣挖礦的社會實驗"。

POW和vPOW:結果不可預測的彩票抽獎

無論是正統的POW還是POS,或是本文介紹的vPOW,本質都是設置一套輸出結果不可預測或難預測的算法,通過輸出結果來進行"彩票抽獎"。比特幣礦工要在本地構造出滿足限制條件的區塊,提交給網路中的全節點通過共識,才能獲得出塊獎勵。限制條件是要讓構造出的區塊的Hash滿足特殊要求,比如前綴是6個0。

由於區塊Hash的生成結果不可預測或難預測,要構造出符合條件的區塊,只能不斷變更給定算法的輸入參數,這一過程需要暴力窮舉,對礦工的硬件設備要求很高。

簡而言之,比特幣挖礦通過SHA-256哈希算法的不可預測性,實現了一套全網礦工在線參與的"彩票抽獎"系統,這種設計以電能爲代價,確保了參與形式上的無許可性。

此外,POW是一種更公平的資產分配方式,主流POW公鏈中項目方控盤的難度比POS公鏈大很多。在許多POS公鏈或ICO、IDO方案中,項目方強控盤的案例比比皆是。

問題在於,POW模式往往被應用於底層公鏈而非DAPP的資產發行層。我們能否以一套鏈上可實現的方案,模擬出POW的效果?如果能,就可以實現一套比ICO、IDO等強控盤方案更公平可靠的資產分發協議,搭配一些遊戲場景,可以做出有意思的GameFi(當然實際用途不僅限於遊戲,還可以爲其他項目提供一套公平的資產分發方案)。

在Cellula中,通過引入著名的"康威生命遊戲"算法,爲鏈上虛擬的數字實體(稱爲"BitLife")分配算力。簡單來說,就像讓一羣人在自己的培養皿中繁育細胞集羣,隨着時間推進,誰的培養皿中存活細胞越多,折算後得到的挖礦算力越高,越可能獲得挖礦獎勵。

Cellula將傳統POW的哈希計算,換成了另一種結果不可預測或難預測的計算方式,替換了"Proof of Work"中的"Work"形式。在Cellula的思路下,關鍵在於如何獲得存活細胞數更多的培養皿(BitLife),而推演BitLife的狀態變化需要耗費計算資源。本質上是把比特幣挖礦執行的哈希算法變爲推演康威生命遊戲的特定算法,這被稱爲vPOW(Virtual POW)。

vPOW的核心:康威生命遊戲與BitLife

在對Cellula的機制設計展開解讀前,我們先來看看vPOW最重要的核心——"康威生命遊戲"。它最早可追溯到馮·諾依曼於1950年提出的"細胞自動機"概念,而後數學家約翰·康威在1970年正式提出"康威生命遊戲",用算法模擬自然界生命的演化規律。

假設我們有一個培養皿,將其按照二維坐標劃分出一堆小方格,然後對培養皿進行"初始設置",讓一些活細胞佔據部分方格,此後這些細胞的生死狀態將隨時間演化,逐漸呈現出形態復雜的細胞集羣。這本質是一個二維格子遊戲,規則非常簡單:

• 每個細胞有兩種狀態:存活/死亡,就像掃雷遊戲一樣,每個細胞和自己周圍八個方格上的細胞會產生互動;
• 假設某細胞存活,但周圍8格內存活細胞小於2個(0或1),則該細胞進入死亡狀態;
• 某細胞存活,且周圍有2個或3個存活細胞時,該細胞仍保持存活;
• 細胞爲存活狀態,周圍有超過3個存活細胞時,該細胞進入死亡狀態(模擬生命數量過多而爭搶資源的場景);
• 當前細胞爲死亡狀態,但周圍有3個存活細胞時,該細胞轉入存活狀態(模擬細胞增殖)

在二維培養皿中給定細胞狀態的初始模式,然後按照上述規則,細胞狀態會隨時間推移,不斷地演化迭代,產生千變萬化的結果。

在理解了Cellula和康威生命遊戲的基本思想後,我們再看具體的細節設計。Cellula把前面說的"培養皿"分爲9*9=81個方格,每個方格上的細胞有生/死兩種狀態(對應二進制的0和1),這樣一來,按照排列組合,培養皿中的細胞初始狀態有2^81種,這個數字等於1萬億的平方。

玩家要做的是對培養皿的初始模式(輸入參數)進行選擇。BitLife充當了培養皿的實體(實際是個NFT),包含81個方格,每個方格上放置一個細胞。然後,BitLife中每3*3=9個相鄰方格構成一個BitCell,每個BitLife由2~9個BitCell拼接而成。

按照排列組合,BitCell(3*3方格)有2^9種初始模式,玩家要做的就是隨機挑選不同模式的多個BitCell組合起來,構造出一個BitLife。簡單來解釋,就是爲自己的培養皿隨便找一個初始模式,然後前面講過,不同的初始模式總計有2^81種,是個天文數字。所以留給參與者的選擇空間非常大,這就和比特幣挖礦裏用SHA-256的場景有點像。

BitLife的細胞狀態會隨着區塊高度的增加而變化。Cellula按照不同區塊高度下BitLife的狀態來分配算力。給定一個區塊高度,包含的存活細胞越多的BitLife擁有的算力越高,這就相當於創造了一種虛擬礦機。

在Cellula中,玩家合成BitLife的過程,就是一個"制造"新礦機的過程。BitLife在鏈上被mint出來後,要進行"充電"操作才能啓動挖礦,單次充電有效期爲1天、3天和7天,需要支付一筆小額手續費,且到期後需要繼續充電。

爲了鼓勵用戶多去對BitLife進行充電,Cellula設置了一個"充電抽獎"功能,每次發起充電操作時都可能被選中,獲得一些額外獎勵。

按照Cellula官方的規則,目前包含3*3個Bitcell(也就是包含81個小方格)的BitLife鑄造已經停止,玩家們一共鑄造了150多萬個此類BitLife,未來新用戶可以在二級市場購買BitLife並進行充電挖礦。限量鑄造是爲了維持遊戲生態的穩定,防止有科學家無限的鑄造BitLife NFT導致礦機價值縮水。

而且在未來,Cellula將引入類似於礦機制造商的角色,這個角色基於許可制,要質押代幣、公示銷售渠道、具有一定社區規模和影響力等,這些制造商將負責鑄造和銷售包含4x4個BitCell的BitLife,也就是包含16*9=144個小方格。制造商可以鑄造的BitLife量,將受到其質押代幣量的限制。

vPOW的本質是基於給定規則的計算模型,參與者可以通過優化策略來參與競爭,通過遊戲化的方式進行資產發行與分配。Cellula模擬了比特幣礦機市場的運作形式,替換了工作量證明中的計算任務形式,由於挖礦算力的分配方式可以動態調整,任何模式的BitLife都未必是全局最優的,今天細胞存活數最多的BitLife,明天就可能被其他BitLife超越,這會導致復雜的湧現現象和動態的策略。

Analysoor抽獎算法和VRGDAs指數定價曲線

Cellula的充電抽獎環節用到了名爲Analysoor的隨機數輸出算法,它把區塊哈希作爲隨機數生成器的輸入參數,抽出每個區塊裏參與充電者中的贏家,引入了一種彩票制度。

此外,爲了防止某種模式的BitLife被大量跟風鑄造,Cellula引入了可變速率漸進荷蘭拍賣(VRGDAs),這是由Paradigm開發的定價算法,會動態調整價格——當鑄造量超預期時抬價,鑄造量不及預期時降價。

總結:從玩家博弈的視角看待Cellula

在vPOW中有很多參與方,每個參與方的策略都不同。以一級發行市場爲例,一個"科學家"可以寫代碼,組合不同的BitCell去找到算力更高的BitLife,獲取更高的挖礦收益,同時會存在一些MEV玩家,他們監聽鏈上的鑄造事件,當發現某個NB的科學家鑄造了某類型的BitLife時,他們也會跟風大量鑄造。

但由於VRGDAs指數型定價算法的存在,單一類型的BitLife鑄造價格可以指數級增長,這樣可以有效地防住科學家,當然也會對BitLife/礦機進行定價,如果某類礦機的算力高,它的鑄造/生產價格也會很高,後面流通在二級市場的價格會參考生產價,進而傳導到整個供應鏈當中。

類比比特幣礦機的發行過程,科學家發現某類型BitLife的算力高,就好像礦機公司研發出新的芯片,MEV玩家跟風鑄造,就好像一級經銷商完成礦機的定價,而後的二級市場交易就類似於散戶從經銷商手中購買設備。

不同的是相比現實世界的礦機研發,科學家發現新的BitLife的