基于虚拟工作量证明的游戏化资产发行协议

自2017年以来,Web3进入了资产发行的低门槛时代。各种项目通过IDO、ICO等方式发行代币或NFT,但往往存在强控盘或信息不透明问题,导致RugPull现象频发。

时至今日,传统IDO和ICO的公平性缺陷已充分暴露。人们一直希望有更公平可靠的资产发行协议来解决新项目代币生成活动(TGE)时的诸多问题。虽然一些创新项目提出了自己的"公平经济模型",但大多未能推广为通用协议。

那么,什么样的模式才是更公平可靠的资产分发方式?什么样的方案能作为一套通用协议?本文将介绍的Cellula为解决上述问题提供了全新视角。他们实现了一个模拟POW的资产分发层,利用虚拟工作量证明(vPOW)将资产分发过程"挖矿化",以模拟比特币实现更公平的资产分配范式。

虽然Cellula被许多人视为GameFi项目,但由于其分发的游戏内奖励可以设置为任意类型的Token,理论上Cellula可以作为一个具有POW效应的通用资产分发平台,为Web3资产发行带来更广阔的前景和想象空间。甚至可以称之为"一场致敬比特币挖矿的社会实验"。

POW和vPOW:结果不可预测的彩票抽奖

无论是正统的POW还是POS,或是本文介绍的vPOW,本质都是设置一套输出结果不可预测或难预测的算法,通过输出结果来进行"彩票抽奖"。比特币矿工要在本地构造出满足限制条件的区块,提交给网络中的全节点通过共识,才能获得出块奖励。限制条件是要让构造出的区块的Hash满足特殊要求,比如前缀是6个0。

由于区块Hash的生成结果不可预测或难预测,要构造出符合条件的区块,只能不断变更给定算法的输入参数,这一过程需要暴力穷举,对矿工的硬件设备要求很高。

简而言之,比特币挖矿通过SHA-256哈希算法的不可预测性,实现了一套全网矿工在线参与的"彩票抽奖"系统,这种设计以电能为代价,确保了参与形式上的无许可性。

此外,POW是一种更公平的资产分配方式,主流POW公链中项目方控盘的难度比POS公链大很多。在许多POS公链或ICO、IDO方案中,项目方强控盘的案例比比皆是。

问题在于,POW模式往往被应用于底层公链而非DAPP的资产发行层。我们能否以一套链上可实现的方案,模拟出POW的效果?如果能,就可以实现一套比ICO、IDO等强控盘方案更公平可靠的资产分发协议,搭配一些游戏场景,可以做出有意思的GameFi(当然实际用途不仅限于游戏,还可以为其他项目提供一套公平的资产分发方案)。

在Cellula中,通过引入著名的"康威生命游戏"算法,为链上虚拟的数字实体(称为"BitLife")分配算力。简单来说,就像让一群人在自己的培养皿中繁育细胞集群,随着时间推进,谁的培养皿中存活细胞越多,折算后得到的挖矿算力越高,越可能获得挖矿奖励。

Cellula将传统POW的哈希计算,换成了另一种结果不可预测或难预测的计算方式,替换了"Proof of Work"中的"Work"形式。在Cellula的思路下,关键在于如何获得存活细胞数更多的培养皿(BitLife),而推演BitLife的状态变化需要耗费计算资源。本质上是把比特币挖矿执行的哈希算法变为推演康威生命游戏的特定算法,这被称为vPOW(Virtual POW)。

vPOW的核心:康威生命游戏与BitLife

在对Cellula的机制设计展开解读前,我们先来看看vPOW最重要的核心——"康威生命游戏"。它最早可追溯到冯·诺依曼于1950年提出的"细胞自动机"概念,而后数学家约翰·康威在1970年正式提出"康威生命游戏",用算法模拟自然界生命的演化规律。

假设我们有一个培养皿,将其按照二维坐标划分出一堆小方格,然后对培养皿进行"初始设置",让一些活细胞占据部分方格,此后这些细胞的生死状态将随时间演化,逐渐呈现出形态复杂的细胞集群。这本质是一个二维格子游戏,规则非常简单:

• 每个细胞有两种状态:存活/死亡,就像扫雷游戏一样,每个细胞和自己周围八个方格上的细胞会产生互动;
• 假设某细胞存活,但周围8格内存活细胞小于2个(0或1),则该细胞进入死亡状态;
• 某细胞存活,且周围有2个或3个存活细胞时,该细胞仍保持存活;
• 细胞为存活状态,周围有超过3个存活细胞时,该细胞进入死亡状态(模拟生命数量过多而争抢资源的场景);
• 当前细胞为死亡状态,但周围有3个存活细胞时,该细胞转入存活状态(模拟细胞增殖)

在二维培养皿中给定细胞状态的初始模式,然后按照上述规则,细胞状态会随时间推移,不断地演化迭代,产生千变万化的结果。

在理解了Cellula和康威生命游戏的基本思想后,我们再看具体的细节设计。Cellula把前面说的"培养皿"分为9*9=81个方格,每个方格上的细胞有生/死两种状态(对应二进制的0和1),这样一来,按照排列组合,培养皿中的细胞初始状态有2^81种,这个数字等于1万亿的平方。

玩家要做的是对培养皿的初始模式(输入参数)进行选择。BitLife充当了培养皿的实体(实际是个NFT),包含81个方格,每个方格上放置一个细胞。然后,BitLife中每3*3=9个相邻方格构成一个BitCell,每个BitLife由2~9个BitCell拼接而成。

按照排列组合,BitCell(3*3方格)有2^9种初始模式,玩家要做的就是随机挑选不同模式的多个BitCell组合起来,构造出一个BitLife。简单来解释,就是为自己的培养皿随便找一个初始模式,然后前面讲过,不同的初始模式总计有2^81种,是个天文数字。所以留给参与者的选择空间非常大,这就和比特币挖矿里用SHA-256的场景有点像。

BitLife的细胞状态会随着区块高度的增加而变化。Cellula按照不同区块高度下BitLife的状态来分配算力。给定一个区块高度,包含的存活细胞越多的BitLife拥有的算力越高,这就相当于创造了一种虚拟矿机。

在Cellula中,玩家合成BitLife的过程,就是一个"制造"新矿机的过程。BitLife在链上被mint出来后,要进行"充电"操作才能启动挖矿,单次充电有效期为1天、3天和7天,需要支付一笔小额手续费,且到期后需要继续充电。

为了鼓励用户多去对BitLife进行充电,Cellula设置了一个"充电抽奖"功能,每次发起充电操作时都可能被选中,获得一些额外奖励。

按照Cellula官方的规则,目前包含3*3个Bitcell(也就是包含81个小方格)的BitLife铸造已经停止,玩家们一共铸造了150多万个此类BitLife,未来新用户可以在二级市场购买BitLife并进行充电挖矿。限量铸造是为了维持游戏生态的稳定,防止有科学家无限的铸造BitLife NFT导致矿机价值缩水。

而且在未来,Cellula将引入类似于矿机制造商的角色,这个角色基于许可制,要质押代币、公示销售渠道、具有一定社区规模和影响力等,这些制造商将负责铸造和销售包含4x4个BitCell的BitLife,也就是包含16*9=144个小方格。制造商可以铸造的BitLife量,将受到其质押代币量的限制。

vPOW的本质是基于给定规则的计算模型,参与者可以通过优化策略来参与竞争,通过游戏化的方式进行资产发行与分配。Cellula模拟了比特币矿机市场的运作形式,替换了工作量证明中的计算任务形式,由于挖矿算力的分配方式可以动态调整,任何模式的BitLife都未必是全局最优的,今天细胞存活数最多的BitLife,明天就可能被其他BitLife超越,这会导致复杂的涌现现象和动态的策略。

Analysoor抽奖算法和VRGDAs指数定价曲线

Cellula的充电抽奖环节用到了名为Analysoor的随机数输出算法,它把区块哈希作为随机数生成器的输入参数,抽出每个区块里参与充电者中的赢家,引入了一种彩票制度。

此外,为了防止某种模式的BitLife被大量跟风铸造,Cellula引入了可变速率渐进荷兰拍卖(VRGDAs),这是由Paradigm开发的定价算法,会动态调整价格——当铸造量超预期时抬价,铸造量不及预期时降价。

总结:从玩家博弈的视角看待Cellula

在vPOW中有很多参与方,每个参与方的策略都不同。以一级发行市场为例,一个"科学家"可以写代码,组合不同的BitCell去找到算力更高的BitLife,获取更高的挖矿收益,同时会存在一些MEV玩家,他们监听链上的铸造事件,当发现某个NB的科学家铸造了某类型的BitLife时,他们也会跟风大量铸造。

但由于VRGDAs指数型定价算法的存在,单一类型的BitLife铸造价格可以指数级增长,这样可以有效地防住科学家,当然也会对BitLife/矿机进行定价,如果某类矿机的算力高,它的铸造/生产价格也会很高,后面流通在二级市场的价格会参考生产价,进而传导到整个供应链当中。

类比比特币矿机的发行过程,科学家发现某类型BitLife的算力高,就好像矿机公司研发出新的芯片,MEV玩家跟风铸造,就好像一级经销商完成矿机的定价,而后的二级市场交易就类似于散户从经销商手中购买设备。

不同的是相比现实世界的矿机研发,科学家发现新的BitLife的