邹传伟:机器间大规模协作并非空想,需要区块链引入市场机制

能否在机器网络中引入市场机制?答案是肯定的。

本文系邹传伟博士 3 月 5 日于万向区块链公益黑客马拉松的线上分享,链闻获得作者授权发布。本文作者邹传伟博士特致谢陈升先生提出的修改意见。

阿里巴巴达摩院在《2020 十大科技趋势》中将「机器间大规模协作成为可能」列为第 4 大趋势。达摩院认为,物联网协同感知技术、5G 通信技术的发展将实现多个智能体之间的协同,机器彼此合作、相互竞争共同完成目标任务,而多个智能体协同带来的群体智能将进一步放大智能系统的价值。

达摩院强调智能设备网络中信息共享、统一控制的作用。我觉得需要讨论以下前沿问题:

  • 这是不是机器间大规模协作的唯一机制,有没有其他机制?

  • 区块链作为分布式协作网络,与机器间大规模协作有无交集?

邹传伟:机器间大规模协作并非空想,需要区块链引入市场机制

人类社会的大规模协作机制

要理解机器间大规模协作,最好将它与人与人之间大规模协作相对比。大规模协作是人类社会最重要的特征之一。没有大规模协作,人类文明不可能发展到今天。

人类社会的大规模协作机制可以分成两类。第一类是中心化的,以自上而下的命令链条、自下而上的反馈机制以及多级委托代理关系为核心特征。典型代表是行政机构、企业组织和军事单位等。第二类是去中心化的,以市场机制为代表。市场机制中不存在中央计划或统一协调,每个参与者在为各自利益工作的同时,通过劳动分工、市场交换来增进群体利益。

我今天主要讨论市场机制。

在市场机制中,人与人之间的协作在维度上进行,并且这两个维度之间不可切割。

第一个是信息维度。比如,银行向企业放贷前,需要评估企业信用资质,有两种评估方法。一是分析企业的财务报表,对企业信用进行打分。人工智能和大数据分析兴起后,企业的很多非结构化信息也能被分析。二是利用市场价格,从企业的股票价格、债券收益率和信用违约互换(CDS)价差中倒推出其信用风险高低。在各类市场中,参与者根据自己掌握的信息交易资产,看好的人会买入,不看好的人会卖出,交易形成的资产价格综合了不同人所掌握的信息。在很多场合,市场价格的信息揭示功能不可能被人工智能和大数据分析所替代。哈耶克在《通向奴役之路》中指出:「价格是唯一一种能使经济决策者们透过隐性知识和分散知识互相沟通的方式,如此一来才能解决经济计算问题。」

第二个是价值维度。在市场机制中,参与者根据市场价格信号来决定如何配置资源。比如,消费者根据商品和服务的价格,决定怎么花自己的钱,以最大化自己福利;企业根据生产要素和产品的价格,决定生产什么、生产多少,以最大化自己利润。在现代社会,市场机制无处不在。我们每时每刻都置身在各类市场中,不断生产价值,不断交换价格,使有限资源得到最大化利用。亚当∙斯密在《国富论》中形象而深刻地揭示了市场机制的作用:「我们每天所需的食物和饮料,不是出自屠户、酿酒商或面包师的恩惠,而是出于他们自利的打算。每个使用资本和劳动的个人,既不打算促进公共利益,也不知道他自己是在什么程度上促进那种利益。他受一只看不见的手的指导,去尽力达到一个并非他本意想要达到的目的。通过追逐自己的利益,他经常促进了社会利益。」

能否在机器网络中引入市场机制?

刚才讲到,人类社会有两类大规模协作机制——中心化的和去中心化的。达摩院说的「信息共享、统一控制」就代表了中心化机制。市场机制是去中心化的代表,在信息和价值两个维度上运作,并且市场价格的信息揭示功能不可能被人工智能和大数据分析所替代。问题在于,能否在机器网络中引入市场机制?

这个问题涉及机器与人之间的关系。不同学科从不同角度对机器与人之间的关系进行了深入研究。

1944 年,薛定谔发表了《生命是什么》,用热力学、量子力学和化学理论来解释生命的本性。很多人熟悉的生物摄取负熵为食之说就源于这本书。这是把人当作机器研究。1955 年,人工智能达特茅斯夏季研究项目提案开宗明义提出:「学习的每个方面,或智能的任何其他特征,在原则上都可以如此精确地描述,以致于可以由机器来模拟。将尝试找到如何使机器使用语言,形成抽象和概念,解决现在为人类保留的各种问题,并改善自己。」这是研究如何让机器像人一样思考。目前实现的主要是以模式识别为代表的弱人工智能,强人工智能尚早。

邹传伟:机器间大规模协作并非空想,需要区块链引入市场机制在机器网络中引入市场机制,本质上是让机器像人一样行为。在未来的通讯网络、物联网和智能设备网络等中,能否通过区块链,让机器像人一样大规模协作?我认为答案是肯定的。有人可能认为这是科幻,甚至是天方夜谭。实则不然,有这么一个原型系统,已经成功运行了 10 年多。我指的是比特币网络。

比特币网络没有股东、管理者或监管机构,全世界超过 1 万节点,10 年多无故障、不中断运行,近期每天挖矿产出 1620 万美元,每天链上交易平均 35 万笔、71 亿美元。

很多人习惯从技术角度看比特币网络,其实从经济学角度看比特币网络更有价值。比特币网络中存在复杂的市场经济活动。比如,矿工提供算力,工作业绩体现为 Nonce 并为此获得出块奖励。出块奖励通过 Coinbase 交易打到矿工相关地址。但仅提供存储空间、网络路由或钱包服务的节点没有回报。用户发起交易时,需要提供较高手续费以激励矿工优先处理自己的交易,相当于用手续费来竞拍比特币区块链内有限的系统资源。

邹传伟:机器间大规模协作并非空想,需要区块链引入市场机制很多优秀的经济学家从博弈论、资产定价和网络经济学等角度研究了比特币网络中的经济学问题。我们还知道,比特币所依赖的密码学、分布式网络和分布式计算等底层技术,在中本聪之前就已经发展出来了。很多研究者尝试通过这些技术来构造电子现金,但都没有取得完全的成功,直到中本聪引入博弈论设计才使比特币成为可能。这显示了经济机制的力量:在去中心化环境下,如何防止矿工作恶和保证分布式账本安全,保障网络建设、运行和维护,并实现自我组织和自我治理。技术不能完全解决的问题,加入经济机制产生了很好效果。

如果把比特币网络视为「机器网络+市场机制」的一个原型系统,有哪些可复制、可推广的成功经验?

机器网络的经济学表述

在讨论「机器网络+市场机制」前,有必要将机器网络表达成经济学问题。我讨论的机器网络,主要包括通信网络(比如 5G),物联网(IoT),智能设备网络,以及区块链网络等。

这些机器网络有以下特征:

  • 第一,结构有中心化(比如「服务器-终端」)和点对点之分。

  • 第二,不同类型的节点承担不同角色,比如提供数据、算力、存储和带宽等,并有分工协作关系。

  • 第三,在比特币网络之前,机器网络基本是一个物理问题,与经济学无关。与人的行为相比,机器行为更能用函数刻画,输入变量是控制参数和环境参数,输出变量是机器的行为,函数设定则由机器设计决定。

机器网络在建设、运行和维护中的一个特殊问题是,一些机器网络属于基础设施,而基础设施难以直接向使用者收费,有自愿或无偿性质。典型代表是通信网络。这在经济学上属于公共产品的供给问题。如果作为基础设施的机器网络完全由私人部门提供,会存在供给不足。现实中有两种解决方式。一是政府使用财税收入,投资建设网络基础设施,并作为公共产品对外提供。二是「交叉补贴」,网络基础设施免费,但在上面跑的应用收费。取决于如何吸引私人部门参与并给予相应激励措施,现实中出现了各种公私合作模式(PPP)。

邹传伟:机器间大规模协作并非空想,需要区块链引入市场机制机器能否成为经济主体?这个问题的核心是机器是否有自己的效用,能否根据经济激励调整自己的行为。

在分布式人工智能和经济学的交叉领域,一个主要愿景就是机器经济(Machine Economy)和设备民主(Device Democracy)——机器有自己效用,会通过策略优化实现自身效用最大化,成为所谓的智能体(Agent)。但在这个愿景实现之前,可以认为机器没有自己的效用,激励机器实际上是激励机器背后的控制者。当然,也可以把我今天讨论的问题看成机器经济和设备民主的初级版本。

人的行为非常复杂,受各种因素的影响,也有多种不同的建模方式。现代经济学的主流范式基于经济人假设,本质上是用机器近似人的决策和行为,这又回到前面讨论的机器与人之间关系。在这个范式下,每个人都有一套价值观,价值观决定了他的偏好,比如喜欢桔子还是苹果。偏好用效用函数来定量刻画,效用函数要体现边际效用递减和风险偏好等特征。经济人的目标是在各种约束条件下最大化个人效用。比如,消费者面临的问题是,在预算约束下,选择消费组合,以最大化效用。企业面临的问题是,给定收入目标,最小化成本,或者给定成本目标,最大化收入。总之,不管是消费者还是企业的问题,都可以用优化问题来描述,而且优化问题有两大要素——目标函数和约束条件。

需要说明的是,经济人假设是人在理想情况下的行为的近似。现实中,行为经济学研究表明,个人决策很难杜绝非理性,行为往往偏离经济人假设。

「机器网络+区块链」的经济学

「机器网络+市场机制」离不开区块链。前文已讨论,市场机制在信息和价值两个维度上运作。区块链兼有信息互联网和价值互联网的属性,可以在市场机制的两个维度上发挥作用。

区块链作为信息互联网,是用公共账本来记录商品、药品、食品和资金等的流向,让上下游、不同环节相互校验,穿透信息「孤岛」,让全流程可管理,但不涉及资产或风险转移。

区块链作为价值互联网,涉及资产和风险的转移。但区块链本身不创造价值,价值来自现实世界的资产,并通过经济机制与区块链内 Token 挂钩。区块链发挥基础设施功能,体现在交易即结算,清算自动化、智能化。

「机器网络+市场机制」的核心是「机器网络+区块链」的经济学。在方法论上,要穿透机器网络到背后控制者,并使用「两步法」。

第一步:经济活动发生在机器网络上,要从生产、消费、市场交易和分工等视角,提炼机器网络中的经济活动和参与者。

第二步:讨论这些经济活动如何用区块链支撑,包括以下方面:

  • 区块链记录经济活动。这个方面用到区块链作为信息互联网的功能。难点在于如何让链外信息保真「上链」,把区块链外的经济活动和价值流转以高度可信的方式记录下来。比如,区块链+供应链管理就需要有安全高效的传感设备把链外信息可信地写入区块链。这个问题尚无完美解决方案,是目前区块链应用的核心障碍之一,并且不完全是一个技术问题,也离不开相关制度安排。

  • 区块链为经济活动提供支付和激励工具。这个方面用到区块链作为价值互联网的功能,有两个核心的经济学问题:一是机器间支付工具,二是机器网络的经济学模型设计。接下来会重点讨论。

  • 区块链内 Token / 智能合约的状态变化触发机器行为。这个方面涉及区块链内状态向现实世界的传导问题。

「机器网络+区块链」有三个重要的经济学问题。

第一个是机器如何成为可考核的经济主体,因为经济激励的前提是准确计量机器的贡献。准确衡量贡献包括以下三个方面:

  • 一是每个机器必须具备唯一身份标识,不能被伪造或修改 (「我」只有一个);

  • 二是机器的行为过程具备可追溯性,不可抵赖(「我」做了什么都有记录);

  • 三是机器身份和行为的真实性,可以通过算法实现自证,不需要人工或者机构参与验证(「我」是我的证明)。

只有具备以上特征的机器网络中的机器,其做出的行为和产生的贡献才具备衡量意义,才能作为可考核的经济主体,或者称为「机器经济人」。

为此,需要做四个方面的工作:

  • 一是通过模组、芯片等技术,对机器引入唯一 ID,即机器的数字身份(公私钥),在硬件底层实现,不可篡改。这类似个人特征(如人脸/指纹等)不可修改,对应每个人的身份。

  • 二是机器网络引入新的寻址机制,以机器公钥的哈希作为寻址要素,代替 IP 地址,实现地址和标识的唯一性。比如,分布式哈希表(Distributed Hash Table,DHT)算法根据哈希地址的值,计算自己的周边相邻节点,通过相邻节点的相邻节点不断寻找,最终找到目标。这类似个人特征,给你取个名字,用这个名字来找到你(寻址)。

  • 三是自我证明,机器的任何活动行为,都将带有该机器身份的签名,通过公私钥和加密机制,实现机器身份和行为的自证,而不需要人工和中心化机构的参与。这类似你的每个行为,都按指纹并画押确认,确保你做的事情不可抵赖,同时通过指纹也可以确认你是你,不需要找人开证明(自证)。

  • 四是交互即记账,机器网络不再是以无特征的信息包作为主体,任何行为都是交易和参与经济活动的一部分,通过区块链实现交易记账,为后续的交叉验证、行为追溯和贡献统计提供基础。这类似把你做的每件事情,都记录在账本上。

第二个是机器间支付工具。机器间支付可以通过金融账户(包括银行存款账户和支付机构账户),也可以通过区块链内 Token。在机器网络中节点数量很大时,通过金融账户支付的效率可能赶不上机器间交互的效率。此外,金融账户的前置审批要求很难兼容机器网络的开放性。通过区块链内 Token 支付,本质上是让区块链成为机器网络中的价值结算协议,这方面需要正视货币的网络效应与货币错配问题。

机器网络也存在于一个由法定货币主导的世界。比如,比特币网络的资本支出(主要是矿机研发和购置费用等)和运营支出(主要是电费和人员薪酬等)都以法定货币计价。法定货币有很强网络效应。如果机器网络使用不与法定货币挂钩的 Token 作为支付工具,就会有货币错配问题。比如,比特币矿工就需承担比特币兑美元的价格波动风险。

从经济机制设计的角度,应该给机器以价值稳定的激励,使机器网络中的经济活动不受支付工具价值波动的干扰。在央行数字货币和全球稳定币(以 Libra 为代表)提供了合适的机器间支付工具,是在机器网络中引入金融活动的基础。反过来,机器网络中巨量的节点,以及节点之间丰富的经济交互,也为央行数字货币和全球稳定币应用推广提供了很好的场景。在这个环节,需要机器的央行数字货币/全球稳定币的钱包地址与机器 ID 之间建立起映射关系。

邹传伟:机器间大规模协作并非空想,需要区块链引入市场机制第三个是机器网络的经济学模型设计。尽管单个机器有控制者或所有者,但机器网络作为一个网络没有所有者,有很强的公共产品属性。任何网络在发展早期,都是小规模,网络效应很小,新加入者切换过来需要付出成本并承担早期风险。如何激励新加入者,让它们与网络的进一步发展是激励相容的?这方面要引入分布式经济模型和价值浮动的 Token,通过可编程性设计,确保 Token 能有效地从机器网络中的经济活动捕获价值。只有这样,机器网络才会有内生的增长力量。我之前从可编程性出发,讨论了区块链如何成为大规模价值结算协议。

参见邹传伟博士之前发表的文章:「区块链要成为大规模价值结算协议需解决这五个问题」

「机器网络+区块链」会产生很大的经济价值。第一,为机器网络的建设者、运营者和维护者提供新的收入来源。特别是实现公平有效的经济模型——凡是对网络做出贡献的机器节点,都应该受到奖励。第二,为网络基础设施建设发展出新的融资方式。第三,真正地将区块链带入「万物互联」的广阔应用场景。对这些将出现的新的经济形态,我们要有充分的想象力。

机器间大规模协作并非空想

回到开头提出的问题,我的回答是:通过在机器网络中引入市场机制,可以实现一个去中心化的、以价值交换为基础的机器间大规模协作机制,让机器像人一样大规模协作。比特币网络是「机器网络+市场机制」的一个原型系统。「机器网络+市场机制」的核心是「机器网络+区块链」的经济学。我讨论了如何通过「两步法」将机器网络表达成经济学问题,以及三个重要的经济学问题:机器 ID 与区块链内地址的结合,机器间支付工具,机器网络的经济学模型设计。这些问题对理解将来的机器经济和设备民主也非常重要。

区块链与机器间大规模协作会产生很大的经济价值,为网络基础设施建设发展出新的融资方式,将区块链带入「万物互联」的广阔应用场景。肖风博士指出,区块链方便我们用智能合约来自动化对大规模协作进行价值计量、价值分配、价值存储、价值结算,使得跨界的、公共事务的大规模协作成为可行、可信,变得高效。区块链与机器间大规模协作将是这方面的一个重要问题。

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