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這組鋰電池充電式烙鐵
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高效 - 快速升溫回溫，工作效率加倍
齊備 - 烙鐵座即為充電座，方便安全省空間
安全 - 工作指示燈提升工作安全，避免意外
📜 [專欄新文章] 區塊鏈管線化的效能增進與瓶頸
✍️ Ping Chen
📥 歡迎投稿： https://medium.com/taipei-ethereum-meetup #徵技術分享文 #使用心得 #教學文 #medium
使用管線化（Pipeline）技術可以提升區塊鏈的處理效能，但也可能會產生相應的代價。
Photo by tian kuan on Unsplash
區塊鏈的擴容方案
說到區塊鏈的效能問題，目前討論度最高的應該是分片（sharding）技術，藉由將驗證者分成多組的方式，可以同時分別處理鏈上的交易需求，即使單分片效能不變，總交易量可以隨著分片/驗證者集的數量線性增加。
除了分片，另一個常用來提升程式效能的方案是將計算步驟拆解，以流水線的方式將複雜的運算攤平，降低系統的閒置時間，並大幅提升工作效率。為了達到管線化預期的目的，會需要先知道系統的瓶頸在哪。
區塊鏈的效能瓶頸
熟悉工作量證明設計哲學的人應該會知道，區塊鏈之所以需要挖礦，並不是為了驗證交易的正確性，而是要決定交易的先後順序，從而避免雙花和帳本分裂的發生。可以說，區塊鏈使用低效率的單線程設計，並付給礦工高額的成本，都只為了一件事，就是對交易的全局排序產生共識。
在這樣的基礎之上，區塊鏈在一段時間內可以處理的交易數量是有限的，這之中包含許多方面的限制，包括 CPU 效能、硬碟空間、網路速度等。其中，關於 TPS(每秒交易數) 提升和對硬體的要求大致上是線性增加的，但在設計共識演算法時，通訊複雜度常是平方甚至三次方的關係。
以現在的目標 TPS 來說，處理交易和生成一個合法的區塊並不困難，只是因為區塊鏈的特性，新區塊需要透過洪水法的方式擴散到全網路，每個節點在收到更新請求的時候都要先執行/驗證過區塊內的交易，等於整個廣播的延時會是「驗證區塊時間×經過的 hop 數量」這麼多。似乎網路越分散、節點越多，我們反而會需要降低計算量，以免讓共識不穩定。
管線化的共識機制
使用權益證明取代工作量證明算是行業發展的趨勢，除了環保或安全這些比較顯然的好處之外，權益證明對產生共識的穩定性也很有幫助。首先，權益證明在同一時間參與共識的節點數是已知的，比較容易控制數量級的邊界；其次，權益證明的出塊時間相較工作量證明固定很多，可以降低計算資源不足或閒置的機率。
相較於工作量證明是單一節點出塊，其餘節點驗證，權益證明的出塊本身就需要很多節點共同參與，瓶頸很像是從驗證轉移到通訊上。
以 PBFT 為例，每次產新區塊都需要經過 pre-prepare, prepare, commit 三個階段，你要對同意驗證的區塊簽名，還要對「你有收到某人的簽名」這件事簽名，再對「你有收到 A 說他有收到 B 的簽名」這件事簽名，過程中會有很多簽名飛來飛去，最後才能把一個區塊敲定。
為了降低每兩個區塊間都需要三輪簽名造成的延遲，後來的共識演算法包括 HotStuff 和 Casper FFG 採用了管線化的區塊驗證過程。也就是對區塊 T 的 pre-prepare 同時是對 T-1 的 prepare 和對 T-2 的 commit。再加上簽名聚合技術，出塊的開銷在複雜度等級和係數等級都降低許多。
然而，要保持管線化的區塊生產順利，需要驗證者集合固定不變，且網路通訊狀況良好。如果會經常更動驗證者集合或變換出塊的領導者，前後區塊間的相依性會是個大問題，也就是 T 的驗證者集合取決於 T-1 裡有沒有會導致刪除或新增驗證者的交易，T-1 的合法性又相依於 T-2，以此類推。
當激烈的分叉出現的時候，出塊跟共識的流水線式耦合就從優雅變成災難了。為了避免這種災難，更新的共識演算法會限制驗證者變更的時機，有些叫 epoch 有些叫 checkpoint，每隔一段時間會把前面的區塊徹底敲定，才統一讓驗證者加入或退出。到這些檢查點的時候，出塊的作業流程就會退化成原本的三階段驗證，但在大部分時候還是有加速的效果。
管線化的狀態更新
另一個可以用管線化加速的是區塊鏈的狀態更新。如前所述，現在公鏈的瓶頸在於提高 TPS 會讓區塊廣播變慢，進而導致共識不穩定，這點在區塊時間短的以太坊上尤其明顯。可是如果單看執行一個區塊內的交易所花的時間的話，實際上是遠遠低於區塊間隔的。
只有在收到新區塊的時候，節點才會執行狀態轉移函數，並根據執行結果是否合法來決定要不要把區塊資訊再廣播出去。不過其實只要給定了交易集合，新的狀態 s’ = STF(s, tx) 應該是確定性的。
於是我們有了一個大膽的想法：何不乾脆將交易執行結果移出共識外呢？反正只要大家有對這個區塊要打包哪些交易有共識，計算的結果完全可以當作業留給大家自己算吧。如果真的不放心，我們也可以晚點再一起對個答案，也就是把這個區塊執行後的新狀態根包在下個區塊頭裡面。
這就是對狀態更新的管線化，在區塊 T 中敲定交易順序但暫不執行，區塊 T+1 的時候才更新狀態（以及下一批交易）。這麼做的好處十分顯而易見，就是將原本最緊繃的狀態計算時間攤平了，從原本毫秒必爭的廣播期移出來，變成只要在下個塊出來之前算完就好，有好幾秒的時間可以慢慢來。新區塊在廣播的每個 hop 之間只要驗證交易格式合法（簽名正確，有足夠的錢付手續費）就可以放行了，甚至有些更激進的方案連驗簽名都省略了，如果真的有不合法交易混進去就在下個區塊處罰礦工/提案者便是。
把負擔最重的交易執行移出共識，光用想的就覺得效能要飛天，那代價呢？代價是區塊的使用程度會變得不穩定。因為我們省略了執行，所以對於一筆交易實際用掉多少 gas 是未知的。本來礦工會完整的執行所有交易，並盡可能的塞滿區塊空間，然而在沒有執行的情況下，只能以使用者設定的 gas limit 當作它的用量，能打包的交易會比實際的上限少。
緊接著，下一個問題是退費困難。如果我們仍然將沒用完的手續費退還給使用者，惡意的攻擊者可以透過發送 gas limit 超大，實際用量很小的交易，以接近零的成本「霸佔」區塊空間。所以像已故區塊鏈 DEXON 就直接取消 gas refund，杜絕濫用的可能。但顯然這在使用者體驗和區塊空間效率上都是次優的。
而最近推出的 smartBCH 嘗試擬了一套複雜的退款規則：交易執行後剩餘的 gas 如果小於 gas limit 的一半（代表不是故意的）就退款；如果剩餘量介於 50%-75% 可以退一半；超過 75% 推斷為惡意，不退款。乍看是個合理的方案，仔細一想會發現製造的問題似乎比解決的還多。無論如何，沒用掉的空間終究是浪費了，而根據殘氣比例決定是否退款也不會是個好政策，對於有條件判斷的程式，可能要實際執行才知道走哪條路，gas limit 一定是以高的情況去設定，萬一進到 gas 用量少的分支，反而會噴更多錢，怎麼想都不太合理。
安全考量，退費大概是沒希望了。不過呢，最近以太坊剛上線的 EIP1559 似乎給了一點方向，如果區塊的使用程度能以某種回授控制的方式調節，即使偶爾挖出比較空的區塊似乎也無傷大雅，也許能研究看怎麼把兩者融合吧。
管線化方案的發展性
考慮到以太坊已經堅定地選擇了分片的路線，比較激進的單鏈高 TPS 管線化改造方案應該不太有機會出線，不過管線化畢竟是種歷史悠久的軟體最佳化技巧，還是很有機會被使用在其他地方的，也許是 VDF 之於信標鏈，也許是 rollup 的狀態轉換證明，可以坐等開發者們表演。
倒是那些比較中心化的 EVM fork/sidechain，尤其是專門只 for DeFi 的鏈，管線化加速可以在不破壞交易原子性的前提下擴容，確實是有一些比分片優秀的地方可以說嘴，值得研究研究，但這就要看那些機房鏈們有沒有上進心，願不願意在分叉之餘也投資發展自己的新技術了。
給我錢
ping.eth
區塊鏈管線化的效能增進與瓶頸 was originally published in Taipei Ethereum Meetup on Medium, where people are continuing the conversation by highlighting and responding to this story.
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#今日去荷蘭🇳🇱
#讀咗當去咗
#throwbackmemories
【荷蘭的根】
早晨河船滑過平靜水道，兩岸良田農舍低窪及水，到了Zeeland 澤蘭省。望著兩岸此起彼伏的紅頂農舍，我思緒在飛，如果換成鄭和發現了大洋洲，紐西蘭今天是否應該叫新雲南、還是新河南?當今沒有多少人聽過這地方，但其 “兒子” Nieuw Zeeland (英文為New Zeeland，紐西蘭) 就無人不識了。澤蘭省只有三個香港大，其中三成多都是水域，最適合坐河船遊覽，我這次坐Luftner Cruises到訪。
船上午餐後到達澤蘭省的省會Middleburg米德爾堡，我將之意譯為中途堡。這是當年聯合東印度公司(VOC)辦公室所在地之一，VOC是世界第一家股份有限公司，也曾是世界上最富有的，比今天的蘋果、Google加上微軟還要巴閉，因為佔領了台灣、壟斷了日本、印尼等國的歐洲貿易二百多年，富可敵國，他們自行發行貨幣，還可以對外宣戰、殖民與統治。過百萬人次的歐洲商人坐上VOC的帆船前往亞洲, 將亞洲絲綢、陶瓷、黃金等源源不絕運回中途堡。
俱往矣。中途堡由燦爛恢复平靜，今天只有四萬多居民。全市在二戰中被德軍嚴重轟炸，夷為平地。市中心的12世紀修道院，彩色花玻璃被平凡白玻璃取代。工作人員熱情介紹，掛在神壇上大型刺繡，描繪了亞當夏娃的故事，也是近年由廿個織娘花一個夏天才織成。管風琴由阿姆斯特丹贈送，面板油畫由意大利畫家繪製。
教堂上面的鐘樓可以登高，樓梯又窄又陡，走完二百多級，氣喘如牛。極目遠眺，全市在我腳下。仿佛還能看到那些雄心勃勃的探險家們, 四百年前由台灣到印尼、日本到紐西蘭，稱霸一時，他們最後落葉都要歸的根，就在腳下矗立著哥徳式市政廳的紅瓦屋頂的海洋之中。
【AI人工智能時代來臨，你的工作將會被取代？ 】
很多人都說
現在是科技騰飛的AI人工智能的時代
但是AI時代到底意味著什麼？
對我們的生活有什麼影響呢？
此時，你可能還沒感覺到
但是在不久的將來
AI人工智能將會偷偷地取代你的工作
而你將會被淘汰！
我並沒有在嚇大家
未來的工作是趨向自動化與生產力
比起人類的生產力
機器的生產力更加又效率
所以未來20年裡有47%的工作會被科技取代
近期世界經濟論壇發布了一項報告
報告裡列出了未來5年裡將會會被取代的工作
當中都是大家熟知的行業
大家想不想知道
未來5年裡最容易被取代的工作有哪些呢？
而那些不容易被取代的工作又有那些呢？
可能你會問
難道我們沒有辦法和AI時代抗衡嗎？
如何才不會被ai取代呢？
那你就要學會5種AI無法取代的能力
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視頻中談及的內容僅作為教學目的，而非是一種投資建議。
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書中共分成5大部分，包含21個議題，每個議題都像是在選修一堂課，同時內容點出現代人類面臨的幾大問題：科技顛覆、生態浩劫，以及恐怖主義、資本主義，或自由主義帶來的危機。
因為議題範圍真的很廣，閱讀時不小心就會發散，所以待會我會用「提問式」的方法來試著收斂出5個題目，跟你分享書中提出的最新觀點。在影片的最後，我也會提出自己在AI世代，如何應對未來工作改變的想法，記得看到最後囉。
我們就先從跟多數人生活有關的議題開始：人類是否會被AI，或稱人工智慧給取代，在未來過著如電影《Matrix》一樣，只能活在被機器人控制的母體裡。
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▶︎音樂版權◀︎
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「Kevin MacLeod」創作的「Backed Vibes Clean - Rollin at 5」是根據「Creative Commons Attribution」(https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 授權使用
來源：http://incompetech.com/music/royalty-free/index.html?isrc=USUAN1400029
演出者：http://incompetech.com/
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