CN111552573B - 一种区块链异构系统及人工智能算力网络 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种区块链异构系统及人工智能算力网络。区块链异构系统包括主链、以及以跨链方式与主链链接的计算链；所述计算链包括至少一个出块节点和至少一个计算节点，所述出块节点出块并将所出的块构成块链，出块主节点与计算节点交易并将交易数据出块；通过第一工作证明算法判断计算节点运算能力的高低。该异构系统为计算节点提供了一种分布式的连接方式，将分散的算力进行整合，并对其运算能力进行区分，使得计算节点及其组合能进行各种运算。该计算链的网络结构，结合分布式存储的方式使整个网络更加健壮，更有弹性，同时更加符合计算任务的特性。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，特别是涉及一种区块链异构系统及人工智能算力网络。
背景技术
区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式。为方便数字资产在不同区块链间相互转移，产生了侧链技术。简单来说，侧链就像一条条通路，将不同的区块链互相连接在一起，以实现区块链的扩展。
随着人工智能的发展需要大量的计算资源，若为人工智能单独配置运算平台，成本很高。因此，通过区块链技术将分散在各地的计算资源整合起来形成人工智能超算网络具有极其重要的意义。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种区块链异构系统及人工智能算力网络。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种区块链异构系统，包括主链、以及以跨链方式与主链链接的计算链；所述计算链包括至少一个出块节点和至少一个计算节点，所述出块节点出块并将所出的块构成块链，出块主节点与计算节点交易并将交易数据出块；通过第一工作证明算法判断计算节点运算能力的高低。
上述技术方案的有益效果为：该异构系统为计算节点提供了一种分布式的连接方式，将分散的算力进行整合，并对其运算能力进行区分，使得计算节点及其组合能进行各种运算，节省了成本。该计算链的网络结构，结合分布式存储的方式使整个网络更加健壮，更有弹性，同时更加符合计算任务的特性。
在本发明一种优选实施方式中，所述第一工作证明算法的过程为：在所述块链上设置至少一个触发块组，每个计算节点对应一个触发块组；每个触发块组包括一个运算启动触发块和一个运算停止触发块，运算启动触发块的生成时间早于运算停止触发块的生成时间，运算启动触发块触发对应的计算节点开始重复运行第一运算，运算停止触发块触发对应的计算节点停止运行第一运算，计算节点将每次第一运算的运算结果上传至计算链上，由出块主节点打包运算结果并出块；获取计算节点在对应的运算启动触发块和运算停止触发块之间重复运行第一运算的次数；根据计算节点重复运行第一运算的次数判断所述计算节点的运算能力高低，重复次数越多，认为计算节点的运算能力越高。
上述技术方案的有益效果为：该方法将计算节点运算能力证明的交易结果存储于出块节点链上，保证了交易的安全性；该工作证明算法运算时间可控、相对传统的POW共识证明机制可大大缩短证明时间，提高了证明效率，并且可根据用户端运算任务的特点运行不同的第一运算，能准确评估出计算节点的运算能力。
在本发明一种优选实施方式中，每个触发块组中的运算启动触发块和运算停止触发块之间间隔N个块，所述N为正整数。
上述技术方案的有益效果为：间隔块数相同，代表在同一时间段内评估各计算节点的运算能力，采用统一时间标准去评估各计算节点的运算能力高低，增加了评估的公正性和准确性。
在本发明一种优选实施方式中，第一运算的过程为：
计算节点以运算启动触发块中的HASH值作为输入数据，利用输入数据构造m×m矩阵A，获取矩阵C同时生成证明P，所述矩阵C＝A×B,所述矩阵B为所有元素均为1的m×m矩阵，计算节点将矩阵C中所有元素的总和、输入数据和证明P作为运算结果传送至计算链上由出块主节点打包出块，作为奖励依据。
上述技术方案的有益效果为：上述第一运算符合深度学习多卷积运算的特点，有利于准确评估出计算节点进行深度学习的运算能力高低。
在本发明一种优选实施方式中，所述出块节点通过DPOS或POS共识机制选拔出出块主节点。
上述技术方案的有益效果为：保证了交易确认的速度，提高了系统的运行效率。
在本发明一种优选实施方式中，所述出块节点在块链上间隔时间T出一个块，所述T取值范围为8秒到12秒。
上述技术方案的有益效果为：出块节点出块时间短，有利于提高运算节点算力证明的效率。
在本发明一种优选实施方式中，主链和计算链之间进行HASH锚定。
上述技术方案的有益效果为：便于主链和计算链信息交互。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种人工智能算力网络，包含本发明所述的区块链异构系统、AI计算平台、以及至少一个用户端；计算节点参与AI计算的优先级根据计算节点运算能力的高低确定；所述AI计算平台分别与用户端和计算节点连接；所述用户端通过智能合约向主链发出AI计算需求和支付GAS，主链将GAS转移到计算链；计算节点根据参与AI计算的优先级获得GAS后，参与AI计算并将计算结果通过AI计算平台输出给用户端。
上述技术方案的有益效果为：除具有本发明区块链异构系统的有益效果外，还具有能够为AI开发者提供成本低廉，弹性可扩展的计算服务；计算节点将根据实际的任务量贡献获取回报，将分散在各地的计算资源(如GPU)整合起来形成AI超算网络，为人工智能的研究和开发提供强大的计算支持。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式中区块链异构系统的结构示意图；
图2是本发明一具体实施方式中计算链的结构示意图。
附图标记：
1主链；2计算链；3计算节点。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明公开了一种区块链异构系统，在一种优选实施方式中，如图1和图2所示，该区块链异构系统包括主链1、以及以跨链方式与主链1链接的计算链2；计算链2包括至少一个出块节点和至少一个计算节点3，出块节点出块并将所出的块构成块链，出块主节点与计算节点3交易并将交易数据出块；通过第一工作证明算法判断计算节点3运算能力的高低。
在本实施方式中，主链负责资产管理，优选但不限于采用DPOS共识机制，即委托权益证明机制(Delegated proof of stake，DPOS)。计算节点3计算的过程为执行第一工作证明算法的过程。计算链2的出块节点负责出块，成功出块的出块节点获得记账奖励，在所有出块节点中，可通过现有的共识机制选出出块主节点，出块主节点与计算节点3交易，并将交易的信息出块，其它不是出块主节点的出块节点也出块。出块主节点可将每个计算节点3计算的结果进行出块，计算节点3和出块主节点都会有奖励。
在本实施方式中，计算节点3可分散于不同地域，通过与出块主节点交易加入计算链2，可依据计算节点3运算能力的高低对计算节点3进行排序，按照排序确定计算节点3参与计算的优先级。
在本实施方式中，主链1与计算链2链接的跨链方式优选但不限于为分布式私钥控制方式、HASH锁定方式。优选的，主链1和计算链2之间进行HASH锚定。
在本实施方式中，第一工作证明算法优选但不限于为POW共识机制，即工作量证明机制(Proof of Work，POW)。优选的，出块节点通过DPOS或POS共识机制选拔出出块主节点。计算节点3的计算结果以交易的形式发送到计算链2上，由出块主节点打包为一个POW块，其它的没有POW计算结果的出块节点仍出POS块。POS共识机制，即股权证明机制(Proof ofStake，POS)。计算链2可以把奖励还回到主链1。证明算力后根据计算节点3的速度优先级和性能评分分发POW出块奖励。
在一种优选实施方式中，如图2所示，第一工作证明算法的过程为：在块链上设置至少一个触发块组，每个计算节点3对应一个触发块组，一个或多个计算节点3可对应同一个触发块组；每个触发块组包括一个运算启动触发块和一个运算停止触发块，运算启动触发块的生成时间早于运算停止触发块的生成时间，运算启动触发块触发对应的计算节点3开始重复运行第一运算，运算停止触发块触发对应的计算节点3停止运行第一运算，计算节点3将每次第一运算的运算结果上传至计算链2上，优选的，可通过广播的方式传至计算链2上，由出块主节点打包运算结果并出块；获取计算节点3在对应的运算启动触发块和运算停止触发块之间重复运行第一运算的次数；根据计算节点3重复运行第一运算的次数判断计算节点3的运算能力高低，重复次数越多，认为计算节点3的运算能力越高。
在本实施方式中，每个计算节点3在接收到块后分析发现其是对应的运算启动触发块时，按照运算启动触发块提供的HASH值作为输入数据，进行多次第一运算，运算结果通过广播传到链上，由出块主节点打包生成块，作为奖励依据。验证者依据计算节点3上传的运算结果，统计在该计算节点3在对应的运算启动触发块和运算停止触发块之间重复运行第一运算的次数。
在本实施方式中，如图2所示，节点60和节点61为一个触发块组，节点70和节点71为一个触发块组，节点60和70为运算启动触发块，节点61和71为运算停止触发块。通过运算启动触发块跟运算停止触发块可以得出时间差，这个值对全网来说是一样的，根据在这个时间差不同计算节点所做的第一运算的重复次数区分出计算节点3运算能力的高低。
在一种应用场景中，可设节点20/40/60为运算启动触发块，21/41/61节点或者22/42/62节点为运算停止触发块。
在一种优选实施方式中，每个触发块组中的运算启动触发块和运算停止触发块之间间隔N个块，N为正整数。优选的，N为10。
在一种优选实施方式中，第一运算的过程为：计算节点3以运算启动触发块中的HASH值作为输入数据，利用输入数据构造m×m矩阵A，获取矩阵C同时生成证明P，矩阵C＝A×B,矩阵B为所有元素均为1的m×m矩阵，计算节点将矩阵C中所有元素的总和、输入数据和证明P作为运算结果传送至计算链上由出块主节点打包出块，作为奖励依据。m为正整数。
在本实施方式中，优选但不限于将全部或部分出块节点作为验证者；验证者获取计算节点3每次执行第一运算的运算结果，并根据输入数据、证明P及矩阵C中所有元素的总和判断计算节点3在本次运行中是否完整执行了第一运算，如可根据证明P的值判断是否完整执行了一次第一运算。
在本实施方式中，优选的，利用输入数据构造m×m矩阵A的过程为：将输入数据转换为二进制编码，从最末位开始，从左到右以每3位二进制编码作为矩阵A的一个元素，在矩阵A中从第一行第一列元素开始，按照从左到右，从上到下的顺序获取每个元素的值，输入数据不足时矩阵元素值赋值为0。
在本实施方式中，若矩阵A为：则矩阵B为：/>则矩阵C为：
则矩阵C中所有元素的总和为20。
在本实施方式中，证明P为优选但不限于为标识位等标识符号，如当获得矩阵C后证明P为1，否则为0。
在一种优选实施方式中，出块节点在块链上间隔时间T出一个块，T取值范围为8秒到12秒。优选的，T为10秒。
本发明还公开了一种人工智能算力网络，在一种优选实施方式中，该人工智能算力网络包含本发明的区块链异构系统、AI计算平台、以及至少一个用户端；计算节点3参与AI计算的优先级根据计算节点3运算能力的高低确定；AI计算平台分别与用户端和计算节点3连接；用户端通过智能合约向主链1发出AI计算需求和支付GAS，主链1将GAS转移到计算链2；计算节点3根据参与AI计算的优先级获得GAS后，参与AI计算并将计算结果通过AI计算平台输出给用户端。
在本实施方式中，AI即人工智能(Artificial Intelligence，AI)。用户需要进行AI计算时，需要支付GAS给计算节点3，就由主链1账号转移GAS到计算链。AI算力需求由用户向链上智能合约发起，POW节点都可以提供算力，但需要POW节点的计算过程确定参与AI计算的优先级。最后的计算结果是由POW节点通过AI计算平台(超算中心)输出给AI用户。主链1需要向计算链2预先提供GAS，需要把主链1的GAS转移到计算链2，将GAS分发给计算节点3的地址上，计算链2才能让计算节点3参与AI计算。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种区块链异构系统，其特征在于，包括主链、以及以跨链方式与主链链接的计算链；
所述计算链包括至少一个出块节点和至少一个计算节点，所述出块节点出块并将所出的块构成块链，出块主节点与计算节点交易并将交易数据出块；
通过第一工作证明算法判断计算节点运算能力的高低；
所述第一工作证明算法的过程为：
在所述块链上设置至少一个触发块组，每个计算节点对应一个触发块组；
每个触发块组包括一个运算启动触发块和一个运算停止触发块，运算启动触发块的生成时间早于运算停止触发块的生成时间，运算启动触发块触发对应的计算节点开始重复运行第一运算，运算停止触发块触发对应的计算节点停止运行第一运算，计算节点将每次第一运算的运算结果上传至计算链上，由出块主节点打包运算结果并出块；
获取计算节点在对应的运算启动触发块和运算停止触发块之间重复运行第一运算的次数；根据计算节点重复运行第一运算的次数判断所述计算节点的运算能力高低，重复次数越多，认为计算节点的运算能力越高。
2.如权利要求1所述的区块链异构系统，其特征在于，每个触发块组中的运算启动触发块和运算停止触发块之间间隔N个块，所述N为正整数。
3.如权利要求1所述的区块链异构系统，其特征在于，第一运算的过程为：
计算节点以运算启动触发块中的HASH值作为输入数据，利用输入数据构造m×m矩阵A，获取矩阵C同时生成证明P，所述矩阵C＝A×B,所述矩阵B为所有元素均为1的m×m矩阵，计算节点将矩阵C中所有元素的总和、输入数据和证明P作为运算结果传送至计算链上由出块主节点打包出块，作为奖励依据。
4.如权利要求1所述的区块链异构系统，其特征在于，所述出块节点通过DPOS或POS共识机制选拔出出块主节点。
5.如权利要求1所述的区块链异构系统，其特征在于，所述出块节点在块链上间隔时间T出一个块，所述T取值范围为8秒到12秒。
6.如权利要求1所述的区块链异构系统，其特征在于，主链和计算链之间进行HASH锚定。
7.一种人工智能算力网络，其特征在于，包含权利要求1-6之一所述的区块链异构系统、AI计算平台、以及至少一个用户端；计算节点参与AI计算的优先级根据运算节点运算能力的高低确定；所述AI计算平台分别与用户端和计算节点连接；
所述用户端通过智能合约向主链发出AI计算需求和支付GAS，主链将GAS转移到计算链；计算节点根据参与AI计算的优先级获得GAS后，参与AI计算并将计算结果通过AI计算平台输出给用户端。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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