以創新架構釋放資源潛力，驅動AO 價值創造與應用創新

傳統區塊鏈技術，以比特幣、以太坊為代表，在去中心化、透明度和安全性方面取得了顯著成就，推動了加密技術和應用的發展。然而，由於「區塊鏈不可能三角」難題（圖1-1），計算效能和資源利用上存在明顯瓶頸，這阻礙了技術創新和應用發展，為加密產業帶來了挑戰。

首先，讓我們來分析一下「區塊鏈不可能三角」中的三個要素：

• 安全性：安全性本質上反映了共識需求，具體體現在保障區塊資料的一致性、完整性、防篡改性、可追溯性和可驗證性等方面。滿足這些特性使得區塊鏈能夠建構起「無需信任」的強信任安全機制。因此，共識的安全性是區塊鏈的首要訴求，也是其發展的基石。

• 去中心化：去中心化是指系統中沒有單一的控制點，權力和控制權分佈在多個節點上，可以提高系統的容錯性、抗審查性和安全性，防止單點故障和惡意操控。雖然分散式系統不一定是去中心化系統（例如單一實體控制的分散式系統就不是去中心化系統），但去中心化系統一定是分散式系統。

• 可擴展性：在「區塊鏈不可能三角」這個概念中，可擴展性指的是分散式系統運算效能的擴展能力。對數位系統而言，萬般皆計算，不同應用有不同的運算效能需求。但廣義來說，可擴展性指的是系統能夠處理不斷增長的資料量、交易量和用戶數量的能力，這不僅體現在TPS 上，還包括儲存容量、網路頻寬和節點數量等方面。高擴展性才能支援大規模應用和用戶成長。分散式系統的可擴展性直接影響其上的去中心化應用（DApp）的創新和規模化。

在上述三個要素中，區塊鏈強調去中心化，強化驗證和共識安全，而在運算效能上則相對薄弱。這就產生了區塊鏈不可能三角難題：當滿足了去中心化和共識安全性的需求時，計算的可擴展性將受到限制，典型如比特幣。這意味著，在這樣的系統框架下，區塊鏈的分散式系統難以支援有較高運算效能的應用創新，或無法滿足應用規模化需求，諸如AI 大數據模型、圖形渲染、鏈上遊戲和大規模社交互動等。

以上主要分析了區塊鏈不可能三角所帶來的運算效能擴展難題，這問題的根源究竟在哪裡呢？接下來，我們將從區塊的形成過程出發，探討區塊內各要素之間的相互關係。

在區塊鏈技術中， 「區塊」是指在特定時間區間內，將一系列經過驗證的交易資料打包形成的資料集。在這概念中，包含了以下關鍵要素及其相互關係：

• 共識（數據）：經過驗證的具有狀態一致性的交易數據，即在區塊中形成的共識數據。

• 區塊空間：指交易資料的儲存空間。這些交易被封裝在區塊中，可儲存的交易數量受到區塊大小的限制（由系統設定或受限於該區塊的總Gas 費用），意味著鏈上的儲存空間是有限的資源，繼而影響應用的擴展性。

• 計算效能：被打包的交易數量除以出塊時間得到的就是每秒處理的交易數量，即TPS（每秒交易數）= 區塊中的交易數量/ 出塊時間。運算效能跟共識過程和儲存空間具有相關性。

從上述分析看出，區塊中的共識、儲存空間和運算效能三要素相互關聯，形成了限制關係。區塊鏈在追求一致性共識的同時，不僅約束了單一區塊儲存空間的可擴展性，也限制了運算效能的擴展。這正是區塊鏈不可能三角問題的根源。

進一步分析表明，在區塊形成的過程中，區塊鏈系統建立了三種全局性、系統級的資源：數據（共識）資源、儲存資源和運算資源。然而，不可能三角問題限制了這三種資源的功能和擴展性，形成資源瓶頸，難以充分釋放其潛力。如果有一種方法可以打破這項約束，是否會為區塊鏈帶來資源驅動的全新發展局面？

這正是本文思考的核心問題，旨在尋找答案。研究表明，從SCP 範式、超平行計算模型Actor 到SSI 分散式系統架構，在AO + Arweave 的工程實踐中形成了一個完整的技術鏈條，打破了區塊鏈的不可能三角難題，充分釋放區塊鍊和分散式系統的資源潛力，並在實踐中提供賦能，從而為Web3 的價值創造和規模化應用開闢一條全新的發展路徑。

AO（超平行計算網路）是基於Arweave建構的，實現了儲存共識範式（Storage-based Consensus Paradigm，簡稱SCP）的工程化應用。如下圖所示：

基於SCP 的核心理念，AO + Arweave 系統架構實現了在鏈上儲存（共識）與鏈下運算的有效分離：

• 儲存層面：由Arweave 提供的儲存資源負責資料的永久存儲，區塊鏈技術確保了鏈上資料的可追溯性和不可篡改性，實現了資料的一致性和高可用性，體現了“儲存即共識”的概念。

• 計算層面：計算任務被遷移到鏈下，並與儲存（共識）層面解耦。這種設計使得運算效能不受鏈上共識的直接約束，可透過增加鏈下運算節點實現無限擴展，大大提高了處理效率和系統的靈活性。

• 綜合效果： Arweave 的儲存公鏈維護了系統的去中心化和資料的共識安全，而AO 在鏈下則保障了運算效能的無限擴充性。這種結構確保了整個AO + Arweave 系統在去中心化、共識安全性和計算性能擴展性方面的需求得到滿足，從而有效地解決了區塊鏈不可能三角的挑戰。

上述基於SCP 實現的特徵在系統的運用實踐中發揮著重要作用，它們讓儲存、計算和資料（共識）成為既相互聯繫又可彼此獨立的系統要素，成為全局性、系統級資源，如圖2 -2所示：

利用上述系統級資源和分散式特性，AO 建構於Arweave 儲存公鏈之上，形成一個雲端運算網路。與傳統的Web2 雲端運算相似，AO 在理論上具備無限擴展的運算和儲存資源能力，能夠支援龐大的資料資源。然而，AO 的獨特之處在於，它基於儲存共識範式建立了一個去中心化的、具有全球一致性共識的可信任運算平台。

• 首先，Arweave 為全球用戶提供了一個無需許可、永久的儲存服務，建立了一個不依賴信任的共識資料基礎。

• 其次，AO 將各類應用程式的原始程式碼儲存於Arweave 鏈上，這些程式碼可被下載並在本地運行；其輸入來自鏈上的可信任數據，在固定的輸入和執行邏輯下，保證了輸出結果的一致性和可預見性。

• 最後，任何客戶端都可以進行一致性驗證，因為在相同的輸入參數和執行邏輯下，其計算輸出結果必然是一致的，從而確保了可信性。

由此可見，從原始程式、輸入和輸出都具有確定性，AO建構了基於儲存共識的可信任運算系統。

存儲共識範式與通常的節點共識系統不同，存儲共識範式中，計算、驗證和達成共識都在鏈下，最終的共識數據提交鏈上進行存儲，成為系統的可用性層、共識層和結算層。也就是說，在SCP 的支援下，運算效能不再受到共識的限制，可在鏈下無限擴展。這種機制為AO網路打造支援高效能運算的高平行和分散式架構提供了可行性。

那麼，AO 是如何演變成一個分散式部署、高並行運行的去中心化世界電腦的呢？這主要得益於Actor 模型、網路通訊單元和基於SSI 實現的分散式架構。

AO 網路的名稱來自於“Actor Oriented”，意指其是超平行計算網路。這個稱謂源自於其核心運用的Actor 模型，該模型設定了系統中並行運算的基礎結構。

在Actor 模型中，「actor」是並行計算的基本單元，它由狀態（State）、行為（Behavior）和郵箱（Mailbox）三大要素構成。這三個要素及其交互作用，構成了Actor 模型的核心概念，如圖3-1所示：

該模型定義了系統的核心元件和互動規則，actor 可以被視為一個獨立的、並發活動的實體，它可以接收訊息、處理訊息、發送訊息，並動態創建新的actor。該模型具有以下特點：

• 非同步通訊：多個actor 間透過點對點的方式發送統一格式的訊息，訊息的傳送與處理是非同步進行的，這種通訊方式天然適應於分散式系統中節點間的交互作用。

• 並行運行：每個actor 都是獨立的，不存在共享狀態，因此不必擔心其他actor 的狀態會影響到自己，每個actor 可以獨立地處理各自的任務，實現真正的平行操作。

• 分散式部署：actor 能夠分散部署和調度至不同的CPU、節點，甚至不同的時間片中運行，而不會影響最終結果。

• 可擴展性：由於其分散式特性和鬆散耦合的設計，Actor 模型能夠透過增加節點和動態負載平衡等方式，靈活地進行水平擴展。

總之，Actor 模型以其優雅的處理機制優化平行和並發問題，特別適合用於建構分散式系統和高並發應用。 AO 網路採納Actor 模型作為平行運算的架構基礎，從而實現了高效的非同步通訊、平行運行、分散式部署及優秀的擴展能力。

Actor 模型為平行運算提供了框架，而AO 的通訊網路單元則體現了這個模型的具體實踐。這些網路單元包括訊息單元（MU）、調度單元（SU）和計算單元（CU），每個單元都是一個獨立的“actor”，它們透過統一格式（ANS-104）的訊息進行協作和同步。圖3-2 展示了這些網路單元的基本功能和訊息互動流程。

在AO 網路中，啟動一個應用程式將觸發一個或多個進程的啟動，系統會為每個進程配置記憶體、虛擬機器和通訊網路單元等資源。進程間的互動全部透過訊息完成。首先，使用者或其他進程的訊息會傳送到MU，MU 進而將訊息轉發給SU 以進行排序。排序後的訊息及其結果會永久儲存在Arweave 上，並由競爭計算權的CU 叢集中的某個CU 進行狀態計算，這意味著進程可以在任何計算節點上運行，顯示出典型的去中心化並行計算特性。計算完成後，CU 會以簽章憑證的形式將結果傳回給SU，以確保計算結果的準確性和可驗證性，最終由SU 上傳至Arweave。每個進程形成的完整資料集——包括初始狀態、處理過程和最終結果——都將永久儲存在Arweave 上，成為可供他人檢索、驗證和使用的共識資料。

圖3-3 展示了AO 網路處理Token 轉帳請求的具體應用場景，清楚地描繪了各模組化網路單元的組成和通訊流程，以及與Arweave 的交互形成的分散式儲存機制。

AO 系統綜合利用了運算資源（分散式CU 叢集）、儲存資源（分散式Arweave 節點）和資料資源（儲存在Arweave 中的長期可用資料），為AO 成為全球運算平台奠定了基礎。基於Actor 模型構建，AO 的計算網路不僅具備非同步通訊、平行運行、分散式部署的特點，還擁有卓越的擴展性，是一個真正的去中心化、分散式和並行運行的計算網路。

上一節中，我們探討了AO 網路通訊單元的組成與運作原理。在這一節中，我們將深入分析這一網路的安全性，它與AO 協議的原生代幣$AO 緊密相連。此分析將呼應第2.2 節中「安全資源」內容，專注於AO 網路中可自訂的安全性和安全資源。

由MU、SU 和CU 組成的網路通訊單元是AO 運算網路的核心元件，由其建構了去中心化世界電腦的運作機制，形成了運算、儲存和資料三類系統級資源，這是AO 網路中技術模型和資源模型的基礎。在技​​術模型和資源模型基礎上，AO 系統創建了需求驅動的可自訂的安全機制。這是基於協議原生代幣$AO 所建構的經濟模型，由經濟性博弈帶來安全性保障，並由此提供了AO 中的安全市場。

為了便於理解，以下從使用者的視角，將AO 中的安全機制簡化為幾個核心要素及其相互關係：客製化需求、安全/經濟資源、安全機制和安全競爭市場。

圖3-4 描述了AO 網路安全機制中各要素的相互關係：

• 客製化需求：作為一個超級平行運算平台，AO 中各節點獨立並行運行各種進程，處理不同類型的資料。這些不同的資料交易場景對系統的延遲、成本和效率等有不同需求，這要求AO 的安全模型必須具備彈性，能夠根據需求自訂安全策略。使用者可以為每個訊息自訂所需的特定安全級別，從而推動安全資源的客製化和有效分配。

• 安全/經濟資源： $AO 是協議的原生代幣，作為流通的公共價值單位和經濟資源，在AO 網路中支撐所有安全機制的經濟博弈機制。

• 安全機制：在AO 的各個流程中，包括MU、SU 和CU 等節點都需要質押$AO 才能參與安全機制。透過質押經濟價值，系統對資金進行管理，依據規則執行罰款以防止惡意行為。例如，如果MU 簽署無效訊息或CU 提供無效簽名證明，系統將對其質押資產進行削減。

• 安全競爭市場：由於安全是按每個訊息購買的，不同訊息對應不同的質押需求，產生了動態競爭市場。安全的價格由市場供需關係決定，而非固定網路規則。這種市場競爭機制促進了安全資源的有效定價和分配，提供了量身定制的安全性。

總結來看，AO 網路的去中心化點對點市場結構本質上使節點能夠獨立設定其訊息傳遞服務的費用，這適應了不同資料交易對安全等級的不同需求，並體現了系統對特定安全響應的高效性。這種靈活性使其能夠動態適應市場需求和供應的變化，促進競爭並提升回應效率，從而達到市場的高效均衡。

$AO 的流通性作為經濟博弈的工具，在建立安全機制的同時，建立了一個全面、即時的代幣估值框架，為代幣的有效估值提供了堅實基礎。一個設有完善估值框架和指標的$AO 代幣經濟模型，無疑將進一步增強AO 網路的安全性。

在先前的討論中，我們已經闡述了Actor 模型為AO 網路並行計算提供的基本框架，以及由MU、SU、CU 組成的網路通訊單元如何具體實現這一模型。這些通訊單元被部署在分散式網路的不同異質節點上，使得進程運行不受特定實體位置的限制，並透過網路實現無縫的用戶互動。這一切共同形成了一個統一的運算環境，實現了單一系統映像（SSI），這是AO 網路能夠支援無數進程的基礎。本節將探討SSI 的定義以及它在AO 的具體角色。

單一系統映像（SSI）是分散式運算中的一個核心概念，它透過虛擬化技術將物理上分離的異質運算資源集成為一個統一的資源池。這種整合不僅提高了系統的抽象層級，也大大優化了使用者體驗。在SSI 的作用下，儘管系統可能由多台伺服器、分散式資料庫或多個網路組成，但使用者感知上卻如同操作一台單一的電腦。

通常，SSI 結構包括使用者層、統一介面、資源管理階層、運算節點和儲存層，其結構示意圖如圖4-1所示。

使用者透過客戶端或網頁​​前端在使用者層與SSI 系統進行互動。統一介面負責接收使用者的請求，並將這些請求分發至資源管理階層。資源管理階層則調度分散部署的運算節點和儲存資源，執行平行運算任務或進行資料的讀寫作業。

SSI 提供了一個針對目前公鏈多鏈並存問題的可行解決方案。舉例來說，以太坊生態由於快速發展，面臨擁擠、低效率及高成本問題，而Layer2 作為解決這些擴展性問題的主要方案，引入了新的挑戰。每條Layer2 鏈在重複建造基礎設施的同時，也導致流動性分散和資產跨鏈風險，增加了用戶在各鏈間切換的複雜性和參與門檻，嚴重影響了用戶體驗和應用的規模化發展。

公鏈如Solana 和Polkadot 已經意識到這些問題，並在原有架構基礎上進行調整。但AO 在設計初就採用了SSI 的分散式架構，顯示出了前瞻性和先見之明。

利用Actor 模型，AO 的網路通訊單元託管於分散式網路中的異質節點集上，這些節點可能分佈在全球各個地區，包括各種類型和功能的伺服器。基於Actor 模型的AO 運算網路是一個去中心化的分散式網絡，需要一個統一架構來進行整合，以提供一致的可用性和使用者體驗。

當使用者透過前端啟動一個AO 程序時，系統會配置所需的不同資源來處理訊息傳遞、交易排序和狀態計算等任務。對使用者來說，底層的複雜分散式架構被抽象化，即使是龐大的節點叢集也如同一台單一的電腦。這是因為AO 系統採用SSI 來整合分散式系統的複雜元件，透過模組化實現了統一的運算環境。也就是說，透過SSI 架構，AO 將多個分散式運算節點整合為統一的資源，為使用者提供了一個透明、高效、可擴展且統一的運算平台。

綜上所述，透過SCP、Actor 和SSI 的結合，AO 建構了一種創新的架構，為系統打造了運算、儲存和資料（共識）三大可擴展的系統級資源，以及一種$AO 支持的安全性資源。資源作為核心生產要素，在推動技術進步、激發應用創新、提高經濟效益等方面發揮關鍵作用。透過明確AO + Arweave 系統中的資源要素，我們可以優化資源規劃與管理，利用資源驅動技術與應用創新，加速Web3 的價值創造，推動加密經濟的成長。

在此，我們做一次總結性的梳理：

• 去中心化世界電腦： AO 整合了可擴展的運算、儲存和資料資源，為所有應用提供了一個統一的去中心化運算平台，具有可驗證和信任最小化特性。應用只需專注於業務創新，避免重複造輪子，使AO 成為應用創新的公共基礎設施。

• 鏈上共享資料資源庫： Arweave 能永久儲存幾乎所有類型的數據，成為永不消失的"亞歷山大圖書館"。無論是金融數據或非金融類數據，其不可竄改、可驗證的特性，使其成為可提供共識價值的公共商品，支持組合創新。

• 可客製化的安全設施： AO 可以根據不同的資料類型和價值，為客戶和應用提供客製化的安全機制，實現安全性、成本與效率之間的平衡。

• Web2 與Web3 的橋樑： AO 運行在鏈下，可以與鏈上、鏈下系統無縫集成，成為Web2 和Web3 的連接橋樑。任何Web2 應用程式都可以透過API 和訊息傳遞機制在AO 中啟動進程，呼叫AO 中的網路單元執行計算，同時客製化其安全機制。

區塊鏈發展至今，以比特幣、以太坊、Solana 等為主的公鏈，其應用仍偏於金融領域，例如資產發行、交易、抵押貸款、衍生性商品等，讓許多人誤以為區塊鏈的作用僅限於此。

但AO + Arweave 的創新架構為區塊鏈的技術創新和應用發展增加了新的可行性。除了支援大多公鏈所具備的金融創新外，AO 作為通用的世界計算機，支援所有的資料類型和對應的應用創新，特別是非金融類資料驅動的應用創新。

• 載入AI 模型： AO + Arweave 架構提供了無限運算、儲存和資料資源，在WASM64、WeaveDrive 和Llama.cpp 大語言模型推理引擎三個關鍵技術的支援下，AO 能在智慧合約中直接運行多種開源的大型語言模型，例如Llama 3 和GPT-2，使智能合約能夠直接處理複雜數據和並進決策，例如由AI 驅動Llama 3模型實現的鏈上自主虛擬世界Llama Land。

• 創建Agent 和AgentFi：基於AI 模型的推理能力，以及AO 進程能夠基於時間對隱含的訊息做出回應、喚醒自身並執行動作的能力，以及可以透過支付費用給MU 來「訂閱」一個進程，從而以適當頻率觸發運算的能力等，AO 支援能夠滿足具有複雜業務邏輯、可預先定義需求和多元化自主策略的Agent 和AgentFi。

• 版權管理和創作者市場（ContentFi）： Arweave 以原子資產的形式儲存著各種類型數據，數據易於識別和所有權確認，可以作為一種新的數位資產形態被貨幣化，透過在市場上流通和交易實現價格發現，建立清晰的利益分配和協作模式，為版權管理和創作者市場提供支援。

• 下一代互聯網框架Permaweb：與傳統Web2 互聯網的應用層、服務層和存儲層的三層結構不同，Permaweb 通過將存儲層替換為Arweave 的永久存儲解決方案，實現了所有內容的永久存儲，且以原子資產的形式儲存在Arweave 中。並基於SCP 在應用層建構支援AO 超並行運算的各類應用，打造一個永續線上、去中心化的新一代網路架構。此框架雖與Web2 整合，體驗與Web2 無異，但兩者間存在顯著的差異，Permaweb 並非「有圍牆的花園」。它為開發者、運營商和用戶提供了一個公平、開放的環境：用戶擁有並控制自己的數據；數據可在不同應用之間自由流動；開發者和運營商可以在既定規則內，無需特別許可地利用數據開展業務，從而促進各方之間的互利共贏。

以上是AO 可支援的幾個典型應用創新方向。當然AO 可以支援更多資料類型和更廣泛場景的應用創新。雖然AO 生態發展時間尚短，技術和應用創新仍需時間檢驗，但我們更願意從整個Web3 產業發展的階段和Web2系統的特徵來評估這些創新的意義和價值。

目前Web3 產業正在探索大規模採用的可行路徑，許多區塊鏈正在為此努力，例如TON 與Telegram 結合，引導Web2 真實用戶到Web3 真實應用的轉變，意圖大規模實現流量到流動性的價值轉換；CKB 成為Bitcoin 的L2，正在建構基於CKB 的閃電網絡，意欲帶來高頻率、小額度、大規模的點對點支付。

從產業發展角度來看，AO + Arweave 重新定義了去中心化電腦的實現框架，以創新架構帶來系統的靈活性、安全性和經濟效率，建構起可擴展的系統級資源，可持續釋放資源潛力，驅動技術和應用創新，實現價值創造和轉移，推動Web3 和Web2 的融合，為Web3 走向大規模採用提供了一種可行路徑。