Entendendo o DePIN: rede de infraestrutura física distribuída

Autores: Wang Puyu, Zou Chuanwei @ HashKey Tokenisation

Se comprarmos um pequeno dispositivo padronizado (como um roteador sem fio) a um custo muito baixo, ele pode se comunicar com dispositivos periféricos semelhantes, ou mesmo com dispositivos adquiridos por residentes de outros países e regiões, e formar uma rede. rede (como rede de armazenamento, rede de comunicação, rede de dados, etc.), que tipo de mudanças isso trará para a indústria? Por ter um pequeno dispositivo padronizado, todos se tornam co-construtores da rede e, ao mesmo tempo, têm direito ao lucro e à governança da rede. Para os usuários, essas redes ou serviços de dados podem ser usados a qualquer hora, em qualquer lugar e sem permissão a um custo muito baixo. O uso frequente de rede ou serviços de dados pelos usuários pode trazer renda passiva contínua para os construtores de rede. Sem a coordenação de instituições centralizadas e complicados processos de aprovação, uma enorme rede de infraestrutura foi construída. Parece difícil de alcançar, mas está acontecendo rapidamente ao nosso redor.Esse tipo de atividade econômica tem um novo termo chamado Rede de Infraestrutura Física Descentralizada (DePIN para abreviar).

1. O que é DePIN?

**DePIN é um novo termo Web3 derivado da prova de carga de trabalho física PoPW, MachineFi, etc. DePIN (rede de infraestrutura física distribuída) refere-se ao uso de economia de token para motivar e coordenar os membros da comunidade para concluir várias atividades físicas. da rede de infra-estrutura segue o princípio de "quanto mais contribuições, mais benefícios". **Messari divide a trilha **DePIN em quatro seções principais: rede de serviços, rede sem fio, rede de sensores e rede de energia. **

Figura 1: Mapa de distribuição ecológica do DePIN Fonte:

2. Por que DePIN?

Em termos de construção de infraestrutura digital, o DePIN aproveitou ao máximo as vantagens da economia de criptografia em organizações distribuídas e alcançou uma rápida expansão de rede de maneira organizacional de baixo para cima, baixo custo e alta eficiência, mudando o padrão anterior de alto desempenho. problema de alta despesa e baixa eficácia.

1. Rede tradicional de infraestrutura física centralizada CePIN

A construção de uma rede de infraestrutura é uma tarefa cara e demorada. Tomando como exemplo a construção de estações base 5G na China, de 2017 até o final de 2021, um total de 1,425 milhão de estações base 5G foram construídas e inauguradas, custando 184,9 bilhões de yuans.

2. DePIN (Rede de infraestrutura física descentralizada)

A Helium adota um método distribuído, implantando 833.000 pequenas estações base (hot spots) em apenas 31 meses, cobrindo 175 países e mantendo uma taxa de crescimento de 30.000 unidades por mês por um longo período. E comparado com o CePIN, o custo inicial de construção do DePIN pode ser ignorado.

Figura 2: Mapa de distribuição de células pequenas de hélio (pontos quentes) Fonte:

Sem julgar o sucesso do modelo de negócios da Helium, a Helium manteve uma taxa de crescimento de 30.000 hotspots por mês por um longo período nos últimos 3 anos, provando a viabilidade do paradigma DePIN com custos operacionais quase insignificantes.

3. Como fazer o layout do DePIN?

Tentamos explorar como implantar o DePIN a partir de dois aspectos: os componentes do ecossistema DePIN e o modelo econômico.

(1) Elementos da economia DePIN

**O ecossistema DePIN consiste em 6 elementos: DU de hardware físico, mecanismo de incentivo, acordo de consenso, colaboradores, Token e comunidade DAO. **

1. DU de hardware físico

Unidade DePIN (DU para abreviar), geralmente um dispositivo IoT, é a unidade básica que conecta o mundo físico e o mundo digital na rede DePIN. Tome como exemplo os projetos de rápido crescimento no mercado. O DU do mapa de visualização de rua distribuído Hivemapper é um gravador de direção padronizado, o DU da rede de área ampla de baixa potência Helium é uma máquina de mineração de rede (ponto de acesso) e o DU da rede de energia renovável Arkreen é um painel solar fotovoltaico. Para garantir que, na organização distribuída, colaboradores de diferentes regiões, diferentes origens e diferentes cognições possam participar da construção do DePIN sem atrito, o DU precisa atender às seguintes condições tanto quanto possível:

• DU é padronizado e pode ser plug and play
• Os contribuidores não precisam manter o DU com frequência
• O custo de DU é inversamente proporcional à escala da rede, portanto, o custo de DU deve ser reduzido o máximo possível.Atualmente, o preço unitário de DU de diferentes projetos no mercado é controlado entre 200-500 dólares americanos.

2. Mecanismo de incentivo

O mecanismo de incentivo é a chave para o desenvolvimento ordenado do projeto DePIN. A comunidade do projeto precisa aplicar habilmente o mecanismo de incentivo para alinhar os objetivos comportamentais dos contribuintes, a fim de alcançar o desenvolvimento em larga escala da rede de infraestrutura. Além disso, a comunidade do projeto primeiro precisa formular padrões comportamentais de recompensa adequados para seu desenvolvimento em larga escala de acordo com o tipo de infraestrutura. Por exemplo, para expandir a cobertura de rede do Helium, áreas com baixa densidade de cobertura de rede receberão recompensas maiores do que áreas com alta densidade; para evitar que as pessoas façam o mal, as recompensas não podem ser obtidas para áreas com densidade de cobertura muito baixa; em resumo, para mais Com alta renda, os mineradores racionais geralmente optam por colocar as máquinas de mineração de hélio em áreas com densidade moderada. Da mesma forma, a Arkreen motiva os colaboradores com base em sua capacidade de geração de energia.Para colaboradores racionais, as máquinas de mineração serão instaladas em locais com iluminação ideal. No geral, o design do mecanismo de incentivo geralmente precisa seguir os seguintes princípios:

• O projeto tem metas gerais e submetas claras. Existe apenas um objetivo geral e pode haver vários subobjetivos. No entanto, cada subobjetivo adicional aumentará exponencialmente a dificuldade de entender o projeto
• Diferentes contribuidores devem ter comportamentos definidos, ou seja, o padrão de recompensa de mineração (X para Ganhar). Não deve haver muitos tipos de contribuidores. Cada X adicional para Ganhar aumentará a complexidade do sistema
• Incentivos também são uma forma de distribuição de Tokens. O número de distribuições precisa ser dimensionado de acordo com a circulação total do mercado, de forma a evitar que o preço dos tokens caia devido à emissão excessiva de Tokens.

3. Mecanismo de consenso

O CePIN é implantado e desenvolvido sob o controle absoluto de uma organização centralizada. No entanto, o DePIN é distribuído, sem confiança e anônimo, e não há coordenação organizacional de uma organização centralizada. Portanto, um ou mais mecanismos de consenso precisam ser usados para ajudar todos os participantes a chegarem a um consenso, garantindo a segurança da rede e o desenvolvimento sustentável. A segurança e sustentabilidade da rede de que falamos inclui dois significados. O primeiro significado é a segurança e sustentabilidade da rede de infraestrutura formada por diferentes equipamentos, ou seja, o equipamento pode formar uma rede de infraestrutura e garantir uma operação segura e normal. Operação, que é uma questão técnica, exige que a parte do projeto faça uma avaliação completa antes do lançamento do projeto DePIN; o segundo significado é a segurança e a sustentabilidade do desenvolvimento da rede no nível das atividades econômicas no blockchain, incluindo a verificação da autenticidade do DU no mundo físico E verifique a confiabilidade dos dados de UD na cadeia. Conforme mostrado na Figura 3, os dados da atividade econômica no blockchain só podem ser garantidos como invioláveis após serem carregados na cadeia, mas a autenticidade dos dados na cadeia não pode ser garantida. Por exemplo, se os dados forem atacados e adulterados no lado do dispositivo, após o upload dos dados para a cadeia, ele só pode garantir que os dados não serão adulterados duas vezes, mas não há garantia de que os dados sejam verdadeiros. Portanto, precisamos verificar a autenticidade dos dados por meio do algoritmo de consenso antes que os dados do dispositivo sejam carregados na cadeia; somente os dados aprovados por todos os contribuidores podem ser carregados na cadeia, de modo a garantir o desenvolvimento sustentável da ecologia.

Figura 3: Limite do Blockchain e Limite do Consenso Fonte: "O que o Blockchain pode e não pode fazer" Xu Zhong, Zou Chuanwei

Nesta parte, discutimos o mecanismo de consenso apenas para o segundo nível, ou seja, segurança de rede e sustentabilidade no nível das atividades econômicas de blockchain. Ele é dividido em dois aspectos: primeiro, a justiça e precisão da contabilidade on-chain, que é a base e linha de vida da colaboração descentralizada; em segundo lugar, a autenticidade de vários nós ou dados na rede, de modo a impedir que os perpetradores alterem a localização dos nós ou enviem dados falsos para fraudar recompensas ecológicas. O primeiro é uma questão que as partes do projeto precisam considerar ao se preparar para construir seu próprio blockchain, como mecanismos de consenso como PoW ou PoS; o último é que todas as partes do projeto DePIN precisam considerar como projetar mecanismos de consenso da perspectiva da tecnologia e algoritmos. Por exemplo, o projeto Arkreen adota o mecanismo de consenso Proof of Green-Energy Generation (PoGG). Arkreen Network a cada hora. Grave. Em segundo lugar, após o final do ciclo de recompensas anterior, a Arkreen Network usa o método VRF (Função Aleatória Verificável) para gerar um valor aleatório, combinado com o atributo DU do ciclo atual, para filtrar os mineradores que têm a oportunidade de receber recompensas em este ciclo. Em seguida, a Arkreen Network verifica a credibilidade dos dados do PoGG e elimina os DUs considerados dados falsos. Por fim, as recompensas do ciclo atual são distribuídas de acordo com o peso das UDs qualificadas. A Arkreen garante a autenticidade e a confiabilidade dos dados da rede por meio do método PoGG mencionado acima. No geral, o design do mecanismo de consenso DePIN precisa seguir os seguintes princípios:

• O design do mecanismo de consenso DePIN segue o princípio de Prova de Trabalhos Físicos.
• A prova é o caminho do consenso, as Obras Físicas são o objeto do consenso, como a Obra Física do Hélio é a Cobertura, a Obra Física do Filecoin é a Replicação e o Espaço-tempo.
• Para alcançar a auto-organização do sistema e manter a sustentabilidade do sistema, é necessário demonstrar repetidamente quais Trabalhos Físicos o projeto DePIN requer.
• Não há solução ideal para o projeto de prova. Ele precisa ser projetado a partir de dois níveis de tecnologia e algoritmo e requer verificação iterativa de longo prazo do método de trabalhos físicos.
• Todas as regras de consenso estão incorporadas no chip DU e o processo de consenso é concluído automaticamente sem qualquer operação pelo proprietário da DU, mas a autenticidade e a confiabilidade do processo de consenso podem ser verificadas por qualquer pessoa.

4. Colaboradores

Os contribuidores geralmente se enquadram nas 6 categorias a seguir:

• **Iniciador do projeto DePIN: **Normalmente, o DePIN tem uma organização ou várias pessoas como iniciadores do projeto, que são responsáveis pelo desenvolvimento inicial da tecnologia DU, desenvolvimento do sistema, implantação de contrato on-chain e desenvolvimento da comunidade DePIN, etc. Na distribuição do Token, o iniciador do projeto DePIN manterá uma certa porcentagem do Token em troca.
• **Proprietário de DU: **DU é um pequeno dispositivo padronizado adquirido por meio de canais designados pela comunidade, e os proprietários de DU também são conhecidos como mineradores. De acordo com o objetivo comum, os proprietários de DU podem participar da construção da rede instalando o equipamento em uma posição com maior lucro atual.Este processo é chamado de mineração DePIN.
• **Verificador de autenticidade de DU: **Em um ambiente sem confiança, é garantido que os equipamentos de diferentes mineradores operem normalmente de acordo com as regras do sistema, o que tem um impacto muito importante na estabilidade da rede de infraestrutura física. Se os dados do dispositivo forem carregados diretamente na cadeia, isso só pode garantir que os dados na cadeia não sejam adulterados, mas não pode garantir a autenticidade dos dados na cadeia. Portanto, é necessário o surgimento do papel de verificador, e eles participam da verificação da autenticidade dos dados do dispositivo com regras especiais.
• **Gerente da comunidade: **No processo de colaboração distribuída, justiça, abertura e transparência são muito importantes na governança. Para evitar que o governador faça o mal, o governador geralmente precisa prometer um certo número de tokens. O direito de governança está relacionado ao valor prometido e à duração do token, de modo a perceber a forte relação vinculativa entre o governador e o interesses ecológicos.
• **Investidores do projeto: **Como as empresas tradicionais, no estágio inicial do projeto, antes da emissão dos tokens, ainda é necessário contar com instituições externas de investimento para apoiar os patrocinadores do projeto em despesas de tecnologia e negócios. As instituições de investimento geralmente serão recompensadas com o patrimônio principal do patrocinador do projeto DePIN ou a alocação de tokens do projeto DePIN. Se o capital principal for usado, a instituição de investimento precisa esperar até que o patrocinador do projeto DePIN saia após o IPO, ou a parte do projeto DePIN se retire por meio da tokenização STO com renda futura ou tokenização de capital. Se os tokens do projeto forem alocados, os tokens geralmente serão desbloqueados linearmente em 2 a 4 anos.
• Outros: A parte do projeto geralmente reserva de 3 a 5% dos tokens para recompensar consultores ecológicos, ou instituições ou indivíduos que descobrirem brechas técnicas no sistema de recompensas. Dependendo do tipo de projeto, o tipo de colaborador irá variar.

5. Símbolo

Se o consenso é a base dos projetos on-chain, então o Token é o sangue do sistema econômico. O valor da ideia do projeto Web3 para o desenvolvimento de tecnologia, para pós-operação, desenvolvimento ecológico e comunidade será refletido no Token. Use o "Modelo de Três Tokens" do Dr. Xiao Feng para entender o projeto DePIN. NFT é a prova digital de DU, Token funcional representa o direito de usar DePIN e Token de segurança representa o patrimônio da entidade corporativa (instituição fundadora, empresa de produção de DU ou outros). No projeto DePIN, geralmente são usados um ou dois tokens funcionais para capturar valor ecológico. Esse tipo de token tem as seguintes características:

• Os tokens geralmente são distribuídos gratuitamente aos colaboradores na forma de recompensas ou airdrops;
• A velocidade de emissão de tokens precisa corresponder à taxa de crescimento da atividade econômica total;
• Token será utilizado como ferramenta de pagamento ou certificado de governança no ecossistema;
• Os tokens são devolvidos como taxas de transação ou recomprados pela equipe fundadora, e parte dos tokens devolvidos são queimados de acordo com as regras, para que o valor total continue diminuindo, de modo a realizar a deflação do sistema econômico;
• O valor capturado pelo Token vem de ativos do mundo real (RWA), e o preço mudará devido ao impacto das transações de alta frequência no mercado secundário. A fim de permitir que os participantes se concentrem nas próprias atividades econômicas, a função de ativo e a função de moeda do token são geralmente separadas para isolar o impacto das flutuações de preços no lado da aplicação de mercado; a prática típica é ancorar a moeda do dólar americano para lançar o tipo de pagamento estável moedas, e essas moedas estáveis só podem ser obtidas queimando tokens funcionais com funções de ativos.

6. Comunidade DAO

Sob o modelo DAO auto-organizado descentralizado, qualquer pessoa pode iniciar várias propostas para o desenvolvimento do projeto DePIN ou participar da votação de tomada de decisão sobre vários assuntos a qualquer hora, em qualquer lugar. Para evitar ataques de governança, os interesses dos governadores que participam da proposta ou votação costumam estar fortemente vinculados ao projeto DePIN, ou seja, eventuais prejuízos causados por uma governança negativa precisam ser arcados pelos governadores. de acordo com o número de Tokens funcionais penhorados e a duração do penhor dos direitos dos governadores.

A comunidade DePIN DAO geralmente precisa controlar o conteúdo, incluindo, entre outros, o seguinte:

• Votação em lista de fornecedores de DU qualificados;
• Proposta de implementação da tecnologia DePIN e votação;
• Diversas propostas e votações de parâmetros que afetam o modelo econômico do DePIN;
• Proposta iterativa do modelo econômico e votação.

(2) Modelo Econômico

Na economia da plataforma da Internet, as pessoas estão acostumadas a discutir modelos de negócios, mas poucos discutem modelos econômicos, e alguns até confundem os conceitos de modelos de negócios e modelos econômicos. Mas no sistema econômico Web3, podemos ver a diferença essencial entre os dois conceitos, porque cada projeto Web3 tem seu próprio sistema monetário. No projeto Web3, o modelo de negócios descreve como o projeto cria, entrega e adquire valor, enquanto o modelo econômico descreve o modelo de oferta e demanda e o modelo de política monetária do próprio Token. O modelo econômico Web3 e o modelo de negócios não são independentes, porque o modelo econômico precisa ser executado pelo modelo de negócios, e o modelo de negócios determina como ajustar o modelo econômico. Dr. Zou Chuanwei, Economista Chefe da Wanxiang Blockchain, divide o projeto do modelo econômico nas seguintes etapas:

• Pense em histórias econômicas;
• Refinar o "andaime" do modelo econômico;
• Determinar os objetos e cenários de uso da Tokenização, incluindo ferramentas de pagamento;
• Determinar o mecanismo de investimento e financiamento de bens públicos;
• Formular incentivos para todos os participantes em um ambiente descentralizado e sem confiança;
• Determinar a eficácia da captura de valor;
• Selecione o mercado secundário de Token e avalie seu impacto;
• De acordo com as necessidades do usuário e controle de risco, melhorar os detalhes do modelo econômico e continuar iterando.

Na concepção do modelo econômico DePIN, as nove perguntas a seguir ajudam as partes do projeto e os profissionais a pensar sobre como projetar um modelo econômico:

• Qual é o roteiro do projeto?
• Quais commodities são suportadas na Internet?
• Quem são os fornecedores e demandantes dos bens relevantes? Qual é a meta de maximização do lucro?
• Qual é o papel do Token na circulação de mercadorias?
• Como é emitido o Token? Como concretizar o princípio da Prova do Trabalho Físico?
• Quais são os usos do Token? e como refluir?
• Como você vai motivar os primeiros contribuidores?
• Quais são os objetivos planejados para serem alcançados por meio do DAO?
• Quais são os fatores instáveis na rede?

4. Resumo

O DePIN captura o valor da infraestrutura física dos ativos do mundo real (RWA) por meio do Token. De maneira auto-organizada de baixo para cima, os usuários são atraídos por mecanismos econômicos e a utilidade de escala da economia distribuída é totalmente utilizada. Em comparação, o DePIN ainda está em um estágio muito inicial e seu modelo de negócios e modelo econômico está passando por uma rápida iteração. Embora o DePIN nos permita ver muitas possibilidades, não é uma panaceia. Por meio de pesquisas em projetos anteriores, como Helium e Filecoin, podemos descobrir que ainda há limites nos negócios e na tecnologia, e não é adequado para todos os cenários. Um breve resumo resumo é o seguinte: Os seguintes aspectos:

**1. DePIN é aplicável a um único cenário de infraestrutura, evitando iterações multi-cenário, ou seja, evitando "necessário e necessário". **Como o DePIN envolve a interação entre dispositivos no mundo físico, os objetivos do projeto e as regras de participação devem ser simplificados o máximo possível para diminuir o limite de cognição do projeto e evitar o desvio de compreensão dos colaboradores devido a regras complexas e ao comportamento dos colaboradores desvia do objetivo geral do projeto Caso.

**2. No estabelecimento de rede de infraestrutura física, se houver gestão e operação humana, o modo DePIN não é aplicável. ** Sob a ótica dos quatro fluxos da cadeia de suprimentos (fluxo de negócios, logística, fluxo de capital e fluxo de informações), somente quando o elo de compra e venda de UD envolver a logística, outros elos poderão se completar na cadeia, de forma que o construção de rede de infra-estrutura física distribuída pode ser reduzida. de vários atritos. Cada vez que uma atividade off-chain adicional é adicionada, tais atritos precisam ser resolvidos de forma centralizada nas atividades econômicas do DePIN, e o efeito de escala do comércio distribuído também pode ser enfraquecido.

**3. Na fase inicial de desenvolvimento do projeto, é difícil mostrar o efeito de escala da economia distribuída. Somente quando a rede excede uma certa escala (chamada "escala-chave") pode refletir as vantagens em relação às organizações comerciais centralizadas . ** Conforme mostrado na Figura 4, as vantagens das organizações distribuídas em termos de expansão de escala e criação de valor não são percebidas até que a escala crítica (onde as duas linhas se cruzam pela segunda vez) seja alcançada. Portanto, antes que o projeto DePIN atinja uma escala crítica, ele ainda precisa contar com a equipe principal para implantar nós DePIN e avançar a rede de maneira fracamente centralizada. Depois de atingir uma escala crítica, a equipe principal geralmente se retira e a governança da rede também é entregue à comunidade para melhorar o efeito da rede por meio de uma abordagem distribuída.

Figura 4: A Curva J do Comércio Distribuído

Além disso, o desenvolvimento do DePIN nesta fase está apenas na fase de construção da rede e ainda não abriu a aplicação geral do lado da demanda. No futuro, ainda é necessário observar os vários problemas e gargalos encontrados no andamento do projeto DePIN do lado da demanda, a fim de abrir verdadeiramente o ciclo fechado comercial e econômico da ecologia DePIN.