香港理工教授曹建農：Web3的去中心化資料基礎設施

2023年9月19日，「2023上海區塊鏈國際週·第九屆區塊鏈全球高峰會」在上海開幕。香港理工大學潘樂陶慈善基金資料科學教授；電子計算學系分散式與行動運算講座教授曹建農進行以《Web3的去中心化資料基礎設施：當前進展與未來方向》為題的線上演講。

金色財經對本次會議進行全程現場追蹤報道。以下是演講內容整理。

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各位來賓，大家早安！我是香港理工大學的曹建農。首先非常感謝萬向區塊鏈的邀請，我分享的題目是《Web3的去中心化資料基礎設施：當前進展與未來方向》。

大家知道最近Web3.0變得非常重要，首先在技術上，看到了Gartner技術成熟曲線，去年和今年Web3.0達到了發展高峰。各地的政府也把Web3.0當作重點對象，特別是香港，香港今年推出了一個Web3.0的策略聲明，要把香港打造成虛擬資產的轉換和保留中心。今年5月，北京也發表了關於Web3.0的創新發展白皮書。國際上，英國的新科技部門提出了關於Web3.0的策略，以及國家關於元宇宙的發展策略。

到底什麼是Web3.0呢？ Web3.0可以看作下一代的去中心化網路。在第一代網路上可以閱讀想要看到的訊息，Web1相當於一個結構化的檔案系統，把需要的資訊結構化，方便我們查找，這是一個Read only靜態的Web。到了Web2時，除了讀，還可以創建內容，所以叫Read write Web。到了第三代，就是Web3.0，除了能讀、寫，同時也擁有創建的內容，所以叫Read write own value Web，我們創建的內容就變得非常有價值。

Web3.0有三個非常重要的特徵，第一個是去平台化和去中心化，沒有中心化的平台去控制和管理使用者的資料。第二是自控，自控的意思是，使用者對自己的資料和身分有完全的掌控權。第三是代幣化。所有用戶創建的數據和內容，都可以透過代幣的方式彰顯自己的價值。這三個特徵決定了Web3.0是一個去中心化，使用者可以自主擁有內容、可以分享價值的新網路。

在Web3.0的環境下，可以看見有許多不同的創新。首先是上層應用的創新，有許多關於去中心化的金融、GameFi和社交SocialFi的創新，這都是圍繞著Defi進行，Defi是用區塊鏈、智能合約和數位身份，去除傳統金融中的不必要中間渠道。 GameFi和SocialFi，分別將Defi的概念和技術應用於遊戲和社交方面。對Defi而言，有NFT、GameFi。除了應用層的創新外，企業組織、社會、經濟等方面也可以看到Web3.0方面的創新，最具代表性的就是DAOs。 DAOs是允許一個組織透過軟體自組織運行，沒有集中式管理。

Web3.0經濟和社會的架構，也紛紛得到了大家的支持。 Web3.0下一程創新，是基於區塊鏈平台和智慧合約、數位身分。但除了區塊鏈之外，我們還需要其他架構，例如數位的基礎設施以及計算的算力基礎設施。特別是最近常見的生成式AI，它從資料到模型，以及使用者用模型創建的Campaigns，都是Web3.0非常好的創新應用。

可以看到在Web3.0世界中，除了區塊鏈智慧合約和數位身分之外，我們還有一個重要的Component（成分），這個Component就是數據，數據在Web3.0就是價值。我們可以看見有用戶在使用各種各樣的數據，數據可以是Pos（位置）和Values（價值）。在Web3.0下，數據可以代幣化，代幣化就變成了用戶的數位資產。同時用戶的身份也能數位化，所以就有了去中心化的數位身分。首先要在這兩者之間建立關聯性，就是使用者擁有它所創造的數位資產。有了以後，其他用戶也有各自的數位資產，就可以形成Web3.0網絡，用戶可以分享和使用擁有的數據。各自擁有的數據所產生的價值，就會被記錄、被交易、公平地傳播。因此，Web3.0就是圍繞著數字進行的世界。

首先是數字的代幣化，然後是數位價值和用戶身份之間的關聯性和認證，隨後是每個用戶對數位資產的使用能被追溯，最後是透過使用和共享產生的價值能夠被公平地自動分發出去。

在這樣的情況下，Web3.0領域為什麼要用區塊鏈和智能合約呢？因為區塊鏈和智能合約已經用來支援基於數位和身分認同產生的一系列行為。區塊鏈、智能合約和數位身份，是大家集中考慮和應用的主要部分。數位架構包括數位儲存、數位共享、數位安全性，到目前為止是Web3.0還欠缺的主要部分。

在Web3.0的新環境下，需要有一個去中心化的數位架構。基於此，我提出了三層Web3.0數位架構。

首先是數位的儲存層。在儲存層上是使用層和共用層。再上面是價值層。在儲存層，資料被分散式存儲，裡面牽扯到很多內容，如何有效率、可靠地把用戶資料分散式的儲存起來。共享層，可以找到可共享的數據，在查找過程中如何使用戶的隱私性和數據的隱私性被保護。這三層架構支撐的技術有區塊鏈、智慧合約和數位身分。除此之外，還需要人工智慧、物聯網和協作式邊緣運算系統的支援。

在這樣的Web3.0數位架構下，目前的三層架構發展是什麼？目前的發展僅限於資料儲存層。主要是去中心化的儲存系統的發展，很多年前就已經有分散式的資料儲存系統。這樣的分散式儲存使得使用者可以把資料打散分佈到不同的節點上。如何保持數位身分的對應？在過去的分散式儲存上，又加了區塊鏈。現在有了區塊鏈和分散式儲存之後，用戶首先要付代幣，能把資料儲存到分散式儲存系統中，同時也知道如何取得或尋找資料的方法。區塊鏈的節點主要是用來儲存用戶希望儲存的資料和訊息，在區塊鏈上就能得到代幣，這是現在主要的運作方式。但這還不夠，它欠缺的地方在於：首先，現在的系統主要是數據的存儲系統，沒有考慮到數據的共享和數據的價值分配，以及現在考慮的主要是一般性數據存儲，沒有考慮Web3. 0環境下的特殊資料的存儲，例如語義資料等都沒有被充分研究。

現在Web3.0主要欠缺什麼呢？有兩邊，左邊是區塊鏈的特徵，資料可以到每一個節點，資料是高度結構化的，儲存在區塊鏈上。這些儲存的資料也是開源的。但在Web3.0的環境下，資料應有什麼特徵？首先需要大量的數據，且不是傳統的數據，有圖片、影片等作為使用者的數據資產和Campaign（活動）。我剛剛講的這些數據有非常豐富的語意性，語意性不只是看作簡單的0101的數據。接下來是Web3.0用戶產生的數據，有安全性和私密性要求。這是探索兩邊中間所需要增加的關於Web3.0數位架構所需要的東西。

我們欠缺的是如何能透過安全高效可擴展、可靠的方式來儲存共享和自動分配價值，所需的大量語義豐富、對安全和私密性非常好的數據。

雖然是簡單的一句話，但裡麵包含了許多技術和理論研究成果。大量的資料如何用去中心化的平台實現儲存呢？同時也要確保可靠性、存取高效性，且資料的語意非常豐富。在語意豐富的背景下，是否需要新的查找、打包和共識方法，以及Web3.0資料的隱私和安全性等，在資料共享情況下，提出了新挑戰。

剛剛提了Web3.0的去中心化架構，第一，怎樣能夠有一個去中心化的分散式資料儲存。第二，我們怎麼能夠使得它們被找出、被分享、被使用。

這只是數位架構，放在區塊鏈的環境中，我們還需要一個Text posls（文字位置），包括要去重新設計網絡，因為這是一個區塊鏈的分析儲存查找結構，能不能在網路上給予支持，例如網路協定知不知道Web3.0的儲存語意能夠並到網路協定中。到了上面，就是要提供一些服務層，用來支援Web3.0下面的應用，這是一個完整的Web3.0數位體系結構。

未來，除了數位架構外，Web3.0還包括科學的發現、科學的計算，這時候就需要算力的支持。越來越多的Web3.0應用，包含Metaverse和AIGC都需要AI服務，Web3.0的環境是否要支援資料處理和資料伺服器。 Web3.0是一個整合資料、運算算力和AI服務的生態系統。所以我們看到這張圖，剛講的是數據架構，數據使用時需要算力，算力算出來的結果是處理好的數據，能夠存到數據架構。 AI的服務需要什麼呢？當數據模型被使用時，需要存取這些數據，產生的內容被儲存起來，AI需要算力的支持。所以數據、算力和AI的服務，這三者是有機結合在一起的。在未來的Web3.0世界中，這三個重要的部分要能統一考慮。

我們大學最近申請到了香港一個研究項目，叫協作式邊緣運算。這個理念是去中心化的，可以把分散式算力連結起來組成一個網絡，使得資源可以被共享。使用者在網路的任何節點，連結進來後就可以享受到這個網路裡的數據，計算的算力和AI的服務。這樣的願景與內地提出的算力網類似，但我們的建構是遵循Web3從底層往上建構的，就是各自獨立的運算算力和數據，能夠被連結起來，能夠被分享。在這樣的情況下，對未來的Web3的運算平台和資料平台，我們都可以提供一個技術上或系統上的樣本。這也是我們聯合香港大學開發的項目，希望這個項目對Web3.0的發展有所貢獻。

總結一下。我今天講的內容，第一是Web3.0正在作為技術和應用被湧現出來，對政府來說變得非常重要。支援Web3.0的有區塊鏈、智慧合約，這是不可或缺的。但只靠區塊鏈和智能合約不夠，還需要底層的基礎架構，有資料架構、算力架構和人工智慧架構，來形成完整的生態系統，支援Web3.0。

現在區塊鏈支撐的Web3.0資料架構，也面臨許多挑戰性問題，大量資料的Volume（體積）和Full replication（完全複製），如何有效可擴展的去處理它。 Web3.0豐富的與異性和高度結構化資料之間的平衡，如何可靠且安全地去處理它。最後就是Web3.0環境下的資料和所有資產能夠被貢獻，我們怎麼保證安全性、使用者身分、使用者資料的隱私性，這些都是具有挑戰性的研究主題。

最後是對Web3.0的前景的希冀。將數據、算力和人工智慧服務整合在一個協作式的邊緣智慧平台下——我們希望在不久的將來，可以實現它。

今天就分享到這裡，謝謝大家！