Desde a popularidade dos ativos ERC-20 no espaço da blockchain em 2017, a Web3 entrou numa era de emissão de ativos com baixas barreiras. Vários projetos têm emitido tokens personalizados ou NFTs através de métodos como IDO e ICO, muitas vezes com problemas de forte manipulação de preços ou falta de transparência. Os rug pulls tornaram-se frequentes, com muitos a verem os ICOs e IDOs como oportunidades ideais para enganar investidores.

Hoje em dia, as IDOs e ICOs convencionais expuseram completamente as suas falhas em termos de justiça. As pessoas têm há muito tempo esperado por um protocolo de emissão de ativos mais equitativo e confiável para resolver os muitos problemas que surgem durante os eventos de geração de tokens de novos projetos (TGEs). Embora alguns projetos inovadores tenham proposto unilateralmente os seus próprios “modelos econômicos justos”, estes frequentemente carecem de adoção generalizada e acabam sendo vistos como “casos específicos” em vez de “um conjunto de protocolos abstraídos.”

Então, que tipo de modelo seria uma maneira mais justa e confiável de distribuir ativos? Que tipo de solução poderia servir como um protocolo universal? Este artigo apresentará Cellula, que oferece uma nova perspectiva para resolver os problemas mencionados. Eles implementaram uma camada de distribuição de ativos que simula a Prova de Trabalho (PoW), usando,Prova virtual de trabalho (vPOW)para "mineificar" o processo de distribuição de ativos, imitando o Bitcoin para alcançar um paradigma de alocação de ativos mais justo.

Embora muitos vejam este projeto como GameFi, uma vez que as recompensas in-game distribuídas podem ser definidas para qualquer tipo de token, Cellula poderia teoricamente servir como uma plataforma de distribuição de ativos com efeitos de PoW. Isso traz perspectivas mais amplas e espaço imaginativo para a emissão de ativos Web3, e poderia até ser chamado de "um experimento social em homenagem à mineração de Bitcoin".

POW e vPOW: Sorteios de loteria com resultados imprevisíveis

Na verdade, quer seja POW ou POS autêntico, ou o vPOW que vamos falar hoje, a essência é estabelecer um conjunto de algoritmos com resultados de saída imprevisíveis/difíceis e realizar 'sorteios' através dos resultados de saída. Os mineradores de BTC devem construir um bloco que cumpra as condições restritivas localmente e enviá-lo a todos os nós da rede para passar pelo consenso antes de poderem receber a recompensa do bloco. Quanto à restrição, o Hash do bloco construído deve cumprir requisitos especiais, como o prefixo sendo 6 zeros.

Uma vez que o resultado da geração do Hash do bloco é imprevisível/difícil de prever, para construir um bloco que satisfaça as condições, os parâmetros de entrada de um determinado algoritmo só podem ser constantemente alterados. Este processo requer força bruta e tem um alto impacto no equipamento de hardware do minerador. Requer.

Em suma, a mineração de BTC utiliza a imprevisibilidade do algoritmo de hash SHA-256 para implementar um sistema de "sorteio de loteria" no qual os mineiros em toda a rede participam online. Este design garante que, à custa de eletricidade, a participação seja sem permissão em sua forma.

Além disso, o POW é um método mais justo de distribuição de ativos. É muito mais difícil para as partes do projeto controlar os ativos na cadeia pública POW do que na cadeia pública POS. Em muitas cadeias públicas POS ou soluções IC0 e ID0, há muitos casos em que as partes do projeto controlam o mercado de forma coerciva.

(Solana, sob a manipulação da FTX, aumentou quase 500 vezes apenas em 2020~2021, o que é extremamente desfavorável para operadores de validação que entraram no mercado mais tarde)

Por exemplo, sob a manipulação da FTX e do SBF, o preço da Solana disparou quase 1000 vezes de 2019 a 2021. Muitos operadores de nós validadores da Solana foram investidores iniciais, adquirindo seus tokens a um custo quase zero. Isso prejudicou severamente a justiça da distribuição de ativos. Embora haja espaço para equipes de projetos manipularem o mercado em POW, a extensão geralmente é muito menor do que em POS.

O problema é que, uma vez que o POW é frequentemente aplicado a blockchains públicas subjacentes em vez da camada de emissão de ativos dos DApps, podemos simular o efeito do POW com uma solução on-chain? Se sim, podemos implementar um protocolo de distribuição de ativos mais justo e confiável do que esquemas altamente controlados como ICO e IDO. Combinado com alguns cenários de jogo, podemos criar projetos interessantes de GameFi (embora os casos de uso reais não se limitem a jogos, também pode fornecer um esquema de distribuição de ativos justo para outros projetos).

Portanto, a chave é como podemos simular o efeito do POW na camada de emissão de ativos on-chain? No projeto GameFi Cellula apresentado neste artigo, o famoso algoritmo "Jogo da Vida de Conway" é introduzido para alocar poder computacional a entidades digitais virtuais na cadeia (chamadas "BitLife"). Simplificando, é como ter um grupo de pessoas cultivando aglomerados de células em suas próprias placas de Petri. Com o tempo, quem tiver mais células sobreviventes em sua placa de Petri terá mais poder de mineração após conversão e terá maior probabilidade de receber recompensas de mineração.

Em resumo, Cellula substitui o cálculo tradicional de hash de POW por outro método de cálculo imprevisível/difícil de prever, substituindo a forma de 'Trabalho' em 'Prova de Trabalho'. Na visão da Cellula, a chave está em como obter uma placa de Petri (BitLife) com mais células sobreviventes, e a evolução do estado do BitLife requer o consumo de recursos computacionais. Essencialmente, ele transforma o algoritmo de hash executado na mineração de BTC em um algoritmo específico para simular o Jogo da Vida de Conway, chamado vPOW (Prova de Trabalho Virtual).

Vamos aprofundar mais no design do mecanismo do vPOW. Tenho que dizer, muitos dos detalhes aqui são muito interessantes. Podemos dizer que uma das coisas que a Cellula está a fazer é simular o modelo de cadeia da indústria mineira do BTC através das cadeias de negociação on-chain de NFT.

O Núcleo do vPOW: Conway Game of Life e BitLife

Antes de nos aprofundarmos no design do mecanismo de Cellula, vamos primeiro olhar para o núcleo mais importante do vPOW: Conway's Game of Life. Pode ser rastreado até o conceito de John von Neumann de "autômatos celulares" proposto em 1950, e então o matemático John Conway propôs formalmente "Conway's Game of Life" em 1970, usando algoritmos para simular a evolução da vida na natureza.

Imagine uma placa de Petri dividida em uma grade de pequenos quadrados. Em seguida, "inicializamos" a placa de Petri colocando células vivas em alguns quadrados. Depois disso, os estados de vida e morte dessas células evoluirão ao longo do tempo, formando gradualmente aglomerados celulares complexos (você pode imaginar como o mofo se reproduz). Este é essencialmente um jogo de grade bidimensional com regras muito simples:

• Cada célula tem dois estados: viva ou morta, assim como em Minesweeper, e cada célula interage com as células nos oito quadrados ao seu redor.
• Se uma célula está viva, mas existem menos de 2 células vivas nas 8 grades circundantes (0 ou 1), a célula entra em um estado morto.
• Se uma célula está viva e existem 2 ou 3 células vivas ao seu redor, a célula permanece viva.
• Se uma célula está viva e existem mais de 3 células vivas ao seu redor, a célula entra em um estado morto (simulando um cenário onde há muitas formas de vida e elas competem por recursos).
• Se a célula atual está morta, mas há 3 células vivas ao seu redor, a célula torna-se viva (simulando a proliferação celular).

Então, é muito simples. Dado um padrão inicial de estados de células em uma placa de Petri bidimensional, e seguindo as regras acima, os estados das células evoluirão e iterarão continuamente ao longo do tempo, produzindo uma infinidade de resultados. Você pode até usar o Jogo da Vida de Conway para simular os efeitos de um computador.

Por exemplo, a vida/morte de cada célula na placa de Petri corresponde ao binário 0/1. Você pode tratar o estado inicial das células como "parâmetros de entrada", e a vida ou morte de cada célula (0 ou 1) representa os dados de entrada. Então, o estado da célula começará a evoluir de acordo com o padrão inicial, e cada rodada de mudança de estado é equivalente a um passo no processo de cálculo. O estado obtido após um período de tempo pode ser considerado como a "saída".

Desde que o padrão inicial apropriado seja arranjado, o Jogo da Vida de Conway pode gerar resultados específicos após várias gerações de evolução. Devido à miríade de padrões iniciais, suas características podem ser usadas para simular sorteios de loteria. Podemos definir restrições e cada jogador seleciona aleatoriamente um lote de padrões iniciais. Após 100 gerações de evolução, o proprietário da placa de Petri cujos resultados de saída atendam a certas características xx é elegível para a recompensa. Isso é bastante semelhante à ideia de mineração de BTC:

“O sistema primeiro define que tipo de resultados de saída atendem aos requisitos e os participantes inserem valores iniciais aleatórios no algoritmo fornecido, tentando obter resultados de saída que atendam aos requisitos.” Como há um número enorme de parâmetros de entrada iniciais para tentar (quase astronômico), você precisa se esforçar muito para ter sorte e ganhar o prêmio. Essa é a lógica da prova de trabalho: os mineradores devem fazer um certo trabalho para obter uma recompensa.

Depois de compreender as ideias básicas de Cellula e o Jogo da Vida de Conway, vamos olhar para os seus detalhes específicos de design. Cellula divide a mencionada "placa de petri" em 9 * 9 = 81 quadrados, e cada quadrado tem dois estados de vida/morte (correspondendo a 0 e 1 binário). Deste modo, de acordo com as permutações e combinações, existem 2^81 estados iniciais de células na placa de petri, o que é igual ao quadrado de 1 trilhão (basicamente um número astronómico).

Então, o que os jogadores precisam fazer é escolher o padrão inicial (parâmetros de entrada) da placa de Petri. BitLife atua como a entidade da placa de Petri (na verdade, um NFT) e contém 81 quadrados, com uma célula colocada em cada quadrado (que pode ter dois estados de vida ou morte, e um quadrado vazio é equivalente a uma célula morta). Então, cada 3*3=9 quadrados adjacentes no BitLife constituem um BitCell, e cada BitLife é composto por 2-9 BitCells (se o BitLife que você construir não tiver BitCells suficientes, alguns lugares ficarão vazios, e o padrão é que todas as células estejam mortas).

Com base em combinações, um BitCell (uma grade 3x3) tem 2^9 padrões iniciais. Os jogadores selecionam e combinam aleatoriamente diferentes padrões para formar uma BitLife. Simplificando, é como escolher aleatoriamente um padrão inicial para sua placa de Petri. Como mencionado anteriormente, existem um total de 2^81 padrões iniciais, um número astronômico. Essa vasta escolha se assemelha ao cenário de mineração de BTC usando SHA-256.

O estado da célula do BitLife muda com o aumento da altura do bloco. Cellula aloca a potência de cálculo com base no estado do BitLife em diferentes alturas de bloco. Em uma determinada altura de bloco, um BitLife com mais células vivas tem mais potência de cálculo, criando efetivamente uma máquina de mineração virtual.

Para dar um exemplo concreto, os participantes da Cellula pretendem enumerar exaustivamente os 2^81 padrões iniciais do BitLife off-chain para prever o estado evoluído de cada padrão e verificar se cumprem os requisitos do sistema de recompensa. Suponhamos que a altura do bloco atual seja 800 e o sistema exija que, até a altura do bloco 1000, o BitLife com mais células vivas receba a maior recompensa. Os participantes têm então um objetivo claro:

Na altura do bloco 800, preciso adquirir um padrão BitLife que na altura do bloco 1000 terá mais células vivas do que outros BitLifes.

Esta é essencialmente a jogabilidade principal da Cellula. O seu objetivo é construir ou comprar de outros o BitLife mais provável de ganhar recompensas de mineração. Este modelo permite que os utilizadores comuns e avançados desenvolvam as suas próprias máquinas de mineração, vendam-nas a outros ou comprem máquinas de mineração de outros. Se quiser criar a sua própria máquina de mineração, deve simular a evolução de diferentes estados de padrões BitLife off-chain, o que consome recursos computacionais. Se optar por comprar máquinas de outros, está essencialmente a comprar BitLifes de diferentes padrões iniciais, o que requer que avalie independentemente as alterações de estado futuras destes BitLifes, tornando assim necessárias as cálculos off-chain. Este é um aspecto particularmente intrigante do design do jogo da Cellula.

Depois de entender o mecanismo principal do jogo, vamos explorar mais detalhes: Na verdade, as células vivas em BitLife podem transbordar além da grade inicial de 9x9, com o número de células vivas potencialmente excedendo em muito 9x9, sem limitações de fronteira. Como mostrado, se um BitLife contém um número crescente de células ativas, seu poder de mineração alocado também aumentará. Por outro lado, se a escolha de padrão inicial para o BitLife for ruim, resultando em menos células vivas, seu poder de computação diminuirá.

Em seguida, o sistema distribui recompensas de mineração (chamadas de pontos de energia no jogo) a cada 5 minutos com base na participação do poder de computação de cada BitLife na rede.

Em Cellula, o processo de sintetizar o BitLife é semelhante a "fabricar" uma nova máquina de mineração. Já mencionamos anteriormente que a entidade BitLife é um NFT. Uma vez criado na blockchain, o BitLife requer uma operação de "carregamento" para ativar a mineração. Cada carregamento é válido por 1, 3 ou 7 dias, requerendo uma pequena taxa e precisa ser renovado após a expiração.

Vale ressaltar que, para incentivar os usuários a carregar seus BitLifes com frequência, a Cellula implementou um recurso de "loteria de carregamento". Cada vez que você inicia uma operação de carregamento, pode ser selecionado aleatoriamente para receber recompensas adicionais (separadas das recompensas de mineração). Este design será brevemente introduzido mais adiante na seção do algoritmo Analysoor.

De acordo com as regras oficiais da Cellula, a cunhagem de BitLifes com 3x3 BitCells (81 pequenos quadrados) foi descontinuada, com mais de 1,5 milhões de BitLifes cunhados. Novos usuários podem comprar BitLifes no mercado secundário e se envolver na mineração de carregamento. A explicação oficial para a cunhagem limitada é manter a estabilidade do ecossistema do jogo, impedindo que os cientistas cunhassem infinitamente NFTs BitLife, o que desvalorizaria as máquinas de mineração.

Além disso, no futuro, a Cellula irá apresentar funções semelhantes às dos fabricantes de máquinas de mineração. Essas funções serão baseadas em permissões, exigindo staking de tokens, canais de venda públicos e um certo tamanho e influência comunitária. Esses fabricantes serão responsáveis por cunhar e vender BitLifes contendo 4x4 BitCells, que incluem 16x9=144 pequenos quadrados. A quantidade de BitLifes que um fabricante pode cunhar será limitada pela quantidade de tokens staked por eles.

Explicámos amplamente os conceitos centrais envolvidos no vPOW. A essência do vPOW reside num modelo computacional baseado em regras pré-definidas, onde os participantes podem envolver-se em competição através de estratégias otimizadas, transformando a emissão e distribuição de ativos em algo gamificado. Cellula simula a forma operacional do mercado de máquinas de mineração BTC, substituindo a forma de tarefa computacional em prova de trabalho. Como o método de distribuição de poder de mineração pode ser ajustado dinamicamente, nenhum padrão BitLife é globalmente ótimo. O BitLife com mais células vivas hoje pode ser ultrapassado por outros amanhã, levando a fenómenos emergentes complexos e estratégias dinâmicas.

Algoritmo de Lotaria Analysoor e Curva de Preços Exponencial VRGDA

Nas secções anteriores, mergulhámos na mecânica principal do Jogo da Vida de Conway e do Cellula. Agora, vamos explorar alguns dos outros elementos de design dentro do jogo. Como mencionado anteriormente, o Cellula apresenta um sistema de lotaria de carregamento que utiliza um algoritmo de geração de números aleatórios chamado Analysoor. Ao usar hashes de bloco como parâmetros de entrada para o gerador de números aleatórios, o algoritmo seleciona vencedores entre aqueles que carregaram seus BitLifes dentro de cada bloco, introduzindo um mecanismo semelhante a uma lotaria.

Por exemplo, no design da Analysoor, o hash do bloco atual da cadeia BNB pode ser uma longa string como 6mjv.... contendo quatro números: 6, 2, 1, 6. Com base na ordem deles na string, os primeiros e últimos números são 6, que são pares, então a contagem prossegue a partir do início. O número 6 corresponde à 7ª transação (a contagem começa em 0), selecionando assim o 7º jogador cobrador no bloco atual como o vencedor. O design pode ser mais flexível; este é apenas um exemplo. Este algoritmo de loteria baseado em aleatoriedade incentiva efetivamente os jogadores a cobrar mais, impulsionando a atividade do ecossistema do jogo.

Além disso, no modelo de transação completo da Cellula, há um problema: uma vez que um determinado padrão de BitLife é cunhado por um jogador proeminente, seu esquema de combinação de BitCell se torna público, permitindo que outros “siga o exemplo” e cunhe BitLife usando a mesma combinação. Isso pode levar a um fenômeno em que muitas pessoas seguem a tendência, afetando severamente a aleatoriedade dos resultados do jogo. Para resolver isso, a Cellula introduz Leilões Holandeses Graduais de Taxa Variável (VRGDAs), um algoritmo de precificação desenvolvido pela Paradigm. Ele ajusta dinamicamente os preços - aumentando-os quando a cunhagem excede as expectativas e diminuindo-os quando fica aquém.

Suponha que a expectativa inicial seja criar 10 NFTs do tipo A diariamente, começando em 1 CKB. No 5º dia, a expectativa é ter criado 50 NFTs do tipo A, mas devido a muitos seguidores, a criação atinge 70, o equivalente à meta do 7º dia. Para regular isso, a curva de precificação exponencial rapidamente eleva o preço de criação, aumentando o preço unitário para 4 CKB para conter a criação.

Se, até ao 15º dia, apenas tiverem sido cunhadas 120 moedas (em vez das 150 esperadas), os preços serão reduzidos para estimular a cunhagem.

Neste cenário, quando um certo tipo de BitLife é cunhado em grandes quantidades ao longo de um curto período, o seu preço de cunhagem aumentará exponencialmente. Esta rápida subida de preço pode eficazmente dissuadir a imitação excessiva por parte dos jogadores.

Resumo: Visualizando a Cellula a partir da perspectiva de um jogador

Depois de discutir os designs principais do Cellula, vamos considerar este mecanismo de jogo imaginativo da perspectiva de um jogador. No vPOW, existem muitos participantes, cada um com estratégias diferentes. Tome o mercado de emissão primária como exemplo. Um "cientista" pode escrever código para combinar diferentes BitCells e encontrar um BitLife com maior poder computacional, obtendo assim recompensas de mineração mais altas. Enquanto isso, alguns jogadores MEV monitoram eventos de cunhagem na cadeia, e quando percebem um cientista notável cunhando um certo tipo de BitLife, seguem o exemplo e cunham em grande quantidade.

No entanto, devido à existência do algoritmo de precificação exponencial da VRGDAs, o preço de cunhagem de um único tipo de BitLife pode subir exponencialmente. Isso efetivamente dissuade os cientistas (atuando como uma medida de combate ao ataque Sybil) e também precifica as máquinas de mineração BitLife. Se um tipo de máquina de mineração tem alta capacidade de computação, seu preço de cunhagem/produção também será alto, influenciando seu preço no mercado secundário e em toda a cadeia de suprimentos.

Comparável ao processo de emissão das máquinas de mineração de BTC, quando um cientista descobre uma BitLife com alta capacidade computacional, é semelhante a uma empresa de mineração desenvolvendo um novo chip. Quando os jogadores de MEV seguem e cunham, é como um distribuidor primário definindo o preço da máquina de mineração, e as transações subsequentes no mercado secundário se assemelham a investidores de varejo comprando equipamentos dos distribuidores.

A diferença é que, em comparação com o desenvolvimento de máquinas de mineração do mundo real, os cientistas podem descobrir novas BitLife muito mais rapidamente, e qualquer um pode participar da evolução do estado BitLife. Isso reduz significativamente a barreira para o desenvolvimento de máquinas de mineração, dando a todos a chance de se tornar um 'cientista', o que é mais amigável para a maioria e impossível na cadeia de produção de mineração do mundo real.

Para a própria equipa do projeto, a adoção de um esquema de distribuição de ativos do tipo POW enfraquece o seu poder, de modo que nem os cientistas, as equipas do projeto, nem os jogadores comuns possam controlar unilateralmente o mercado. Nas fases de cunhagem e emissão de máquinas de mineração, emerge um jogo trilateral, sem que nenhum lado seja capaz de monopolizar completamente o mercado, formando um equilíbrio dinâmico.

Globalmente, comparado com a cadeia de indústria de máquinas de mineração de BTC, a abordagem da Cellula é um experimento social mais interessante.

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