来宾文章：关于去中心化物理基础设施网络（DePIN）

由Hashkey Tokenisation的王普玉和周传伟撰写，翻译为IoTeX的Andrew Law

如果我们可以以极低的成本购买标准化的小型设备（如无线路由器），并且这些设备可以与附近的类似设备进行通信和联网，甚至是由不同国家和地区的人购买的设备，从而形成巨大的物理基础设施网络（如存储、通信、数据网络等），这会给行业带来什么变化？ 有了这种标准化的小型设备，任何人都可以成为网络的共同建设者，同时拥有网络的收益权和治理权。对于用户来说，他们可以随时随地使用这些网络或数据服务，无需许可且费用极低。用户对网络或数据服务的高频使用还可以持续为网络建设者带来被动收入。在没有中心化机构进行组织和协调，也没有复杂的批准流程的情况下，建立了一个由人民拥有的巨大的基础设施网络。这似乎难以实现，但它正在我们周围迅速发生。这种新的经济活动有了一个新术语——去中心化的物理基础设施网络（DePIN）。

一、什么是DePIN？

DePIN是基于PoPW（物理工作证明）、MachineFi等衍生出的一种新的Web3术语。DePIN（去中心化的物理基础设施网络）是指利用代币经济来激励和协调社区成员构建各类物理基础设施网络，遵循“贡献越多，奖励越多”的原则。

了解更多：什么是去中心化的物理基础设施网络（DePIN）？

Messari将DePIN领域分为两个主要部分：1）由无线、地理空间、移动性和能源网络组成的物理资源网络；2）包括存储、计算和带宽网络的数字资源网络。

二、为什么选择DePIN？

在构建数字基础设施时，DePIN充分利用了加密货币在分布式组织中的优势，采用自下而上、低成本和高效的组织方式实现快速网络扩展，克服了自上而下带来的高支出和低效率的继承问题。

1. 传统的中心化物理基础设施网络（CePIN）

基础设施网络的建设通常涉及高成本和多年时间。例如，从2017年到2021年底，中国累计建设并开放了142.5万个5G基站，花费1849亿元人民币。

1. 去中心化的物理基础设施网络（DePIN）

在仅仅31个月内，Helium以分布式方式部署了83.3万个小型基站（热点），覆盖175个国家，并保持每月30,000个热点的增长率。与CePIN相比，DePIN的初始建设成本几乎可以忽略不计。

不论评判Helium的商业模式是否成功，Helium在过去3年中每月维持30,000个热点的增长率，而几乎没有运营成本，这证明了DePIN范式的可行性。

三、如何部署DePIN？

我们进一步从两个方面探讨如何部署DePIN——DePIN生态系统的组成要素和经济模型。

DePIN经济的基本要素

DePIN生态系统的六个基本要素包括物理硬件、激励机制、共识协议、贡献者、代币和DAO社区。

A. 物理硬件

物理硬件可以定义为 DePIN 单元 (DU)，通常是连接 DePIN 网络中物理世界与数字世界的物联网设备。以市场上增长较快的项目为例，分布式街景映射的 DU，即 Hivemapper 是一种标准化的行车记录仪，LoraWAN 网络的 DU，即 Helium 是一个网络矿工（热点），可再生能源网络的 DU，即 Arkreen 是一块太阳能光伏板。为了确保来自不同地区、背景和共识的贡献者能够顺利参与建设 DePIN，DU 需要尽可能满足以下条件：

• DU 应该是标准化和即插即用的
• 贡献者不应需要频繁维护 DU
• DU 成本应与网络规模成反比，因此 DU 成本应尽可能降低。目前不同项目的 DU 价格控制在 $200-500 之间。

B. 激励机制

激励机制是 DePIN 项目快速增长的关键。项目需要将激励机制与贡献者的行为目标对齐，以实现可扩展的基础设施网络发展。此外，项目首先需要根据基础设施类型制定适当的奖励标准，以便可扩展地发展基础设施。例如，为了扩展网络的覆盖区域，Helium 在网络覆盖密度较低的区域的奖励高于在覆盖密度较高的区域。为了防止不当行为，在覆盖密度过低的区域也不提供奖励。因此，为了获得更高的回报，理性的矿工通常会选择在适度密集的区域部署 Helium 矿工。同样，Arkreen 根据发电能力激励贡献者，因此理性的贡献者会在理想的阳光位置安装矿工。一般而言，激励机制的设计需要遵循以下原则：

• 项目应有明确的总体目标和子目标。只有一个总体目标，但可以有多个子目标。但是每增加一个子目标，都会指数级增加理解项目的难度。
• 不同的贡献者应有明确的行为奖励标准（X 以赚取）。贡献者的类型不应过多，每增加一个 X 以赚取，系统复杂性就会增加。
• 分配数量应基于市场总流通量设计规则，以避免代币过度发行导致价格下跌。

C. 共识机制

CePIN 在集中的机构的绝对控制下部署和发展。但 DePIN 是分布式的、无信任的和匿名的，没有集中机构进行组织和协调，因此需要共识机制来帮助所有参与者达成共识，并确保网络的安全性和可持续性。我们所提到的网络安全和可持续性是双层的。第一层是由不同设备互联形成的基础设施网络的安全性和可持续性，即设备是否能够形成基础设施网络并确保其安全和正常运行。这属于项目方在启动 DePIN 项目之前需要全面评估的技术问题。第二层指的是区块链经济活动层的网络安全和可持续性，包括验证物理世界 DU 的真实性及链上 DU 数据的可靠性。如图 3 所示，区块链上的经济活动数据在上链后只能保证不可变性，但无法保证链上数据的真实性。例如，如果设备端数据在上链之前被篡改和伪造，那么在上链后，数据只能保证数据不会再被篡改，但无法保证数据的真实性。因此，我们需要验证者的角色在链合设备数据之前验证数据的真实性。只有所有贡献者认可的数据才能上链，以确保生态系统的可持续性。

这里对共识机制的讨论仅限于第二层，即区块链经济活动层面的网络安全和可持续性，主要包括两个方面：第一，链上记账的公平性和准确性，这也是去中心化协作的基础和生命线；第二，网络上各种节点或数据的真实性，以防止不法分子改变节点位置或发送虚假数据以获取生态奖励。前者是项目方在准备建立自己的区块链时需要考虑的问题，比如 PoW 或 PoS 共识。后者是所有 DePIN 项目方在从技术和算法的角度设计共识机制时需要考虑的内容。例如，Arkreen 项目采用了绿色能源生成证明 (PoGG) 共识机制，粗略流程如下：首先，所有 DU 每 5 分钟采样 PoGG 数据并在本地缓存，每 1 小时向 Arkreen 网络报告 12 条记录。其次，在上一奖励周期结束后，Arkreen 网络使用 VRF（可验证随机函数）方法生成一个随机值，结合当前周期的 DU 属性，筛选出在当前周期有机会获得奖励的矿工。接下来，Arkreen 网络验证 PoGG 数据的可信度，剔除被判断为伪造数据的 DU。最后，根据合格 DU 的权重分配当前周期的奖励。通过上述 PoGG 方法，Arkreen 确保了网络数据的真实性和可靠性。通常，DePIN 共识机制的设计需要遵循以下原则：

• DePIN 共识机制设计遵循物理工作证明原则
• 证明是共识方法，物理工作是共识对象，例如 Helium 的物理工作是覆盖，Filecoin 的物理工作是复制和时空
• 为了实现系统自组织和保持系统可持续性，DePIN 项目所需的物理工作需要反复证明
• 对于证明设计没有最佳解决方案，需要从技术和算法层面进行设计，验证物理工作的方式需要长期迭代和验证
• 所有共识规则嵌入在 DU 芯片中，共识过程自动完成，不需要 DU 所有者的任何操作，但任何人都可以验证共识过程的真实性和可靠性。

D. 贡献者

贡献者通常被分为以下 6 类：

• DePIN 项目发起人：DePIN 通常有一个机构或几个人作为项目发起人。他们负责早期的 DU 技术开发、系统开发、链上合约部署、DePIN 社区发展等。在代币分配中，DePIN 项目发起人保留一定比例的代币作为奖励。
• DU 所有者：DU 是通过社区指定渠道购买的标准化小设备。DU 所有者也称为矿工。根据共同目标，DU 所有者可以在当前收益较高的地点安装设备参与网络建设，这一过程称为 DePIN 挖矿。
• DU 真实性验证者：在无信任环境中，确保不同矿工持有的设备根据系统规则正常运行是非常重要的。这对物理基础设施网络的稳定性有着非常重要的影响。单纯地将设备数据链接，只能保证数据上链后的不可变性，但无法保证链上数据的真实性。因此，需要验证者的角色来参与验证设备数据的真实性，遵循特殊规则。只有所有贡献者认可的数据才能上链，以确保生态系统的可持续发展。
• 社区治理者：公平、开放和透明在去中心化协作的治理中非常重要。为了防止治理不当，治理者通常需要抵押一定数量的代币。治理权与抵押代币数量和抵押期限有关，实现治理者与生态系统利益之间的强绑定关系。
• 项目投资者：与传统企业一样，项目仍然依赖外部投资机构的支持，以满足在代币发行前项目发起人技术和业务方面的支出。投资机构通常以项目发起人的股权或项目代币分配获得奖励。对于股权，投资机构需要在项目发起人首次公开募股后退出，或者项目方面通过未来收入或股权代币化通过 STO 发行退出。对于项目代币分配，代币通常在 2-4 年内线性解锁。
• 其他：项目方通常保留 3-5% 的代币以奖励生态系统顾问，或奖励那些发现系统技术漏洞的机构或个人。贡献者类型可能因项目类型而异。

E. 代币

如果共识是链上项目的基础，那么代币就是经济体系的命脉。从Web3项目创意、技术开发，到后续运营、生态发展、社区等，所有的价值将以代币的形式体现出来。通过小峰博士的“三代代币”模型理解DePIN项目——NFT是DU的数字证明，效用代币代表DePIN的使用权，而安全代币代表真实实体的股权（创始机构、DU制造商或其他）。DePIN项目通常会使用一到两个效用代币来捕捉生态价值，具有以下特征：

• 代币通常通过奖励或空投无偿分发给贡献者。
• 代币的发行速率需要与总经济活动的增长速率相匹配。
• 代币在生态系统中作为支付工具或治理凭证使用。
• 代币通过交易费用、创始团队的回购等方式再流回。一部分回流的代币根据规则被销毁，从而使总供应量持续减少，实现经济体系处于通缩状态。
• 代币所捕获的价值来源于真实世界资产（RWA）。由于高频的二级市场交易，价格会波动。为了让参与者专注于经济活动本身，代币的资产和货币功能通常会分开，以隔离价格波动对市场应用面的影响。一种典型的方法是锚定美元稳定币用于支付，而这样的稳定币只能通过燃烧资产功能的效用代币获取。

F. DAO社区

在一个去中心化的自组织DAO模型中，任何人都可以随时提出各种关于DePIN项目发展的提案或参与各种事务的决策投票。为了防止治理攻击，参与提案或投票的治理者通常与DePIN项目有很强的绑定关系。也就是说，任何导致损失的负面治理都需要由治理者承担。一种典型的方法是根据质押效用代币的数量和时间来确定治理者的权利。DePIN DAO社区通常需要管理以下内容：

• 对合格DU供应商名单的投票
• DePIN技术实施提案及投票
• 影响DePIN经济模型的参数提案及投票
• 经济模型迭代提案及投票

经济模型

在互联网平台经济中，人们习惯于讨论商业模型，但很少讨论经济模型。有些人甚至混淆了商业模型和经济模型的概念。然而，在Web3经济系统中，我们可以看到这两个概念的本质区别，因为每个Web3项目都有自己的货币系统。在Web3项目中，商业模型描述了一个项目如何创造、交付和捕获价值，而经济模型描述了代币本身的供需模型和货币政策模型。Web3经济模型和商业模型并非独立，因为经济模型需要商业模型来承载，而商业模型则决定了如何调节经济模型。Ontology的首席经济学家邹传伟将经济模型的设计分为以下步骤：

• 思考经济故事
• 细化经济模型的“支架”
• 确定代币化的对象和使用案例，包括支付工具
• 确定公共商品的融资机制
• 在去中心化、无信任的环境下为每个参与者制定激励措施
• 确定价值捕获的有效性
• 选择代币的二级市场并评估其影响
• 细化经济模型的细节，并根据用户需求和风险控制持续迭代。在设计DePIN经济模型时，以下9个问题帮助项目和专业人士思考如何设计经济模型：
• 项目的路线图是什么？
• 网络上支持流通的商品有哪些？
• 相关商品的供给者和需求者是谁？他们最大化收益的目标是什么？
• 代币在商品流通中扮演的角色是什么？
• 代币是如何发行的？如何反映物理工作证明原则？
• 代币有哪些使用？又是如何回流的？
• 如何激励早期贡献者？
• 通过DAO期望实现什么目标？
• 网络中存在哪些不稳定因素？

IV. 总结

DePIN通过代币以真实世界资产（RWA）的形式捕获物理基础设施的价值。以自下而上、自组织的方式，通过经济机制吸引用户，充分发挥分布式经济的规模经济。相比之下，DePIN仍处于非常早期的阶段，其商业模型和经济模型有望快速演变。尽管DePIN向我们展示了许多可能性，但它并非万能。通过研究诸如Helium和Filecoin等早期项目，我们可以发现，现有的商业模型和技术障碍仍需克服，并且并不适用于所有场景。总结如下：

1. DePIN适合单一基础设施场景，避免多场景迭代，即避免“兼而有之”。由于DePIN涉及物理设备之间的交互，项目目标和参与规则应尽可能简化，以降低理解门槛，避免因复杂规则导致的理解偏差，避免出现贡献者的行为与整体项目目标相悖的情况。
2. 如果在物理基础设施网络的建设中涉及人类管理和操作的链接，则DePIN模型不适用。从供应链的四个流动（贸易流、物流流、资本流、信息流）的角度来看，只有DU买卖链的物流部分可以在链上完成，以减少构建分布式物理基础设施网络时的摩擦。每增加一个链外活动意味着需要以集中方式解决DePIN经济活动中的一些摩擦，这可能会削弱分布式商业的规模经济。
3. 在项目开发的初始阶段，难以证明分布式经济的规模经济。只有当网络超过某一阈值（称为“临界质量”）时，才能证明分布式组织在规模扩张和价值创造方面的优势。如图4所示，只有在达到临界质量（两条线的第二次交叉点）后，才能实现分布式组织在规模扩张和价值创造方面的优势。因此，在达到临界质量之前，DePIN项目仍然依赖核心团队以弱中心化的方式部署DePIN节点并促进网络。在达到临界质量后，核心团队通常会过渡到社区，网络治理则同时移交给社区治理，以分散的方式实现增长，从而增强网络效应。

此外，当前DePIN的发展仍然局限于网络建设阶段，需求侧的普遍应用尚未开启。在未来，DePIN项目在推动需求侧时将面临哪些问题和瓶颈，还有待观察，直到DePIN生态系统的商业和经济循环真正连接起来。

来源：前瞻新闻

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