1. ভূমিকা
এই গবেষণাপত্রটি অপটিক্যাল প্রুফ অফ ওয়ার্ক (oPoW) উপস্থাপন করে, যা একটি অভিনব কনসেনসাস অ্যালগরিদম, যেটি বিটকয়েনের SHA256-এর মতো ঐতিহ্যবাহী বিদ্যুৎ-নিবিড় প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক (PoW) ব্যবস্থার অন্তর্নিহিত গুরুত্বপূর্ণ স্কেলেবিলিটি, পরিবেশগত ও কেন্দ্রীকরণের ত্রুটিগুলো সমাধানের জন্য নকশা করা হয়েছে। লেখকরা যুক্তি দেন যে, যদিও PoW-এর নিরাপত্তা যাচাইযোগ্য একটি অর্থনৈতিক ব্যয় আরোপের উপর নির্ভর করে, তবুও এই ব্যয়ের মূলত পরিচালনাগত (বিদ্যুৎ) হওয়ার চেয়ে মূলধনী (হার্ডওয়্যার) হওয়ার কোনো মৌলিক কারণ নেই। oPoW সিলিকন ফোটোনিক্স-এ অগ্রগতির সুযোগ নিয়ে একটি মাইনিং প্রক্রিয়া তৈরি করে যেখানে প্রধান ব্যয় হলো হার্ডওয়্যার (CAPEX), যা শক্তি খরচ (OPEX) আমূলভাবে হ্রাস করে।
2. ঐতিহ্যবাহী PoW-এর সমস্যা
হ্যাশক্যাশ-ভিত্তিক বিটকয়েনের নিরাপত্তা মডেলটি শক্তিশালী প্রমাণিত হলেও এর উল্লেখযোগ্য অসুবিধাগুলো রয়েছে:
- শক্তি নিবিড়তা ও পরিবেশগত প্রভাব: মাইনিং মাঝারি আকারের দেশগুলোর সমতুল্য বিদ্যুৎ খরচ করে, যা টেকসইতা নিয়ে উদ্বেগ সৃষ্টি করে।
- ভৌগোলিক কেন্দ্রীকরণ: খনি শ্রমিকরা সস্তা বিদ্যুতের অঞ্চলে (যেমন, ঐতিহাসিকভাবে চীনের কিছু অংশ) জড়ো হয়, যা একক ব্যর্থতার বিন্দু তৈরি করে এবং নিয়ন্ত্রক দমন বা পার্টিশন আক্রমণের প্রতি সংবেদনশীল করে তোলে।
- অর্থনৈতিক অস্থিরতার সংযোগ: নেটওয়ার্ক হ্যাশরেট বিটকয়েনের মূল্যের প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল। মূল্য হ্রাস মাইনিংকে অলাভজনক করে তুলতে পারে, যার ফলে মাইনারদের দ্রুত প্রস্থান এবং নেটওয়ার্ক নিরাপত্তার সম্ভাব্য হ্রাস ঘটতে পারে।
3. অপটিক্যাল প্রুফ অফ ওয়ার্ক (oPoW) ধারণা
oPoW মাইনিংয়ের জন্য ইলেকট্রনিক থেকে ফোটোনিক কম্পিউটেশনে পরিবর্তনের প্রস্তাব করে। এটি বিদ্যমান হ্যাশক্যাশ-সদৃশ প্রোটোকলের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হওয়ার জন্য নকশা করা হয়েছে কিন্তু ফোটোনিক কো-প্রসেসরের জন্য অপ্টিমাইজ করা হয়েছে।
3.1 মূল অ্যালগরিদম ও হার্ডওয়্যার
অ্যালগরিদমটির জন্য মাইনারদের একটি নন্স খুঁজে বের করতে হবে যাতে ব্লক হেডারের হ্যাশ একটি নির্দিষ্ট টার্গেট পূরণ করে। মূল উদ্ভাবনটি হলো যে হ্যাশ ফাংশনটি একটি সিলিকন ফোটোনিক ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (PIC) ব্যবহার করে গণনা করা হয়। এই সার্কিটগুলি গণনা সম্পাদনের জন্য ইলেকট্রনের পরিবর্তে আলো (ফোটন) ব্যবহার করে, যা অনেক ক্রিপ্টোগ্রাফিক ফাংশনের অন্তর্নিহিত ম্যাট্রিক্স গুণনের মতো নির্দিষ্ট, সমান্তরালীকরণযোগ্য কাজের জন্য শক্তি দক্ষতা ও গতিতে কয়েক গুণ উন্নতি প্রদান করে।
গবেষণাপত্রটি একটি প্রোটোটাইপ (চিত্র ১) উল্লেখ করে কিন্তু উল্লেখ করে যে প্রযুক্তিটি বাণিজ্যিকভাবে উদীয়মান সিলিকন ফোটোনিক কো-প্রসেসরের উপর ভিত্তি করে তৈরি, যা প্রাথমিকভাবে AI/ML ওয়ার্কলোডের জন্য লক্ষ্যবস্তু ছিল।
3.2 অর্থনৈতিক মডেলের পরিবর্তন
oPoW মাইনিং খরচের কাঠামোকে উল্টে দেয়:
- ঐতিহ্যবাহী PoW: খরচ ~ ৯০% OPEX (বিদ্যুৎ), ১০% CAPEX (ASICs)।
- oPoW: খরচ ~ ১০% OPEX (বিদ্যুৎ), ৯০% CAPEX (ফোটোনিক হার্ডওয়্যার)।
এর গভীর প্রভাব রয়েছে: স্ট্যান্ডার্ড পাওয়ার আউটলেট আছে এমন যেকোনো জায়গায় মাইনিং সম্ভব হয়ে ওঠে, যা সস্তা বিদ্যুতের ভৌগোলিক কব্জা ভেঙে দেয়। নিরাপত্তা আরও স্থিতিশীল হয়ে ওঠে কারণ হ্যাশরেট অস্থির বিদ্যুতের মূল্যের পরিবর্তে টেকসই হার্ডওয়্যার সম্পদের সাথে যুক্ত থাকে।
4. প্রযুক্তিগত বিবরণ ও গাণিতিক ভিত্তি
যদিও গবেষণাপত্রটি সম্পূর্ণ মালিকানাধীন অ্যালগরিদম প্রকাশ করে না, এটি রূপরেখা দেয় যে oPoW একটি পরিবর্তিত হ্যাশ ফাংশন $H'(x)$-এর উপর ভিত্তি করে তৈরি, যা যাচাইয়ের জন্য একটি স্ট্যান্ডার্ড হ্যাশ (যেমন, SHA256) এর সাথে গণনাগতভাবে সমতুল্য কিন্তু বিশেষভাবে একটি ফোটোনিক প্রসেসরে সবচেয়ে দক্ষভাবে গণনা করার জন্য নকশা করা হয়েছে।
oPoW-এর "কাজ" সম্ভবত এমন একটি সমস্যা সমাধান জড়িত যা একটি PIC-এ ম্যাক-জেন্ডার ইন্টারফেরোমিটার (MZI) মেশ দ্বারা সম্পাদিত অপারেশনের সাথে সুন্দরভাবে ম্যাপ করে, যা ফোটোনিক ম্যাট্রিক্স প্রসেসরের একটি সাধারণ আর্কিটেকচার। গণনাটিকে একটি সমাধান ভেক্টর $\vec{s}$ খুঁজে বের করার মতো করে ফ্রেম করা যেতে পারে যাতে:
$\vec{o} = M \cdot \vec{s} + \vec{n}$
যেখানে $M$ হলো ফোটোনিক সার্কিট দ্বারা বাস্তবায়িত একটি বড়, নির্দিষ্ট ম্যাট্রিক্স, $\vec{s}$ হলো ইনপুট (ব্লক ডেটা ও নন্স থেকে প্রাপ্ত), এবং $\vec{o}$ অবশ্যই একটি টার্গেট শর্ত পূরণ করতে হবে (যেমন, এর হ্যাশে অগ্রণী শূন্য)। নয়েজ ভেক্টর $\vec{n}$ অন্তর্নিহিত ভৌত বৈশিষ্ট্যগুলো উপস্থাপন করতে পারে। সঠিক $\vec{s}$-এর অনুসন্ধান ব্রুট-ফোর্স, কিন্তু প্রতিটি মূল্যায়ন ডেডিকেটেড হার্ডওয়্যারে অত্যন্ত দ্রুত ও কম-শক্তির।
5. প্রোটোটাইপ ও পরীক্ষামূলক ফলাফল
গবেষণাপত্রটি চিত্র ১: oPoW সিলিকন ফোটোনিক মাইনার প্রোটোটাইপ উপস্থাপন করে। বিবরণটি একটি ল্যাব-স্কেল সেটআপ নির্দেশ করে যাতে রয়েছে:
- একটি ক্যারিয়ার বোর্ডে মাউন্ট করা একটি সিলিকন ফোটোনিক চিপ।
- লেজার আলোর জন্য অপটিক্যাল ফাইবার ইনপুট/আউটপুট।
- ফোটোনিক চিপ পরিচালনা ও ব্লকচেইন নেটওয়ার্কের সাথে ইন্টারফেসিংয়ের জন্য সহায়ক ইলেকট্রনিক নিয়ন্ত্রণ সার্কিটরি (FPGA/CPU)।
দাবিকৃত মূল ফলাফল:
- শক্তি দক্ষতা: ফোটোনিক প্রসেসর সর্বাধুনিক ইলেকট্রনিক ASICs-এর তুলনায় প্রতি-হ্যাশ শক্তির তাত্ত্বিক উন্নতি ১০-১০০ গুণ অর্জন করে, কারণ ফোটোনিক উপাদানগুলি ন্যূনতম তাপ উৎপন্ন করে এবং আলোর বিস্তার স্বভাবতই কম-শক্তির।
- গতি: ফোটোনিক কম্পিউটেশন চিপের ভিতরে আলোর গতিতে কাজ করে, প্রতিটি গণনামূলক চক্রের জন্য লেটেন্সি সুবিধা প্রদান করে।
- যাচাই সমতা: একটি স্ট্যান্ডার্ড CPU একটি oPoW সমাধান যাচাই করতে পারে একটি স্ট্যান্ডার্ড হ্যাশক্যাশ সমাধানের মতো দ্রুত, নেটওয়ার্ক বিকেন্দ্রীকরণ বজায় রেখে।
দ্রষ্টব্য: গবেষণাপত্রটি একটি প্রি-প্রিন্ট (arXiv:1911.05193v2) এবং বাণিজ্যিক ASICs-এর বিরুদ্ধে নির্দিষ্ট, পিয়ার-রিভিউড বেঞ্চমার্ক ডেটা প্রদান করা হয়নি।
6. বিশ্লেষকের দৃষ্টিভঙ্গি: মূল অন্তর্দৃষ্টি ও সমালোচনা
মূল অন্তর্দৃষ্টি: ডুব্রোভস্কি ও সহকর্মীরা শুধু বিটকয়েনকে টুইক করছেন না; তারা এর অর্থনৈতিক ইঞ্জিনকে অস্ত্রোপচারের মাধ্যমে প্রতিস্থাপনের চেষ্টা করছেন। আসল উদ্ভাবনটি ফোটোনিক্স নয়—এটি হলো মাইনিংয়ের খরচের ভিত্তিকে একটি ভোগ্যপণ্য (শক্তি) থেকে একটি মূলধনী সম্পদ (হার্ডওয়্যার) হিসেবে ইচ্ছাকৃতভাবে পুনরায় স্থাপত্য করা। এটি PoW-এর নিরাপত্তা ও গেম থিওরিকে মৌলিকভাবে পরিবর্তন করে, সম্ভাব্যভাবে এটিকে ভৌগোলিকভাবে আরও স্থিতিস্থাপক ও পরিবেশগতভাবে কম বিষাক্ত করে তোলে। এটি ক্রিপ্টোর মুখোমুখি হওয়া ESG (পরিবেশগত, সামাজিক ও শাসন) হিসাব-নিকাশের প্রত্যক্ষ প্রতিক্রিয়া।
যুক্তির প্রবাহ: যুক্তিটি আকর্ষণীয়: ১) PoW নিরাপত্তার জন্য খরচ প্রয়োজন, ২) বর্তমান খরচ শক্তি, যা X, Y, Z সমস্যা সৃষ্টি করে, ৩) আমরা কি খরচটি হার্ডওয়্যার করতে পারি? ৪) হ্যাঁ, ফোটোনিক্স দিয়ে। ৫) এটি X, Y, Z সমাধান করে। যুক্তিটি পরিষ্কার, কিন্তু সম্পূর্ণ কাঠামোটি দুটি ধারণার উপর নির্ভর করে: যে ফোটোনিক হার্ডওয়্যার এই কাজের জন্য উভয়ই শ্রেষ্ঠ এবং আরও উন্নত ইলেকট্রনিক্সের মাধ্যমে পুনঃমুদ্রাকরণের বিরুদ্ধে প্রতিরোধী করা যেতে পারে (যেমন ASICs GPU-দের করেছে), এবং যে মূলধনী খরচ নিজেই যথেষ্ট "অপচয়মূলক" দুষ্ট অভিনেতাদের নিরুৎসাহিত করার জন্য—একটি ধারণা যা সঙ্ক-কস্ট ফ্যালাসি ও হার্ডওয়্যার পুনঃবিক্রয় বাজারের সম্ভাবনা দ্বারা চ্যালেঞ্জিত।
শক্তি ও ত্রুটি:
- শক্তি: বিটকয়েনের জন্য #১ পিআর সমস্যা (শক্তি) সমাধান করে। বিকেন্দ্রীকরণকে প্রচার করে। একটি বাস্তব, অগ্রসরমান হার্ডওয়্যার ট্রেন্ড (AI-এর জন্য সিলিকন ফোটোনিক্স) কাজে লাগায়। CAPEX-প্রধান মডেল প্রকৃতপক্ষে নিরাপত্তা বাজেট স্থিতিশীল করতে পারে।
- গুরুত্বপূর্ণ ত্রুটি: গবেষণাপত্রটি সর্বজনীন, নিরীক্ষণযোগ্য ক্রিপ্টোগ্রাফিক বিবরণে হালকা, "অস্পষ্টতার মাধ্যমে নিরাপত্তা"-র গন্ধ দেয়। এটি একটি নতুন, ভিন্ন কেন্দ্রীকরণ তৈরি করার ঝুঁকি রাখে—কাটিং-এজ ফোটোনিক ফ্যাব প্ল্যান্টে (যেমন, ইন্টেল, গ্লোবালফাউন্ড্রিজ) প্রবেশাধিকারকে ঘিরে। রূপান্তর সমস্যাটি বিশাল: বিদ্যমান বিটকয়েন ইকোসিস্টেমকে, যার বিলিয়ন বিলিয়ন ASIC বিনিয়োগ রয়েছে, oPoW গ্রহণ করতে রাজি করানো একটি রাজনৈতিক ও অর্থনৈতিক দুঃস্বপ্ন, স্টেরয়েডে হার্ড ফর্কের মতো। বিরিউকভ ও খোভরাতোভিচ-এর মতো গবেষকদের দ্বারা উল্লিখিত হিসাবে, মাইনিং ও যাচাই দক্ষতার মধ্যে কোনো অসমতা একটি সম্ভাব্য দুর্বলতা।
কার্যকরী অন্তর্দৃষ্টি:
- বিনিয়োগকারীদের জন্য: ফোটোনিক্স ও কম্পিউটিংয়ের মধ্যে সেতুবন্ধনকারী কোম্পানিগুলো দেখুন (যেমন, আয়ার ল্যাবস, লাইটম্যাটার)। oPoW বিটকয়েনকে সিংহাসনচ্যুত নাও করতে পারে, কিন্তু এটি একটি নতুন, "সবুজ" ব্লকচেইনের জন্য উৎপত্তির কার্নেল হতে পারে যা ESG ম্যান্ডেট সহ প্রাতিষ্ঠানিক মূলধনকে আকর্ষণ করে।
- ডেভেলপারদের জন্য: এটি পরবর্তী প্রজন্মের কনসেনসাস ডিজাইনের জন্য একটি ব্লুপ্রিন্ট হিসেবে বিবেচনা করুন। মূল ধারণা—একটি নির্দিষ্ট, সুবিধাজনক হার্ডওয়্যার প্যারাডাইমের জন্য PoW নকশা করা—শক্তিশালী। প্রথমে হাইব্রিড মডেল বা ছোট, উদ্দেশ্যপ্রণোদিত নেটওয়ার্কে এর প্রয়োগ অন্বেষণ করুন।
- শিল্পের জন্য: এটি একটি বিশ্বাসযোগ্য সতর্কবার্তা। বিটকয়েন সম্প্রদায় আর শক্তি উদ্বেগকে FUD হিসেবে খারিজ করতে পারে না। oPoW ব্যর্থ হলেও, এটি ASIC নির্মাতাদের আমূলভাবে দক্ষতা উন্নত করার জন্য চাপ দেয় এবং অন্যান্য প্রকল্পগুলিকে (যেমন ইথেরিয়াম প্রুফ-অফ-স্টেক দিয়ে করেছে) বিকল্প খোঁজার জন্য চাপ দেয়। কথোপকথন স্থায়ীভাবে পরিবর্তিত হয়েছে।
7. বিশ্লেষণ কাঠামো: একটি নন-কোড কেস স্টাডি
কেস: টেকসইতা-কেন্দ্রিক একটি ব্লকচেইনের জন্য একটি নতুন PoW অ্যালগরিদম মূল্যায়ন।
কাঠামোর প্রয়োগ:
- সমস্যা সংজ্ঞায়ন: আমাদের ব্লকচেইনের নিরাপত্তার জন্য একটি শারীরিক খরচ থাকতে হবে কিন্তু টেকসইতা অঙ্গীকার পূরণের জন্য SHA256-এর তুলনায় >৭০% শক্তি ব্যবহার হ্রাস প্রয়োজন।
- সমাধান স্ক্রিনিং (oPoW মূল্যায়ন):
- নিরাপত্তা: এটি কি একটি যাচাইযোগ্য, অসমমিতিক খরচ আরোপ করে? হ্যাঁ (বিশেষায়িত হার্ডওয়্যার)।
- দক্ষতা: এটি কি শক্তি হ্রাস লক্ষ্য পূরণ করে? দাবি করা হ্যাঁ, স্বাধীন নিরীক্ষা প্রয়োজন।
- বিকেন্দ্রীকরণ: হার্ডওয়্যার কি ব্যাপকভাবে অ্যাক্সেসযোগ্য হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে? ঝুঁকি: উচ্চ প্রাথমিক খরচ ও বিশেষায়িত ফ্যাব্রিকেশন প্রাথমিক অ্যাক্সেস সীমিত করতে পারে।
- গ্রহণের পথ: আমরা কি এটি দিয়ে লঞ্চ করতে পারি? একটি নতুন চেইন হিসেবে সম্ভব, বিটকয়েন মাইগ্রেশনের জন্য অসম্ভব।
- সিদ্ধান্ত: oPoW একটি উচ্চ-সম্ভাবনা, উচ্চ-ঝুঁকির প্রার্থী। ASICs-এর বিরুদ্ধে কঠোর বেঞ্চমার্ক প্রকাশ করে একটি ওপেন-সোর্স প্রোটোটাইপ তৈরি করার জন্য একটি অর্থায়িত গবেষণা কনসোর্টিয়ামের সাথে এগিয়ে যান। সমান্তরালভাবে, একটি টোকেনোমিক্স মডেল নকশা করুন যা বিতরণিত হার্ডওয়্যার উৎপাদনকে উৎসাহিত করে।
8. ভবিষ্যৎ প্রয়োগ ও উন্নয়ন রোডম্যাপ
স্বল্পমেয়াদী (১-৩ বছর):
- সম্পূর্ণ ওপেন-সোর্স oPoW অ্যালগরিদম স্পেসিফিকেশন ও রেফারেন্স ফোটোনিক চিপ ডিজাইন উন্নয়ন।
- অনুশীলনে নিরাপত্তা ও বিকেন্দ্রীকরণ ধারণা যাচাই করার জন্য একটি ছোট-স্কেল টেস্টনেট (বিটকয়েনের প্রাথমিক দিনগুলোর মতো) চালু করা।
- ESG-রিপোর্টিং বা সবুজ অর্থায়নের জন্য প্রাইভেট/কনসোর্টিয়াম ব্লকচেইনে লক্ষ্যযুক্ত ব্যবহার, যেখানে শক্তি দক্ষতা একটি সরাসরি নিয়ন্ত্রক বা বিপণন সুবিধা।
মধ্যমেয়াদী (৩-৭ বছর):
- যদি টেস্টনেটগুলি সফল হয়, oPoW-কে তার কেন্দ্রে রেখে একটি প্রধান নতুন পাবলিক ক্রিপ্টোকারেন্সি চালু করা, "সবুজ বিটকয়েন" হিসেবে অবস্থান নিয়ে।
- বিদ্যমান ব্লকচেইনের জন্য একটি মাধ্যমিক, শক্তি-সাশ্রয়ী স্তর হিসেবে সম্ভাব্য একীকরণ (যেমন, একটি মার্জ-মাইনড সাইডচেইন)।
- ফোটোনিক চিপ উৎপাদনে অগ্রগতি খরচ হ্রাস করে, অ্যাক্সেসযোগ্যতা উন্নত করে।
দীর্ঘমেয়াদী ও অভিসৃতি:
- oPoW হার্ডওয়্যার AI ইনফারেন্সের জন্য অ্যাক্সিলারেটর হিসেবে দ্বৈত-উদ্দেশ্যে ব্যবহার করা যেতে পারে, মাইনারদের জন্য একটি হাইব্রিড অর্থনৈতিক মডেল তৈরি করে।
- নীতিগুলি "প্রুফ অফ ইউজফুল ওয়ার্ক"-কে অনুপ্রাণিত করতে পারে যেখানে ফোটোনিক কম্পিউটেশন যাচাইযোগ্য, বাস্তব-বিশ্বের বৈজ্ঞানিক সমস্যাগুলিও সমাধান করে (যেমন, প্রোটিন ফোল্ডিং সিমুলেশন)।
- NIST-এর মতো সংস্থার দ্বারা ফোটোনিক হ্যাশিং ফাংশনের সম্ভাব্য মানকীকরণ, পোস্ট-কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফি মানের মতো।
9. তথ্যসূত্র
- নাকামোতো, এস. (২০০৮). বিটকয়েন: একটি পিয়ার-টু-পিয়ার ইলেকট্রনিক ক্যাশ সিস্টেম।
- ব্যাক, এ. (২০০২). হ্যাশক্যাশ - একটি ডিনায়াল অফ সার্ভিস কাউন্টার-মেজার।
- ডি-ওয়ার্ক, সি., ও নাওর, এম. (১৯৯২). প্রাইসিং ভিয়া প্রসেসিং অর কমব্যাটিং জাঙ্ক মেইল। CRYPTO '92.
- বিরিউকভ, এ., ও খোভরাতোভিচ, ডি. (২০১৪). ইকুইহ্যাশ: জেনারালাইজড বার্থডে প্রবলেম ভিত্তিক অ্যাসিমেট্রিক প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক। IACR Cryptology ePrint Archive.
- শেন, ওয়াই., ও অন্যান্য. (২০১৭). কোহেরেন্ট ন্যানোফোটোনিক সার্কিট সহ ডিপ লার্নিং। Nature Photonics. (ফোটোনিক AI প্রসেসর সম্পর্কে বহিরাগত উৎস)
- বিউটারিন, ভি. (২০২২). মার্জ কমপ্লিট। Ethereum Foundation Blog. (প্রধান কনসেনসাস পরিবর্তন সম্ভাবনা সম্পর্কে বহিরাগত উৎস)