图解比原链Tensority算法：如何让POW做到人工智能友好

共识算法说起

区块链系统首先是分布式系统，而一致性是分布式系统的基础问题，要保证系统满足不同程度的一致性，则就要用到共识算法。

现在主流的算法有POW、POS、DPOS等等，比特币采用的POW共识算法运行9年之久，已被证明稳定可靠，然而因为巨大的硬件和能源消耗而饱受诟病，特别是专用矿机，在被淘汰之后就变成了废铁。

POS和DPOS为了避免资源的浪费，直接采取抛弃计算的方式，通过持有证明和选举来进行共识，牺牲了一定准入性和去中心化。而比原链从另一个角度来切入和解决POW资源浪费的问题。

比原链共识算法Tensority设计思路

首先我们基于以下思路来设计共识算法：

计算是一种权力，不能因为能源消耗而抛弃计算的方式，为了维持系统的稳定能源消耗是必要的，而且POW已经被证明稳定可靠，同时准入门槛低。（CPU、GPU、ASIC矿机皆可进入，同时也不需要持币或者选举）
矿机功能单一是原罪，只能进行哈希运算造成矿机的极大浪费，如果能够将矿机功能多样化将更有利于发展。
人工智能技术的迅猛发展，AI智能加速市场需求量增大。

为此我们设计了AI友好型的共识算法Tensority。矩阵乘运算与卷积运算是人工智能常用的两种算法，相比后者，前者的应用范围更广。

为了使得比原链共识算法对人工智能友好，同时兼容所有主流的AI加速设备，比原链在算法选型上采用了矩阵乘运算。算法确定之后需要选取参与运算的数据类型，选取的标准有二：

第一，选取的数据类型需目前所有主流AI加速设备都能支持。

第二，神经网络推理的主力数据类型均要支持。

综合来看，int8数据类型满足条件。

比特币POW共识算法回顾

在说到比原链的POW共识算法Tensority之前，我们回顾一下比特币的POW共识算法：

我们知道比特币的POW共识算法是通过不停的迭代计算区块头的哈希值，不断修改参数，直到哈希值匹配的过程。

比原链POW共识算法总览

那么让我们看一下比原链的共识算法总体过程：

整个Tensority算法过程中，区块头的哈希的选取和难度值的比较仍然作为头尾衔接的步骤，但是中间穿插了很多涉及到矩阵的运算过程，而这些运算在AI计算中比较常见，所以支持比原挖矿的矿机就有能力提高AI加速服务。

下面我们来进一步细化每个过程：

种子生成

我们在总览图中可以看到Tensority有两个输入，一个是和比特币相同的哈希头，另外一个就是种子seed，那么种子是怎么来的？我们可以看到论文中对于种子的描述：种子是一个由一段时间内的区块历史决定的32位的字节数组。种子来自于每256块的第一个块的区块头，一般来说每256个块会更换一次seed，在256块以内都会使用相同的seed。

Cache Calculation

这个步骤主要使用种子通过一定的变换获得一个矩阵。我们首先通过一定次数的哈希将种子进行扩展，以满足Scrypt的输入要求，然后使用Scrypt函数生成一个32x1024x128的矩阵。值得注意的是，我们使用的Scrypt算法就是使用在莱特币中的算法。