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區塊鏈的 51 % 原則!比特幣帳本的運作方式—–《加密貨幣的真相》

先覺出版
・2023/05/14 ・2407字 ・閱讀時間約 5 分鐘

從比特幣來談區塊鍊的原理

區塊鏈起源於比特幣,因此要了解區塊鏈,必須先了解比特幣。那麼到底什麼是比特幣?比特幣與區塊鏈之間又有什麼關係呢?

●比特幣的起源

區塊鏈起源於比特幣,比特幣的發明人中本聰 (Satoshi Nakamoto) 在 2008 年發表了一篇名為〈比特幣:一種對等式電子現金系統 (Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System) 〉的論文,提出了稱為「比特幣」的電子貨幣及演算法,由於比特幣不適合即時大量的小額交易,而且在法規上存有疑義,難以被主管機關接受,因此有人將比特幣的部分技術抽離出來尋找新的應用,並且取了新名字「區塊鏈」,這是區塊鏈這個名稱的由來。

從 2009 年比特幣區塊鏈開始運作,到現在已經超過 10 年,由於許多錯誤的觀念被社群媒體傳遞,例如:可以取代傳統貨幣即將被大量使用、總量固定只有 2,100 萬枚具有「稀缺性 (Scarcity) 」所以比黃金保值,再加上少數持有大量比特幣的上線刻意炒作,一種電腦撰寫出來的程式竟然被炒作到每一枚價值超過 6 萬美元。

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比特幣是由城市寫出來的虛擬貨幣,其一枚價值為6萬美元(甚至被炒得更高)。圖/envatoelements。

邁克菲 (McAfee) 創辦人甚至曾預言:比特幣會在 2020 年底漲至 100 萬美元,一時之間市場上出現了許多年輕富豪,投機氣氛濃厚。那麼到底比特幣是什麼?又是如何運作的呢?

●比特幣帳本 (BTC ledger)

話說 Satoshi 創造「比特幣 (BTC:Bitcoin) 」,將記錄比特幣交易的「比特幣帳本 (BTC ledger) 」儲存在自己的電腦裡,並且給自己 50 BTC 的「礦工獎勵金」,然後他用 20 BTC 向 Alice 購買一本書,並且記錄在自己電腦的比特幣帳本內,如圖 2-1 所示。Alice第一次聽到有這種東西,好奇地問 Satoshi:這個叫什麼幣的聽起來好酷,但是我要怎麼用它呢?

圖 2-1:比特幣帳本。圖/加密貨幣的真相。

這個時候 Satoshi 告訴 Alice:這個很簡單,妳可以用同樣的方法,支付 Bob 金額 10 BTC 購買一顆蘋果,我來替妳記錄在我電腦的比特幣帳本內。由於比特幣真的可以買到東西,因此 Alice 很開心地收下了這種第一次聽到的比特幣。

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後來 Alice 與 Bob 想想,不對呀!我們的財產交易紀錄都儲存在 Satoshi 的電腦裡,都是他說了算,我們有什麼保障呢?聽到這樣的質疑,Satoshi 說:沒關係,那你們都去買一台電腦,我把比特幣帳本複製給你們,如圖 2-2 所示,讓你們手上也有一份「比特幣帳本」,我們每個月底來對帳,這樣總可以了吧!但是,這樣真的就沒有問題了嗎?

圖 2-2:每個人都有了比特幣帳本,這樣就沒問題了嗎?圖/加密貨幣的真相。

區塊鏈的中心教條:51 % 規則

在前面的故事裡,Satoshi、Alice、Bob 三人都買了一台電腦,三個人同時擁有比特幣帳本,每個月底來對帳,這樣會發生什麼問題呢?

●如果 Satoshi 竄改比特幣帳本會發生什麼事?

如果 Satoshi 竄改比特幣帳本,把付給 Alice 的錢改為 10 BTC,如圖 2-3 所示,到了月底 Satoshi 和 Alice 對帳發現金額不符,一狀告到法院,法官調閱 Satoshi 的帳本發現金額是 10 BTC,調閱 Alice 的帳本發現金額是 20 BTC,所以該相信誰呢?

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因此法官只能調閱 Bob 的帳本發現金額是 20 BTC,與 Alice 的帳本相同,所以證明 Alice 的帳本是對的,Satoshi 竄改帳本。但是,這樣問題就解決了嗎?

圖 2-3:如果其中一人作假帳。圖/加密貨幣的真相。

●如果 Satoshi 和 Bob 同謀竄改比特幣帳本,會發生什麼事?

如果 Satoshi 和 Bob 同謀竄改比特幣帳本,一起把付給 Alice 的錢改為 10 BTC,然後一個人對分 5 BTC,如圖 2-4 所示,到了月底 Satoshi 和 Alice 對帳發現金額不符,一狀告到法院,法官調閱 Satoshi 的帳本發現金額是 10 BTC,調閱 Bob 的帳本發現金額是 10 BTC,調閱 Alice 的帳本發現金額是 20 BTC,所以證明 Alice 竄改帳本!?聽起來是不是有點瞎呢?

圖 2-4:如果超過 51% 的人作假帳。圖/加密貨幣的真相。

在區塊鏈的世界裡,只要使用者可以掌握超過 51 % 的電腦 (節點),錯的也變對的,對的百口莫辯,則這個區塊鏈就失去效用,稱為「 51 % 規則 ( 51 % rule)」。所以比特幣並不能這樣運作,那麼該怎麼運作呢?

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比特幣的實際運作方式

在前面的故事裡,Satoshi、Alice、Bob 三人都買了一台電腦,三個人同時擁有比特幣帳本,但是卻無法確保使用者不會串通竄改帳本,那麼比特幣該如何運作呢?

●比特幣的運作流程

為了解決這些問題,目前比特幣實際的運作方式如圖 2-5所示:

  1. 由 Satoshi 發起建立第一個「節點 (Node)」,節點指的是在伺服器 (高級電腦) 內安裝「節點軟體 (採礦程式)」與「比特幣帳本 (區塊鏈) 」。
  2. 號召網際網路上熟悉電腦操作的自願者在世界各地建立節點,同時在伺服器 (高級電腦) 內安裝節點軟體 (採礦程式) 與比特幣帳本 (區塊鏈)。
  3. 節點與節點之間經由「對等式 (Peer to peer) 」網路連線軟體進行資料交換,最後每一個節點 (電腦) 的內容都一樣。
  4. 使用者安裝手機應用程式 (App) 「比特幣電子錢包 (BTC wallet) 」,並且以手機付款與收款,使用非常簡單。
  5. 手機應用程式將交易內容回傳至節點,節點再將交易內容溢散傳遞給所有的節點,使每個節點的比特幣帳本 (區塊鏈) 內容相同。

在圖 2-5 裡的比特幣帳本就是「區塊鏈」,目前全球有一萬多個比特幣區塊鏈的節點,都是由熟悉電腦操作的自願者建立,這些人又稱為「礦工」,他們的電腦稱為「礦機」,使用者只需要用手機應用程式就能支付,完全不必管比特幣帳本 (區塊鏈) 如何運作。

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——本文摘自《加密貨幣的真相:揭穿區塊鏈無本金融的國王新衣》,2022 年 11月,先覺出版,未經同意請勿轉載。

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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虛擬世界將主宰「全宇宙」?元宇宙的發展近況與未來——《加密貨幣的真相》
先覺出版
・2023/05/12 ・2438字 ・閱讀時間約 5 分鐘

元宇宙是利用雲端伺服器建立的虛擬世界,使用者可以使用虛擬實境 (VR) 或擴增實境 (AR) 進入雲端,以虛擬替身與其他使用者交流,那麼目前已經發展到什麼程度?未來又會如何發展呢?

第一個接近元宇宙的平台:機器磚塊 (Roblox)

講到元宇宙的概念,許多人立刻會想到目前熱門的多人線上角色扮演遊戲,例如:動物森友會、模擬市民、暗黑破壞神、仙劍奇俠傳等。這些線上遊戲可以讓玩家在虛擬的遊戲裡擁有另外一個身分與全新的生活,但由於技術上的限制,這些線上遊戲帶給玩家的沉浸感不足,內容也只是遊戲,與元宇宙希望建立的世界還有很大的差距。

第一個接近元宇宙的平台是「機器磚塊 (Roblox) 」,它不只是一個線上角色扮演遊戲,使用者還可以設計自己的遊戲、物品、衣服,同時遊玩自己或其他開發者建立的各種遊戲,是由像樂高積木般的虛擬磚塊所建構的網路虛擬世界。

就類似於我們的影音創作發表在 YouTube 平台上,或程式設計師的程式創作發表在「應用程式商店 (App Store) 」平台上,經由平台分享讓谷歌 (Google) 分潤的概念。

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機器磚塊(Roblox)。圖/wikipedia。

元宇宙的未來可能有兩個發展方向

目前元宇宙的建立還在初期戰國時代多強爭霸的階段,各種不同的社群平台與遊戲廠商都躍躍欲試,因此還沒有系統能夠一統天下,未來誰會勝出仍不確定。元宇宙的未來可能有兩個發展方向:

第一階段:可能是由某家公司主導,但是開放原始程式碼讓任何人都可以使用,類似谷歌建立 Android 平台,讓所有開發者在平台上建立應用程式 (App:Application Program)。

例如:我在臉書的元宇宙要參加舞會,想買一個「虛擬愛馬仕包包」,則必須到「虛擬愛馬仕商店」購買,而愛馬仕公司則必須到臉書的元宇宙裡開設一家虛擬愛馬仕商店,在這裡「虛擬愛馬仕包包」就好像一個應用程式,因此和 Android 平台讓所有開發者在平台上建立應用程式的概念是一樣的。

愛馬仕包包實體店可能沒有賣虛擬愛馬仕包包。圖/wikipedia。

第二階段:可能是由某個基金會主導,開放原始程式碼讓任何人都可以使用,不同公司開發的虛擬世界具有相容性,可以串連成大一統的元宇宙,就像我們現在使用相同的通訊協定在網際網路上漫遊一樣,現在我們上網都是使用「超文本轉換傳輸協定 (HTTP:Hyper Text Transfer Protocol) 」。

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假設我們在臉書的元宇宙裡買了一個「虛擬愛馬仕包包」,能不能把它背到谷歌的元宇宙裡去參加舞會?答案是不行,因為程式不相容,因此未來不同公司開發的元宇宙具有相容性,才能串連成大一統的元宇宙。 目前元宇宙的發展還在第一階段,未來還有無限可能,元宇宙大爆發,臉書創辦人說:「元宇宙就是下一世代的網際網路。」就是這個意思。

由於目前臉書營運面臨瓶頸,因此開始啟動轉型,將「臉書 (Facebook) 」改名為「超越 (Meta) 」;輝達 (Nvidia) 執行長說:「元宇宙的經濟規模終將大過實體世界。」由於虛擬世界 3D 建模需要大量的圖形處理器 (GPU),將為輝達帶來另一波成長動能。我們在思考元宇宙時必須跳脫線上遊戲的思維,發展成創意發想平台、互動社交平台。

建成虛擬世界。圖/envatoelements。

科技業界爆紅:元宇宙將主宰全宇宙?

Roundhill 投資公司預估 2030 年元宇宙產值高達 2.5 兆美元,這個數字可能有些誇大,但是確實代表元宇宙未來有不小的市場。事實上,未來元宇宙的重度使用者,主要還是目前網路遊戲的使用者,因此要估計元宇宙的市場,可以從目前的遊戲市場著手。

目前全球的遊戲市場每年有超過 2,500 億美元的商機,等於未來 8 年要成長大約 10 倍,如果我們把建立元宇宙所需要的資料中心所有硬體成本都計算進去,的確有可能達到這個規模。除了科技大廠躍躍欲試,為什麼連金融業、精品業也擁抱元宇宙?

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大家想想,要建立一個能夠容納全球數十億玩家的虛擬世界,而且現在大家對畫質與 3D 影像的品質要求愈來愈高,需要加蓋許多資料中心,包括:雲端伺服器、中央處理器 (CPU)、圖形處理器 (GPU)、儲存元件 (DDR/SSD);使用者連線需要各種網路設備與終端裝置,包括:網通設備、光纖通訊、第五代行動電話 (5G) 與物聯網 (IoT)、虛擬實境 (VR) 與擴增實境 (AR) 眼鏡、平面顯示器、智慧型手機、個人電腦等,顯然會給科技產業帶來巨大的商機。

在元宇宙消費。圖/envatoelements。

此外,玩家在元宇宙裡需要線上消費、因此需要虛擬信用卡,金融業就有參與的角色;加密貨幣在真實世界裡就是個圈錢的龐氏騙局,都可以炒作到天價,在元宇宙的虛擬世界裡,怎麼可能放過這個炒作的機會?在真實世界裡我買不起愛馬仕的包包、鞋子、項鍊、耳環等各種精品,在虛擬世界裡不就可以買了嗎?因此精品業就有參與的角色。

在真實世界裡,我住狹窄的公寓、開國產轎車,在虛擬世界裡就可以住豪宅、開法拉利跑車;在真實世界裡,我是個員工每天被老闆罵,在虛擬世界裡我就是老闆可以罵員工;在真實世界裡,想搭SpaceX的太空飛船去火星「貴森森」我付不起,在虛擬世界裡我當然可以去星際旅遊跑遍全宇宙,甚至元宇宙會提供某些工作,所以未來可能有人在真實世界沒有工作,是進入虛擬世界上班的。

總之當我們在思考元宇宙時,不要被限制在現有的網路世界裡,請發揮你的想像力!

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——本文摘自《加密貨幣的真相:揭穿區塊鏈無本金融的國王新衣》,2022 年 1 1月,先覺出版,未經同意請勿轉載。

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區塊鏈的 51 % 原則!比特幣帳本的運作方式—–《加密貨幣的真相》
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・2023/05/14 ・2407字 ・閱讀時間約 5 分鐘

從比特幣來談區塊鍊的原理

區塊鏈起源於比特幣,因此要了解區塊鏈,必須先了解比特幣。那麼到底什麼是比特幣?比特幣與區塊鏈之間又有什麼關係呢?

●比特幣的起源

區塊鏈起源於比特幣,比特幣的發明人中本聰 (Satoshi Nakamoto) 在 2008 年發表了一篇名為〈比特幣:一種對等式電子現金系統 (Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System) 〉的論文,提出了稱為「比特幣」的電子貨幣及演算法,由於比特幣不適合即時大量的小額交易,而且在法規上存有疑義,難以被主管機關接受,因此有人將比特幣的部分技術抽離出來尋找新的應用,並且取了新名字「區塊鏈」,這是區塊鏈這個名稱的由來。

從 2009 年比特幣區塊鏈開始運作,到現在已經超過 10 年,由於許多錯誤的觀念被社群媒體傳遞,例如:可以取代傳統貨幣即將被大量使用、總量固定只有 2,100 萬枚具有「稀缺性 (Scarcity) 」所以比黃金保值,再加上少數持有大量比特幣的上線刻意炒作,一種電腦撰寫出來的程式竟然被炒作到每一枚價值超過 6 萬美元。

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比特幣是由城市寫出來的虛擬貨幣,其一枚價值為6萬美元(甚至被炒得更高)。圖/envatoelements。

邁克菲 (McAfee) 創辦人甚至曾預言:比特幣會在 2020 年底漲至 100 萬美元,一時之間市場上出現了許多年輕富豪,投機氣氛濃厚。那麼到底比特幣是什麼?又是如何運作的呢?

●比特幣帳本 (BTC ledger)

話說 Satoshi 創造「比特幣 (BTC:Bitcoin) 」,將記錄比特幣交易的「比特幣帳本 (BTC ledger) 」儲存在自己的電腦裡,並且給自己 50 BTC 的「礦工獎勵金」,然後他用 20 BTC 向 Alice 購買一本書,並且記錄在自己電腦的比特幣帳本內,如圖 2-1 所示。Alice第一次聽到有這種東西,好奇地問 Satoshi:這個叫什麼幣的聽起來好酷,但是我要怎麼用它呢?

圖 2-1:比特幣帳本。圖/加密貨幣的真相。

這個時候 Satoshi 告訴 Alice:這個很簡單,妳可以用同樣的方法,支付 Bob 金額 10 BTC 購買一顆蘋果,我來替妳記錄在我電腦的比特幣帳本內。由於比特幣真的可以買到東西,因此 Alice 很開心地收下了這種第一次聽到的比特幣。

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後來 Alice 與 Bob 想想,不對呀!我們的財產交易紀錄都儲存在 Satoshi 的電腦裡,都是他說了算,我們有什麼保障呢?聽到這樣的質疑,Satoshi 說:沒關係,那你們都去買一台電腦,我把比特幣帳本複製給你們,如圖 2-2 所示,讓你們手上也有一份「比特幣帳本」,我們每個月底來對帳,這樣總可以了吧!但是,這樣真的就沒有問題了嗎?

圖 2-2:每個人都有了比特幣帳本,這樣就沒問題了嗎?圖/加密貨幣的真相。

區塊鏈的中心教條:51 % 規則

在前面的故事裡,Satoshi、Alice、Bob 三人都買了一台電腦,三個人同時擁有比特幣帳本,每個月底來對帳,這樣會發生什麼問題呢?

●如果 Satoshi 竄改比特幣帳本會發生什麼事?

如果 Satoshi 竄改比特幣帳本,把付給 Alice 的錢改為 10 BTC,如圖 2-3 所示,到了月底 Satoshi 和 Alice 對帳發現金額不符,一狀告到法院,法官調閱 Satoshi 的帳本發現金額是 10 BTC,調閱 Alice 的帳本發現金額是 20 BTC,所以該相信誰呢?

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因此法官只能調閱 Bob 的帳本發現金額是 20 BTC,與 Alice 的帳本相同,所以證明 Alice 的帳本是對的,Satoshi 竄改帳本。但是,這樣問題就解決了嗎?

圖 2-3:如果其中一人作假帳。圖/加密貨幣的真相。

●如果 Satoshi 和 Bob 同謀竄改比特幣帳本,會發生什麼事?

如果 Satoshi 和 Bob 同謀竄改比特幣帳本,一起把付給 Alice 的錢改為 10 BTC,然後一個人對分 5 BTC,如圖 2-4 所示,到了月底 Satoshi 和 Alice 對帳發現金額不符,一狀告到法院,法官調閱 Satoshi 的帳本發現金額是 10 BTC,調閱 Bob 的帳本發現金額是 10 BTC,調閱 Alice 的帳本發現金額是 20 BTC,所以證明 Alice 竄改帳本!?聽起來是不是有點瞎呢?

圖 2-4:如果超過 51% 的人作假帳。圖/加密貨幣的真相。

在區塊鏈的世界裡,只要使用者可以掌握超過 51 % 的電腦 (節點),錯的也變對的,對的百口莫辯,則這個區塊鏈就失去效用,稱為「 51 % 規則 ( 51 % rule)」。所以比特幣並不能這樣運作,那麼該怎麼運作呢?

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比特幣的實際運作方式

在前面的故事裡,Satoshi、Alice、Bob 三人都買了一台電腦,三個人同時擁有比特幣帳本,但是卻無法確保使用者不會串通竄改帳本,那麼比特幣該如何運作呢?

●比特幣的運作流程

為了解決這些問題,目前比特幣實際的運作方式如圖 2-5所示:

  1. 由 Satoshi 發起建立第一個「節點 (Node)」,節點指的是在伺服器 (高級電腦) 內安裝「節點軟體 (採礦程式)」與「比特幣帳本 (區塊鏈) 」。
  2. 號召網際網路上熟悉電腦操作的自願者在世界各地建立節點,同時在伺服器 (高級電腦) 內安裝節點軟體 (採礦程式) 與比特幣帳本 (區塊鏈)。
  3. 節點與節點之間經由「對等式 (Peer to peer) 」網路連線軟體進行資料交換,最後每一個節點 (電腦) 的內容都一樣。
  4. 使用者安裝手機應用程式 (App) 「比特幣電子錢包 (BTC wallet) 」,並且以手機付款與收款,使用非常簡單。
  5. 手機應用程式將交易內容回傳至節點,節點再將交易內容溢散傳遞給所有的節點,使每個節點的比特幣帳本 (區塊鏈) 內容相同。

在圖 2-5 裡的比特幣帳本就是「區塊鏈」,目前全球有一萬多個比特幣區塊鏈的節點,都是由熟悉電腦操作的自願者建立,這些人又稱為「礦工」,他們的電腦稱為「礦機」,使用者只需要用手機應用程式就能支付,完全不必管比特幣帳本 (區塊鏈) 如何運作。

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矽谷半導體晶片的新趨勢!來自區塊鏈、加密貨幣的觀察——《矽谷為什麼》
商周出版_96
・2022/07/08 ・3077字 ・閱讀時間約 6 分鐘

  • 專訪陳柏達/Chain Reaction 全球供應鏈管理總監

特斯拉(Tesla)在 2021 年 5 月宣布,由於對比特幣(Bitcoin)耗能的疑慮,將暫停以比特幣購車的方案,此話一出,造成比特幣價格直接崩跌。

這也證明,區塊鏈技術的應用已經不僅限於虛擬貨幣(Virtual Currency),對於許多人的數位資產也有極大影響力。

特斯拉 在 2021 年 5 月宣布暫停以比特幣購車的方案,造成比特幣價格崩跌。圖/Pexels

區塊鏈技術這幾年來被大量應用在資訊安全、金融支付等消費端的領域。目前任職於以色列區塊鏈晶片設計新創 Chain Reaction 的陳柏達(Joseph Chen),擔任全球供應鏈管理總監(Global Supply Management Director), 職涯由半導體技術研發工程師開始拓展到產品行銷、業務及供應鏈管理。

經歷設備製造源頭(應用材料(Applied Materials))、良率管理(普迪飛(PDF Solutions))、晶圓製造(台積電)至 IC 設計(Fabless Design House),熟悉各層半導體產業生態圈的他說,特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)的發展與普及,將加速區塊鏈的應用與規模化,讓我們來聽聽他在產業二十年來的深度觀察。

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從小到大都在台灣求學的陳柏達,為什麼會轉進矽谷?

「我從小念書就很順遂,到了大學突然覺得很迷惘,不知道自己想要追求什麼。直到大二到史丹佛大學參加暑期學校,發現美國大學生的學習方式跟台灣真的有很大的不同,都很有想法並可以盡情發展自己的興趣與方向,故一直嚮往至矽谷繼續深造。」

臺灣大學畢業後,陳柏達進入史丹佛念研究所,從化學工程轉進半導體材料科學,取得博士學位後進而留在矽谷工作與生活。

陳柏達指出,半導體產業屬於金字塔架構,包括從底層的晶圓製造,如台積電、應用材料等,到晶片設計、系統整合等,各層都有它不可取代的專業,但越往金字塔頂端走,就越可看到全貌。

矽谷在區塊鏈的新型態定義不斷發生中

區塊鏈技術這幾年來被大量應用在資訊安全、金融支付等消費端的領域。圖/Pexels

IC 設計結合區塊鏈的加密技術是以色列區塊鏈晶片設計新創 Chain Reaction 的重要優勢。

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陳柏達觀察到,以色列得天獨厚的培育與聚集了世界級優秀的 IC 設計人才,加上在區塊鏈加密演算法上擁有以色列前情報局資深技術人才的加持,讓 Chain Reaction 公司在區塊鏈硬體產業上具不可取代的重要地位。

中國近年來不斷打壓加密貨幣,但其他國家卻在加密貨幣的發展上越來越蓬勃。陳柏達指出,全球的區塊鏈趨勢主要可以分為兩部分來看:

  1. 軟體的創新:矽谷的軟體發展相當快速,許多創新的定義,包括像是加密貨幣交易所 Coinbase Global 平台的推出、NFT 應用在藝術品等獨一無二的數位收藏,矽谷正快速地定義許多新型態的軟體應用。
  2. 硬體應用:區塊鏈的硬體發展目前主要在加密貨幣計算(俗稱挖礦)的應用,之前市場主要集中在中國,但也隨著中國的限制,加速整體外移至美國及其他地區。而目前 Chain Reaction 的 ASIC 區塊鏈加密晶片設計,可以加速區塊鏈基礎建設的設置。

目前矽谷在區塊鏈產業上的軟體應用與產業很多,但硬體的確有限,而 Chain Reaction 的硬體即以美國市場為主。

陳柏達指出,未來硬體不單只是挖礦,最終將由雲端的資料中心提供所有軟體應用,在此架構下,專注於加密的晶片設計將有助於硬體進行特定需求的運算。Chain Reaction 也希望與矽谷正蓬勃發展的軟體相互結合,藉此提供最底層的運算,讓應用端可以更加普及。

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陳柏達指出,現在的加密貨幣都是從加密協定中運算出來,而挖礦就是運用計算能力產生出協定的數量和交易的次數,我們稱之為帳本。這些需求需要具有經濟規模(更快速與更便宜)的計算力。

以工廠為例,機器的產能會產生限制,但可以透過更優化的 IC 設計擴增效能,增加計算力,就可以加速推動加密貨幣運算與加密經濟及產業發展。

以現在的 5G 來看,電信業者以前主要都是系統營運商,建立 5G 基礎建設後,發現更可以善用 5G 架構提供更多服務,區塊鏈也是其中之一。但如果要提供區塊鏈服務,目前的資料中心硬體其實是不夠用的,ASIC 晶片強化計算效率,將能協助供應商以更便宜的價格創造更高的經濟規模。

建立 5G 基礎建設後,發現更可以善用 5G 架構提供區塊鏈使用。圖/Pexels

仰賴台灣供應鏈,強打「以色列設計,台灣製造」

台灣擁有晶圓供應鏈上無可取代的地位,目前陳柏達所服務的 Chain Reaction 相當仰賴台灣供應鏈提供高品質與成本優勢的 ASIC 晶片。

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除了晶片,所謂的挖礦機,其實也就是電腦,台灣有包括廣達、技嘉、華碩等組裝大廠,擁有絕佳優勢。目前礦機的電腦仍然以挖礦的運算為主,未來不只用於挖礦,包括 5G 資料中心運用,區塊鏈的更多應用都可以在這裡被滿足。陳柏達也指出,目前公司的產品也都強調「以色列設計,台灣製造」。

台灣擁有晶圓供應鏈上無可取代的地位。圖/Wikipedia

北美台灣工程師協會,為海外台灣人開創更多機會

陳柏達也在 2020 年加入北美台灣工程師協會理事會,北美台灣工程師協會是一個成立於 1991 年的非營利組織,以科技技術領域為主軸,為美國和加拿大的海外台灣人及其社群提供不同的機會與培訓,定期舉辦各種年度技術分享會議、研討會等,例如美國台灣高科技論壇(UTHF)、美國台灣新創論壇(UTSF)及 Women’s Summit 等。

北美台灣工程師協會希望透過過去三十年累積的人脈、資源與經驗,可以以導師的角色幫新創尋找大公司的痛點,讓新創有更實際落地應用的機會,陳柏達也希望以台灣、美國、以色列的多國經驗,協助台灣人才有更多的成長與發展。

= KT 筆記/ 謝凱婷=

與 Joseph 是在北美台灣工程師協會相識,很感謝他長期致力推動台灣人在美國科技業的影響力,舉辦很多美國台灣高科技線上論壇,讓台灣與矽谷的人才和趨勢接軌,並團結台灣人在美國的力量。

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擁有多年台積電經驗的他,精準地看到區塊鏈的產業趨勢,大膽跨出舒適圈,加入了以色列晶片新創,投入到區塊鏈晶片領域,並對世界各國在區塊鏈發展的速度暸若指掌。

尤其他以電腦算力和耗能分布,就能精確指出中國市場和美國市場在挖礦電力的消長,並從中看到整個市場熱度的趨勢方向。

從 Joseph 對於傳統能源公司的描述中,也能了解區塊鏈技術將會徹底顛覆能源產業的未來布局。

在過去,傳統能源公司的價值結構和交易系統,因為區塊鏈產業的興起,而轉向更高效率的價值生態圈。能源的交易方式和商業模式也會進行巨大的變革,如德州和中東各國的能源公司正快速布局加密貨幣的投資和新能源的發展,並投入大量的人力和技術來挖礦,這對未來的人類發展也有顯著的創新刺激,正推動著百年傳統能源公司的巨輪走向創新,更讓我們迎向一個嶄新的能源新世代。

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——本文摘自《矽谷為什麼:科技、新創、生醫、投資,矽谷直送的最新趨勢與實戰經驗》,2022 年 6 月,商周出版,未經同意請勿轉載。

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