Forschung zur Bitcoin-Skalierungstechnologie auf der Grundlage komplexer adaptiver Systemtheorie Seit seiner Einführung war die Skalierbarkeit von Bitcoin eine zentrale Herausforderung für seine großflächige Akzeptanz. Basierend auf einem tiefen Verständnis von Bitcoin als komplexes adaptives System (CAS) diskutiert dieses Papier vier mögliche zukünftige technische Erweiterungsrichtungen des Bitcoin-Netzwerks aus seinen Kernkomponenten. Wir glauben, dass Bitcoin ein CAS ist, das aus drei interagierenden formalen Subsystemen besteht: Subsystem der individuellen Souveränität: Mit einem digitalen 1:1-Zustand und individueller Selbstkartierung als Kern ist es im Modell der Unspent Transaction Output (UTXO) in Bitcoin verkörpert. Jeder UTXO steht für den unabhängigen Besitz und die Kontrolle von Vermögenswerten für einen bestimmten Benutzer. P/NP Reality-Aware Subsystem: Der Proof-of-Work (PoW)-Mechanismus von Bitcoin wird durch asymmetrische Rechenrätsel (P-Probleme) und leicht zu verifizierende Lösungen (NP-Probleme) implementiert und ist das Herzstück von Bitcoin. PoW ermöglicht es Maschinen, die objektive Realität von Transaktionen dezentral wahrzunehmen und aufzuzeichnen, wobei die Konsistenz des Ledgers erhalten bleibt. Konsensvermittler-Subsystem des Vertrauenscodes: Als offenes und transparentes verteiltes Ledger bietet Blockchain eine Beglaubigungs- und Ausführungsumgebung, ohne einem Dritten durch voreingestellte Coderegeln und Konsensmechanismen zu vertrauen, wodurch die Transparenz und Unveränderlichkeit von Transaktionen und Daten gewährleistet wird. Basierend auf dem oben genannten Verständnis des Wesens von Bitcoin CAS können wir die folgenden vier Hauptrichtungen der Technologieerweiterung systematisch sortieren: 1. UTXO-basierte Erweiterungen für individuelle souveräne Anwendungen Das UTXO-Modell von Bitcoin weist einzigartige Vorteile in der Vermögensverwaltung auf, wie z. B. klare Eigentumsverhältnisse und ein hohes Maß an Privatsphäre. Die bestehenden BRC-20- und Omni-Layer-Protokolle sind die ersten Versuche, Vermögenswerte auf Bitcoin auf der Grundlage des UTXO-Mechanismus auszugeben und zu verwalten. Das Potenzial von UTXOs geht jedoch weit darüber hinaus. Wissenschaftliche Logik: Im Kern liegt UTXO in seinem expliziten Staatseigentum und dem atomaren Zustandsübergang. Diese Funktion ist in hohem Maße mit den Anforderungen von Anwendungsfällen wie der dezentralen Identität (DID) kompatibel. Die Abbildung der verschiedenen Attribute und Anmeldeinformationen von DIDs in einer UTXO-ähnlichen Struktur ermöglicht es den Benutzern, ihre digitale Identität vollständig autonom zu gestalten und zu verwalten. Jede Aktualisierung von Identitätsinformationen oder die Übertragung von Anmeldeinformationen kann als staatliche Übertragung von UTXO angesehen werden, wodurch die Unveränderlichkeit und Rückverfolgbarkeit von Identitätsdaten gewährleistet wird. Technologiepfad: Dies erfordert die Erweiterung der bestehenden UTXO-Struktur, um die Speicherung umfangreicherer Metadaten in einem einzigen "UTXO" zu ermöglichen, und das Entwerfen neuer Transaktionstypen, um die Aktualisierung und Verwaltung von DID-bezogenen Zuständen zu unterstützen. Gleichzeitig kann die Integration der Layer-2-Technologie die Effizienz und Skalierbarkeit solcher Anwendungen verbessern. 2. Horizontale Skalierung basierend auf der P/NP-Wahrnehmungsrealität Der PoW-Mechanismus von Bitcoin erreicht erfolgreich einen dezentralen Konsens und eine objektive Aufzeichnung der Transaktionshistorie. Das Potenzial von PoW kann jedoch über seine Anwendung im Bereich der Kryptowährungen hinausgehen und eine breitere "Realitätswahrnehmung" ermöglichen, die horizontal skaliert werden kann, um der Realwirtschaft zu dienen. Wissenschaftliche Logik: Das Wesen von PoW besteht darin, reale Workloads oder Ressourcen durch den Verbrauch überprüfbarer Rechenressourcen zu verankern. Ausgehend von dieser Idee können verschiedene Mechanismen zum "Proof of Physical Resource/Work" entworfen werden. Die Überprüfung des Vorhandenseins, des Zustands oder der Arbeitslast bestimmter Ressourcen (z. B. Speicher, Bandbreite, Energie) in der physischen Welt durch Kryptographie kann glaubwürdige Beweise für dezentrales Cloud Computing, Internet der Dinge, Energiemanagement und mehr liefern. Darüber hinaus kann PoW-basierte überprüfbare Berechnungen die Richtigkeit verteilter Rechenaufgaben und die Zuverlässigkeit der Ergebnisse sicherstellen. Technologiepfad: Dies erfordert eine interdisziplinäre Zusammenarbeit, die Wissen aus Kryptographie, Physik, Ingenieurwesen und anderen Bereichen kombiniert, um Beweismechanismen zu entwickeln, die die Eigenschaften und Verhaltensweisen der physischen Welt zuverlässig auf die digitale Welt abbilden können. 3. Die kontinuierliche Weiterentwicklung und Anwendungsvertiefung der Blockchain-Technologie Als Eckpfeiler von Bitcoin ist die Blockchain-Technologie weithin für ihre Vorteile in Bezug auf Transparenz und Vertrauenswürdigkeit anerkannt und wurde erfolgreich in Bereichen wie dem dezentralen Finanzwesen (DeFi) eingesetzt. Die zugrundeliegende Technologie reift zwar, aber ihre Entwicklung ist noch lange nicht zum Stillstand gekommen. Wissenschaftliche Logik: Durch die kryptografische Hash-Chain und den Konsensmechanismus gewährleistet die Blockchain die Nicht-Manipulation von Transaktionsdaten und die Nichtabstreitbarkeit der Geschichte, um ein transparentes und glaubwürdiges Netzwerk für den Werttransfer und die Informationsaufzeichnung aufzubauen. Der Erfolg von DeFi besteht gerade darin, die Transparenz der Blockchain zu nutzen und die Informationsasymmetrie und das Intermediärsrisiko im traditionellen Finanzsystem zu reduzieren. Technologiepfad: Die zukünftige Entwicklung wird sich auf die Verbesserung der Skalierbarkeit der Blockchain (z. B. Layer-2-Technologie, Sharding), die Interoperabilität (Cross-Chain-Protokoll), den Schutz der Privatsphäre (Zero-Knowledge-Proof, homomorphe Verschlüsselung) und das modulare Design konzentrieren, um den Anforderungen komplexerer Anwendungsszenarien gerecht zu werden. Viertens, der Aufbau eines innovativen dezentralen Systems auf Basis des Bitcoin CAS-Modells Wir glauben, dass das wertvollste Vermächtnis von Bitcoin nicht ein einzelner technologischer Durchbruch ist, sondern vielmehr die kluge Integration von individueller Souveränität, dezentralem Konsens und transparenten Regeln in eine robuste und anpassungsfähige Systemarchitektur. Von den CAS-Designideen von Bitcoin zu lernen und sie anzuwenden, um ein neues dezentrales System aufzubauen, ist die vielversprechendste Entwicklungsrichtung in der Zukunft. Wissenschaftliche Logik: Der Erfolg von Bitcoin liegt in der Synergie zwischen seinen verschiedenen Subsystemen, die zusammen die Stabilität und Sicherheit des Netzwerks aufrechterhalten. Auf der Grundlage dieses systematischen Design Thinking können wir ein neues dezentrales System mit ähnlichen Kernmerkmalen für unterschiedliche Anwendungsszenarien entwerfen. Zum Beispiel können dezentrale soziale Netzwerke Anleihen beim Eigentumsmodell von UTXO und PoW-ähnlichen Content-Governance-Mechanismen machen; Neue DAOs können UTXOs für eine detailliertere Governance und Anreizgestaltung nutzen. Ein dezentrales Supply-Chain-Management-System kann von den Rückverfolgbarkeitsfunktionen und der "physischen Proof-of-Work"-Authentizitätsprüfung von UTXO lernen. Technischer Weg: Dies erfordert, dass wir die Kerndesignprinzipien von Bitcoin CAS tief verstehen und sie für die Anwendung in verschiedenen Bereichen abstrahieren und verallgemeinern. Dies erfordert innovatives Denken und die Gestaltung konkreter Umsetzungen individueller Souveränität, dezentraler Konsens und transparenter Regeln. Schlussfolgerung Die Expansion von Bitcoin sollte sich nicht nur auf das Herumbasteln und Optimieren seiner bestehenden Technologie beschränken, sondern auch die innere Logik und das Zusammenspiel seiner Kernkomponenten aus seinem Wesen als komplexes adaptives System verstehen. Durch eingehende Forschung und das Lernen von den innovativen Lösungen von Bitcoin in Bezug auf individuelle Souveränität, Realitätswahrnehmung und Vertrauenskonsens sowie die Anwendung seiner systematischen Designideen auf ein breiteres Spektrum von Bereichen wird erwartet, dass wir mehr Potenzial und disruptive dezentrale Anwendungsperspektiven eröffnen und die Blockchain- und Kryptowährungstechnologie wirklich in die breitere digitale Wirtschaft und das soziale Leben integrieren. Wir fordern die Wissenschaft und die Industrie auf, auf die eingehende Untersuchung des Bitcoin CAS-Modells zu achten und aktiv nach innovativen Lösungen auf der Grundlage dieses Rahmens zu suchen.