區(qū)塊鏈技術(shù)是近年來的發(fā)展趨勢。這種技術(shù)允許個(gè)人通過高度安全和去中心化的系統(tǒng)直接進(jìn)行交互，而不需要中介。而機(jī)器學(xué)習(xí)除了提供功能外，還可以幫助基于區(qū)塊鏈技術(shù)的系統(tǒng)突破自身的限制。機(jī)器學(xué)習(xí)和區(qū)塊鏈技術(shù)的結(jié)合可以提供高性能和有用性。本文將探討如何將機(jī)器學(xué)習(xí)能力與基于區(qū)塊鏈技術(shù)的系統(tǒng)集成，并討論了相關(guān)的用例。
區(qū)塊鏈技術(shù)的基礎(chǔ)是去中心化存儲(chǔ)，使數(shù)據(jù)不能由特定的參與者擁有或管理。一旦事務(wù)記錄在區(qū)塊中，就不能進(jìn)行修改。在參與方進(jìn)行記錄前，需要驗(yàn)證即將進(jìn)行的事務(wù)。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫不同的是，數(shù)據(jù)由去中心化的節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)，并不需要特定的中央機(jī)構(gòu)來驗(yàn)證這些記錄。
雖然區(qū)塊鏈技術(shù)運(yùn)行機(jī)制實(shí)際上是很復(fù)雜的，但是我們可以將其簡單的視為各種區(qū)塊的集合，這些區(qū)塊相連形成了數(shù)據(jù)流。在這條區(qū)塊鏈上，當(dāng)前區(qū)塊保存了前一個(gè)區(qū)塊的哈希值，以此類推。
使用這種采用區(qū)塊鏈技術(shù)的系統(tǒng)可以使其在數(shù)據(jù)和事務(wù)方面都具有可跟蹤性。而也正因如此，舊區(qū)塊上的數(shù)據(jù)無法被更改，數(shù)據(jù)的更改意味著哈希值的改變。
區(qū)塊鏈由以下三個(gè)重要的組件組成。
第一是區(qū)塊，顧名思義，區(qū)塊鏈?zhǔn)怯稍S多區(qū)塊組成的，每個(gè)區(qū)塊都有三個(gè)基本元素：數(shù)據(jù)、隨機(jī)數(shù)（Nonce）、哈希值。隨機(jī)數(shù)是32位整數(shù)。是在生成區(qū)塊時(shí)隨機(jī)生成的，并促使生成區(qū)塊頭的哈希值。哈希值（Hash）是一個(gè)256位的數(shù)字，非常小，并且與隨機(jī)數(shù)連接。
每當(dāng)在鏈中創(chuàng)建區(qū)塊時(shí)，隨機(jī)數(shù)會(huì)立即生成加密的哈希值，該哈希值將被簽名并與區(qū)塊中的數(shù)據(jù)綁定。而如果在區(qū)塊中對數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，就可以用數(shù)據(jù)解開當(dāng)前的哈希值與隨機(jī)數(shù)。
第二是礦工，礦工們負(fù)責(zé)通過一個(gè)叫做采礦的過程在鏈上建立新的區(qū)塊。如前所述，每一個(gè)區(qū)塊都由其唯一的隨機(jī)數(shù)和哈希值組成，而當(dāng)前區(qū)塊中的哈希值引用了鏈上的前一個(gè)區(qū)塊的哈希值，這使得區(qū)塊的挖礦非常困難，特別是在大型的鏈上。
礦工需要特殊的技術(shù)來解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題，以找到生成的公認(rèn)哈希值。隨機(jī)數(shù)只有32位，而哈希值是256位數(shù)，所以在找到正確的組合之前，需要挖掘大約數(shù)十億種可能的組合。得到正確組合的礦工通常被稱為擁有“黃金隨機(jī)數(shù)”（Golden Nonce），這將使得一個(gè)區(qū)塊被添加到鏈上。
要找到黃金隨機(jī)數(shù)，需要大量的時(shí)間和計(jì)算能力。這使得在區(qū)塊中進(jìn)行更改變得很困難，使得區(qū)塊中的數(shù)據(jù)可以抵抗篡改。
第三是節(jié)點(diǎn)：正如我們已經(jīng)討論過的，構(gòu)建區(qū)塊鏈的最重要概念之一是將數(shù)據(jù)分散到不同的區(qū)塊中。沒有一個(gè)特定的人可以擁有所有的信息。這樣就使鏈有可能由不同的人或組織擁有。節(jié)點(diǎn)可以被認(rèn)為是一種設(shè)備，它持有區(qū)塊數(shù)據(jù)的副本，并使鏈或網(wǎng)絡(luò)按照所需的方向工作。
并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)被設(shè)置為批準(zhǔn)該鏈更新、信任和驗(yàn)證新的區(qū)塊。區(qū)塊鏈的透明度使得檢查或查看賬本中的每一項(xiàng)操作都是一件輕而易舉的事情。每個(gè)參與者都有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)顯示他們在鏈中的事務(wù)。
下圖表示區(qū)塊鏈的可追溯性和對更改數(shù)據(jù)的抵抗力。
區(qū)塊鏈技術(shù)有很多的應(yīng)用，比如安全數(shù)據(jù)交易、跨境匯款、實(shí)時(shí)物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)、供應(yīng)鏈與物流監(jiān)控、Crypto交易、個(gè)人身份安全等等。
機(jī)器學(xué)習(xí)算法有驚人的學(xué)習(xí)能力，可以應(yīng)用在區(qū)塊鏈中，使區(qū)塊鏈比以前更智能。這種集成有助于提高區(qū)塊鏈的去中心化賬本的安全性。此外，機(jī)器學(xué)習(xí)（Machine Learning）的計(jì)算能力可以用來減少尋找黃金隨機(jī)數(shù)所需的時(shí)間，也可以用來使數(shù)據(jù)共享路由變得更好。并且，我們還可以利用區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特性，建立更好的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。
機(jī)器學(xué)習(xí)模型可以利用存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測或數(shù)據(jù)分析。我們以基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能應(yīng)用程序?yàn)槔瑪?shù)據(jù)從不同來源收集，例如傳感器、智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和應(yīng)用程序中的區(qū)塊鏈，它們作為應(yīng)用程序的一個(gè)組成部分，機(jī)器學(xué)習(xí)模型可以應(yīng)用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析或預(yù)測。
將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中有助于減少機(jī)器學(xué)習(xí)模型的誤差，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)不存在丟失值、重復(fù)或噪聲，這是機(jī)器學(xué)習(xí)模型獲得較高精度的主要要求。下面的圖像是基于區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用程序中用于機(jī)器學(xué)習(xí)自適應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)。
在區(qū)塊鏈技術(shù)中使用機(jī)器學(xué)習(xí)模型可以帶來許多好處，比如：
機(jī)器學(xué)習(xí)和區(qū)塊鏈集成的系統(tǒng)可以有許多應(yīng)用。
加強(qiáng)客戶服務(wù)：眾所周知，客戶滿意度是任何使用機(jī)器學(xué)習(xí)模型為客戶服務(wù)的組織的首要需求。自動(dòng)化機(jī)器學(xué)習(xí)框架應(yīng)用于基于區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用程序上，可以提高服務(wù)的效率和自動(dòng)化程度。
數(shù)據(jù)交易：在世界各地使用區(qū)塊鏈進(jìn)行數(shù)據(jù)交易的公司可以使用區(qū)塊鏈中的機(jī)器學(xué)習(xí)模型使服務(wù)更快。其中的工作機(jī)器學(xué)習(xí)模型就是管理數(shù)據(jù)的交易路徑。相反，我們也可以將它們用于數(shù)據(jù)驗(yàn)證和數(shù)據(jù)Crypto。
產(chǎn)品制造：大多數(shù)大型制造單位或組織已經(jīng)開始使用基于區(qū)塊鏈的應(yīng)用來增強(qiáng)生產(chǎn)安全性、透明度和遵從性檢查。集成機(jī)器學(xué)習(xí)算法更有助于在特定時(shí)期制定靈活的機(jī)械維護(hù)計(jì)劃。同時(shí)機(jī)器學(xué)習(xí)的集成有助于使產(chǎn)品測試和質(zhì)量控制自動(dòng)化。
智能城市：目前，智能城市正在幫助提高人們的生活水平，機(jī)器學(xué)習(xí)和區(qū)塊鏈技術(shù)在智能城市的建設(shè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，例如，智能家居可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行監(jiān)控，而基于區(qū)塊鏈的設(shè)備個(gè)性化可以提高生活質(zhì)量。
監(jiān)視系統(tǒng)：安全是人們關(guān)注的一個(gè)重要問題，犯罪率不斷上升。機(jī)器學(xué)習(xí)和區(qū)塊鏈技術(shù)可用于監(jiān)視，區(qū)塊鏈技術(shù)可用于連續(xù)數(shù)據(jù)的管理，機(jī)器學(xué)習(xí)可用于分析數(shù)據(jù)。
當(dāng)前已經(jīng)有許多公司實(shí)施了這兩種技術(shù)，它們要么集成在同一個(gè)應(yīng)用中，要么集成在一個(gè)系統(tǒng)的不同工作中，致力于更好的進(jìn)行產(chǎn)出。下面列出了機(jī)器學(xué)習(xí)和區(qū)塊鏈技術(shù)的一些用例：
IBM與Twiga Foods合作，為食品供應(yīng)商推出了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的小額融資策略。他們成功地實(shí)現(xiàn)了一些機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。在使用移動(dòng)設(shè)備購買基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)時(shí)，使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行處理，以確定信用分?jǐn)?shù)并預(yù)測不同用戶的信譽(yù)。這樣，放款人就可以利用區(qū)塊鏈技術(shù)來促進(jìn)貸款和還款。
做為很受用戶歡迎的汽車制造公司保時(shí)捷，是早期采用機(jī)器學(xué)習(xí)和區(qū)塊鏈技術(shù)來提高汽車性能和安全性的公司之一。該公司使用區(qū)塊鏈技術(shù)可以更安全地交換數(shù)據(jù)，使用戶更加安心，并能更方便地停車、充電和通過第三方系統(tǒng)訪問他們的汽車。
一家總部位于紐約的初創(chuàng)公司也在利用基于區(qū)塊鏈的創(chuàng)新技術(shù)來為當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)提供能源生產(chǎn)和交易系統(tǒng)。該技術(shù)利用基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型的微電網(wǎng)智能儀表和基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能合同來跟蹤和管理能源交易。
其他一些與食品行業(yè)有關(guān)的公司，如聯(lián)合利華和雀巢，正在利用區(qū)塊鏈和機(jī)器學(xué)習(xí)模型來應(yīng)對浪費(fèi)和食品污染等食品問題，并以高效的方式運(yùn)轉(zhuǎn)供應(yīng)鏈。
在本文中，我們對區(qū)塊鏈技術(shù)及其組件和應(yīng)用進(jìn)行了簡單的介紹。在此基礎(chǔ)上，探索了區(qū)塊鏈技術(shù)與機(jī)器學(xué)習(xí)集成的可能性。這種集成有眾多好處，我們可以同時(shí)使用它們來掩蓋不同技術(shù)之間的缺點(diǎn)。
原報(bào)告來自Yugesh Verma,曾擔(dān)任數(shù)據(jù)分析師實(shí)習(xí)生，對深度學(xué)習(xí)有很深的研究，并且撰寫了多篇有關(guān)數(shù)據(jù)科學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)的播客。中文版本由鏈集市團(tuán)隊(duì)編譯整理，英文版權(quán)歸原作者所有，中文轉(zhuǎn)載請聯(lián)系編譯。
