Mikakati Bora ya Uchimbaji: Utofautishaji Katika Mkusanyiko wa Uchimbaji wa Fedha za Kripto Zinazotumia Uthibitisho wa Kazi

Yaliyomo

• 1. Utangulizi
• 2. Msingi na Kazi Inayohusiana
  • 2.1 Uchumi wa Mkusanyiko wa Uchimbaji
  • 2.2 Hatari katika Uchimbaji wa Fedha za Kripto
• 3. Mfumo wa Kichambuzi
  • 3.1 Utofautishaji wa Fedha Moja ya Kripto
  • 3.2 Utofautishaji Kati ya Fedha Mbalimbali za Kripto
  • 3.3 Utofautishaji wa Algorithm Nyingi
• 4. Utekelezaji na Matokeo ya Majaribio
  • 4.1 Utekelezaji wa Python
  • 4.2 Uchambuzi wa Data ya Kihistoria ya Bitcoin
• 5. Uchambuzi wa Kiufundi na Mfumo wa Kihisabati
• 6. Mfano wa Utekelezaji wa Msimbo
• 7. Matumizi ya Baadaye na Mwelekeo wa Utafiti
• 8. Marejeo

1. Utangulizi

Fedha za kripto zinazotumia uthibitisho wa kazi (PoW) hutegemea shughuli za uchimbaji kwa usalama wa mnyororo wa bloku na uthibitisho wa manunuzi. Mabadiliko kutoka kwa uchimbaji wa peke yake hadi mkusanyiko wa uchimbaji yamebadilisha kimsingi mfumo wa fedha za kripto, huku ukileta fursa pamoja na hatari za umaratikivu. Makala hii inashughulikia changamoto kubwa inayowakabili wachimbaji binafsi: jinsi ya kugawa vyema rasilimali za kompyuta katika mkusanyiko mbalimbali wa uchimbaji ili kuongeza kiwango cha juu zaidi cha faida zilizorekebishwa kwa hatari huku wakichangia katika umaratikivu wa mtandao.

2. Msingi na Kazi Inayohusiana

2.1 Uchumi wa Mkusanyiko wa Uchimbaji

Mkusanyiko wa uchimbaji yalionekana kama jibu la kuongezeka kwa ugumu wa uchimbaji na utaalamu wa vifaa. Mkusanyiko huu hukusanya rasilimali za kompyuta ili kutoa malipo thabiti zaidi kwa washiriki kupitia mifumo mbalimbali ya usambazaji ikiwemo mfumo wa uwiano, kulipa kwa kila hisa, na mifumo inayotegemea alama. Umaratikivu wa nguvu ya uchimbaji katika mkusanyiko mkubwa unaweka vitisho vikubwa kwa usalama wa mtandao na kanuni za umaratikivu.

2.2 Hatari katika Uchimbaji wa Fedha za Kripto

Hatari ya uchimbaji huonekana kupitia tofauti za malipo, imani kwa mwendeshaji wa mkusanyiko, na mienendo ya bei ya fedha za kripto. Mikakati ya jadi ya uchimbaji mara nyingi hupuuza usimamizi wa hatari, ikilenga tu faida inayotarajiwa. Mbinu yetu inajumuisha Nadharia ya Kisasa ya Mfuko wa Uwekezaji ili kushughulikia mapungufu haya.

3. Mfumo wa Kichambuzi

3.1 Utofautishaji wa Fedha Moja ya Kripto

Kwa wachimbaji wanaofanya kazi ndani ya fedha moja ya kripto, tunatoa mfano wa tatizo la mgawo kama: $\max_{x} U(x) = \mathbb{E}[R] - \frac{\gamma}{2} \sigma^2$ ambapo $x$ inawakilisha mgawo wa kiwango cha hash katika mkusanyiko, $\mathbb{E}[R]$ ni faida inayotarajiwa, $\gamma$ ni kipimo cha kuepukana na hatari, na $\sigma^2$ ni tofauti ya malipo.

3.2 Utofautishaji Kati ya Fedha Mbalimbali za Kripto

Kupanulia kwa fedha nyingi za kripto zinazotumia algorithm moja ya PoW, tunajumuisha uhusiano wa pamoja kati ya faida za fedha tofauti za kripto: $\sigma_p^2 = \sum_{i=1}^n \sum_{j=1}^n x_i x_j \sigma_{ij}$ ambapo $\sigma_{ij}$ inawakilisha uhusiano wa pamoja kati ya malipo ya uchimbaji ya fedha za kripto i na j.

3.3 Utofautishaji wa Algorithm Nyingi

Kwa wachimbaji wenye vifaa tofauti vinavyoweza kutumia algorithm nyingi za PoW, tunatoa mfano wa ubora wa kuzingatia vikwazo maalum vya algorithm na mambo ya hatari ya kuvuka algorithm.

4. Utekelezaji na Matokeo ya Majaribio

4.1 Utekelezaji wa Python

Zana yetu ya kompyuta inatekeleza mbinu ya COBYLA (Uboreshaji Unaozuiwa Kwa Makadirio ya Mstari) ili kutatua tatizo la ubora lisilo la mstari. Zana huchukua vigezo maalum vya mchimbaji ikiwemo jumla ya nguvu ya hash, kiwango cha kuepukana na hatari, na uwezo wa vifaa.

4.2 Uchambuzi wa Data ya Kihistoria ya Bitcoin

Matokeo ya majaribio kwa kutumia data ya kihistoria ya Bitcoin yanaonyesha kuwa mikakati ya uchimbaji iliyotofautishwa hufikia viwango vya Sharpe vya juu zaidi ikilinganishwa na mbinu zilizolenga moja. Mfuko ulioboreshwa ulionyesha faida zilizorekebishwa kwa hatari zaidi kwa asilimia 23 katika kipimo cha miezi 6.

5. Uchambuzi wa Kiufundi na Mfumo wa Kihisabati

Mfumo wa kimsingi wa kihisabati unapanua Nadharia ya Kisasa ya Mfuko wa Uwekezaji ya Markowitz kwa mgawo wa mkusanyiko wa uchimbaji. Tatizo la ubora limeundwa kama:

$\begin{aligned} \max_{x} & \quad \mu^T x - \frac{\gamma}{2} x^T \Sigma x \\ \text{s.t.} & \quad \sum_{i=1}^n x_i = H \\ & \quad x_i \geq 0 \quad \forall i \end{aligned}$

ambapo $\mu$ ni vekta ya faida inayotarajiwa kwa kila kiwango cha hash, $\Sigma$ ni tumbo la uhusiano wa pamoja la malipo ya mkusanyiko, $H$ ni jumla ya kiwango cha hash kinachopatikana, na $x$ ni vekta ya mgawo.

6. Mfano wa Utekelezaji wa Msimbo

import numpy as np
from scipy.optimize import minimize

def mining_optimization(expected_returns, covariance_matrix, total_hashrate, risk_aversion):
    n_pools = len(expected_returns)
    
    # Kazi ya lengo: faida hasi (kwa kupunguza)
    def objective(x):
        portfolio_return = np.dot(expected_returns, x)
        portfolio_variance = np.dot(x.T, np.dot(covariance_matrix, x))
        utility = portfolio_return - 0.5 * risk_aversion * portfolio_variance
        return -utility
    
    # Vikwazo: jumla ya mgawo ni sawa na jumla ya kiwango cha hash
    constraints = ({'type': 'eq', 'fun': lambda x: np.sum(x) - total_hashrate})
    
    # Mipaka: mgawo lazima uwe sio hasi
    bounds = [(0, None) for _ in range(n_pools)]
    
    # Kidokezo cha kwanza: mgawo sawa
    x0 = np.ones(n_pools) * total_hashrate / n_pools
    
    # Uboreshaji
    result = minimize(objective, x0, method='COBYLA', 
                     bounds=bounds, constraints=constraints)
    
    return result.x

7. Matumizi ya Baadaye na Mwelekeo wa Utafiti

Mfumo unaweza kupanuliwa kwa itifaki za mkusanyiko wa uchimbaji zisizo na maratikivu, mikakati ya uchimbaji inayovuka mnyororo, na ushirikiano na uboreshaji wa mavuno ya fedha zisizo na maratikivu (DeFi). Utafiti wa baadaye unapaswa kushughulikia uteuzi wa mkusanyiko unaobadilika, makisio ya vigezo halisi, na mbinu za kujifunza mashine kwa ubora unaotabiri.

8. Marejeo

1. Chatzigiannis, P., Baldimtsi, F., Griva, I., & Li, J. (2022). Utofautishaji Katika Mkusanyiko wa Uchimbaji: Mikakati Bora ya Uchimbaji chini ya PoW. arXiv:1905.04624v3
2. Markowitz, H. (1952). Uchaguzi wa Mfuko wa Uwekezaji. Jarida la Fedha, 7(1), 77-91.
3. Cong, L. W., He, Z., & Li, J. (2021). Uchimbaji Usio na Maratikivu katika Mkusanyiko Ulio na Maratikivu. Jarida la Utafiti wa Fedha, 34(3), 1191-1235.
4. Powell, M. J. D. (1994). Mbinu ya moja kwa moja ya ubora inayotoa mfumo wa kazi za lengo na vikwazo kwa kupatanisha mstari. Maendeleo katika Ubora na Uchambuzi wa Nambari, 51-67.

Uchambuzi wa Asili

Utafiti huu unawakilisha maendeleo makubwa katika ubora wa uchimbaji wa fedha za kripto kwa kutumia kwa utaratibu Nadharia ya Kisasa ya Mfuko wa Uwekezaji kwa tatizo la uteuzi wa mkusanyiko wa uchimbaji. Mbinu ya waandishi inashughulikia pengo muhimu katika fasihi ya mikakati ya uchimbaji, ambayo kihistoria imelenga ufanisi wa kiufundi badala ya ubora wa kifedha. Ukali wa kihisabati wa mfumo, hasa upanuzi wa ubora wa tofauti-maana wa Markowitz kwa mgawo wa kiwango cha hash, hutoa msingi imara wa kinadharia kwa maamuzi ya vitendo ya uchimbaji.

Mchango wa makala hiyo unafaa hasa katika muktadha wa kuongezeka kwa wasiwasi wa umaratikivu katika fedha kuu za kripto za PoW. Kama ilivyoonyeshwa katika ripoti ya Kikao cha Uchimbaji cha Bitcoin cha Q3 2022, mkusanyiko 5 wakuu wa uchimbaji hudhibiti takriban asilimia 65 ya jumla ya kiwango cha hash ya Bitcoin, na hii inajenga hatari za kimfumo. Kwa kuwawezesha wachimbaji binafsi kuboresha utofautishaji wao wa mkusanyiko, utafiti huu husaidia kwa njia isiyo ya moja kwa moja umaratikivu wa mtandao-jambo muhimu kwa usalama wa mnyororo wa bloku na uthabiti dhidi ya mashambulio ya asilimia 51.

Kutoka kwa mtazamo wa kiufundi, uchaguzi wa utekelezaji wa COBYLA unathibitishwa vizuri kutokana na hali yake isiyo ya mstari na iliyozuiwa ya tatizo la ubora. Hata hivyo, matoleo ya baadaye yanaweza kufaidika na kujumuisha mbinu za ubora zenye mabadiliko ili kuzingatia hali inayobadilika ya wakati ya vigezo vya mkusanyiko. Uthibitishaji wa majaribio kwa kutumia data ya kihistoria ya Bitcoin hutoa ushahidi wa kulazimisha kwa matumizi ya vitendo ya mbinu hiyo, ingawa uthibitishaji mpana zaidi kati ya fedha nyingi za kripto ungeimarisha matokeo.

Ikilinganishwa na ubora wa jadi wa mfuko wa uwekezaji wa kifedha, utofautishaji wa mkusanyiko wa uchimbaji huleta changamoto za kipekee ikiwemo hatari ya mwendeshaji wa mkusanyiko, ugumu wa mfumo wa malipo, na hali ya uwekezaji wa uchimbaji usio na urahisi wa kufutwa. Waandishi wanafanikiwa kurekebisha hisabati za jadi za kifedha kwa eneo hili jipya, na hivyo kuunda daraja kati ya shughuli za uchimbaji wa fedha za kripto na fedha za kiasi. Mbinu hii ya kujumuisha nidhamia mbalimbali inaendana na mienendo ya hivi karibuni katika utafiti wa mnyororo wa bloku ambayo inazidi kuchota kutoka kwa nadharia zilizoanzishwa za kifedha na kiuchumi.

Mapungufu ya mfumo, hasa kuhusu makisio ya vigezo vinavyobadilika na ubora halisi, huleta fursa za utafiti wa baadaye. Ushirikiano na mbinu za kujifunza mashine kwa makisio ya kutabiri vigezo, sawa na mbinu zinazotumika katika biashara ya algorithimu, zinaweza kuboresha utumiaji wa vitendo wa mfumo. Zaidi ya hayo, kuibuka kwa itifaki za uchimbaji zisizo na maratikivu na miundombinu ya uchimbaji inayovuka mnyororo kwa uwezekano mkubwa itajenga vipimo vipya vya ubora ambavyo matoleo ya baadaye ya mfumo huu yanaweza kuyashughulikia.