DePIN 简介
DePIN 是 Decentralized Physical Infrastructure Network（去中心化物理基础设施网络）的缩写，通常用于讨论与物理或“现实生活”相关的区块链应用案例。它是一个去中心化系统，通过激励用户对网络作出贡献来维持运作。
DePIN 项目的数量正在快速增长。根据 Messari 的报告，到 2023 年，该生态系统已经扩展到超过 650 个项目，涵盖了六个子领域：计算（250 个）、人工智能（200 个）、无线（100 个）、传感器（50 个）、能源（50 个）和服务（25 个）。
这篇简短的介绍将解释 DePIN 及其功能，并探讨其在电信、存储、地图和计算等各个领域的应用。
什么是 DePIN？
DePIN 是一组利用节点网络的物理基础设施。它允许任何人启动网络并获得相应的奖励。这一概念为传统业务提供了一种全新的方法，使得组织能够自发启动、扩展并激励其用户，而无需依赖初始资本或受制于大型企业的控制。
DePIN 可分为两大类：
- 物理资源网络 (PRNs)：这是由物理资源组成的去中心化网络，例如与连接性、移动性和能源相关的硬件。这些资源通常与特定位置相关联，难以转移。
- 数字资源网络 (DRNs)：涉及提供数字资源的供应商，如计算能力、共享带宽和存储设施。这些资源不受限于特定地点。
总之，PRNs 是提供连接性和能源分配硬件系统的物理资源网络，而 DRNs 则提供计算、带宽和云存储等网络资源。
我们可以通过使用种子下载作为例子更好地理解 DePIN。种子下载是使用 BitTorrent 网络上传和下载文件的行为。这种方式在 2010 年代广泛流行，人们用它来下载电影、游戏，甚至软件。其优势在于提供更高的下载速度。尽管如今已经有了其他更便捷的下载音乐、电影等内容的替代方案，但种子下载仍然被使用。那么，种子下载是如何实现更高的下载速度的呢？答案就是 DePIN。
BitTorrent 是一种早期的去中心化文件共享协议。在这个协议中，一个计算机网络提供数据。你可以从附近其他人的计算机上下载数据，这就是它能够实现低延迟的原因。
假设你想下载一部 4GB 的电影。网络上会有一些人已经在他们的计算机上保存了这部电影，他们被称为种子/种子用户。种子用户会首先创建一个包含相关信息的种子文件，如电影的名称、大小、位置和子文件，然后将这个种子文件上传到网络上。现在，假设有 4 个附近的用户也想下载这部电影。种子用户会将电影分成 4 个 1GB 的部分，并分别发送给每个用户。
现在，这些用户也将成为种子用户，并互相发送他们拥有的那1GB数据。通过这种方式，每个人都可以接收完整文件的各个部分并重新排列，从而获得整个文件。
这正是去中心化物理网络（DePIN）所涉及的内容——即由节点（设备/计算机）组成的网络，这些节点互相帮助。然而，DePIN 的一个重要方面是“激励机制”，我们将在下一节进一步探讨。
区块链在 DePIN 中的作用是什么？
要使 DePIN 运作，我们需要一组分布式节点/网络。分布式系统的节点位于不同的物理位置。主要区别在于决策的位置以及如何将决策分布到系统中的各个节点。有些系统采用集中式决策，而区块链等系统则采用去中心化决策。区块链是一种特殊类型的去中心化系统，通常使用共识机制进行决策。利用区块链，我们可以为分布式网络实施去中心化、无权限、并且带有激励机制的模型。
代币化 为用户提供了更多的奖励好处。正如我们所见，种子下载通过采用将数据分配给多个种子用户的去中心化网络方法，提高了下载的延迟性。然而，种子下载有一个缺陷，我之前故意没有提到——这就是所谓的“吸血”。吸血者是指那些在获得所需文件的完整副本后立即断开种子连接的用户。让我们回到之前下载电影的例子。当每个人都收到1GB时，如果其中一个人关闭种子并退出网络，延迟会增加，导致更长的下载时间。由于种子下载的动态性，下载不会停止，但延迟会增加。这就是所谓的吸血——当下载的数据量超过上传的数据量（只获取而不分享），最终会导致种子下载的失败。
如何解决这个问题呢？你可以通过激励措施来解决：为用户奖励代币，以鼓励他们让他人使用其未使用的资源。这就是 DePIN 的作用所在。DePIN 奖励那些为网络做出贡献的用户，从而增加保留贡献者的机会。贡献可以以数据或服务的形式进行。
除了代币化，智能合约还可以将权力和管理分散到整个网络，而不是集中在一个组织手中。以 DePIN 应用为例，比如一个去中心化的能源网。在这种设置中，个人的太阳能供电住宅可以发电，并将多余的能量直接出售给电网或邻居，绕过集中式公用事业提供商的需求。每笔交易——无论是涉及能源的生产、消费还是销售——都会记录在区块链上，确保各方之间的透明度和信任。当特定条件得到满足时，比如有多余的能量可以出售，智能合约会自动执行这些交易，确保能源分配的效率和可靠性。
应用场景
DePIN 涉及多个领域，如用于提供弹性互联网接入的电信、用于安全和分布式数据管理的数据存储，以及用于利用未使用资源的计算服务。
电信与无线网络
电信网络是一组互联设备（如计算机、手机或路由器），能够使信息（如语音、数据或视频）在远距离传输和接收。想象一下，一个电信网络由遍布全球的天线组成，提供特定的信息相关服务。建立这些天线的成本很高，并且需要持续维护。通过 DePIN，任何人都可以加入网络，在家中安装一个小设备，经过该区域的人可以利用这些服务。类似地，使用相同的概念也可以形成去中心化的 WiFi 网络。
Helium 是最大的 DePIN 项目。其创新且开放的协议使任何人都可以真正成为商业无线电操作员，为其社区提供无线覆盖，并通过他们的工作赚取收入。Helium 网络使用了一种独特的共识算法，称为“覆盖证明”（Proof-of-Coverage，PoC），用于验证热点准确地反映其位置、配置及其创建的无线覆盖范围。覆盖证明激励热点操作员在服务不足的地区部署热点，并准确报告其部署情况，以便 Helium 网络的用户可以查看可能可用的覆盖范围。Helium 的特别之处在于它使用大量的 LoRaWAN 热点网络，提供更大范围的覆盖，而无需大型天线。
Helium 运行在 Solana 上，并由其原生代币 HNT 提供支持，HNT 对网络的运行至关重要，因为它用于购买数据传输所必需的“数据积分”。该网络提供两项主要服务：
- Helium 物联网网络：通过 LoRaWAN 热点挖掘的 $IOT 提供物联网设备连接
- Helium 5G 网络：通过 $MOBILE 代币激励，将大型运营商与社区基础的 5G 热点集成
另一个例子是 WiFi Dabba，其目标是在印度满足消费者的 WiFi 需求。它的不同之处在于其最初专注于需求，通过与印度各地的地方有线电视运营商（LCO）合作提供付费服务。WiFi Dabba 旨在在人口密集区域，如居民楼，部署 WiFi。
地图
像 Google 这样的巨头通过各种手段收集了大量的地图数据，包括雇员、自驾车和用户贡献。用户可以在 Google Maps 上添加评论和标记地点，为其综合数据库做出贡献。然而，Google 和其他主要公司向企业收取高额费用，以访问和使用这些数据。
DePIN 提供了一种替代方法。通过激励全球用户贡献地图数据，DePIN 创建了一个系统，个人可以因其贡献而获得奖励。这种模式具有以下几个优势：
- 它确保地图不断更新，提供新的视角，而公司无需亲自去绘制整个世界的地图。
- 当地居民和常用用户可以快速贡献关于施工、事故、道路封闭和新道路的信息更新。
- 用户因在 DePIN 应用程序中添加信息而获得奖励，因此他们更有动力进行贡献。
这种去中心化的方法有可能创建一个更具活力、最新和民主化的地图系统，同时为贡献者提供经济激励。
Hivemapper 是一个全球地图网络的先驱，通过车载摄像头收集高分辨率的街景图像，以一种无需许可的方式创建最新的地图。该网络由 $HONEY 代币管理，拥有超过 50,000 名贡献者，包括共享司机、送货员和业余爱好者，他们已经绘制了超过 25% 的世界地图。Hivemapper 提供价格在 $300 到 $650 之间的车载摄像头，贡献者通过分享视频和元数据获得 $HONEY 代币奖励。
另一个新兴项目是 Proto，该项目专注于建立数据库，特别强调在印度的孟买和班加罗尔，通过一个用户友好的应用程序，奖励贡献者上传的数据。
传感器
传感器是一种能够从环境中检测和测量物理输入（如温度、压力、光线、声音或运动）并将其转换为机器或人类可以理解的信号的设备。当考虑到分布在不同位置的传感器网络时，传感器数据非常有用，因为它使信息更加可靠。此外，这些传感器可以相互通信，帮助进行预测，如气候预报。
天气数据的共享涉及一个复杂的公共和私人实体网络，包括运营各种传感器网络、开发天气模型并提供预报的组织。WiHi 旨在作为连接所有这些实体的统一平台，简化数据共享、提高预测准确性并改善气候监测。这意味着任何运营天气传感器的实体都可以申请将数据贡献给 WiHi。
Onocoy 正在努力利用实时动态测量 (RTK) 技术来提高 GPS 数据的准确性。虽然 GPS 卫星对于确定位置非常有效，但它们缺乏高精度。为了提高精度，可以使用诸如 RTK 之类的附加传感器，该技术通过地面接收器将 GPS 精度从米级提高到毫米级。尽管 RTK 接收器相对昂贵，Onocoy 鼓励部署这些接收器以确保强大的覆盖。高质量的定位数据对于诸如变形监测、农业、采矿、自然灾害预警（海啸/地震）、无人机/机器人定位和自动驾驶车辆等应用非常有价值。该公司采用双重奖励系统：客户以现金支付服务费用，而贡献者则以 $ONO 代币获得补偿，从而建立了一个激励一致的网络。
计算
云计算在今天非常重要。它是一种基于互联网的计算形式，通过它，共享资源、软件和信息被提供给计算机和其他设备。将工作外包给云服务器变得更加便捷，但也伴随着成本问题。大多数云服务器都由一个中心实体拥有。最近，Google Cloud 不小心删除了其客户 UniSuper 的数据。幸运的是，他们有另一个提供商的备份，但这种情况并不总是如此。
此外，巨大的计算能力（这是轻描淡写）正在被浪费。想象一下，在一个四口之家中，至少有5到8台设备：手机、笔记本电脑、PC、平板电脑、智能冰箱等。设想一下，让其他人使用这些设备上的闲置计算能力并从中获利。这就是 DePIN 的力量。
在一集著名的科技情景喜剧《硅谷》中，小组成员们认为 Anton（他们的服务器）无法处理负载并挂了。后来，他们意识到网络仍然活着。Gilfoyle（Anton 的制造者）发现他安装了 Pied Piper 软件的智能冰箱曾与其他冰箱通信过。他们以为已经丢失且永远消失的数据实际上被托管在 30,000 台智能冰箱上。作为物联网设备的智能冰箱可以连接到互联网并存储数据。尽管这一参考的技术方面有些混乱，但它表明任何设备的计算能力都可以被利用。同样，僵尸计算机也存在。僵尸计算机是指被恶意软件或黑客入侵并由未经授权的人员控制的计算机。这使得他们可以在未经设备所有者的知情或同意的情况下将其用于恶意目的。两个例子都正确指出，闲置的设备可以被利用其计算能力。
对计算能力的需求处于历史最高点。然而，由于分布不均，寻求计算能力的用户发现很难获得所需的机器。DePIN 作为一个市场，硬件所有者可以将计算能力借给需要利用它的用户。
Render 是一个成熟的计算网络，被 3D 艺术家用于游戏和电影中的图形渲染。该网络提供 GPU 计算能力用于渲染，艺术家可以通过上传文件并选择渲染计划来访问这些服务。矿工可以出租他们闲置的 GPU 计算能力，成为网络中的渲染节点。它还为艺术家提供了一套名为 Octane 的软件套件，用于将他们的渲染任务外包给 GPU 网络。Render 最初基于以太坊，现在已转移到 Solana。此外，Render 现在还包括 AI/ML 和空间计算服务。
Akash 基于 Cosmos 构建，是该类别的领导者。它作为一个通用的 CPU/GPU 计算网络。基于 Kubernetes 构建，Akash 提供了一个可靠的平台用于托管应用程序，确保高性能和更低的成本。
Aethir 是一个基于 Arbitrum 构建的去中心化云基础设施。它作为一个中介，连接那些希望出租其未充分利用的 GPU 的人，以及那些需要这些 GPU 来训练游戏行业的 AI 模型的人或公司。
游戏需要高水平的处理能力。我们熟悉“延迟”这个术语；当他们的互联网连接不佳，设备性能不足，或者在游戏中表现不佳时，游戏玩家喜欢提到这个词。延迟是游戏中的一个问题。此外，云游戏由于服务昂贵和访问服务器时的延迟问题而表现不佳。云游戏是一种在线游戏形式，运行在远程服务器上，并将游戏的输出（视频、音频等）直接流式传输到用户的设备。
Shaga 解决了云游戏的高延迟问题。它确保了智能设备上的超低延迟和高性能游戏体验，同时通过点对点架构确保数据传输的安全性。Shaga 将个人的游戏电脑转变为更接近玩家的节点。
存储
云存储允许用户将数据保存到另一个位置，并通过公共互联网或专用的私有网络连接访问这些数据。通常，像 Dropbox、Sync 和 Google Drive 这样的云存储服务使用 Amazon Web Services 和 Azure 等集中式云提供商来存储数据。然而，集中式存储有一个主要缺点：将数据存储在集中位置赋予了托管者巨大的权力，如未经同意向第三方披露数据的能力、由于硬件或网络故障导致的数据丢失风险，以及易受网络攻击的影响。
去中心化存储将数据分布在多个节点上，使其更能抵御单点故障、网络攻击和数据泄露。DePIN 还可以让用户提供其未使用的资源，通过提供存储来赚取代币。
我们最初讨论了 BitTorrent 作为早期的文件共享系统。后来，BitTorrent 成为了去中心化文件分发的先驱。它结合了区块链技术的采用和 BTT 代币的实用性。原生 BTT 代币在这个生态系统中扮演了多种角色。它激励用户分享带宽，从而提高网络性能。它还充当购买更快下载速度或高级内容的交易货币，使用户能够与 dApps 进行互动。
Filecoin 是一个去中心化的存储网络，用户可以利用他们未使用的存储空间来赚取 FIL 代币。Filecoin 网络的参与者可以出租他们的备用存储容量，并获得 FIL 代币作为补偿。这些代币随后用于支付网络的存储和检索服务。
ShdwDrive 是 GenesysGo 在 Solana 上构建的另一种存储解决方案。它专为寻求类似 Filecoin 平台的用户设计，但利用高性能的传统和移动计算来降低企业级数据中心存储的成本。它使用原生代币 $SHDW 进行交易。ShdwDrive 提供了包括网站托管、社交媒体备份存储、档案存储、可访问的数据集以及类似于 Google Drive 的个人存储选项在内的服务。Synx 是一种与 ShdwDrive 配合使用的私有云存储解决方案，支持移动和桌面应用程序。
Arweave (AR) 通过引入 Blockweave 协议，为去中心化存储领域提供了一种创新解决方案，旨在实现永久的、低成本的数据存储。与传统的易于丢失数据和审查的数据存储方法不同，Arweave 的方法确保数据可以为后代保存。用户可以使用 AR 代币支付一次性费用，以保证无限期的数据存储。Instagram 的母公司 Meta 已将 Arweave 的技术集成到 Instagram 上，以永久存储包括 NFT 在内的数字收藏品。
Storj 通过强调安全性和隐私性脱颖而出。它将数据加密并分布在节点网络中，确保高度的数据保护。STORJ 代币在这个生态系统中起到双重作用：用于支付存储服务的费用，并奖励节点运营商将其未使用的存储空间提供给网络。
结论
DePIN 是一种利用数字技术改善物理网络的新方法。通过利用区块链技术的去中心化原则，DePIN 不仅解决了传统系统中固有的一些限制问题，如种子下载中的吸血者问题，还为各个领域中的更高效、透明且具有参与者奖励机制的解决方案铺平了道路。DePIN 站在解决复杂挑战的创新解决方案的前沿，从改进电信和数据存储到革命性地改变能源分配。随着我们见证该生态系统在不同领域的 650 多个项目中蓬勃发展，很明显，DePIN 的旅程才刚刚开始。向更去中心化、安全和高效世界的迈进不仅是可能的，而且已经在进行中，这承诺了一个技术赋能每个人，共同参与并受益于集体互联网络的未来。
翻译自：https://www.helius.dev/blog/a-short-introduction-to-depin