Matrix白皮书v1.0.pdf

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1、 MATRIX，开启区块链 3.0 时代 MATRIX 项目白皮书 MATRIX 项目理事会 www.MATRIX.space 【MATRIX 是新一代的区块链技术，它创新性地将人工智能技术引入了区块链产业，将而这两者紧紧地结合在一起，打造出跨时代的产品。】 MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 www.MATRIX.space 1 / 68 版权声明 本白皮书由 MATRIX 团队编写，严禁抄袭，如需转载，请注明出处。同时本白皮书中所涉及到的所有的产品设计理念、技术设计方案以及技术解决方案，其知识产权，均属于 MATRIX 团队，团队已对核心的技术方案部分申请知识产权保护，对于任何侵犯

2、MATRIX 团队知识产权的行为，本团队将通过法律手段保护我们的权益，望周知。 MATRIX 项目理事会 MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 2 / 68 www.MATRIX.space 内容摘要 MATRIX 是一个跨时代的区块链产品，团队作为人工智能区块链的首创者和践行者，历史性地将人工智能技术和区块链技术结合在一起，目标是用 MATRIX，来正式定义下一代区块链技术。在我们看来，要成为符合时代应用及技术发展需求的区块链 3.0 技术，需要具有以下四个特点：量化处理定性问题的能力、广泛为一般用户接受和使用的能力、自然进化的能力以及将算力公益化的能力。 与传统区块链技术不同，人工智能

3、技术的介入，让 MATRIX 真正拥有了生命力，“他”将不断地通过学习和应用实践，来进化自己的算法和体系，从而不断地升级，这种自然进化的能力，将让 MATRIX 永远可以适应时代的需求，领先技术的潮流。 MATRIX 通过人工智能技术，大幅提升了智能合约的可用性和适用范围，让智能合约在本质上进行了升级，同时人工智能的介入，可以自动地对合约条款进行升级和纠错，大大提升了合约的合理性和安全性。在 MATRIX 网络中，智能合约已经不是处理简单的一般性条款的计算机语言，而是真正地拥有了面向用户为用户提供安全、智能的协同服务的能力，我们把这个全新的功能，称为“安全智能协同”。 在“自然进化”和“安全智

4、能协同”作为核心功能的基础上，MARTIX 打造了一个完整的生态，“他”不仅是一款能够在区块链上实现智能协同、开源的底层系统，同时打造了一个平台并提供了相应的编程语言，使开发人员能够利用人工智能算力和区块链技术来建立和发布下一代分布式应用，也为每一个普通用户提供了方便地使用智能协同功能的开放式工具。从 MATRIX 开始，区块链技术将真的开始可以为每一个人服务，全民受惠于区块链技术的时代将正式拉开序幕。 MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 www.MATRIX.space 3 / 68 目录 1 前言：MATRIX，开启区块链 3.0 时代 . 6 2 MATRIX，有生命的区块链 .

5、7 2.1 什么是区块链 3.0 . 7 2.2 MATRIX 的设计哲学 . 8 2.3 MATRIX，区块链 3.0 时代的里程碑 . 9 2.3.1 什么是 MATRIX . 9 2.3.2 为什么叫 MATRIX . 9 2.3.3 MATRIX 的特点 . 10 3 MATRIX 的生态环境 . 11 3.1 公有链主体MATRIX 链 . 12 3.2 算力组 . 12 3.3 应用层 . 12 3.4 用户组 . 13 3.5 数字资产 . 13 4 MATRIX 的技术设计理念 . 13 5 MATRIX 引入 AI 的目的以及解决的问题 . 14 5.1 什么是 AI . 1

6、5 5.2 MATRIX 的人工智能体系 . 16 5.3 MATRIX 自然进化 . 17 5.3.1 MATRIX 参数的 AI 辨识 . 18 5.3.2 MATRIX 参数的 AI 优化 . 19 5.3.3 MATRIX 的链式结构 . 20 5.3.4 MATRIX 链参数更新过程 . 22 5.4 矿机优智化 . 24 5.4.1 挖矿计算要求 . 24 MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 4 / 68 www.MATRIX.space 5.4.2 MATRIX 矿机算法思想 . 24 5.4.3 MCMC 算法特点 . 27 5.4.4 MATRIX 的交易者获益模型 .

7、 28 5.4.5 MATRIX 的特色交易 . 29 5.5 安全智能合约 . 30 5.5.1 智能合约 2.0 的缺陷 . 31 5.5.2 基于 AI 的交易模型 . 32 5.5.3 安全智能合约的基础实现 . 38 5.5.4 安全智能合约对数字资产的支持 . 39 5.5.5 安全智能合约的扩展 . 39 5.5.6 安全智能合约为新手提供的保护 . 43 5.5.7 AI 交易模型的演进 . 44 5.6 MATRIXAI 服务 . 44 5.6.1 单个节点的 AI 服务 . 45 5.6.2 多节点协作 AI 服务 . 45 5.6.3 MATRIX 提供的接入服务 . 4

8、6 5.6.4 MATRIX 对外部 AI 服务的整合 . 47 6 MATRIX 设计概要 . 48 6.1 MATRIX 的分布式控制链区块头结构 . 49 6.2 MATRIX 的分布式控制链区块内部结构 . 51 6.3 MATRIX 的数据区块头结构 . 53 6.4 MATRIX 的数据区块内部结构 . 54 6.5 MATRIX 的共识机制 . 55 6.6 MATRIX 的安全加密算法 . 55 6.7 MATRIX 随机数的产生 . 56 6.8 MATRIX 的难度调整实现 . 57 MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 www.MATRIX.space 5 / 68

9、6.9 MATRIX 的 P2P 协议 . 58 7 MATRIX 系统模型 . 59 8 MATRIX 的商业生态拓展 . 61 9 MAN（MATRIX AI Network）公开售卖（ICO） . 63 10 MATRIX 产品研发计划 . 63 11 MATRIX 的核心团队与顾问团队 . 63 12 结语 . 65 13 附录：参考文献 . 66 MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 6 / 68 www.MATRIX.space 1 前言：MATRIX，开启区块链 3.0 时代 比特币：区块链 1.0加密货币时代 2009 年 1 月 3 日，区块链技术的创造者中本聪先生发布了

10、开源的第一版比特币客户端；同日，世界上第一个比特币区块链诞生、首批 50 比特币同时被创造出来，这标志着比特币网络的正式成立，作为比特比的底层技术区块链也作为下一代的网络技术正式登上历史舞台。比特币网络开创了一个全新的时代，中本聪先生用超越时代的理念建立了一个去信任化、去中心化、分布式自治的网络社会。比特币可以称为区块链的开山鼻祖，也可以看做区块链 1.0 时代的里程碑加密货币时代。虽然有着远超于所在时代的智慧和理念，但中本聪先生创造技术仍然拥有相应的局限性，例如在设计比特币的时候，中本聪先生并没有想到区块链会成为一项划时代的技术，在未来被如此广泛地商业化应用，所以比特币网络从这个角度来看，在

11、现在已经无法满足时代的需求，无法真正地为大规模商业化应用提供支持，但尽管如此，比特币仍然是作为加密货币核心价值定位的标杆。 以太坊：区块链 2.0规模应用时代 2013 年年末，以太坊创始人 Vitalik Buterin 发布了以太坊初版白皮书，正式拉开了区块链 2.0 时代的序幕。与初期目标只服务于加密货币的比特币不同，以太坊引进了智能合约的概念，从真正意义上可以满足商业化应用发布的需求：以太坊可以用来编程，分散，担保和交易任何事物，如：投票、域名、金融交易所、众筹、公司管理、合同以及大部分的协议、知识产权以及各种得益于硬件集成的智能资产。以太坊可以看做是区块链 2.0 时代的标志。 MA

12、TRIX：区块链 3.0区块链全行业、平民化应用时代 随着近年来区块链技术的爆炸性增长，以及更广泛的被各行各业所应用，同时无论是 DAO 事件，还是以太坊前段时间的大规模阻塞，都在提醒我们当前区块链技术的不足，区块链产业再次来到十字路口：区块链的下一步怎么走？如何定义区块链 3.0时代？ 随着 AlphaGo 战胜了当前人类围棋第一人柯洁，人工智能时代正式拉开大幕，两个划时代的技术同时走上时代舞台，我们认为这并不是巧合，于是我们选择将这两个炙手可热的技术结合在一起，让区块链技术插上 AI 技术的翅膀，正式开启区块链 3.0 时代。 MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 www.MATRIX

13、.space 7 / 68 图 1 区块链技术发展简史 2 MATRIX，有生命的区块链 2.1 什么是区块链 3.0 在正式介绍 MATRIX 之前，为了帮助大家更好地理解 MATRIX，我们有必要先介绍一下什么是区块链 3.0。就每项技术的演进历史而言，每一次的技术大版本的革新，都是基于对前一代技术的痛点完美升级而诞生的。在我们看来，真正地区块链 3.0 的技术标准，应该具有以下几个特征： 定性的问题定量化：作为第二代区块链技术的典范，以太坊虽然提供了智能合约，但目前的以太坊智能合约只能解决简单的线性问题，无法解决更复杂的合约条款，也就是无法将定性的条件定量地转为计算机语言，这也大大限制了

14、区块链的交易和应用的空间和范围。所以为了区块链可以更广泛地商业化应用，第三代区块链技术必须具备可以将定性的问题定量化的特征。 智能合约平民化：作为第二代区块链技术的核心，智能合约可以说大大提升了区块链的应用范围和想象空间，但目前智能合约（以以太坊为例）必须由少数熟悉代码的技术人员来提供技术上的服务与支持，你不懂计算机语言的话，对不起，你无法主动、方便地使用智能合约。所以如何让智能合约平民化，真正成为人人都可以应用的工具，将是区块链技术真正渗透到每个人生活的一个重要条件，也是第三代区块链技术必须具备的一个重要特征。 MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 8 / 68 www.MATRIX.s

15、pace 与时俱进的特性：传统的区块链技术都受限于其研发的时代，也就是“发布即定型“，然后逐渐会被时代淘汰，今天的比特币技术就是个很好的例子。在过去，几乎所有的技术都具有这样的特点，无论是曾经的互联网霸主雅虎，还是摄影行业的龙头科达，无数科技巨头都难逃无法与时俱进而被淘汰的命运，但在技术高速发展的今天，尤其是区块链这种并未成为主流的新技术，几年一次的更新换代，会给几乎所有的应用开发者和使用者都带来不同程度的困扰，尤其是对于金融类行业这种在未来会成为区块链行业最大使用场景产业来说，频繁地更换底层技术或者是主链条，对于银行、券商这种巨型的、内部运营结构精密复杂的公司来说，简直是一场灾难。所以如果区

16、块链本身具有进化的可以做到与时俱进的特性，是区块链在更多行业尤其是国企或大型跨国企业种广泛使用的的基础，这毫无疑问应该成为下一代区块链不可或缺的一个标准。 算力公益化：众所周知，PoW 是当前区块链行业最主要的一种共识机制，而目前大多数的挖矿型加密货币都是在无社会意义地浪费算力和资源，如比特币，大量的电力和算力被用来计算毫无意义的 hash 值。虽然这个值是这个链条上很重要的一个组成部分，但这个数值本身对整个社会来说，毫无意义。如何充分利用这些算力和资源，来为公众做更多的有益的事，即算力公益化，成为我们要在下一代区块链技术中思考的一个重要问题。 当然，更高的交易效率、更好的安全性等等，都会是下

17、一代区块链的重要特性，但这些都是会随着技术的线性化发展即可得到解决的技术问题，上述四点特性却是真正地需要质变产生的特性，所以我们把他们定义为区块链 3.0 最重要的 4 项技术标准。 2.2 MATRIX 的设计哲学 每一个跨时代的产品的诞生，都基于一个深刻的哲学思想。如比特币，中本聪先生是比特币的创造者，其去中心化、去信任化、社区自治的产品特性后面，隐藏着的是西方主流的“自由、平等”的哲学思想。 MATRIX 也一样，MATRIX 最核心的哲学思想，来自于拥有光辉璀璨的 5000 年历史的中华民族“知行合一”。“知行合一”是 500 年前，伟大的心学创始人王阳明先生提出的哲学思想，其核心是客

18、体顺应主体，知是指思想和理论，行是指实践，知与行的合一，既不是以知来吞并行，认为知便是行，也不是以行来吞并知，认为行便是知。 对于当前所有的区块链产品中，“行”都是产品或者生态的主体，应用（即实践）都是每一个区块链产品的主要目标。在没有“知”的情况下，“行”自然缺少了行为准则，或是具有了很大的局限性。在 MATRIX 中，我们创造性地将“知”的概念引入区块链，让区块链自身具有感知世界的能力，真正的拥有了思想和生命。 MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 www.MATRIX.space 9 / 68 在“知行合一”的方法论之下，MATRIX 除了拥有了思想和生命，还真正拥有了自然进化的能力

19、：通过“知”来指导“行”（在人工智能的指导下运作和应用），然后在“行”中感知世界（通过运转和应用不断学习），提升“知”的境界（在学习中提升自己的思维能力和认知范畴），之后更好地“行”（提升运作效率，扩展应用范围），这是一个不断演进，自我提升，与时俱进的良性循环。 区块链是这个时代迄今为止最新的技术，这是我们追随痴迷这个方向的重要原因，同时我们也希望“知行合一”这个古老的思想，能为这项最新的技术带来不一样的生命和活力，也让中华民族的伟大的智慧结晶，可以在这个全新的世界中光荣绽放，让所有人为之获益。 2.3 MATRIX，区块链 3.0 时代的里程碑 在确定了区块链 3.0 的标准以及设计 MAT

20、RIX 的哲学思想之后，我们开始思考如何打造一个真正符合这些标准的区块链技术体系，仅仅依靠区块链技术本身，是很难真正达到 3.0 的标准，所以我们必须引入强大的辅助技术，结合区块链技术一起，来创造下一代的区块链技术。 2.3.1 什么是 MATRIX MATRIX 是新一代的区块链技术，它创新性地将人工智能技术引入了区块链产业，将而这两者紧紧地结合在一起，打造出的跨时代的产品。MATRIX 并不是一个机构，而是一款能够在区块链上实现智能协作、开源的底层系统，它打造了一个平台和提供了相应的编程语言，使开发人员能够利用人工智能算力和区块链技术来建立和发布下一代分布式应用，也为每一个人提供了方便地使

21、用智能协同功能的开放式工具。 2.3.2 为什么叫 MATRIX 和大家的想像不同，MATRIX 的核心团队并不是一群像美剧生活大爆炸中一样，只知道钻研技术和打游戏的的科学家，我们除了是一群技术极客之外，还是狂热的电影爱好者。而黑客帝国（The MATRIX）这部作品更是被我们奉为经典，同时为我们展现了一个人工智能发展到极致的未来的场景。 图 2 电影黑客帝国海报 MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 10 / 68 www.MATRIX.space 在电影黑客帝国中，MATRIX 是一套复杂的模拟系统程序，它是由具有人工智能的机器建立的，模拟了人类以前的世界，用以控制人类。在 MATRI

22、X 中出现的人物，都可以看做是具有人类意识特征的程序。这些程序根据所附着的载体不同有三类：一类是附着在生物载体上的，就是在矩阵中生活的普通人；一类是附着在电脑芯片上的，就是具有人工智能的机器；这些载体通过硬件与 MATRIX 连接。而另一类则是自由程序，它没有载体，诸如特工、先知、建筑师、梅罗文加、火车人等。电影中所展现出来的很多未来场景，以及贯穿整个电影的哲学思想，都与我们设计这个产品的理念不谋而合，所以我们把我们的产品也命名为“MATRIX”，一个结合人工智能的分布式区块链网络。 与此同时，“MATRIX”一词本身的含义代表“矩阵”，矩阵本身的数学含义中透露出来的分布式哲学思想，与区块链的

23、理念很好地契合，同时矩阵的两个维度正好对应我们产品中的人工智能与区块链两条主线。 所以，我们是“MATRIX”，我们是区块链 3.0。 2.3.3 MATRIX 的特点 MATRIX 链的特点如下： Mechanized Network 机械化网络：与传统区块链不同，MATRIX 不再是一个纯软件的底层技术网络，越来越多的机械化元素将会加入这个网络，如具有人工智能算法的新型芯片、具有人工智能解决方案的贝叶斯推理机，MATRIX 将通过软硬件结合的方式，大大提升区块链本身的效率、实用性和可扩展性。 Automated 高度自动化：由于引入了人工智能技术，而语义识别作为 MATRIX的最基本的一项

24、技术特性，在未来，智能合约不再只为少数懂得计算机编程语言的人服务，而是每一个使用 MATRIX 的用户，只要输入自己的交易目的和交易条件，MATRIX 会通过人工智能自动生成对应的智能合约，通过高度自动化让智能合约真正意义上可以为每一个人服务； Targeted Calculations 目标性计算：与其他 PoW 型的区块链网络不通，MATRIX的算力体系不再会计算单纯的对社会本身没有实际贡献的 hash 值或其他加密数字，MATRIX 将在链上部署具有人工智能计算能力的机器作为矿机，或者让加入网络的算力习得人工智能算法，通过人工智能来解决各种需要算力的问题来获得奖励（例如帮助大数据公司通过

25、人工智能算力处理数据），让电力和算力真正用到对社会有实际价值的事情上； Risk Aversion 规避风险：MATRIX 具有自我进化后不断寻找合约漏洞及应用程序漏洞的能力，任何在链上进行的交易或发布的程序，都会在人工智能的帮助下趋近完美从而规避风险，让每一个用户更加安全； Intelligent 高度智能化：MATRIX 通过自我学习和进化，具备处理更加复杂的交易条件的能力，让智能合约不再仅限于处理定量的条件，MATRIX 的超级智能合约具有MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 www.MATRIX.space 11 / 68 高度智能化的特点，可以将很多定性的条件定量化，从而处理更多

26、复杂条件的交易，如投资对赌协议等等，这将大大提升智能合约的可应用行业空间，我们把这种超级智能合约，称为“智能协同”； X for Future 未来成长性：和前两代区块链技术不同，引入了人工智能技术的MATRIX，并不会存在“发布即定型”的局限性，MATRIX 具备了自我学习而不断进化的能力，由于我们自身的历史局限性，我们现在还无法准确地描绘出第 X 代的区块链技术的特性，但是 MATRIX 会通过自我进化一直与时俱进，成为适应当前时代的区块链解决方案。 图 3 MATRIX 的含义拆解 MATRIX 的这 6 个特点，正好组成了 MATRIX 这个单词，也是我们产品的名称，它贯彻了我们设计

27、MATRIX 的核心理念和思想，完美地诠释了区块链 3.0 标准并提供了完备的解决方案，所以，我们希望可以通过 MATRIX，正式拉开区块链产业的下一个时代的序幕。 3 MATRIX 的生态环境 MATRIX 有一个完整的生态环境，其中包括公有链主体、算力组、应用层、用户组及数字资产代币五个组成部分，这五个部分共同依存、相互作用，形成了 MATRIX 的完整的生态环境： MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 12 / 68 www.MATRIX.space 图 4 MATRIX 生态 3.1 公有链主体MATRIX 链 MATRIX 链是 MATRIX 生态的身体，也是生态中其他组成部分存

28、在和行动的基础，整条链将采用 PoW 的共识机制。 3.2 算力组 算力组可以说是整个 MATRIX 链的大脑，也是整个 MATRIX 生态最与众不同的部分，MATRIX 的算力组将为 MATRIX 这条链带来生命力，让 MATRIX 不断地进化，与时俱进。 我们并不打算打造一个只有驱壳没有灵魂的存在概念上的 AI 网络，所以在一开始，我们就要赋予这个网络灵魂，在最初团队会部署一定数量的贝叶斯人工智能算力机到网络中，让整个网络在一开始就具备了可以自我学习和进化的能力，在完成初期的自我学习，让整个网络真的具备了人工智能的基础之后，我们会开放算力的接入，届时每一个希望可以通过分享算力而获益的社区参

29、与者，都可以将他们的算力接入到这个网络，在经过我们的人工智能算法优化后，开始为这个全新的世界做出贡献。 3.3 应用层 应用层是 MATRIX 生态的骨骼，所有的功能的具象化和真正为用户服务，都是通过应用层来实现的。MATRIX 的主要应用层将分为三类： 1. 需要专业的人工智能算力的项目和应用，比如大数据的深度分析和挖掘，又抑或希望通过人工智能不断学习提高 AI 水平来陪人类游戏的棋牌类游戏； 2. 需要使用超级智能合约的应用，如全程无人参与的房产中介； 3. 常规交易，所有希望通过超级智能合约实现的交易和协议，都可以通过MATRIX 来实现，这也将是 MATRIX 链上个体用户最多的应用部

30、分。 MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 www.MATRIX.space 13 / 68 3.4 用户组 用户组是 MATRIX 生态的肌肉，无论是需求人工智能算力的公司或机构（如大数据公司），还是应用开发者，抑或是普通的个人用户，都可以自由地使用 MATRIX 来给自己的生活带来各式各样的便利，有用户的存在，才可以真正驱动 MATRIX 上的应用，从而让整个 MATRIX 生态活跃起来。 3.5 数字资产 数字资产是 MATRIX 生态系统的血液，它为生态的各个部分提供着动力。无论是算力组还是应用层，都需要得到数字资产的支持，用户想真正使用应用，也需要数字资产来帮他实现。我们在 MA

31、TRIX 上发行的代币简称是“MAN（MATRIX AI Network）”。我们也希望我们的 MATRIX 生态可以真正地像一个人一样，有思想、有行动、有生命力。 4 MATRIX 的技术设计理念 MATRIX 作为新一代区块链，核心思想是构建一个具备自然进化能力的区块链，能够充分利用人工智能构建一个用户友好、面向云服务、与 AI 紧密融合的生态系统。 传统的区块链解决了在不可信信道上传输可信信息、价值转移的问题，而共识机制解决了区块链如何在分布式场景下达成一致性的问题。共识机制在去中心化的思想上解决了节点间互相信任的问题；以太坊智能合约 2.0 的推出，则使区块链技术更加接近现实，延伸到了

32、社会生活和商业；而 MATRIX 则在区块底层引入人工智能，从方方面面让人工智能（AI）参与更多以前需要人类能完成的“判断”和“执行”，并引入“集体智慧”和“合约宪法”，同时利用 AI 自身的学习能力，不断进化区块链本身，实现一个具备真正人类意识与思维的区块链生态。 MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 14 / 68 www.MATRIX.space 图 5 MATRIX 的人工智能进化设计理念 MATRIX 相对于传统区块链的核心特点包括： 系统自然进化（Evolvable） 个体可延展性（Extensibility） 交易可管理化（Transactions Manageability

33、） 交易智能化（Transactions intelligentized） 人工智能服务化（AI as a Service） 5 MATRIX 引入 AI 的目的以及解决的问题 MATRIX 引入 AI 的目标包括以下几点： （1） MATRIX 自然进化：通过对 MATRIX 的 AI 辨识与推理，实现 MATRIX 对外部环境变化的系统主动优化和个性化扩展； （2） 矿机优智化：区别于传统矿机由无意义的 HASH 运算，MATRIX 链解算实际 AI 问题，矿币具备现实价值锚点； MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 www.MATRIX.space 15 / 68 （3） 合约人性化

34、：利用 AI 引擎执行合约，支持利用 AI 解决智能合约中的漏洞与陷阱，并提供仲裁手段；交易方既可以选择基于 AI 保护的交易模式，也可以选择传统无歧视交易方式； （4） MATRIXAI 服务（AI as a Service）：MATRIX 全网均具备 AI 能力；在系统框架上全方位支持 AI 云服务，支持链上链下的多形态 AI 服务整合，实现数字新财富与传统财富的对接。 以上述目标为基础，MATRIX 将构建丰富的生态系统，引入多种基础服务模式，实现“区块链即服务”的愿景。 5.1 什么是 AI 人工智能（英语：Artificial Intelligence, AI）亦称机器智能，是指由人

35、工制造出来的系统所表现出来的智能。通常人工智能是指通过计算机来实现的智能。人工智能的研究是高度技术性和专业的，各分支领域都是深入且各不相通的，因而涉及范围极广。 图 6 人工智能发展简史及未来预测 人工智能的研究可以分为几个技术问题。其分支领域主要集中在解决具体问题，其中之一是，如何使用各种不同的工具完成特定的应用程序。AI 的核心问题包括推理、知识、规划、学习、交流、感知、移动和操作物体的能力等。强人工智能目前仍然是该领域的长远目标。目前比较流行的方法包括统计方法，计算智能和传统意义的AI。目前有大量的工具应用了人工智能，其中包括搜索和数学优化、逻辑推演。而基于仿生学、认知心理学，以及基于概

36、率论和经济学的算法等等也在逐步探索当中。 MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 16 / 68 www.MATRIX.space 人工智能的定义可以分为两部分，即“人工”和“智能”。“人工”比较好理解，争议性也不大。有时我们会要考虑什么是人力所能及制造的，或者人自身的智能程度有没有高到可以创造人工智能的地步，等等。但总括来说，“人工系统”就是通常意义下的人工系统。 关于什么是“智能”，就问题多多了。这涉及到其它诸如意识（consciousness）、自我（self）、心灵（mind），包括无意识的精神（unconscious mind）等等问题。人唯一了解的智能是人本身的智能，这是普遍认同

37、的观点。但是我们对我们自身智能的理解都非常有限，对构成人的智能必要元素的了解也很有限，所以就很难定义什么是“人工”制造的“智能”了。因此人工智能的研究往往涉及对人智能本身的研究。其它关于动物或其它人造系统的智能也普遍被认为是人工智能相关的研究课题。 5.2 MATRIX 的人工智能体系 MATRIX 选择了贝叶斯决策理论，作为其人工智能体系的基石。 图 7 贝叶斯MATRIX 人工智能体系的基础 自从其诞生之日起，贝叶斯理论就被认为是概率论和统计科学的一个重要分支，被誉为永远不死的理论。20 世纪 80 年代以来其重要性进一步提高，很多数学家认为可以把贝叶斯理论作为基础从而重新构造整个概率论和

38、统计科学。贝叶斯的思想是把概率作为一种信念，通过观测现象、结合基于历史经验的先验概率，反向对端最MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 www.MATRIX.space 17 / 68 可能产生观测结果的假设，并且根据以上推理不断更新先验概率。因此，该理论完美的整合了概率、学习和推断等机器学习的关键概念，已经在机器学习众多领域获得了广泛应用，并且被认为能够解释人脑认知行为的关键理论。从机器学习的角度看，贝叶斯理论具有以下重大优势： 1. 贝叶斯理论能够以非常自然的方式处理机器学习问题中常见的不确定性，并且能够根据观测结果不断减小不确定性； 2. 贝叶斯理论能够构造生成式模型，即能够捕捉学习对

39、象的动态特征，特别是具有寻找因果关系的能力， 这一点与区分式模型具有重大区别，后者能够对识别对象进行区分，但不能捕捉其产生数据的过程； 3. 贝叶斯理论支持复杂过程的推理和认知，更偏向于人的高层次认知行为，例如概念认知、归纳、推理、感知-运动集成等； 4. 通过将贝叶斯计算的基本模式 蒙特卡洛马尔可夫计算提供了构造具备普适应用价值的挖矿机制的重要手段； 5. 贝叶斯机器学习拥有重大应用，包括基因与生物表现型相互作用的分析、医学诊断、经济获得分析和金融预测等。 贝叶斯理论具有深度学习具有相辅相成、互为补充的关系。比较而言，贝叶斯学习和推断适用于先验概率准确度较低（不确定性更高）、样本较少、 认知

40、行为更加复杂的问题，而深度学习适合于不确定性较低、样本量大、输入输出关系明确的问题。参数优化是贝叶斯理论最直接的应用之一，能够直接应用于区块链性能调优。同时，贝叶斯增强学习可以逐步减小不确定性的影响，适合于在样本相对有限的情况下对区块链参数进行迭代优化。另一方面，贝叶斯理论与深度学习并不矛盾。首先，深度信念网络和有限玻尔兹曼机就是两者贝叶斯理论与深度学习的产物。其次，当前以及取得巨大成功的卷积和递归神经网络更加适合于识别和分类，这些网络提取的特征为贝叶斯技术进行高层次认知和推理提供了巨大的机会。实际上，贝叶斯理论与深度学习的集成和综合是通向强人工智能的有力途径。 5.3 MATRIX 自然进化

41、 MATRIX 作为新一代区块链，通过引入人工智能，动态更新各项区块链参数，实现自然进化演进。通过自然进化，目前 MATRIX 能够解决当前区块链设计固定、不灵活、各种区块链参数不能动态调整的问题。MATRIX 内置开源 AI 引擎，通过对各个区块链参数的学习获得训练参数，从而判断当前区块链参数配置是否进入不合理区间。通过 AI 学习结果，确认是否发起参数修订，并获得最佳修订参数，并通过全网智能投票确认参数修订。修订确认的参数则通过全网广播形式，发送到各个节点，完成区块链的全局更新，从而实现 MATRIX 的智能进化。 目前区块链核心参数包含以下几类： MATRIX, 开启区块链 3.0 时代

42、 18 / 68 www.MATRIX.space （1） 区块的存储格式配置类，包括区块大小、数据记录方式、交易列表、以及填充随机字等； （2） 区块链的共识机制与算法类，包括 PoW 及附带的完整性保护方法（SHA256、SCRYPT 等）、PoS、pbft 等以及未来可能出现的新方法； （3） 区块链的网络模型，包括 P2P 协议方法、新交易的广播方式、投票表决机制等； （4） 区块链的激励机制，包括挖矿以及关联的矿币分配协议、智能合约的交易费用、红利、彩票收益等等； （5） 区块链的安全加密算法，包括基于公钥的签名方式、Merkle 树及压缩算法等； （6） 区块链的交易模型：包括智能

43、合约方案、钱包设计、身份隐私设计、支付模型等。 （7） 区块链的附属模型：包括可信网关、隐私数据保护池等针对现有区块链不足而添加的附属模型。 通常情况下，当一条链确定以后，其核心参数也固定了。但随着服务对象变化以及外部环境的变化，很多参数都将变为瓶颈。例如，比特币由于将区块大小设定为1Mbyte，单次挖矿时间设定为 10 分钟，初期比较条件宽松，当在 2016 年以后，在线交易十分拥挤，大部分商业密集交易活动均不适合在比特币上开展。 目前，MATRIX 将对区块的存储格式配置类、区块链的激励机制、区块链的安全算法以及完整性算法、区块链的交易模型这四项参数，进行在线监控，并通过本地内置AI 模型

44、，从而辨识出是否处于瓶颈或是否可以优化。当本地 AI 判断可以进入优化后，将发起 AI 参数优化交易，并进入区块链 AI 记录区，其余节点将对该 AI 参数优化交易进行辨识和判断，并发起投票；当投票结果满足一定规则后，将启动该 AI 参数更新。 此外，MATRIX 内嵌支持区块链的共识机制与算法类、区块链安全加密算法的更新，通过 AI 智能投票与选择机制，保证此类区块链核心参数能够平滑进入未来的MATRIX 中，避免各种区块链的硬分叉。 对于区块链的附属模型，MATRIX 将保留一定的扩充能力，通过模型标记语言描述其能力；通过安全智能合约表述其操作流程以及行为模型；通过添加模型附属的 AI 参

45、数，实现对象模型的持续优化。 5.3.1 MATRIX 参数的 AI 辨识 MATRIX 中各个参数均存储在专用的区块中，但由于区块链很多的参数实际属于隐藏变量，例如交易活跃度，用户可信度等。因此，MATRIX 通过建立贝叶斯网络模型，MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 www.MATRIX.space 19 / 68 利用结构学习算法，识别各个隐藏参数之间的依赖关系和程度。一个典型的 AI 参数辨识过程如下，目前准备在专门的矿机芯片中内置该算法实现参数的动态调优。 输入变量辨识参数输出AI参数辨识模型多层网络连接 图 8 MATRIX 参数辨识模型 MATRIX 中，将对每个 AI 显

46、式参数进行统计，例如区块大小等；而对影响 MATRIX性能的每一个隐式参数，建立一个基于 AI 的辨识模型。当上述参数进行统计与辨识后，将通过标准优化算法，实现参数最优化。 5.3.2 MATRIX 参数的 AI 优化 MATRIX 参数的 AI 优化法则包含以下几条： （1） 保证 MATRIX 能够延续生存，并获得最大化的货币收益； （2） 保证 MATRIX 可用 AI 服务最大化； （3） 保证 MATRIX 所有节点的算力话语权以及活跃度； （4） 保证 MATRIXAI 参数配置的优先级。 上述每项原则均可用一个可量化的目标函数进行评估。例如 MATRIX 的生存原则以及最大化货币

47、收益原则，可以通过预先配置参数，评估全网的交易频度、电费以及交易网络开销，挖矿所得、AI 服务所得，确定当前时刻的收益。 1()= () + () () () () 根据该目标函数1()，内置的 AI 优化引擎将评估各个区块链参数是否配置合理，并通过动态寻优，预估本时间段内的最佳参数配置。 目前 MATRIX 的参数优化模型采用贝叶斯增强式学习算法，预印本将公布在 arXiv上。参数的 AI 优化原理如图 9所示。其基本思路是把参数优化作为一个决策过程，其 MATRIX, 开启区块链 3.0 时代 20 / 68 www.MATRIX.space 中 MATRIX 的状态在外界输入和模型参数的

48、变化下不断进行状态更新。优化算法利用贝叶斯原理在观测奖励的基础上寻找优化策略，从而使得参数得以优化。为了保证系统稳定，实际上优化过程中的模型不直接与环境交互，而是利用 MATRIX 网络中采集的历史数据进行批量优化。 图 9 基于贝叶斯增强学习的参数优化 5.3.3 MATRIX 的链式结构 由于 MATRIX 设计为具备自然进化的区块链，因此需要设计专有 Block，用于表征MATRIX 的自然进化过程，并表述整个 MATRIX 的特征形态和行为参数。基于区块链分布式基础上，结合“管理控制与数据分离”， MATRIX 将整个区块划分为独立的两类：分布式协同管控区块与数据区块。分布式协同管控区

49、块可以组成为一条分布式控制区块链，该链包括整个系统区块链系统信息描述、以及对应数据链的 AI 参数描述、AI 模型描述、交易模型描述等控制信息；而数据区块则根据分布式控制区块的指示进行数据编码、配置 AI 模型、并获得交易信息。可以认为 MATRIX 是一条具备自然进化能力的软件定义区块网络。 MATRIX 在初始阶段，仅包含一条分布式控制区块链与一条数据区块链，其区块结构定义为如图 10所示。在实际应用中，控制链与数据链既可以设计为时分复用的一条区块链，也可以设计为两条联系紧密，但独立运行的区块链： 输入变量 奖励 针对奖励的贝叶斯更新 针对惩罚的贝叶斯更新 惩罚 决策 MATRIX, 开启

50、区块链 3.0 时代 www.MATRIX.space 21 / 68 控制区块头数据链AI参数列表1数据链AI参数列表2数据链AI参数列表N控制区块N数据区块头交易列表叔父区块列表数据区块M数据区块头交易列表叔父区块列表数据区块M+1数据区块头交易列表叔父区块列表数据区块M+2控制区块头数据链AI参数列表1数据链AI参数列表2数据链AI参数列表N控制区块N+1控制区块头数据链AI参数列表1数据链AI参数列表2数据链AI参数列表N控制区块N+2来自数据区块M-1来自控制区块N-1链接数据区块M+3链接控制区块N+3链接最近时刻的控制区块Hash链接最近时刻的控制区块Hash链接最近时刻的控制区