Blockchain e Intelligenza Artificiale: la validazione dei dati
21 settembre 2018
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Blockchain e Intelligenza Artificiale – La corsa all’oro nella validazione dei dati

Blockchain e Intelligenza Artificiale
Alessandro Mario Lagana Toschi

Blockchain e Intelligenza Artificiale, una chiave di lettura di due tecnologie che definiranno le aziende nei prossimi anni le quali possono diventare un rischio enorme se usate senza cautela, oppure un’arma vincente e di inestimabile valore se usate rispettando il concetto di “Trustless”

 

Trustless: dalla fiducia delegata alla non fiducia attraverso la decentralizzazione

Negli ultimi anni, specialmente con l’avvento delle Initial Coin Offering (ICO) la parola Blockchain ormai è sulla bocca di tutti, ma questa tecnologia come fa a creare valore e per cosa ha realmente senso?

Porre questa domanda ad un fan accanito di Satoshi Nakamoto, pseudonimo attribuito all’ideatore di Bitcoin (Il quale secondo Bloomberg è Elon Musk, ma questa è una altra storia…), esso risponderà, “la Blockchain serve per spostare valore da un punto A ad un punto B, senza dover dare fiducia ad istituzioni per la prima volta nella storia dell’umanità, ma ad una rete democratica, che si auto-controlla attraverso algoritmi open-source”. Il che ha perfettamente senso ed è dimostrato funzionante da una capitalizzazione di mercato di 200 Miliardi di dollari, ma lo scopo di questo articolo è: “What’s next!”

Per comprendere la crescita esponenziale del valore che sta avendo questa tecnologia, non bisogna tanto focalizzarsi sul fattore tecnologico della blockchain in sé, che fondamentalmente non è altro che una intelligente gestione di lettura e scrittura su dei database replicati, nulla di magico ed astratto, ma sul valore dato dalla decentralizzazione, dove un’informazione viene validata non per fiducia rispetto ad un ente, ma matematicamente grazie ad un algoritmo, nel caso di Bitcoin si tratta della “Proof Of Work” introducendo il concetto di blocchi di transazioni replicate e condivise dall’intera rete, senza la possibilità di modifica o eliminazione dello storico.

Figura 1 - Evoluzione permessi database

La sfida per validare i dati

La tecnologia di Blockchain serve per decentralizzare e validare, il suo uso nei prossimi anni sarà di passare da decentralizzare valore attraverso transazioni a decentralizzare il bene più di importante della storia umana, ciò che viene considerato il petrolio moderno, i dati. I casi di utilizzo oggi, dove la tecnologia è in “Early Stage”, sono tutto ciò che la tecnologia precedente non ha rivoluzionato, tutto ciò che ha bisogno di essere non solo calcolato attraverso big data o statistiche, ma validato universalmente, senza possibilità di manipolazione.

I primi grandi successi di questa tecnologia sono e saranno legati alla creazione di nuovi valori in un’ottica di validazione senza intermediari, chiamata “Internet 3.0” o “Internet dei valori” e non attraverso il validare gli approcci odierni.

Per decentralizzare i dati, a differenza delle transazioni, non serve solo sviluppare un circuito di mantenimento delle informazioni, ma validare anche “il come” i dati vengono tracciati ed eseguiti, questo principio per esempio fu alla base della sfida di Ethereum, dove il fondatore Vitalik Buterin, per decentralizzare dati, dovette creare una nuova blockchain, più simile ad un sistema operativo, dove ogni funzione, viene decentralizzata ed il proprio codice richiamato all’interno di ogni transazione introducendo il concetto di Smart-Contract.

Allo stato attuale della tecnologia è impossibile creare un’applicazione complessa ed allo stesso momento ottenere il valore aggiunto della decentralizzazione, per più limiti tecnologici, tra cui i più impattanti sono:

  • Transazioni al secondo: Bitcoin mediamente riesce a sostenere 5-7 transazioni/s, Ethereum 12 transazioni/s, per fare un paragone un circuito visa ha bisogno di 1.200 transazioni/s ed un applicazione come Facebook più di 1.000.000 transazioni/s
  • Costi per transazione: Una transazione Bitcoin costa all’incirca $2/7, una transazione Ethereum senza smart contract costa all’incirca $0.3/0.8, costi insostenibili per un applicazione che necessita di milioni di transazioni al secondo.
  • Congestione: Una problematica fondamentale è che tutte le applicazioni girano sulla stessa rete, questo porta a periodi di congestione dove le transazioni possono decuplicare come costi o addirittura non andare a buon fine.
  • Casi d’uso specifici: Ethereum fu pensata con il fine di diventare un sistema operativo decentralizzato per applicazioni generaliste, senza focalizzarsi in funzioni specifiche, creando una rete allo stato dell’arte in termini di decentralizzazione e sicurezza, escludendo però moltissimi casi d’uso.

La prima generazione di applicazioni decentralizzate

Molte tecnologie, che risolveranno questi problemi parzialmente o completamente sono in fase di sviluppo, rendendo possibile nei prossimi 2 anni lo sviluppo di applicazioni complesse e decentralizzate. La sfida dei team che lavorano a risolvere queste problematiche sta nel mantenere lo standard di trustless che offre questa tecnologia.

La soluzione più utilizzata negli ultimi anni è stata l’idea della DAG (Directed Acyclic Graph) anche essa, come la tecnologia Blockchain è un tipo di rete distribuita “DLT (Distributed Ledger Technology)”, dove però gli utenti che emettono le transazioni gestiscono anche i consensi diventando validatori delle transazioni.

Questa tecnologia, anche se innovativa e scalabile all’infinito è molto pericolosa, perché estremamente manipolabile.

La tecnologia di blockchain ha la peculiarità di validare le informazioni attraverso algoritmi e di creare un ulteriore circuito di sicurezza introducendo disincentivi economici al truffare la rete (POW), mentre gli altri sistemi di DLT, come le DAG, invece non hanno una validazione attraverso un algoritmo, ma attraverso la fiducia nei partecipanti.

Per risolvere i limiti legati a transazioni al secondo e costi, mantenendo la sicurezza, sono nate soluzioni come Raiden Network per Ethereum e Lighting Network per Bitcoin. Questa tecnologia di ibrido tra blockchain e DAG, permette di aprire una connessione distribuita privata tra più utenti, validando dentro la blockchain solo la prima e l’ultima transazione, il rischio di frode rispetto ad una DAG viene limitato, rendendo però le transazioni di mezzo non validate, utile per i micropagamenti e per dati su azioni tra più partecipanti meno di rilievo.

Una soluzione non ibrida, per risolvere il problema della scalabilità, promossa da Ethereum è Plasma, un protocollo per decentralizzare le blockchain federate. Le Blockchain federate, utilizzate principalmente in protocolli aziendali interni, sono scalabili all’infinito ma allo stesso momento centralizzate, poiché si affidano ad un numero limitato di validatori selezionati e non anonimi. Plasma offre agli sviluppatori la possibilità di poter creare e personalizzare la propria Blockchain privata, attraverso Smart Contract, con o senza una criptovaluta di riferimento e con o senza eventuali validatori federati, ma mantenendo il controllo della qualità a cura della Blockchain pubblica di Ethereum, per fare un parallelismo, Ethereum in questo caso è la “Corte Suprema” ed una blockchain privata uno “Stato”.

Plasma Architecture and how Plasma block attackers
Plasma Architecture and how Plasma block attackers – FONTE: https://www.ethnews.com/vitalik-buterin-and-joseph-poon-produce-scalability-solution-the-plasma-framework

Da un modello di Blockchain verticale all’interoperabilità

Nell’ultimo anno, la tecnologia ha avuto una corsa esponenziale data dalla domanda allo sviluppo di una prima generazione di applicazioni decentralizzate. Questo scenario ha creato moltissimi progetti, sia di test di nuove modalità di validazione, che permettono alla tecnologia di scalare, come Casper, NEO o EOS,  sia nuove tecnologie di Blockchain focalizzate su utilizzi specifici, come IOT, Big Data, Hosting etc., questo ha portato al concetto di terza generazione di Blockchain, ovvero l’interoperabilità.

L’interoperabilità, portata avanti da progetti come AION, Polkadot, Cosmos ed ICON, permette ad un’applicazione di interagire con più Blockchain, aprendo la strada alla prima vera generazione di applicazioni decentralizzate complesse, le quali possono per ogni funzione, utilizzare la tecnologia di blockchain più performante al caso d’uso ed allo stesso momento non rischiare di essere in balia di congestioni o rischiare di far fallire un intero business per un difetto alla rete.

L’interoperabilità, porta alla struttura che mi piace chiamare “Blockchain as a Microservice”, perchè come noi strutturiamo le applicazioni moderne, divise in tanti micro-servizi dedicati e rimpiazzabili, così la prima generazione di applicazioni decentralizzate utilizzerà le Blockchain, innovando costantemente e creando un ulteriore ricerca esponenziale nell’evoluzione di questa tecnologia, con la possibilità di scalare nel tempo, senza retrocedere in termini di validazione dei dati.

Intelligenza artificiale, perché senza Blockchain è limitata?

Nell’ambito Intelligenza Artificiale, altra parola sulla bocca di tutti, la sfida è differente ma allo stesso tempo complessa. In questo ambito la quantità e la qualità dei dati sono cruciali ed affidarsi ad algoritmi di Artificial Intelligence – AI con dati manipolabili è pericolosissimo per un qualsiasi ente. Gli ambiti dove sono stati riscossi i migliori risultati in ambito AI difatti sono ecosistemi chiusi, non manipolabili e ben delineati, come videogame, dove algoritmi di AI hanno battuto campioni del mondo in tutti i giochi, anche in DOTA2, considerato il videogame più complesso mai creato.

L’AI ha ottenuto buoni successi in ambito riconoscimento facciale, vocale, di immagine, video, traduzione linguistica o sistemi di guida autonoma pur con medie percentuali di errore. In ambienti complessi come social media o big data, gli algoritmi odierni di AI hanno risultati meno performanti o addirittura pericolosamente errati, un esempio poco divertente fu nel 2016 su Twitter, Microsoft creò un utente bot, guidato da algoritmi di AI, e dopo 24 ore era convinto che le minoranze culturali fossero da uccidere e… Meglio lasciare stare…

Per quanto anche l’intelligenza artificiale, come la Blockchain, venga mistificata, essa per avere un senso, non è dipendente tanto dagli algoritmi creati, quanto dai dati che traccia e calcola. Per ottenere i migliori risultati, non solo abbiamo bisogno di una validazione di essi, ma per permettergli di comprendere maggiormente, anche di una mole elevatissima di dati.

Il concetto odierno di decentralizzazione dell’intelligenza artificiale, nasce per risolvere, prima di di tutto la validazione degli algoritmi di AI, punto focale per le applicazioni decentralizzate ed anche per validare sia i dati che prende che quelli che genera. Questo approccio nei prossimi anni verrà utilizzato in moltissimi casi, uno dei più interessanti è la predizione, che oggi ha un livello di errore altissimo e che grazie a questa nuova opportunità di interazione arriverà sempre più vicino allo zero.

Uno dei progetti più ambiziosi e meglio sviluppati per decentralizzare l’intelligenza artificiale è SingularityNet, il quale utilizza la tecnologia di Blockchain per decentralizzare algoritmi di intelligenza artificiale, creandone un marketplace all’utilizzo, direttamente collegato con i dati di qualunque Blockchain e condividendone i risultati. Questo approccio genera una validazione ed una ricerca esponenziale in questo ambito ed è già sviluppato per interfacciarsi con progetti come AION ed ICON e quindi sfruttato dalla prima generazione di applicazioni decentralizzate.

SingularityNet High-level architecture diagram
SingularityNet High-level architecture diagram – FONTE: SingularityNet White Paper: https://public.singularitynet.io/whitepaper.pdf

 

La decentralizzazione degli algoritmi di intelligenza artificiale, risolve un ulteriore problema, il potere computazionale necessario per processare gli algoritmi ed effettuare calcoli complessi, oggi costoso e disponibile solo per le grandi compagnie. Una volta decentralizzato e distribuito, esso riduce esponenzialmente i costi e permetterà ad ogni applicazione e compagnia di utilizzare gli algoritmi per calcoli complessi ed accrescere ulteriormente questa rete di AI.

Perché l’intelligenza artificiale sarà il cuore della validazione?

L’AI può risolvere uno dei problemi più drammatico nel cuore della tecnologia di Blockchain, cioè le tecniche di validazione.

La Proof of Work, crea disincentivi economici alla frode, attraverso l’utilizzo di potere computazionale dei validatori “minatori” delle transazioni, per risolvere complicati problemi di decriptazione in cambio di criptovaluta. Il problema è che questa metodologia, validata, si basa sul consumo di GPU e di energia elettrica dei partecipanti, rendendo insostenibile la tecnologia in termini di impatto ambientale e scalabilità, richiedendo sempre più potere computazionale ai validatori aumentando la complessità dei problemi da risolvere costantemente.

La soluzione attuale più validata per risolvere i limiti della Proof of Work, promossa da Ethereum è Casper, dove il validatore non è più disincentivato alla truffa in termini di spesa di energia elettrica e GPU, ma deve bloccare un numero di criptovalute, la cifra bloccata diventa il suo potere di voto e se tenta di frodare la rete, il validatore perde l’intero numero di criptovalute bloccate. Questo sistema e molti altri simili come la Delegated Proof of Stake promossa da EOS, permettono di scalare e rendere ecosostenibile la rete Blockchain, ma nel lungo periodo sono strumenti molto pericolosi, rischiando di generare delle lobby di validatori, con un potenziale di decisione elevato ed irraggiungibile.

La reale trasformazione nella validazione la otterremo attraverso l’AI. Uno dei sistemi più interessanti basato su intelligenza artificiale è promosso da AION, la Proof of Intelligence, la quale riprende il concetto della Proof of Work, ma utilizzando intelligenza artificiale, dove i validatori, allenano costantemente una AI a risolvere problemi matematici complessi, così ogni volta che la Blockchain deve validare informazioni, essi, la validano risolvendo problemi di criptazione velocemente, ed allo stesso tempo risolve il problema di crescita di potere computazionale richiesto dalla rete per validare, aumentando solo la complessità nel frodare.

AION Overview of the Proof of Intelligence
AION Overview of the Proof of Intelligence – FONTE: AION White Paper:

Il valore inestimabile dei dati validati

La reale opportunità dietro questa sfida tecnologica è il valore inestimabile che avranno i dati e le community decentralizzate, per comprendere il meccanismo, è sufficiente riflettere su quanto vengono valutate le compagnie tecnologiche per i loro dati oggi, dove come riferimento alla validazione dei loro database usiamo solo la fiducia che poniamo in tali enti.

Il futuro della fusione di queste due tecnologie, sarà una internet interconnessa di dati validati, dove sia i provider che gli utenti saranno incentivati ad utilizzare piattaforme il più decentralizzate e validate possibile. Il valore dei loro dati sarà calcolato attraverso come vengono tracciati e validati i dati per un interscambio continuo. Può sembrare fantascienza, ma esiste già la corsa a trovare il metodo migliore per calcolare ciò, attraverso progetti come Nebulas, che diverranno il google e l’exchange dei dati decentralizzati.

Nebulas Value Ranking
Nebulas Value Ranking – FONTE: https://nebulas.io/technology.html

La motivazione che sta spingendo questo mondo ad una velocità supersonica in termini di ricerca, sviluppo, innovazione ed idee, è un vantaggio economico esponenziale dato dall’utilizzo dei Token, cioè criptovalute dedicate ai progetti che risolvono uno dei problemi più grandi che il mondo tecnologico ha oggi.

Per le aziende tecnologiche, dove la capitalizzazione è data principalmente da beni intangibili come community, algoritmi, partnership e dati, le metodologie che utilizziamo oggi per calcolare questi beni sono rudimentali, grazie a gli utility token, cioè criptovalute senza alcun corrispettivo di beni finanziari o strumenti speculativi, utilizzate come strumento di accesso a tecnologie e dati, con una fluttuazione dipendente unicamente dalla domanda ed offerta, permettono di avere uno strumento validato del valore questi asset intangibili.

Per esempio se dovessimo calcolare oggi il valore dei dati di un social network come Facebook, non avremo un modello validato per farlo, ma se facebook creasse degli strumenti di interazione o la possibilità di creare applicativi sfruttando i suoi dati e l’unico modo per accedervi fosse una cripto valuta Facebook, la sua capitalizzazione, data dalla domanda ed offerta, darebbe un valore universalmente riconosciuto e validato dei dati del social network. Questo aspetto è una rivoluzione per il mondo tecnologico, ed uno dei motivi per il quale la corsa ai dati validati sarà un elemento chiave delle multi billion dollar companies dei prossimi anni.

 

Per concludere questo articolo divulgativo, vi lascio con un una frase di Vitalik Buterin, fondatore di Ethereum:

“This, basically, is tokens 1.0. There are some good ideas, there are a lot of very bad ideas, and there’s a lot of very, very bad ideas, and quite a few scams as well. I expect that tokens 2.0 and the kinds of things that people will start building in 2018 and 2019 will generally be of substantially higher quality. Especially once we start seeing what the consequences of the first wave of tokens are in the medium-to-longer term … What is a good role for them and what is a role that doesn’t really make sense?”

 

Letture e approfondimenti consigliati

Condivido qualche articolo di approfondimento per chi vuole entrare più nel dettaglio degli argomenti trattati:

Trustless: Dalla fiducia delegata alla non fiducia attraverso la decentralizzazione

  1. The Meaning of Decentralization |  Vitalik Buterin https://medium.com/@VitalikButerin/the-meaning-of-decentralization-a0c92b76a274
  2. On Public and Private Blockchains |  Vitalik Buterin https://blog.ethereum.org/2015/08/07/on-public-and-private-blockchains/
  3. Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System | Satoshi Nakamoto https://www.bitcoin.com/bitcoin.pdf
  4. The Impact of the Blockchain Goes Beyond Financial Services | Harvard Business Review https://hbr.org/2016/05/the-impact-of-the-blockchain-goes-beyond-financial-service
  5. Blockchain is Memory | Words that Matters (Medium) https://medium.com/wordsthatmatter/never-break-the-blockchain-ecce69d8fd9a?source=linkShare-b5e20e64ca68-1519615413
  6. ELI5: What do we mean by “blockchains are trustless”? | Preethi Kasireddy https://medium.com/@preethikasireddy/eli5-what-do-we-mean-by-blockchains-are-trustless-aa420635d5f6?source=linkShare-b5e20e64ca68-1519615697

La sfida per validare i dati

  1. Scaling Ethereum to Billions of Users | Fred Ehrsam https://medium.com/@FEhrsam/scaling-ethereum-to-billions-of-users-f37d9f487db1?source=linkShare-b5e20e64ca68-1519616881
  2. Crypto-Industry and Mass Adoption | The Fintech Times https://thefintechtimes.com/crypto-industry-mass-adoption/
  3. How Crypto-Kitties Disrupted the Ethereum Network | HackerNoon https://hackernoon.com/how-crypto-kitties-disrupted-the-ethereum-network-845c22aa1e6e
  4. The new age of DApps is here, and it’s not based on Ethereum | HackerNoon https://hackernoon.com/the-new-age-of-dapps-is-here-and-its-not-based-on-ethereum-2246fc4d9eee
  5. Ethereum: A Next-Generation Cryptocurrency and Decentralized Application Platform | Bitcoin Magazine https://bitcoinmagazine.com/articles/ethereum-next-generation-cryptocurrency-decentralized-application-platform-1390528211/
  6. Plasma and the Public Ethereum Chain | Joseph Poon https://www.youtube.com/watch?v=nf1iEbBtbCE

La prima generazione di Applicazioni Decentralizzate

  1. What’s the difference between a distributed ledger and a blockchain? | Bitsonblock https://bitsonblocks.net/2017/02/20/whats-the-difference-between-a-distributed-ledger-and-a-blockchain/
  2. Primer on DLT’s most famous prodigy — The Bitcoin Blockchain | TDTP https://medium.com/@TheDigitalTP/primer-on-dlts-most-famous-prodigy-the-bitcoin-blockchain-bb11b7690a5d?source=linkShare-b5e20e64ca68-151961996
  3. Directed acyclic graph (DAG) | Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/Directed_acyclic_graph
  4. Lightning Protocol & The Raiden Network: A Beginner’s Guide | Spring Role https://blog.springrole.com/lightning-protocol-the-raiden-network-a-beginners-guide-c9d7bc702748?source=linkShare-b5e20e64ca68-1519616655
  5. Vitalik Buterin and Joseph Poon Produce Scalability Solution: The Plasma Framework | ETHNEWS https://www.ethnews.com/vitalik-buterin-and-joseph-poon-produce-scalability-solution-the-plasma-framework

Da un modello di Blockchain verticale all’Interoperabilità

  1. Blockchain to blockchains: Broad adoption and integration enter the realm of the possible | Deloitte https://www2.deloitte.com/insights/us/en/focus/tech-trends/2018/blockchain-integration-smart-contracts.html
  2. Models for Scaling Trustless Computation | Multicoin Capital https://multicoin.capital/2018/02/23/models-scaling-trustless-computation/
  3. Blockchains Are Verticalizing, So We Need Interoperability | Forbes https://www.forbes.com/sites/adrianbridgwater/2018/02/07/blockchains-are-verticalizing-so-we-need-interoperability/
  4. Blockchain Platforms: One Chain to rule them all? | HackerNoon https://hackernoon.com/blockchain-platforms-one-chain-to-rule-them-all-f3f7dda84bae?source=linkShare-b5e20e64ca68-1519628363

Intelligenza artificiale, perché senza Blockchain è limitata?

  1. The Effects of Data Quality on Machine Learning Algorithms | MIT http://mitiq.mit.edu/ICIQ/Documents/IQ%20Conference%202006/papers/The%20Effects%20of%20Data%20Quality%20on%20Machine%20Learning%20Algorithms.pdf
  2. Data Quality in the era of A.I. | Towards Data Science https://towardsdatascience.com/data-quality-in-the-era-of-a-i-d8e398a91bef
  3. White Paper | SingularityNet https://public.singularitynet.io/whitepaper.pdf

Perché L’intelligenza artificiale sarà il cuore della validazione?

  1. The convergence of AI and Blockchain: what’s the deal? | Medium https://medium.com/@Francesco_AI/the-convergence-of-ai-and-blockchain-whats-the-deal-60c618e3accc
  2. White Paper | AION Network

Il valore inestimabile dei dati validati

  1. White Paper | Nebulas https://nebulas.io/docs/NebulasTechnicalWhitepaper.pdf
  2. Think like the SEC before you ICO | HackerNoon https://hackernoon.com/think-like-the-sec-before-you-ico-412a24357d76
  3. Statement on Cryptocurrencies and Initial Coin Offerings | SEC.gov https://www.sec.gov/news/public-statement/statement-clayton-2017-12-11
  4. Quantifying Decentralization | Medium https://news.earn.com/quantifying-decentralization-e39db233c28e

 

CEO & Co-Founder at Risepic Inc. |  Futurista, Coder, Imprenditore | Appassionato di Intelligenza Artificiale, Blockchain ed ogni idea Disruptive che reinventa le regole avvicinandoci esponenzialmente ad un futuro migliore

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