模拟POW的游戏化资产发行协议：Cellula解析

自2017年ERC-20资产兴起以来，Web3进入了低门槛的资产发行时代。各种项目通过IDO、ICO等方式发行代币或NFT，但往往存在强控盘或信息不透明等问题，导致RugPull现象频发。

时至今日，传统IDO和ICO的公平性缺陷已充分暴露。人们一直希望有更公平可靠的资产发行协议来解决新项目TGE时的诸多问题。虽然一些创新项目提出了"公平经济模型"，但大多未能推广为通用协议。

Cellula为解决上述问题提供了新思路。它实现了一个模拟POW的资产分发层，利用虚拟工作量证明(vPOW)将资产分发过程"挖矿化"，模仿比特币实现更公平的资产分配模式。

虽然Cellula常被视为GameFi项目，但由于其分发的游戏内奖励可设置为任意类型Token，理论上可作为具有POW效应的通用资产分发平台，为Web3资产发行带来更广阔前景。甚至可称其为"致敬比特币挖矿的社会实验"。

POW和vPOW:结果不可预测的彩票抽奖

无论是正统POW、POS还是vPOW，本质都是设置一套输出结果难以预测的算法，通过输出结果进行"彩票抽奖"。比特币矿工要在本地构造出满足要求的区块才能获得出块奖励。由于区块哈希生成结果难以预测，只能不断变更输入参数进行暴力穷举。

简言之，比特币挖矿利用SHA-256哈希算法的难预测性，实现了全网矿工在线参与的"彩票抽奖"系统。这种设计以电能为代价，确保了参与形式上的无许可性。

POW是较为公平的资产分配方式。主流POW公链中项目方控盘难度比POS公链大很多。虽然POW中项目方也有控盘空间，但程度往往比POS轻得多。

关键是如何在链上资产发行层模拟POW效果。Cellula引入了"康威生命游戏"算法，为链上虚拟实体"BitLife"分配算力。玩家在培养皿中繁育细胞集群，存活细胞越多，折算后的挖矿算力越高，越可能获得奖励。

Cellula将传统POW的哈希计算替换为另一种结果难以预测的计算方式。关键在于如何获得存活细胞数更多的培养皿(BitLife)。推演BitLife状态变化需耗费计算资源，本质是将比特币挖矿的哈希算法变为推演康威生命游戏的特定算法，这被称为vPOW(虚拟POW)。

vPOW核心:康威生命游戏与BitLife

康威生命游戏最早可追溯到冯诺依曼1950年提出的"细胞自动机"概念。数学家约翰·康威于1970年正式提出"康威生命游戏"，用算法模拟自然界生命演化规律。

假设有个培养皿，按二维坐标划分小方格，进行"初始设置"让活细胞占据部分方格。此后细胞状态随时间演化,逐渐呈现复杂形态。这本质是二维格子游戏，规则简单:

• 每个细胞有存活/死亡两种状态，每个细胞与周围八个方格上的细胞互动
• 存活细胞周围存活细胞少于2个时死亡
• 存活细胞周围有2-3个存活细胞时保持存活
• 存活细胞周围超过3个存活细胞时死亡
• 死亡细胞周围有3个存活细胞时转为存活

给定初始模式后，细胞状态会随时间演化迭代，产生千变万化的结果。甚至可用康威生命游戏模拟计算机效果。

Cellula将"培养皿"分为9*9=81个方格，每个方格上的细胞有生/死两种状态。按排列组合，培养皿中细胞初始状态有2^81种，约等于1万亿的平方。

玩家需对培养皿初始模式(输入参数)进行选择。BitLife作为培养皿实体(NFT)，包含81个方格。每3*3=9个相邻方格构成一个BitCell，每个BitLife由2-9个BitCell拼接而成。

BitCell(3*3方格)有2^9种初始模式，玩家需随机挑选不同模式的多个BitCell组合成BitLife。简言之，就是为培养皿随机选择初始模式，总计有2^81种可能。

BitLife细胞状态会随区块高度增加而变化。Cellula按不同区块高度下BitLife的状态分配算力。给定区块高度下，存活细胞越多的BitLife算力越高，相当于创造了虚拟矿机。

Cellula参与者要在链下穷举BitLife的2^81种初始模式，预测每种模式演化后的状态，看是否符合奖励系统要求。玩家目标是构造或购买最可能获得挖矿奖励的BitLife。这相当于允许普通/高级散户自行研发矿机，可以出售自造矿机或购买他人矿机来挖矿。

BitLife中的活细胞可溢出初始9*9格子,存活细胞数可远大于81个,无边界限制。如果某BitLife活跃细胞数不断增多,分配到的挖矿算力也会越来越高。反之,如果初始模式选择不当,活细胞数越来越少,算力也会降低。

系统每5分钟分发一定挖矿奖励(能量点),根据各BitLife在网络中的算力份额分配。

在Cellula中,玩家合成BitLife的过程就是"制造"新矿机。BitLife实体是NFT,链上mint后需"充电"才能启动挖矿,单次充电有效期为1天、3天和7天,需支付小额手续费,到期后需继续充电。

为鼓励用户多充电,Cellula设置了"充电抽奖"功能,每次充电操作都可能被选中获得额外奖励。

目前包含3*3个Bitcell(81个小方格)的BitLife铸造已停止,玩家共铸造了150多万个此类BitLife。新用户可在二级市场购买并充电挖矿。限量铸造是为维持游戏生态稳定,防止无限铸造导致矿机价值缩水。

未来Cellula将引入类似矿机制造商的角色,基于许可制,需质押代币、公示销售渠道、具有一定社区规模等。这些制造商将负责铸造和销售包含4x4个BitCell(144个小方格)的BitLife。制造商可铸造的BitLife量受其质押代币量限制。

vPOW本质是基于给定规则的计算模型,参与者可通过优化策略参与竞争,以游戏化方式进行资产发行与分配。Cellula模拟了比特币矿机市场运作形式,替换了工作量证明中的计算任务形式。由于挖矿算力分配方式可动态调整,任何模式的BitLife都未必全局最优,这会导致复杂的涌现现象和动态策略。

Analysoor抽奖算法和VRGDAs指数定价曲线

Cellula的充电抽奖环节使用了Analysoor随机数输出算法,将区块哈希作为随机数生成器的输入参数,抽出每个区块里参与充电者中的赢家,引入彩票制度。

例如,当前BNB Chain区块哈希为"6mjv...."的字符串,包含数字6、2、1、6。按这些数字在字符串中的排序,第一个数字是6,最后一个也是6(偶数),将从前往后计数。提取的数字从0开始计数,数字6对应交易排序7,即从当前区块中选第7个充电玩家为中奖者。这种随机抽奖算法可有效激励玩家多充电,提高游戏生态活跃度。

为防止某种模式BitLife被大量跟风mint影响游戏随机性,Cellula引入了可变速率渐进荷兰拍卖(VRGDAs)。这是Paradigm开发的定价算法,会动态调整价格:铸造量超预期时抬价,不及预期时降价。

例如,初始预期每天铸造10个A类NFT,起始价1个CKB。第5天时,原计划铸造50个,但实际达70个。为限速,通过指数定价曲线快速提高铸造价格至4个CKB抑制铸造行为。若到第15天只铸造120个(原计划150个),未达预期销量,则下调价格刺激铸造。

当某类BitLife短时间内大量铸造时,该类NFT铸造价格会指数级增长,有效防范科学家。

总结:从玩家博弈角度看待Cellula

在vPOW中,不同参与方策略各异。以一级发行市场为例,"科学家"可编程组合不同BitCell寻找高算力BitLife获取更高挖矿收益。同时存在MEV玩家监听链上铸造事件,发现NB科学家铸造某类BitLife时跟风大量铸造。

但VRGDAs指数定价算法使单一类型BitLife铸造价格可指数级增长,有效防范科学家(反女巫)。这也为BitLife/矿机定价:高算力矿机铸造/生产价格也会很高,进而影响二级市场价格,传导至整个供应链。

类比比特币矿机发行过程,科学家发现高算力BitLife类似矿机公司研发新芯片,MEV玩家跟风铸造类似一级经销商完成矿机定价,后续二级市场交易类似散户从经销商购买设备。

不同之处在于,相比现实矿机研发,科学家发现新BitLife速度更快,且人人都可参与BitLife状态推演。这在很大程度上降低了矿机研发门槛,"人人皆可为科学家",对大多数人更友好,是现实矿机生产链条中不可能出现的情况。

对项目方而言,采用POW式资产分发方案本身就削弱了其权力。因此无论是科学家、项目方还是普通玩家,都无法单方面控制市场。在矿机铸造及发行环节形成三方博弈,没有一方能完全垄断市场,可形成动态平衡。

总体而言,相比比特币矿机产业链,Cellula的方案是一种更有趣的社会实验。