来源：Borderless Capital
作者：Alpen Sheth
编译：Techub News-Morffi
摘要
DePIN 代表去中心化物理基础设施网络,它通过代币激励的方式,鼓励用户共享个人资源,以建设基础设施网络,包括存储空间、通信流量、云计算、能源等领域。
本文将从三个角度为您深度剖析 DePIN：DePIN协议和Dapp关联、DePIN优势分析、DePIN实践案例分析以与挑战。
引言
DePIN是Decentralized Physical Infrastructure Networks的简称,顾名思义也就是"去中心化的网络硬件基础设施"。实际上这种去中心化的硬件设施在很早以前就有模糊的概念的实际的应用,例如比特币矿机实际上就是一种去中心化的硬件网络,而web2世界的电网管理系统也涵盖一定的去中心化硬件设施理念。
一种采用区块链技术,通过代币激励的方式,以无需许可、无需信任和可编程的形式来协调多个个体单位的物理硬件设施。DePIN也可以被描述成Proof of Physical Network (PoPW)或Token Incentivized Physical Infrastructure Networks (TIPIN)。用简单的话来说,就是由代币激励来进行管理的无数个单体硬件所组成的一个网络,而这个网络可用来服务于某些具体的项目。
从广义上来看,DePIN涵盖的范围实际上非常广。PoW矿机就是维持区块链网络运营的硬件设施,但是随着传统PoW的模式逐渐被淘汰,矿机并不在本文的讨论范围之内,本文将更专注于在区块链网络之上提供具体服务的硬件网络,而不是区块链网络本身。从另一个角度来看,整个web3世界都是构架在DePIN网络之上的,因为每一个节点的运营都是基于个体单位租用各自的服务器来实现的。
一种新的创新模式已经出现,它利用Web3激励模式,以众包、资助和扩展全球网络,为现实世界的实用性提供物理基础设施。"DePIN"的定义是在网络边缘运行不可篡改物理硬件的去中心化协议,它建立在加密经济激励机制和市场之上。
最显著的 DePIN 网络包括Helium、Wifi Dabba、Giant Protocol、PlanetWatch、Geodnet、Hivemapper、DIMO、WeatherXM、Tram、Tempo、Render Network、Orchid、Mysterium、Sea Nexus、Wayru、Birdbot、Livepeer和Filecoin。在每种情况下,网络都会通过治理权、资产所有权和加密货币奖励为参与者提供利益,这有助于引导和扩大其足迹和整体市场份额。这些网络为广大消费者、企业和市场参与者提供了耳熟能详的 "现实效用 "形式,而许多加密产品和服务通常都无法获得这种效用。《纽约时报》题为 "也许加密货币有实用性 "的文章暗示了去中心化服务的实际前景。
随着全球活跃设备从数十亿台增长到数万亿台,我们相信,这将要求从根本上重新构想构建下一代硬件和软件的方法,以实现基于 Web3 的去中心化(边缘)计算。DePIN 网络的竞争基于四个关键因素：通过基于代币的激励机制实现网络的快速增长、众包硬件(资本支出)成本、带有嵌入式金融系统的硬件以及开源创新和竞争。
重要的是,Web3不可替代的硬件网络与典型的加密货币挖矿网络不同。例如,比特币网络是地理位置不公开的,并且受到规模回报的激励,这通常会导致物理整合和地理集中,以寻找最低和最有效的能源供应。即使是去中心化的Web3网络,如Filecoin、Render、Arweave和Livepeer,目前也是可替代的,主要通过集中的数据中心运行,尽管这种情况可能会随着时间的推移而发展。
正如Messari Research的Sami Kassab解释的那样,"计算和存储协议将属于这种(可替代的)类别,因为它们的服务不依赖于服务器/节点的托管位置。香港1TB的存储空间相当于新加坡1TB的存储空间。另一方面,无线网络热点的位置很重要,这使得它和任何其他依赖于位置的硬件都不可替代。"(来源)。
对于不可篡改的Web3 硬件基础设施来说,位置很重要。因此,它们使用代币设计(代币经济学)来促进和自主奖励特定类型的去中心化,以创建有价值的基础设施、获取有价值的数据或实现连续的全球地理覆盖(例如,建立无边界的 5G 无线网络)。在这种情况下,加密提供了一个强大的金融层(协议、权利和资产),以催化全球边缘设备和边缘计算网络。
在下一节中,我们将探讨更广泛的 DePIN 协议前景,以及我们在 Borderless看到具有高潜在价值的新兴专题领域。随后,将深入研究Helium网络的细节。作为Helium网络的积极参与者和投资者,我们指出了Helium网络取得成功的关键催化剂,以及我们在现阶段观察到的几项挑战。认为,这些见解和经验教训可以更广泛地应用于其它DePIN 协议。
DePIN 协议和 dApp 的新主题
按主题划分的 DePIN 应用程序,Borderless研究。
在当前形势下,有几个创新主题领域具有很高的潜在价值。网络类型的多样性正在迅速增长,包括无线物联网和蜂窝/5G 网络、移动性和空间位置收集、文件存储、边缘计算以及天气和污染监测等。
无线网络
无线网络是迄今为止规模最大的 DePIN 类别之一,也是最早的 DePIN 类别之一,在链上处理数据的已部署硬件设备中占 90% 以上,包括物联网、蜂窝/5G 和 WiFi 网络。这一类别最初由 Helium co 公司创立于 2013 年,该公司由游戏开发人员 Amir Haleem、世界电竞冠军 Sean Carey(目前是 BlockJoy 的联合创始人兼首席技术官)和 Napster 创始人 Shawn Fanning 创立,目标是建立全球无线网络。
Helium 在验证链上物理网络活动(即 "覆盖证明")方面引入了新颖的创新技术,并在不到 3 年的时间内激励全球部署了约 950K 个物联网热点,从而实现了前所未有的物联网无线连接扩展(最新数据可在此处获取)。由于缺乏兼容的传感器和使用案例,物联网网络的采用一直面临挑战,这也是 Helium 面临的挑战。由此可鉴,蜂窝/5G 连接和 Wi-Fi 才是更直接的发展机遇。
这一领域的另一个创新网络是Wayru,这是一家专注于拉丁美洲的分散式互联网服务提供商。到今年年底,Wayru将在厄瓜多尔的基多和瓜亚基尔市部署60英里的光纤(固定宽带)和至少1000个热点,利用Algorands区块链技术将热点划分为1000个或更多的组,这些组被称为热点池。
任何想要支持网络的人都可以通过购买"池代币"来支持热点池,并根据池的所有权获得奖励。此模型可确保最佳部署,但可能面临可伸缩性方面的挑战。另一种模式是Genesis hotspot,任何人都可以购买和设置,并根据正常运行时间和流量获得奖励。
Wifi-Dabba 由 Karam Lakshman 和 Shubhendu Sharma 于 2017 年创立,旨在降低宽带基础设施的部署成本,他们将领导 Helium WiFi SubDAO。该团队最初专注于印度,正在创建一个供任何人使用的WiFi热点网状网络。其中,WiFi Dabba 利用激光作为部分部署的回程。该项目利用新的 WiFi 6 标准,使 Helium 能够扩展到许多没有 CBRS 等公共频率的国家。
还有其他一些协议正处于隐身模式或早期构建阶段,它们都专注于去中心化无线领域,预计这一类别将继续增长并在全球范围内扩展。
移动性和市场研究
DePIN 的另一个类别是去中心化移动和空间数据收集。这些协议正在建立新的数据治理模式、创新的硬件和软件以及全新的商业模式。Hivemapper是全球第一个启用加密的行车记录仪,它可以在你开车时进行挖矿得"HONEY"来构建世界地图。如今,全球地图主要由少数几家中心化的公司控制,因为它们的制作成本非常高。
相反,Hivemapper代表了一种根本性的转变,即如何通过代币激励在网络边缘构建地图。Hivemapper网络是一个激励地图覆盖、新鲜度和质量的系统。通过在汽车或卡车上安装一个简单的行车记录仪,贡献者可以获得一种新的加密货币,拥有分散的全球地图的一部分,并以经济有效的方式支持世界上关键的地理空间基础设施。隐私将是一个主要的问题,Hivemapper需要解决这个问题,以便在全球范围内扩展。
大多数移动数据(如汽车数据)都是由少数公司(如原始设备制造商)收集,然后出售或储存起来。DIMO 是一个 Web3 物联网平台,允许驾驶员通过使用汽车软件或轻松插入汽车的硬件设备,将他们的汽车数据串流起来,以换取代币。然后,DIMO 允许开发人员在数据基础上进行构建,从而使数据变得有用,并根据数据销售奖励司机。
新公司也开始开发基础设施以外的实际应用和案例。Tram 是一款人类移动跟踪应用,它对分享位置数据和选择减碳出行的用户给予奖励。Tram 使用移动设备上的先进软件来区分不同的模式,并给予相应的奖励。与此同时,Tempo 正在重新设计整个移动交通的商业模式,利用基于区块链的网络,简化电动微型移动交通的融资,以稳定币进行日常支付。Tempo 还在创造一种新的 DeFi 资产类别,即产生现金流、资产支持和负碳债券。
环境监测(天气和污染)
全球实时高分辨率数据和分析对于个人、公司、机构和政府的各种应用都很有价值。PlanetWatch是解决这一问题的公司之一,该公司由 Claudio Parrinello 于 2020 年创立,是欧洲核研究组织 (CERN) 的子公司。
PlanetWatch 利用区块链和加密货币建立了一个全球室外和室内空气质量传感器网络,用 PLANETS 代币奖励人们、企业和机构从空气传感器中挖掘的空气监测数据。与 Helium 网络类似,代币激励机制将主机利益与传感器部署费用挂钩,从而减少了传统环境监测系统所需的资本支出。
PlanetWatch 传感器网络于 2021 年初在 Algorand 区块链上推出,是全球最大的空气质量传感器网络之一,在 5,000 多个城市和 100 个国家部署了超过 72,800 个传感器。
WeatherXM是一个社区驱动的气象站预言机网络,利用加密货币激励来提高预测的准确性。WeatherXM 构建了一个低成本、易于部署、自主、开源的 Web3 气象站,将传感器数据直接存储到 IPFS,连接到天气相关的智能合约并实现天气数据挖掘。
这些站允许所有者成为气象站运营商,并通过收集和验证数据获得奖励。该公司表示,这种去中心化的物联网模型应能提高预测的准确性,特别是对于缺乏天气基础设施的地区。
去中心化 VPN (dVPN)
一个不断增长的类别是隐私工具,例如去中心化虚拟专用网络(dVPN)。VPN 对用户的在线浏览活动进行加密,使外界无法跟踪你的行为。dVPN 可以规避一些困扰标准 VPN 的缺陷。
最显著的漏洞是,当所有互联网流量都通过单个提供商路由时,该提供商就有能力利用和滥用数据。dVPN 比中心化提供商拥有更多的节点。这种拓扑(由网络节点设备和通信介质构成的网络结构)提高了性能、隐私性和弹性。此类别中的领先协议是 Orchid 和 Mysterium Network。
去中心化存储和计算
云存储市场与 Helium 有许多相似之处。实际,Filecoin 是 Helium 代币模式的主要灵感来源之一。Filecoin 的前提是实现一个有竞争力的全球存储资源市场,而代币则实现了一个全球性、无摩擦、即时结算和最小化信任的金融层。
Filecoin是一个去中心化的数据存储网络,由Protocol Labs建立,允许用户在开放平台上出售多余的存储空间。它作为IPFS(星际文件系统)的激励和安全层,IPFS是一个用于存储和共享数据文件的点对点网络。Filecoin将IPFS的存储系统变成了一个"算法市场",用户可以用Filecoin的原生代币FIL向存储提供商付费,以便在网络上存储和分发数据。Filecoin 是去中心化存储领域的领导者,在去中心化存储市场上占有 82% 的市场份额,已使用容量达 45 PiB。
Arweave的主要目标是使永久、低成本存储成为现实。该公司的目标是通过 Arweave 网络来实现其目标,这是一种基于块的数据结构,称为"blockweave"。Arweave 的 blockweave 是 Arweave permaweb 的基础,Arweave permaweb 是托管在 blockweave 上的一系列数据、网站和应用程序。
由于 Arweave 协议建立在 HTTP 协议之上,因此可以通过 Brave 或 Google Chrome 等现代网络浏览器访问 permaweb。Arweave 协议旨在永久在网络上存储数据,使拥有空闲硬盘空间的个人能够存储数据以换取 AR 代币。Arweave 预计存储成本将继续下降,并使用公式来计算存储特定数据块的成本。
Render (RNDR) 于 2020 年 6 月推出,是一个加密项目,专注于提供基于 GPU 的去中心化渲染解决方案。Render 是一个网络,可以将需要 GPU 计算能力的艺术家和工作室与愿意租用 GPU 能力和创建内容的挖矿合作伙伴连接起来,目的是实现 GPU 云渲染的民主化,建立一个高效、可扩展和强大的渲染网络。该项目旨在为图形、动画和视频等 GPU 密集型任务提供工具和渲染能力,并利用分布式节点网络缩短创作者渲染优质视频所需的时间。该项目由计算机图形、流媒体和 3D 渲染领域的先驱 Jules Urbach 发起。
DePIN网络生态系统,Borderless研究。
重要的是,当这些类型的网络结合在一起时,它们具有很强的互补性。随着一些协议使用 Helium 实现连接性和位置确定性,或使用 Filecoin 或 Arweave 实现安全存储,协同效应已经开始显现。例如,Helium 提供了分布式物联网网络连接的全球 "供应",而 PlanetWatch 遍布全球城市的空气质量传感器则激活了对这种分布式连接的 "需求",并能够利用 web3 经济模型。
DePIN 协议网络的颠覆性维度
我们是 Helium 网络以及许多在全球运营的较新的 DePIN 网络的早期投资者和参与者,每个网络都有自己不断发展和忠诚的社区。这些网络已经在相对较短的时间内部署了超过 100 万个硬件节点,其中一些网络现在正在与传统运营商大规模运营。
在某些情况下,提供的加密货币激励代表了通过降低成本、增加竞争和赋予所有网络参与者权力,新创造或取代中心化现有提供商的实际经济价值。但这些网络的采用和使用仍处于非常早期的阶段。
我们在边缘计算和分散金融的交叉点 DePIN 中看到了巨大的机遇。综合来看,我们相信这些网络是基于硬件的基础设施在四个关键方面进行颠覆性和指数级创新的新领域：
1、网络快速增长
2、分布式硬件(资本支出)成本
3、具有嵌入式金融系统的硬件
4、开放竞争、创新。
Helium 网络案例
Helium是最早为了实现构建全球无线网络的目标而形成的DePIN协议。正如 Helium 首席执行官 Amir Haleem 所说,"不来自无线领域是一个优势,我们考虑了很多不同的方法来构建它,直到我们看到了对加密货币的需求。" 通过 HNT,Helium 找到了一种奖励用户构建无线网络的方法。
他们正在寻找一种新方法来构建个人可以做出贡献的网络,同时降低协调成本,而协调成本对于中心化公司来说过于昂贵。Helium 的代币模型通过利用市场激励来协调物流和交付,即使是在难以服务的地点也是如此。
Helium 是最早的 DePIN 协议,旨在实现建立全球无线网络的目标。正如 Helium 的首席执行官 Amir Haleem 所说："不是来自无线领域是一个优势,我们考虑很多不同的方法来建立这个网络,直到我们看到了对加密货币的需求。" 通过 HNT,Helium 想出了一种方法来奖励用户构建无线网络。他们正在寻找一种新的方法来构建网络,让个人可以做出贡献,同时降低协调成本,因为协调成本太高,中心化公司难以承受。Helium 的代币模型通过使用市场激励机制来协调物流和交付,即使在较难提供服务的地点也是如此。
与传统网络相比,Helium 网络有几大优势：
1、数量级的连接性： 传感器在 Helium 网络上每小时发送一个数据包,每年的成本为 0.09 美元,而传统物联网产品每月的成本为 3-6 美元。
2、全球连续网络：设备在哪里不再重要,只要有 Helium 网络覆盖,费用就是相同的,而且设备可以在国家间漫游,无需支付额外费用。
Helium Network 的热点数量,Borderless研究。
Helium协议实现了前所未有的庞大LoRaWAN物联网网络,在超过 45,000 个城市和 170 个国家/地区拥有超过 950,000 个 LoRa 传输站点。Helium 目前拥有全球最大的物联网无线网络,这是社区在不到 3 年的时间里取得的巨大成就。虽然该公司从物联网 (IoT) 通信的远程 (LoRa) 标准开始,但现已将重点扩展为 "网络中的网络",包括 5G 网络,并预计到 2022 年底交付 40,000 个 5G 小蜂窝,我们认为这在目前的市场上是一个激进的目标。近期的重点将是美国的室内公民宽带无线电服务(CBRS)安装,目标是体育场馆、办公室、商场、酒店会议中心、美食广场、咖啡馆和其他人流量较大的场所。
预计 40,000 个 Helium 5G CBRS 小型基站将超过 Verizon 到 2021 年底拥有的 30,000 个,以及 T-Mobile 在与 Sprint 网络合并后运营的 110,000 个大型基站总数的三分之二以上。Helium 在 2022 年推出 Wi-Fi 6,该 Wi-Fi 6 将在全球范围内提供(且不受 CBRS 频谱限制)。在此背景下,Helium 还扩充了其代币库,除了原生 HNT 之外,还包括物联网和移动代币。
传统公司和公用事业公司不能仅仅从竞争的角度来看待 Helium 这样的网络,它们可以直接利用这些网络来加速物联网和 5G 服务的部署,而无需任何资本支出。以亚马逊(Amazon)和康卡斯特(Comcast)为例,这两家公司运营的聚合 Wi-Fi 网络至少从表面上看与 Helium 正在建设的网络相似。
康卡斯特向其客户出售的 Wi-Fi 路由器还允许其他康卡斯特用户在其上漫游。主要区别在于 Comcast 不会奖励提供这些漫游服务的用户,而 Helium 则奖励用户
同样,亚马逊还通过其Sidewalk 网络采用了点对点 LoRa 网络计划,该网络使用嵌入亚马逊设备中的无线电,可以搭载消费者的 Wi-Fi 网络,但该网络不提供任何形式的激励消费者共享他们的 Wi-Fi 网络。
Helium 首席运营官 Frank Mong 表示："我们所做的是,利用区块链技术作为一种手段来激励世界各地的任何个人参与。他们的参与实际上是提供无线覆盖,共享他们的互联网回程。" 利用加密激励来启动无线网络的实际用例,也有助于解释为什么Helium比其他任何区块链都能吸引更多的人参与加密货币挖矿。
与比特币一样,Helium 挖矿现在处于不同的阶段走向正在成熟,从零售用户和爱好者转向使用 Helium LoRaWAN 网络提供服务的公司。由于近期市场调整导致热点盈利能力下降,以及网络近期经历的指数级增长,这种转变愈演愈烈。我们预计,热点将从覆盖冗余、缺乏应用的地方迁移到可用于生产应用的地方,并进行重新分配,在这些地方,代币奖励将被视为一种补贴,有助于抵消部署成本。为了吸引更多的传感器加入网络,Helium 还需要对一直缺乏的工具和基础设施进行更有意义的投资。这一过程在短期内将是痛苦和昂贵的,但它将提高热点设置的质量,带来采用率,增加数据传输,并为网络带来更高的应用效用。
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我们认为,长期的可扩展性需要通过主要运营商实现主流应用。Helium的优势在于,大型运营商和电信公司需要投资新的5G(和Wi-Fi 6)基础设施,而Helium的低资本支出和回报模式更为经济。Helium 公司从与 DISH 整合开始,一直在寻求类似的合作关系,最近又与 T-Mobile 建立了广受期待的合作关系。
正如 DISH 创新办公室负责人 Chris Ergen 所说："Helium 是领先的创新者之一,他们通过在全美创建最大的去中心化、非授权无线网络,证明了区块链激励机制是有效的....,在我们建设 DISH 基于 5G 设施的网络时,我们将继续寻找能够补充或支持我们无线业务的创新技术和商业模式。"
我们还期望更强大的硬件、边缘计算和新的采矿解决方案能够在效率低下和盲点的地方提供蜂窝和 Wi-Fi 连接。例如,星链星座的完成可能意味着为 Helium 和 Pollen 等网络提供无处不在的回程。在全球范围内,这种协同效应有可能帮助解决数字鸿沟和连接差距问题,这影响着 30 亿至 37 亿人,几乎占世界人口的一半。
连接最贫困社区的成本往往也更高,因为这些社区缺乏电力或道路等其他基本基础设施。Helium 网络的部署成本相对较低,其代币激励模式奖励最后一英里的覆盖范围,以及全球可访问的数据信用额度,可使数十亿人上网。
从 Helium 网络的经验中汲取更广泛的 DePIN 领域的启示
Helium 网络最近的发展为更广泛的 DePIN 领域提供了一些重要的经验和启示。尽管 Helium 设备的部署以前所未有的速度增长,但网络的实际利用率仍处于非常早期的阶段,意义不大。因此,DePIN 协议不仅需要激励用户部署设备,还需要更多地关注部署能够最大限度地提高采用率、使用率和实际应用程序效用的设备。
另一个观察结果是,Helium 和其他 DePIN 协议将继续面临不断发展和调整的艰巨任务,同时还要保持合理的民主性,并忠实于其投资者和早期利益相关者。总体目标应该是保持激励机制的一致性和公平性。随着 Helium 最近提出并通过了HIP 51 ,并且随着更多的无线标准和代币被引入 Helium 网络,像 MOBILE 和 IOT 这样的 subDAO 代币将通过记录在案的程序性财务公式来争夺激励。
这将为无线标准及其对网络的长期效用建立一个基于市场的机制。从短期来看,我们预计物联网网络的规模将暂时缩小,从而给最近的物联网矿工带来一些经济损失。风险在于,如果处理不当,这样的重大转变可能会拖累网络。然而,如果执行得当,新方法可能会在未来几年推动 Helium 网络的市值达到数百亿美元。
总体而言,Helium 公司已经证明,基于区块链的协议和加密货币激励措施可以通过协调人类的努力,以更低的资本支出为全球最大的实体基础设施提供动力。在过去十年中,Helium 公司的发展速度令以往所有的尝试相形见绌。摆在 Helium 面前的下一个机会是证明自己既能推出新的无线网络,又能扩大其部署在全球各地的大规模物联网无线网络的采用率。
结论
我们坚信 DePIN 类别,并将继续作为激进投资者,为 Helium 和其他 DePIN 网络带来更多采用。我们相信,这种新模式的独特竞争优势将转化为这些协议的广泛采用。
我们正在与本报告中提到的许多新的 DePIN 协议密切合作,并对他们所采取的方法信心倍增。
我们相信,随着 DePIN 网络的成熟,将成为Wbe3 应用和投资的独特前沿。这些网络是全球采用Wbe3技术和经济的关键,因为它们将数字货币和合约与 "零售"熟悉的有形现实世界公用事业和实物资产联系在一起。
虽然创新的代币经济推动了这些网络的早期发展,但它们的长期价值来自于实际部署的硬件基础设施以及实际使用和实际应用的规模效用。随着时间的推移,相信这将产生复合价值,从投资的角度来看,这为降低加密货币投资组合风险提供了一个防御机会。
在Borderless,我们对奖励网络边缘活动的Web3硬件基础设施的指数价值深信不疑,我们对DePIN类别进行了投资。相信 DePIN 将基于现实世界的"物理工作证明"(参见此处的Multicoin 论文)引领下一阶段的加密货币采用,并同意Messari 的观点,即这一类别——物理工作证明(POPW)可以成为下一个牛市的催化剂。
披露：Borderless Capital 在 Helium 和更广泛的 DePIN 生态系统进行了大量的投资,拥有重要的角色。据披露,我们运营着一个 Helium 生态系统基金,运行着 5000 多台 Helium 矿机、150 多台验证机,长期持有大量 HNT 代币,也是 Nova Labs(500 万美元)股权的投资者。
此外,Borderless Capital的创始管理合伙人也持有大量 HNT 代币,并运营着验证器。在其他 DePIN 网络中,我们致力于 Helium 网络,并正在采取多项措施来推广使用案例和实用性。
我们还在合作推出新举措,通过与当地社区和机构合作,以更持久的方式建立 DePIN 协议的社会可扩展性,从而解决缺乏使用的问题。我们的 DePIN 基金还持有本报告中讨论的大多数 DePIN 去中心化协议和公司的股权和/或代币。
