Cortex主链上线、Genesis Block生成！开启AI智能合约新时代

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Cortex Labs

14 min readJun 26, 2019

毫无疑问，继比特币之后，以太坊的智能合约 — — 一个分布式、公开透明、不可篡改、可审查的计算程序，是区块链技术应用的一个重大突破。区块链技术天生可以为智能合约提供可信的执行环境。然而，当前以太坊的智能合约，受限于基础设计，目前还无法真正执行更复杂的AI计算程序。

基于很多因素，例如虚拟机的设计、AI模型在异构环境下推断结果的不确定性、以及链上AI推断比较慢的确认速度等等，传统认知一般认为在区块链上运行AI计算程序是不现实的。想要实现Cortex白皮书设计的既定目标，需要解决上述一系列工程挑战，这是一个全新且艰巨的探索方向，需要对AI和区块链两个领域均有极深的了解。

经过一年多的努力研发和探索，Cortex团队今天骄傲地宣布：

2019年6月26日18:00（UTC+8）正式发布Cortex主链：这是人类历史上第一条真正可以进行链上AI推断的公链。

这是人类历史上第一次，成功实现在区块链上真正的运行AI计算程序，通过全网共识来验证AI推断的每一步。链上所有全节点，保证了推断结果的去中心化、确定性和公平透明的特性。这对于我们即将进入的去中心化世界有着巨大影响，因为有了AI计算程序的加持，现在的智能合约已经变得更加智能，智能合约（Smart Contract）已经正式升级为AI智能合约（AI Smart Contract）。

在本文中，我们会从几个方面如核心技术创新、主链特性、AI智能合约应用场景、去中心化人工智能自治系统的愿景、下一阶段的发展计划等全面阐述和介绍Cortex AI公链。

一. 核心技术创新

1. CVM（CortexVirtual Machine，Cortex虚拟机）

像以太坊这样的传统区块链无法有效整合AI的最大原因之一是因为它们的虚拟机是在CPU上运行的，不适合执行复杂的AI程序。而我们的CVM能利用GPU，非常适合有效地执行AI程序。

Cortex在以太坊虚拟机（EVM）的基础上添加了对 Cortex 链上 AI 推断功能的支持。该功能主要分为两个模块，一方面是在 CVM 中支持了 Inference 指令，包含Infer(code: 0xc0)，InferArray(code: 0xc1)，前端如remix编译合约时同步增加一条infer函数来封装 CVM 接口，实现链上 AI 推断功能；另一方面，Synapse 作为定点化 AI 推断引擎，又名 CVM Executor，可以在异构计算环境下保证 AI 推断结果的一致性。Synapse 提出了模型定点化执行框架，并提出了相对应的确定性机器学习算子库，有兴趣的AI 开发人员可以基于目前提出的框架训练或者定点化。为保证解耦性，Synapse 是作为基于 CVM 的 device 形式存在的，是一个单独的模块，可以将其看作是 CVM 将需要Inference的模型和数据放入一块缓存，以中断的形式调用 Synapse 接口。

此外，CVM向下兼容EVM。因此，它可以运行以太坊上所有的DApp，而且在这个基础之上，加入了AI 功能到DApp中。

更多技术细节请访问CVM开源代码：

https://github.com/CortexFoundation/CortexTheseus/tree/dev/infernet

2. 模型表示工具（MRT）

由于深度神经网络模型在异构环境中的不确定性，在区块链上执行时无法达成网络共识。为了解决这个问题，我们开发了一个确定性定点化框架MRT。

MRT全名Model Representation Tool，是Cortex的模型定点化转换工具。MRT用于对接Cortex虚拟机CVM提供的AI框架API，旨在将NNVM支持的浮点模型转换为CVM可执行的全整形定点化模型，并保证足够少的精度损失。定点化方法主要是将模型所有layer的输出数域放缩到INT8或者INT32范围，来模拟浮点网络，通过fuse和rewrite等方法，将涉及到浮点操作的算子转换为全整形算子；另一方面，定点化网络确保整形范围操作不会溢出，保证模型执行的确定性。

目前我们MRT只支持转换成定点化模型的功能，现在流程是使用MXNet框架训练好浮点模型，然后使用我们的MRT转换成CVM可执行的定点化模型。

我们的定点化方案还意外得到了官方MXNet团队的认可和支持，确保不会有溢出的情况并保证模型执行的确定性结果。

二. 主链特性

1. 挖矿

Cortex将采用CuckARoo30作为PoW的共识算法。

Cuckoo Cycle是一种基于图论的算法，是在Siphash随机生成的Cuckoo二分图里找到固定长度L的环。图的规模越大，L值越大，找到符合L长度环的难度就越大。CuckooCycle问题在求解（即找环）过程中需要较大的空间，是一种Memory-Hard的PoW算法。在最初的设计中，Cuckoo Cycle被认为具备抗ASIC的能力，然而后续的分析证明其是 ASIC-friendly的，一般认为其为验证函数最简洁的PoW算法，也得到了应用。

此外，Cuckoo Cycle还有多种变种算法，如果对二分图内所有的节点进行分组，组内的节点又存在互相依赖的关系，这样就大大增加了求解的难度，需要更大的数据缓存，因其抗ASIC特性被命名为CuckARoo算法。

Cortex主链将采用改版后的CuckARoo30算法，将Siphash-2–4替换为Siphash-4–8。Cortex希望通过抗ASIC的PoW算法让更多业余玩家参与进来，避免算力中心化。

2. 出块机制

区块时间：约15s

区块奖励：7 CTXC / 区块（每四年减半，即每隔8409600个blocks）

叔块奖励：（current：当前区块号，uncle：叔块区块号，block_reward：区块奖励）

3. 难度调整机制

难度是动态调整的，在平均每15秒产生一个块，即15秒的出块时间。此速率可确保系统状态同步，同时防止双花和历史记录的篡改，除非攻击者拥有超过51％的网络挖矿算力。

4. 支持AI模型上传

上传涉及参数：

Quota general: 64k per block (model uploading space)

Uploading network bandwidth: 1MB/s

Model mature: 100 blocks

Model size limit: 1GB

主链更多细节请访问Cortex Full-node全节点代码：

https://github.com/CortexFoundation/CortexTheseus

三. 发布内容

1. Cortex主链钱包

Cortex官方推荐一款支持Cortex主链的移动端钱包：Cortex Wallet。

Cortex官网提供本地下载安装链接（请认准Cortex官网为唯一下载通道），同时，Cortex Wallet即将登陆Google Play和Apple App Store。

下载安装页面链接如下：

https://www.cortexlabs.ai/wallet

2. Cortex主链区块浏览器

自Cortex第一版测试链就一同发布的Cortex区块浏览器，现已经切换至Cortex主链。

访问链接不变：

https://cerebro.cortexlabs.ai/

访问Cortex区块浏览器即可查看Cortex主链所有区块信息、交易信息、地址信息等。

3. Cortex Miner

Cortex提供一款基础版本挖矿软件，代码全部开源，并且发布一版编译好的版本。

代码及软件链接如下：

https://github.com/CortexFoundation/PoolMiner

4. Cortex Full-node

Cortex开源全节点完整代码，链接如下：

https://github.com/CortexFoundation/CortexTheseus

四. AI智能合约应用场景

在当前的科技水平下，几乎所有的传统App都已经某种程度上融入了AI技术，因此很难想象没有AI的DApp的未来。AI智能合约（AI Smart Contract）的优势和之前的智能合约（Smart Contract）的优势同样明显：公开透明、去中心化、不可篡改等。这里我们列举Cortex团队思考的适合AI智能合约应用场景的几个领域：

分布式金融：

一个去中心化的借贷应用可以运行AI算法，以根据您的（某个地址的）个人信用记录来确定借贷的利率。用于分析个人信用评分的AI模型不是运行在某个特定的、封闭的环境下，而是运行在Cortex链上，确保AI推断的每一步都是公开透明、防止歧视。

游戏：

如果加入AI，CruptoKitties会增加智能交互和独特的性格特征。想象一下，会与人交流、移动、并且有着自己的性格基因的小猫，是以太坊等传统公链无法可靠实现的。AI模型带来的上述用户体验，在Cortex链上可以实现。

保险：

区块链技术在保险行业已经发掘出了诸多应用场景，保险行业对不可篡改、公平、开放、透明等特性的需求十分强烈。AI模型可以帮助改善承保决策，更好的风险控制、防欺诈。由链上AI驱动的保险DAO可以为世界带来更好、更低价、更公平的保险产品。

去中心化的Uber：

Uber的各个商业环节几乎都涉及到了AI，从匹配司机、路线优化到司机入职、计算价格等。因此，如果我们想要构建一个去中心化的Uber新商业生态，就必须可以在链上进行AI推断。

AI防伪:

深度换脸（人工智能技术生产出来的人类难以区分的换脸视频）的出现给全世界社会造成了重大的担忧和威胁。如果此类视频录音可以简单的在法庭上作为证据，那么社会稳定性将会受到严重影响。AI防伪算法（检测视频是否被篡改的算法）将在区块链上运行，以确保其透明性和公平性，特别是它们被使用在法庭上。

除上述几个案例外，分布式交易所的反欺诈、游戏中的AI自动评判、AI游戏玩家代理、AI算法控制的稳定币、情感分析、去中心化的AI广告推送等领域都可以得到非常大的应用空间。

Cortex链和其他技术可以实现有效结合，例如跨链技术，可实现Cortex和其他公链之间的互操作性，为区块链世界提供可靠的去中心化AI推断。此外，除了应用在Cortex公链上，MRT和CVM的核心技术也可以应用在联盟链和商用区块链平台上，甚至是非区块链场景如边缘计算设备上，提供模型的压缩、优化和追溯功能。

五. 去中心化人工智能自治系统的愿景

除了实现AI智能合约外，Cortex项目的另一部分是在区块链上构建开放的分布式AI生态系统。Cortex为区块链生态系统（传统上只包括DApp开发人员，用户和矿工）引入了一个重要的角色：AI研究者。AI研究者将训练好的AI模型上传到Cortex区块链的存储层。这些模型之后可以进行单独的推断，也可以被DApp开发人员整合到智能合约中。每次调用AI模型时，它的模型上传者都会获得自网络交易费用的一部分CTXC作为奖励。（交易发起者通过设定Endorphin上限和Endorphin价格来支付交易费用，其中Endorphin是衡量交易所需计算量的单位，类似于以太坊中Gas的概念。）这种经济机制激励AI研究者在模型优化方面相互竞争，从而在区块链上形成一个不断发展的分布式AI生态系统。因此，优秀的AI模型将开源分布在Cortex区块链上，而不是被少数大公司垄断。

目前，Cortex链上有23个模型，使用4个数据集分别进行训练，可用于7种不同的场景。所有模型都已使用MRT进行定点化（见上文），可以在Cortex虚拟机（CVM）上进行推断。

六. Cortex下一阶段发展计划

1. 技术发展计划

接下来，我们的目标是达到三个重要的里程碑。

首先，我们将升级CVM + MRT。目前，MRT只是一个确定性的定点化框架，我们希望将其转变为一个完善的编程语言，提供完整的指令集和更好的确定性支持。同时，我们希望升级CVM以支持更多AI模型，特别是动态模型。

其次，我们将持续评估当前layer1或layer2扩容方案的成熟程度，初步目标是在不牺牲网络安全性的前提下将TPS提高到1000。我们还将改进我们的OPS（每秒执行op数，Op Per Second），目前为10G。

第三，我们将努力改善AI模型的隐私性。我们正在研究加密解决方案，以实现链上AI的隐私推断。一个最接近可行的方案是使用zk-starks或zk-snarks之一作为layer1的隐私推断解决方案，将可信计算（trusted computing）作为高性能的layer2候选隐私推断解决方案。

2. 社区发展计划

Cortex对人工智能的愿景是开放AI模型和公开数据，将它们从互联网的中心化世界中形成的围墙花园里解放出来，无偿开放给全世界的研究者和开发人员，形成开放式的AI社区，将顶尖的人工智能技术和作为燃料的数据还给大众，从而避免AI高速发展带来的种种争议和垄断。在区块链的经济系统的帮助下，每个人都可以试验自己的想法，并且形成可持续的商业形态，在这方面Cortex是一种全新的结合和尝试。

在主链发布和Cortex基金会代码开源后，Cortex团队将向全球的分布式开源社区开放开发。同时，Cortex 基金会将继续以多种方式为Cortex区块链及其开源生态系统提供底层支持：我们已经建立了一个开发者论坛（链接），并将开始组织线上和线下沙龙，帮助AI开发人员熟悉Cortex生态系统，设立赏金计划，进一步发展开源技术协作机制（建立开源模型库和开放数据集）等等。

就AI DApp生态系统而言，Cortex 基金会将与世界各地的DApp开发人员和公司合作，帮助在Cortex链上实现更多AI DApp。

同时，我们将致力于跨链支持：由于其他区块链上的程序可能为了可靠性和透明性需要运行链上AI，他们将能够在我们的链上运行AI模型并将结果返回到其链中进一步处理。

此外，我们将与学术界和产业界在合作研究和刊物出版的方向上密切合作。我们独特核心实现链上AI推断的解决方案已经获得了官方MXNet团队的支持。今后将会有更多此类的合作和伙伴关系。

AI智能合约的时代已经开启，我们迫不及待期待在这个全新的世界中，诞生越来越多有用、好用、真正智能的应用出现。让AI真正民主，让区块链真正智能！

END