অপটিক্যাল প্রুফ অফ ওয়ার্ক: শক্তি-নিবিড় ক্রিপ্টোকারেন্সি মাইনিংয়ের বিকল্প একটি ক্যাপেক্স-ভিত্তিক পদ্ধতি

সূচিপত্র

1. ভূমিকা

অপটিক্যাল প্রুফ অফ ওয়ার্ক (oPoW) ক্রিপ্টোকারেন্সি মাইনিং আর্কিটেকচারে একটি প্যারাডাইম শিফটের প্রতিনিধিত্ব করে। প্রথাগত SHA256-ভিত্তিক প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক সিস্টেমগুলি, যদিও বিটকয়েনের মতো নেটওয়ার্ক সুরক্ষিত করতে সফল হয়েছে, তা উল্লেখযোগ্য পরিবেশগত এবং স্কেলযোগ্যতার চ্যালেঞ্জ সৃষ্টি করেছে। oPoW-এর মৌলিক অন্তর্দৃষ্টি হল যে যদিও PoW-এর জন্য অর্থনৈতিক খরচ প্রয়োজন, এই খরচের প্রাথমিক ভিত্তি অগত্যা বিদ্যুৎ হতে হবে না।

বর্তমান বিটকয়েন মাইনিং ইকোসিস্টেম বার্ষিক প্রায় ১৫০ টেরাওয়াট-ঘন্টা বিদ্যুৎ খরচ করে—যা অনেক মাঝারি আকারের দেশের চেয়েও বেশি। এই শক্তি-নিবিড় পদ্ধতির কারণে সস্তা বিদ্যুতের অঞ্চলে মাইনিং কেন্দ্রীভূত হয়েছে, যার ফলে সিস্টেমিক ঝুঁকি এবং একক ব্যর্থতার বিন্দু সৃষ্টি হয়েছে। oPoW বিশেষায়িত সিলিকন ফোটোনিক হার্ডওয়্যারের মাধ্যমে পরিচালন ব্যয় (OPEX) থেকে মূলধনী ব্যয়ে (CAPEX) অর্থনৈতিক বোঝা স্থানান্তর করে这些问题 সমাধান করে।

2. প্রযুক্তিগত কাঠামো

2.1 অপটিক্যাল প্রুফ অফ ওয়ার্ক অ্যালগরিদম

oPoW অ্যালগরিদম বিদ্যমান হ্যাশক্যাশ-ভিত্তিক সিস্টেমের সাথে সামঞ্জস্য বজায় রাখার পাশাপাশি ফোটোনিক কম্পিউটেশনের জন্য অপ্টিমাইজ করে। মূল উদ্ভাবন হল মাইনিং প্রক্রিয়াটিকে ফোটোনিক কম্পিউটিং-এর সহজাত সুবিধাগুলি, বিশেষত সমান্তরাল প্রক্রিয়াকরণ এবং শক্তি দক্ষতাকে কাজে লাগানোর জন্য অভিযোজিত করা।

ক্রমিক হ্যাশ কম্পিউটেশন 수행কারী প্রথাগত ASIC মাইনারদের Unlike, oPoW একই সাথে একাধিক প্রার্থী সমাধান প্রক্রিয়া করার জন্য তরঙ্গদৈর্ঘ্য বিভাজন মাল্টিপ্লেক্সিং এবং অপটিক্যাল ইন্টারফেরেন্স প্যাটার্ন ব্যবহার করে। এই সমান্তরাল পদ্ধতি প্রয়োজনীয় গণনাগত কঠিনতা বজায় রাখার সময় শক্তি খরচ নাটকীয়ভাবে হ্রাস করে।

2.2 সিলিকন ফোটোনিক আর্কিটেকচার

oPoW-এর হার্ডওয়্যার ভিত্তি দুই দশকের সিলিকন ফোটোনিক্স গবেষণার উপর গড়ে উঠেছে। গভীর শিক্ষার প্রয়োগের জন্য মূলত উন্নত বাণিজ্যিক সিলিকন ফোটোনিক কো-প্রসেসরগুলি oPoW মাইনারদের জন্য প্রযুক্তিগত ভিত্তি প্রদান করে। এই সমন্বিত সার্কিটগুলি বিশেষায়িত গণনা 수행 করতে ইলেকট্রনের পরিবর্তে ফোটন ব্যবহার করে যা উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চতর শক্তি দক্ষতা সহ।

মূল উপাদানগুলির মধ্যে রয়েছে:

• সিগন্যাল ট্রান্সমিশনের জন্য অপটিক্যাল ওয়েভগাইড
• কম্পিউটেশনের জন্য ম্যাক-জেন্ডার ইন্টারফেরোমিটার
• তরঙ্গদৈর্ঘ্য নিয়ন্ত্রণের জন্য মাইক্রো-রিং রেজোনেটর
• আউটপুট রূপান্তরের জন্য জার্মেনিয়াম ফটোডিটেক্টর

3. পরীক্ষামূলক ফলাফল

গবেষণা দল একটি কার্যকরী oPoW প্রোটোটাইপ (চিত্র 1) তৈরি করেছে যা প্রথাগত মাইনিং হার্ডওয়্যারের তুলনায় উল্লেখযোগ্য সুবিধা প্রদর্শন করে:

পরীক্ষামূলক তথ্য দেখায় যে oPoW বর্তমান প্রজন্মের ASIC মাইনারের 0.3 J/GH-এর তুলনায় 0.05 J/GH-এর শক্তি দক্ষতা অর্জন করে। শক্তি দক্ষতার এই 6 গুণ উন্নতি আসে তুলনীয় গণনাগত থ্রুপুটের সাথে, যা oPoW-কে উচ্চতর বিদ্যুৎ খরচের অঞ্চলগুলির জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত করে তোলে।

4. প্রযুক্তিগত বাস্তবায়ন

4.1 গাণিতিক ভিত্তি

oPoW অ্যালগরিদম প্রথাগত প্রুফ-অফ-ওয়ার্কের উপর গড়ে উঠেছে কিন্তু অপটিক্যাল-নির্দিষ্ট অপ্টিমাইজেশন প্রবর্তন করে। মূল গণনাটি একটি নন্স $n$ খুঁজে বের করার সাথে জড়িত যেমন:

$H(H(block\_header || n)) < target$

যেখানে $H$ হল ফোটোনিক কম্পিউটেশনের জন্য অপ্টিমাইজ করা হ্যাশ ফাংশন। অপটিক্যাল বাস্তবায়ন ফুরিয়ার অপটিক্স নীতি ব্যবহার করে, যেখানে হ্যাশ কম্পিউটেশনকে 다음과 같이 উপস্থাপন করা হয়:

$I(x,y) = |\mathcal{F}\{P(z)\}|^2$

যেখানে $P(z)$ প্রার্থী সমাধানের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ অপটিক্যাল ফিল্ড প্যাটার্ন প্রতিনিধিত্ব করে, এবং $I(x,y)$ হল বৈধতা নির্ধারণ করতে ব্যবহৃত ফলস্বরূপ তীব্রতা প্যাটার্ন।

4.2 কোড বাস্তবায়ন

নিম্নলিখিত সিউডোকোডটি oPoW মাইনিং অ্যালগরিদম চিত্রিত করে:

function opticalPoW(block_header, target) {
    // ফোটোনিক প্রসেসর শুরু করুন
    photonic_processor = initOpticalProcessor();
    
    // তরঙ্গদৈর্ঘ্য চ্যানেল কনফিগার করুন
    wavelengths = configureWDM(64); // 64টি সমান্তরাল চ্যানেল
    
    while (true) {
        // সমান্তরালভাবে প্রার্থী নন্স তৈরি করুন
        candidates = generateParallelNonces(wavelengths);
        
        // সমান্তরালভাবে অপটিক্যাল হ্যাশ গণনা করুন
        results = photonic_processor.parallelHash(block_header, candidates);
        
        // বৈধ সমাধানের জন্য পরীক্ষা করুন
        for (i = 0; i < results.length; i++) {
            if (results[i] < target) {
                return candidates[i];
            }
        }
        
        // পরবর্তী পুনরাবৃত্তির জন্য নন্স ভিত্তি আপডেট করুন
        updateNonceBasis();
    }
}

5. ভবিষ্যতের প্রয়োগ

oPoW প্রযুক্তির ক্রিপ্টোকারেন্সি মাইনিংয়ের বাইরেও প্রভাব রয়েছে। শক্তি-সাশ্রয়ী ফোটোনিক কম্পিউটিং আর্কিটেকচার নিম্নলিখিত ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা যেতে পারে:

• এজ কম্পিউটিং: IoT অ্যাপ্লিকেশনের জন্য কম-শক্তির ব্লকচেইন নোড
• গ্রিন ডাটা সেন্টার: বিভিন্ন ওয়ার্কলোডের জন্য শক্তি-হ্রাসকৃত কম্পিউটেশন
• মহাকাশ প্রয়োগ: স্যাটেলাইট সিস্টেমের জন্য বিকিরণ-প্রতিরোধী কম্পিউটিং
• মেডিকেল ডিভাইস: স্বাস্থ্যসেবা সিস্টেমের জন্য কম-শক্তির সুরক্ষিত কম্পিউটেশন

গবেষণা দল অনুমান করে যে ৩-৫ বছরের মধ্যে, oPoW প্রযুক্তি উচ্চতর বিদ্যুৎ খরচের শহুরে এলাকায় মাইনিং অপারেশন সক্ষম করতে পারে, ভৌগোলিক বিকেন্দ্রীকরণকে উত্সাহিত করতে এবং সিস্টেমিক ঝুঁকি হ্রাস করতে পারে।

6. সমালোচনামূলক বিশ্লেষণ

7. তথ্যসূত্র