作者：Pignard
審閱：0xmiddle
來源：內容公會- 投研
什麼是第一原理
第一原理（First principle thinking）指的是，回歸事物最基本的條件，將其拆分成各要素進行解構分析，從而找到實現目標最優路徑的方法。該原理源自於古希臘哲學家亞里斯多德，因伊隆・馬斯克的推崇而被大眾所了解。該原理也與東方哲學中的」道「有相通之處。
2014 年，伊隆・馬斯克在南加州大學商學院的畢業演講上，說到了他的第一原理決策方式：
「也許你聽我說過，要從物理學的角度思考問題，這是第一原理。即不要進行類比推理。你把事情細分到你可以想像的最基本元素，然後你從那裡開始推理，這是確定某件事是否有意義的好方法。思考方法。 」
馬斯克以真空膠囊高鐵為例，如果用比較思維或經驗思維設計新型火車產品，多數人的想法是在現有的功能上做提升，讓動力更強勁，流體力學更好。但如果用第一原理分析產品需求，就要回到運輸工具的本質目的：將較多的貨物從A 點運送到B 點，這才是最初製造火車等運輸工具的目的，並非一定要用牽引力才能實現升級。在第一原理的支撐下，馬斯克提出採用磁浮加低真空的模式，打造真空膠囊高鐵。
區塊鏈中的第一原理
那麼區塊鏈的第一原理是什麼呢？
蕭風博士在2024 香港Web3 嘉年華的閉幕典禮上演講裡表示：區塊鏈的第一原理是新的記帳方法。
「2009 年出來的區塊鏈，作為分散式帳本（DLT），它記錄的是數位價值和網路價值，並且不再是在私人帳本上記賬，而是在公開透明的全球公共帳本上，大家在一塊記賬，所有的利害關係人在一個帳本上記帳。的。 」
作者同意肖風博士的觀點，並基於這個觀點進一步闡述區塊鏈的本質。
「區塊鏈」三個字拆開來看就是區塊+ 鏈，既然區塊鏈的第一原理是一種記帳方式，那麼區塊和鏈真的是必要的嗎？
在回答這個問題之前，我們先來看比特幣作為分散式帳本，為什麼需要區塊和鏈。
在比特幣中，區塊是一個包含一組交易資訊的數字記錄，可以理解為是賬本中的一頁賬，用哈希函數可以算出一個哈希值，這個哈希值的特點是只要區塊的內容稍加變化，哈希值就變的不一樣。每個區塊都包含前一個區塊的哈希值，可以理解為第N+1 個區塊的第一行要寫入第N 個區塊算出的哈希，從而形成一個不可篡改的鍊式結構。
在比特幣中，同步帳本的機制即PoW 共識機制。當比特幣網路中發生交易時，這些交易會被放入記憶體池（mempool）中。然後，礦工從記憶體池中選擇一組交易，嘗試組成一個新的區塊。要做到這一點，礦工需要找出隨機數中的某個特定數值，並將這個特定數值與區塊數據結合起來，產生一個滿足網路難度目標的哈希值，這個過程被稱為「挖礦”，誰先計算出符合條件的哈希值，誰就獲得了記帳權，也就是挖礦成功。難度目標是一個動態值，每2016 個區塊（大約每兩週）調整一次，讓比特幣的平均出塊時間維持在10 分鐘左右。
區塊和鏈是比特幣的基礎結構，PoW 是比特幣的共識機制，兩者結合實現了比特幣的去中心化記帳功能。但從區塊鏈的本質來說，只要能實現去中心化記賬，記帳可以是非區塊的（例如單筆交易共識），帳本也可以是非鍊式結構（例如DAG）。因此區塊和鏈並非必要，只是區塊鏈這三個字深入人心，成為了以比特幣、以太坊、Solana 為代表的去中心化帳本的代稱罷了。
比特幣畢竟已經是2009 年的產物了，隨著區塊鏈研究的不斷發展，雖然大部分區塊鏈還是遵循傳統區塊+ 鏈的結構，但也出現了一些以第一原理設計的區塊鏈，他們從最根本的去中心化記帳問題出發，有著獨特的資料結構和共識，本文以Sui 和Arweave AO 為例。
Sui：水之道
Sui 是基於第一原理重新設計和建構而成的Layer1，主要團隊來自Facebook（後來改名Meta）已解散的Diem 和Novi 計畫。 Sui 的命名源自於日文的水，其品牌形像中也能看到水的影響。
Sui 使用Sui Move 來編寫其智慧合約，採用了一種基於物件的資料模型，所有交易都以物件作為輸入，並產生新的或修改過的物件作為輸出，允許獨立的物件並行處理交易。
在Sui Move 中，每個智能合約都是一個模組，由函數和結構定義組成。結構在函數中實例化，可以透過函數呼叫傳遞給其他模組。執行時期儲存的結構實例作為對象，Sui 中存在三種不同類型的對象，分別是擁有者對象，共享對象和不可更改對象。
Sui 沒有區塊，對交易進行單獨驗證，並且一個交易是否經過Sui 的排序和共識機制，取決於交易中的物件是共享的還是非共享的。
如果不涉及共享物件的交易，稱為簡單交易，Sui 採用拜占庭一致廣播（Byzantine Consistent Broadcast）的輕量級演算法，參考了FastPay 的設計想法。由客戶端廣播交易給Sui 的所有驗證者，並收集驗證者的基於權益加權的投票，產生一個證書，再將證書廣播回給驗證者，收到這個證書的驗證者就可以直接執行這個交易。
如果涉及共享物件的交易，稱為複雜交易，Sui 採用的是Narwhal & Bullshark 共識機制。 Narwhal 是一個mempool 模組，負責保證交易的可用性。 Narwhal 是基於輪次進行運轉的，每輪分為兩個步驟，分別是交易的分發（同步交易給其他節點）和交易的驗證（收集其他節點對交易的投票），多輪以後，交易會形成一個有向無環圖（DAG）。 Bullshark 是一個共識模組，負責對Narwhal 中DAG 的交易進行排序。
Sui 利用DAG 進行交易傳播和共識，降低了交易延遲並減少了通訊過程中的網路開銷。同時，為了維護歷史資訊的完整性和順序，Sui 在一個單獨的過程中將交易排序為檢查點，檢查點以線性方式相互鏈接，為存儲和訪問歷史數據提供了類似於傳統區塊鏈的結構。
但實際上Sui 的資料結構與傳統區塊鏈完全不同，Sui 分組到檢查點的交易已經最終確定，而傳統區塊鏈是將尚未最終確定的交易分組到區塊中。
Arweave AO：空之道
水無常形，但畢竟有形。就像Sui 也保留了傳統區塊鏈中的共識機制，並最終將交易資料組織成了傳統區塊鏈的區塊+ 鏈結構。 AO 則徹底顛覆了傳統區塊鏈的範式，無區塊無鏈無共識，相較於水，AO 在像徵意義上更接近天空（日文為Sora）。
AO 是一個基於Arweave 的分散式、去中心化、面向Actor（Actor Oriented）的運算系統。其基於的第一原理並不是建構一個去中心化帳本，而是建構一個去中心化的計算系統。大概類似應用程式和作業系統的關係。
計算系統可以分割成儲存、運算和通訊三個問題，在Web2 中都有非常成熟的解決方案，困難的是去中心化。一個想法是分別建構一個去中心化儲存網絡，一個去中心化運算網絡，以及一個去中心化通訊網絡，這其實正是2014 年以太坊聯合創始人Gavin Wood 提出的計算，儲存和通訊三位一體的去中心化技術架構的思路，分別是以太坊（智慧合約）負責去中心化運算的部分，Swarm 負責去中心化儲存的部分，Whisper 負責去中心化通訊的部分。
AO 也由三個單元組成：
- 通信單元（Messenger Unit）：負責訊息通信，將訊息傳遞給計算單元並協調以計算輸出結果；
- 調度單元（Scheduler Unit）：負責調度和訊息排序，並將訊息上傳至Arweave；
- 計算單元（Compute Unit）：負責處理計算，並將計算結果上傳至Arweave。
一個AO 上的進程（Process）由一組單元構成，每個單元都可以作為可水平擴展的子網，同時執行大量交易，從而實現高效能運算，但每個單元並不是去中心化網路。實際上在整個AO 的架構中，真正去中心化的只有作為底層的儲存網路Arweave。
AO 上的進程透過將其全像資料上傳到Arweave 上，使其擁有了可驗證性的屬性——因為任何人都可以透過全像資料恢復AO 上的這個進程。這其實是一種儲存共識範式（SCP），即只要儲存是不可變的，上面的交易就都是可追溯的，那麼無論在何處計算應用程序，都將得到相同的結果。
AO 沒有共識機制，但透過SCP，將運算層與儲存層分離，使儲存層永久去中心化，而運算層保持傳統運算層的模式。因此在AO 上的運算拓展性沒有任何類型限制，不僅可以實現以EVM、WASM 或Move 虛擬機為核心的區塊鏈帳本服務，甚至可以把任何現有的Web2 服務都放在AO 上重新建構為去中心化版本。
總結
第一原理是從物理學的角度去思考事物的本質，再從本質出發，一層層向上設計。雖然Sui 和Arweave AO 都是基於第一原理設計出來的區塊鏈，但由於他們的本質不一樣，於是設計出了完全不同的架構。
Sui 的本質是去中心化帳本服務，對標的是像Solana 這樣的高效能Layer1，因此Sui 圍繞著「更快的帳本服務」設計了物件導向的資料模型，雙共識機制和基於狀態存取實現的交易並行執行，提高了可擴展性，同時降低了延遲和費用。讓開發者能夠快速且低成本地開發基於Sui Move 智能合約的應用。
Arweave AO 的本質是去中心化運算系統，或者說是去中心化雲端服務，是運行帳本服務的基礎設施，因此AO 圍繞著「可驗證的分散式運算系統」提出了SCP，即在鏈下進行計算，將儲存放在鏈上，實現大規模並行電腦的互聯和協作。使用者體驗與傳統雲端服務幾乎一致，但背後是去中心化的運算系統。
