基于进化算法优化区块链系统的能源消耗_中国煤炭行业知识服务平台

基于进化算法优化区块链系统的能源消耗

作者

陈立军潘正军陈孝如
单位

广州软件学院软件工程系
摘要

为避免区块链的工作证明算法消耗大量能源，分析了区块链的可持续性和节能机制与共识算法的关系，将能源消耗问题转化为基于搜索的软件工程，由软件工程寻找最优和接近的解决方案。构建了由能源消耗少、碳排放少、去中心化和信任多个适应度函数的模型，通过选择最小化能源消耗的矿工子集探索复杂的搜索空间，将提出的适应度函数集成到5个进化算法中，实现区块链矿工选择的优化问题。结果表明：与现有的5种进化算法相比，在声誉(非功能属性)减少40%的情况下，能源使用量减少了高达88%,若使用基于私有区块链的系统，节省可高达90%以上。该研究验证了所构建模型可使区块链系统的环境可持续性得到增强。
关键词

工作证明能源消耗基于搜索的软件工程区块链算法优化可持续性
基金项目(Foundation)

广东省普通高校重点科研平台和科研项目(S202112618018)；
文章目录

0 引言
1 共识算法的优化
1.1 解决方案表示
1.2 优化模型
1.2.1 能耗目标
1.2.2 碳排放目标
1.2.3 去中心化目标
1.2.4 信誉目标
1.2.5 适应度函数
2 实验
2.1 问题研究
2.2 评估程序
2.2.1 能源消耗和碳排放
2.2.2 绩效指标
2.3 部分进化算法
2.4 实现细节
2.4.1 比特币模拟器设置
2.4.2 模型假设
2.4.3 实验设置
3 结果和讨论
3.1 目标空间结果
3.1.1 能量和声誉目标空间
3.1.2 能源、碳和声誉目标空间
3.1.3 能量、去中心化和声誉目标空间
3.1.4 能源、碳、去中心化和声誉目标空间
3.2 研究问题回答
3.2.1 能源消耗与碳排放
3.2.2 性能分析
4 结论