آشنایی با کاملیت تورینگ در بلاک چین

کاملیت تورینگ چیست؟

بیت پویت: در علوم کامپیوتر و فناوری بلاک چین، اصطلاح کاملیت تورینگ (Turing completeness) توانایی یک سیستم را برای انجام هر محاسباتی که یک ماشین تورینگ قادر به انجام آن است، توصیف می‌کند.

یک ماشین تورینگ یک مدل نظری محاسبه است که می‌تواند هر الگوریتمی را شبیه‌سازی کند، که آن را یک معیار برای جهانی بودن محاسباتی می‌سازد. مفهوم کاملیت از تورینگ به کار پیشگامانه آلن تورینگ، ریاضیدان و منطق‌دان انگلیسی، باز می‌گردد. در سال ۱۹۳۶، تورینگ ایده یک ماشین محاسباتی نظری را معرفی کرد که بعدها به عنوان ماشین تورینگ شناخته شد.

کاربرد کاملیت تورینگ در بلاکچین

همه توابع ضروری مورد نیاز برای محاسبات جهانی در یک ماشین کاملیت از تورینگ وجود دارد. این قادر به مدیریت و تغییر طیف گسترده‌ای از انواع داده‌ها، از جمله لیست‌ها، کلمات و اعداد است. این ماشین تکرار را از طریق حلقه‌ها تسهیل می‌کند و دستورالعمل‌هایی برای تصمیم‌گیری، مانند عبارات «اگر-نه» ارائه می‌دهد. همچنین روش‌هایی برای بازیابی و ذخیره داده‌ها از حافظه را فراهم می‌کند، که دنیایی از امکانات محاسباتی را باز می‌کند و به آن اجازه می‌دهد هر محاسبه الگوریتمی را بیان کند.

کاملیت تورینگ یک ویژگی مطلوب در زمینه فناوری بلاک چین است زیرا به یک پلتفرم بلاک چین اجازه می‌دهد انواع مختلفی از برنامه‌ها و قراردادهای هوشمند را مدیریت کند. قراردادهای هوشمند خطوط کد خودکار اجرا شونده هستند که شرایط قرارداد به صراحت در کد تعبیه شده است. از آنجایی که پلتفرم‌های بلاک چین کاملیت‌از تورینگ دارند، این قراردادهای هوشمند می‌توانند منطق پیچیده را بیان کنند و طیف گسترده‌ای از فعالیت‌های محاسباتی را انجام دهند.

بلاک چین اتریوم

بنابراین، آیا اتریوم کاملیت از تورینگ دارد؟ بله، پلتفرم فناوری بلاک چین اتریوم نمونه بارز کاملیت از تورینگ است. Solidity، زبان برنامه‌نویسی آن، به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد برنامه‌های کاربردی غیرمتمرکز پیچیده (DApps) و قراردادهای هوشمند طراحی کنند که زمینه کاربردهای مبتنی بر بلاک چین را متحول می‌کند.

در سال ۲۰۱۲، سیلویو میکالی، که به دلیل مشارکت‌های مهم خود در علوم کامپیوتر شناخته شده است، جایزه تورینگ را دریافت کرد. کاربرد مفاهیم کاملیت از تورینگ میکالی در ساخت بلاک چین Algorand بعدها به عنوان یادبودی از کار انقلابی او خدمت کرد. Algorand میکالی نمونه بارز الگوریتم‌های کاملیت از تورینگ است که در زمینه شبکه‌های غیرمتمرکز استفاده می‌شوند. این دارای مکانیسم اجماع منحصربه‌فرد و قابلیت‌های مقیاس‌پذیری است.

اگرچه بلاک چین‌های کاملیت از تورینگ امکان توسعه برنامه‌های متنوع و قدرتمند را فراهم می‌کنند، این مفهوم همچنین مستلزم رویکردی دقیق به برنامه‌نویسی، آزمایش و امنیت است تا از مزایای آن به طور مؤثر بهره‌مند شوند.

پیامدهای قراردادهای هوشمند

در اصل، کاملیت تورینگ به قراردادهای هوشمند امکان می دهد تا موجودیت های محاسباتی قدرتمند، بیانگر و انعطاف پذیر باشند و چشم انداز DApps را در پلتفرم های بلاک چین انقلابی کنند.

کاملیت تورینگ یک مفهوم اساسی در علوم کامپیوتر است که پیامدهای مهمی برای قراردادهای هوشمند مبتنی بر بلاک چین دارد. این بدان معناست که اگر یک سیستم بتواند هر محاسباتی را که یک ماشین تورینگ می تواند انجام دهد، برنامه نویسی جهانی است. این ویژگی زمانی که در قراردادهای هوشمند اعمال می شود، درجه بالایی از انعطاف پذیری و پیچیدگی را به همراه می آورد.

هنگامی که قراردادهای هوشمند بر روی سیستم های بلاک چین کاملیت تورینگ مانند اتریوم پیاده سازی می شوند، طیف گسترده ای از DApps را امکان پذیر می کنند و می توانند الگوریتم های پیچیده را بیان و اجرا کنند.

کاملیت تورینگ پیامدهای مختلفی برای قراردادهای هوشمند دارد. اول، این امکان را فراهم می کند تا قراردادهایی انعطاف پذیر و پویا ایجاد شوند که فراتر از رویه های معاملاتی ساده می روند. قراردادهای هوشمند اکنون می توانند برای نشان دادن شرایط و قوانین تجاری پیچیده برنامه ریزی شوند. با این حال، با این قدرت مسئولیت همراه است.

برای اطمینان از امنیت و پیش بینی پذیری اجرای قراردادهای هوشمند، باید به دلیل امکان حلقه های بی نهایت یا پیامدهای غیرمنتظره، در مراحل توسعه و حسابرسی مراقبت زیادی انجام شود. علاوه بر این، این مفهوم با اجازه دادن به توسعه دهندگان برای کاوش و اجرای طیف گسترده ای از برنامه ها، خلاقیت را پرورش می دهد و در نتیجه به توسعه اکوسیستم های غیرمتمرکز کمک می کند.

نقش ماشین مجازی اتریوم (EVM)

ماشین مجازی اتریوم (EVM) امکان بیان محاسبات پیچیده و برنامه‌های غیرمتمرکز پیچیده را در بلاک چین اتریوم فراهم می‌کند.

به عنوان محیط اجرای قراردادهای هوشمند شبکه اتریوم، EVM بخش مهمی از تحقق کاملیت تورینگ اتریوم است. این به برنامه نویسان امکان می دهد تا DApp ها را با استفاده از یک پلتفرم که از زبان برنامه نویسی بومی اتریوم، Solidity پشتیبانی می کند، ایجاد و اجرا کنند.

این زبان به طور خاص برای کاملیت تورینگ طراحی شده است، که امکان بیان هر تابع قابل محاسبه را فراهم می کند. انعطاف پذیری اتریوم از پردازش غیرمتمرکز آن ناشی می شود که توسط EVM امکان پذیر می شود، که به بلاک چین اجازه می دهد الگوریتم های پیچیده و منطق تجاری را اجرا کند.

یکی از ویژگی های قابل توجه EVM، مکانیسم گاز آن است، یک ویژگی منحصر به فرد اتریوم که منابع محاسباتی را کنترل می کند. کاربران باید برای منابع استفاده شده توسط EVM هزینه پرداخت کنند، زیرا هر عملیات مقدار مشخصی گاز مصرف می کند.

در نتیجه، شبکه با جلوگیری از سوء استفاده و فرآیندهای پرهزینه از منابع، پایدار و کارآمد نگه داشته می شود. علاوه بر این، سازگاری EVM تشویق به ارتباط روان بین قراردادهای هوشمند مختلف می کند، که امکان سیستم های غیرمتمرکز پیچیده و شبکه شده را افزایش می دهد.

ماشین مجازی اتریوم برای توانایی اتریوم برای کاملیت تورینگ ضروری است، که طیف گسترده ای از DApp ها را امکان پذیر می کند و جایگاه اتریوم را در صنعت بلاک چین تقویت می کند.

آیا بلاک چین بیت کوین کاملیت تورینگ دارد؟

خیر، بلاک چین بیت کوین کاملیت تورینگ نیست و این به صورت عمدی طراحی شده است. زبان اسکریپت نویسی بیت کوین عمداً فاقد قابلیت کامل بیان کاملیت‌تورینگ است، اگرچه برخی از قابلیت های برنامه نویسی را ارائه می دهد.

بیت کوین اسکریپت، زبان اسکریپت نویسی مورد استفاده بیت کوین، به طور عمدی کاملیت تورینگ نیست. با توجه به هدف اصلی بیت کوین برای عملکرد به عنوان یک سیستم ارز دیجیتال غیرمتمرکز به جای یک پلتفرم برای برنامه نویسی پیچیده، بیت کوین اسکریپت با هدف حفظ امنیت و جلوگیری از ضعف های احتمالی طراحی شده است.

کاملیت‌تورینگ امکان محاسبات غیرقابل تصمیم گیری یا حلقه های بی نهایت را ایجاد می کند که می تواند به صورت مخرب مورد استفاده قرار گیرد. با کاملیت تورینگ نبودن، زبان اسکریپت نویسی مورد استفاده بیت کوین این خطر را کاهش می دهد و تضمین می کند که اسکریپت ها به طور قابل پیش بینی اجرا می شوند و در یک زمان معقول خاتمه می یابند.

بیت کوین بر یک مکانیسم اجماع غیرمتمرکز متکی است، جایی که همه گره های شبکه باید بر وضعیت بلاک چین توافق کنند. کاملیت‌تورینگ ممکن است منجر به رفتار غیر قطعی شود که رسیدن به اجماع بین همه گره‌ها را دشوار می کند. بلاک چین بیت کوین با حفظ یک زبان برنامه نویسی غیر تورینگ کامل، اجرای قابل پیش بینی و اجماع ثابت بین گره ها را تضمین می کند.

چندین زبان برنامه نویسی، از جمله JavaScript، Python، Java و Ruby، کاملیت تورینگ هستند و قابلیت اجرای الگوریتم های دلخواه را دارند. بلاک چین های کاملیت تورینگ به غیر از اتریوم شامل Tezos است که از Michelson برای ایجاد قرارداد هوشمند استفاده می کند. کاردانو با زبان Plutus خود؛ NEO، که از زبان های متعدد پشتیبانی می کند. و BNB Smart Chain که با زبان Solidity اتریوم سازگار است.

معایب بلاک چین های کاملیت تورینگ

کاملیت تورینگ در بلاک چین ها علیرغم ارائه انعطاف پذیری و ظرفیت پردازش فوق العاده، معایب ذاتی دارد که باید به دقت مورد توجه قرار گیرد.

امکان بروز اثرات و آسیب پذیری های پیش بینی نشده یک نقطه ضعف عمده است. همان انعطاف پذیری که محاسبات پیچیده‌را ممکن می سازد، اشتباهات کدنویسی، نقص های امنیتی یا تعاملات پیش بینی نشده‌بین قراردادهای هوشمند را نیز ممکن می سازد که همه اینها می تواند نتایج فاجعه باری به همراه داشته باشد.

حادثه بلاک چین اتریوم در سال 2016 که به عنوان هک سازمان خودمختار غیرمتمرکز (DAO) شناخته می شود، به عنوان نمونه ای از چگونگی سوء استفاده از نقص های پیش بینی نشده در قراردادهای هوشمند کاملیت تورینگ است که منجر به زیان های مالی قابل توجهی می شود.

علاوه بر این، مسائل مربوط به سرعت و مقیاس پذیری ممکن است از مفهوم کاملیت تورینگ ناشی شود. اگر محاسبات پیچیده، بر روی هر گره‌شبکه انجام شود، سیستم ممکن است. دچار اضافه بار شود که می تواند بر کارایی و سرعت تراکنش ها تأثیر بگذارد. ثبات و قابلیت اطمینان کلی شبکه بلاک چین به دلیل احتمال حلقه های بی نهایت یا فرآیندهای پرمصرف منابع در معرض خطر است.

تأیید رسمی با این واقعیت که بلاک چین های کاملیت تورینگ برای هر تابع قابل محاسبه قابل دسترسی هستند، پیچیده‌تر می‌شود. برخلاف سیستم‌های ساده‌تر و غیر تورینگ کامل، بررسی صحت یک برنامه به یک کار محاسباتی دشوار تبدیل می‌شود. امنیت قرارداد هوشمند در یک بلاک چین کاملیت‌تورینگ مستلزم روش‌های حسابرسی پیچیده‌و ابزارهای پیشرفته‌است.