Mtandao wa Uwezo wa Kikokotoo wa Angani ya Chini: Muundo, Mbinu, na Changamoto

1. Utangulizi

Kuongezeka kwa Vyombo vya Anga Visivyo na Rubani (UAVs) na ndege za Umeme zinazopaa na Kutua Wima (eVTOL) kunaanzisha enzi ya Uchumi wa Angani ya Chini (LAE). Majukwaa haya yanawezesha huduma kama usafirishaji mjini, kugundua kutoka angani, na majibu ya dharura. Mitandao ya vyombo hivi vya anga, inayoitwa Mitandao ya Uchumi wa Angani ya Chini (LAENets), inakabiliwa na changamoto katika uratibu, usalama, na matumizi ya rasilimali. Rasilimali kubwa isiyotumiwa ni uwezo wa kikokotoo wa ndani ("uwezo wa kikokotoo") wa vyombo hivi. Karatasi hii inapendekeza Mitandao ya Uwezo wa Kikokotoo wa Angani ya Chini (LACNets), ambayo inachukulia rasilimali za kikokotoo zilizosambazwa angani kama Mali ya Ulimwengu Halisi (RWAs) zilizowakilishwa kwa tokeni kwenye blockchain, na kuwezesha vikundi vya ushirikiano vya kikokotoo salama, vinavyostimuliwa na faida, na vyenye ufanisi angani.

2. Msingi na Kazi Zinazohusiana

2.1 Uchumi wa Angani ya Chini na Mitandao

LAENets zinawakilisha mitandao mnene, iliyoratibiwa ya UAVs na eVTOLs zinazofanya kazi katika anga ya chini. Matumizi muhimu ni pamoja na usafirishaji, usimamizi, na mawasiliano. Hata hivyo, kuongeza ukubwa wa mitandao hii huleta matatizo magumu katika usimamizi wa trafiki ya anga, kuepuka mgongano, na usalama wa mtandao, yanayotokana kimsingi na ukosefu wa uaminifu miongoni mwa wahusika wenye sifa tofauti.

2.2 Blockchain na Uwakilishi wa RWA kwa Tokeni

Blockchain hutoa daftari lisilobadilika, lisilo la katikati kwa ajili ya kurekodi manunuzi na umiliki wa mali. Uwakilishi wa Mali ya Ulimwengu Halisi (RWA) kwa tokeni unahusisha kuwakilisha haki za mali halisi (k.m., mali isiyohamishika, bidhaa) kama tokeni ya dijitali kwenye blockchain. Karatasi hii inapanua dhana hii kwa rasilimali za kikokotoo, ikipendekeza kwamba uwezo wa kikokotoo na matokeo ya chombo cha anga vinaweza kuwakilishwa kwa tokeni kama mali inayoweza kuuzwa na kuthibitishwa.

3. Muundo wa LACNet

3.1 Vipengele Muhimu

Muundo wa LACNet unaopendekezwa una safu nne: Safu ya Vyombo vya Anga Halisi (droni, eVTOLs zenye vitengo vya kikokotoo), Safu ya Uwakilishi kwa Tokeni (mikataba mahiri ya blockchain kwa ajili ya kutengeneza tokeni za RWA), Safu ya Uratibu (kufananisha kazi za kikokotoo na rasilimali zinazopatikana), na Safu ya Matumizi (usafirishaji, kugundua, huduma za AI).

3.2 Mfumo wa Uwakilishi kwa Tokeni

Kila ndege inayoshiriki hutengeneza tokeni isiyobadilika (NFT) au tokeni inayoweza kubadilishana kiasi inayowakilisha utambulisho wa kipekee wa vifaa na tokeni inayoweza kubadilishana inayowakilisha mizunguko yake ya kikokotoo inayopatikana (k.m., sekunde za GPU). Mikataba mahiri inafafanua masharti ya matumizi ya rasilimali, bei, na kufuata SLA (Makubaliano ya Kiwango cha Huduma).

3.3 Utaratibu wa Uratibu

Utaratibu wa uratibu usio wa katikati hutumia blockchain kama ndege ya uratibu. Kazi zinachapishwa kama wito wa mikataba mahiri. Ndege zenye uwezo wa kikokotoo unaopatikana hutoa zabuni kwa ajili ya kazi. Tokeni ya mtoa zabuni anayeshinda huwekwa kwenye amana, na baada ya kukamilika kwa kazi kwa mafanikio kuthibitishwa kupitia uthibitisho wa kisiri (k.m., zk-SNARKs), malipo hutolewa.

4. Mbinu na Uchunguzi wa Kesi

4.1 Mfano wa Usafirishaji Mjini

Karatasi hii inaiga LACNet ya mijini inayojumuisha droni za usafirishaji na teksi za anga. Droni hushughulikia usafirishaji wa vifurushi lakini zinaweza kutoa kazi za AI za urambazaji na kuepuka vikwazo kwa wakati halisi kwa eVTOLs zenye nguvu zaidi zilizo karibu na GPU zisizotumika, kwa kubadilishana tokeni.

4.2 Uigaji na Matokeo

Uigaji unalinganisha kundi la ndege la jadi lililojitenga na LACNet inayotegemea RWA inayopendekezwa.

Maelezo ya Chati: Chati ya mihimili ingeonyesha "Muda wa Wastani wa Kukamilisha Kazi" kwenye mhimili wa Y, na mihimili miwili kwa "Msingi (Hakuna Kushiriki)" na "LACNet (Inayotegemea RWA)". Mihimili ya LACNet ingekuwa mfupi zaidi. Chati ya mstari ingeonyesha "Jumla ya Matumizi ya Kikokotoo %" kwa muda, na mstari wa LACNet ukiwa juu ya msingi kila wakati.

5. Changamoto na Mwelekeo wa Baadaye

Changamoto kuu ni pamoja na: Vikwazo vya Udhibiti kwa ajili ya mali zilizowakilishwa kwa tokeni katika anga, Mizigo ya Kiufundi ya makubaliano ya blockchain kwenye vifaa vilivyo na uhaba wa rasilimali, na Uwezo wa Soko la Kufanya Biashara kwa tokeni za uwezo wa kikokotoo. Mwelekeo wa utafiti wa baadaye ni:

• Uratibu Unaodhibitiwa na AI: Kutumia ujifunzaji wa kuimarisha kwa ajili ya bei na ufananishaji wa rasilimali zinazobadilika.
• AI ya Ukingo wa Ushirikiano: Ujifunzaji wa shirikisho katika LACNets kwa ajili ya mafunzo ya mfano bila kuleta data katikati.
• Sera ya Kuvuka Mipaka: Kuendeleza viwango vya haki za mali za dijitali katika anga ya kimataifa.

6. Mtazamo wa Mchambuzi: Uelewa wa Msingi, Mtiririko wa Mantiki, Nguvu na Kasoro, Uelewa Unaoweza Kutekelezwa

Uelewa wa Msingi: Ujanja wa karatasi hii upo katika kuibadilisha kikokotoo cha droni kisichotumika kutoka kwa bidhaa ya ziada ya kiufundi kuwa mali ya mtaji inayoweza kuuzwa na kubadilishana kupitia uwakilishi wa RWA kwa tokeni. Hii sio tu kuhusu ufanisi; ni kuhusu kuunda aina mpya ya mali na utaratibu mpya wa soko kwa safu ya ukingo wa anga. Inashughulikia moja kwa moja kikwazo kikuu cha LAE: ukosefu wa uaminifu na motisha za kiuchumi kwa ushirikiano wa wahusika wengi.

Mtiririko wa Mantiki: Hoja ni ya kulazimisha: 1) LAENets zinazuka lakini hazina uaminifu. 2) Kikokotoo chao kisichotumiwa vyema ni mali iliyopotea. 3) Blockchain+RWA hutoa safu ya uaminifu na uwekezaji wa kifedha. 4) Uwakilishi kwa tokeni huwezesha soko salama, lenye uwezo wa kufanya biashara kwa "uwezo wa kikokotoo." 5) Uchunguzi wa kesi unathibitisha faida za ucheleweshaji na matumizi. Mantiki hii inaunganisha mifumo iliyosambazwa, uchumi, na sera.

Nguvu na Kasoro: Nguvu yake ni mbinu yake ya jumla, ya kuvuka taaluma, inayounganisha dhana za kisasa kutoka kwa fedha zisizo za katikati (DeFi) na kompyuta ya ukingo. Uigaji hutoa uthibitisho muhimu wa dhana. Hata hivyo, karatasi hii ina matumaini kupita kiasi kuhusu uwezekano wa kiufundi. Ucheleweshaji na mizigo ya makubaliano ya kwenye mnyororo (hata kwenye minyororo nyepesi) kwa ajili ya uratibu wa droni kwa wakati halisi haujaelezewa vizuri. Inafanana na matumaini ya awali ya IoT kwenye blockchain ambayo mara nyingi ilikwama kwenye uwezo wa kufanya kazi, kama ilivyoelezwa katika tafiti kama "Blockchain for IoT: A Critical Analysis" (IEEE IoT Journal, 2020). Majadiliano ya udhibiti, ingawa yametajwa, ni ya juu-juu—kuwakilisha mali kwa tokeni katika anga yenye ushindi ni shamba la mabomu ya kisheria lenye utata zaidi kuliko kuwakilisha mali isiyohamishika kwa tokeni.

Uelewa Unaoweza Kutekelezwa: Kwa wawekezaji, watazame kampuni zinazoanza zinazochanganya teknolojia ya anga na miundombinu ya wavuti 3. Kwa wahandisi, weka kipaumbele kwenye miundo mseto: tumia blockchain kwa ajili ya malipo na kurekodi SLA, lakini utumie itifaki ya haraka, nje ya mnyororo (kama makubaliano ya RAFT yaliyobadilishwa kati ya kundi) kwa ajili ya uratibu wa wakati halisi. Kwa wadhibiti, karatasi hii ni wito wa kuamka kuanza kujaribu miundo ya mali ya anga ya dijitali sasa, kabla ya teknolojia kuzidi sheria.

7. Maelezo ya Kiufundi

Uwakilishi wa uwezo wa kikokotoo kwa tokeni unaweza kuigwa. Acha $C_i(t)$ iwakilishe uwezo wa kikokotoo unaopatikana (kwa FLOPS) wa ndege $i$ kwa wakati $t$. Uwezo huu unaweza kuwakilishwa kwa tokeni katika vitengo tofauti. Kazi $T_k$ inahitaji $R_k$ vitengo vya kikokotoo. Tatizo la uratibu ni ufananishaji unaobadilika:

$$\min \sum_{k} \left( \alpha \cdot \text{Ucheleweshaji}(i,k) + \beta \cdot \text{Gharama}(\text{Token}_i, R_k) \right)$$

chini ya masharti $C_i(t) \geq R_k$ na vikwazo vya ukaribu wa anga. Mikataba mahiri inalazimisha muundo wa tokeni mbili: NFT ya Utambulisho $ID_i$ (metadata: maelezo ya vifaa, mmiliki) na Tokeni ya Matumizi $UT_i(t)$ inayowakilisha $C_i(t)$, ikitengenezwa na kuchomwa moto kwa njia inayobadilika.

8. Mfano wa Mfumo wa Uchambuzi

Mfano: Kutathmini uwezekano wa kiuchumi wa droni ya usafirishaji inayoshiriki katika LACNet.

Hatua za Mfumo:

1. Orodha ya Mali: Orodhesha kikokotoo cha ndani (k.m., NVIDIA Jetson AGX Orin, 200 TOPS).
2. Msingi wa Gharama: Kokotoa gharama ya uendeshaji kwa saa (nishati, matengenezo, kupungua kwa thamani).
3. Muundo wa Mapato: Kadiria mapato ya tokeni kutoka kwa njia mbili:
   • Huduma ya Msingi: Ada za usafirishaji.
   • Huduma ya Sekondari: Kuuza uwezo wa kikokotoo usiotumika. Igiza bei kulingana na mahitaji ya soko (k.m., kilele dhidi ya wakati wa chini).
4. Kokoto la Thamani Halisi: $\text{Thamani Halisi} = (\text{Mapato ya Msingi} + \text{Mapato ya Tokeni}) - \text{Gharama ya Uendeshaji} - \text{Ada za Miamala ya Blockchain}$.
5. Uchambuzi wa Nyeti: Jaribu muundo dhidi ya vigeugeu: kutofautiana kwa bei ya tokeni, mshtuko wa mahitaji ya kikokotoo, hali za ushuru wa udhibiti.

Mfumo huu husaidia mwendeshaji kuamua ikiwa kuwakilisha uwezo wa kikokotoo kwa tokeni kunatoa ROI chanya, na kugeuza kituo cha gharama kuwa kituo cha faida.

9. Matumizi ya Baadaye na Mtazamo

Dhana ya LACNet ina uwezo wa kubadilika zaidi ya usafirishaji mjini:

• Majibu ya Maafa: LACNets za muda mfupi zinaweza kuundwa ili kuchakata picha za satelaiti/anga kwa ajili ya tathmini ya uharibifu kwa wakati halisi, huku mashirika yasiyo ya kiserikali au serikali zikinunua tokeni za uwezo wa kikokotoo ili kufadhili juhudi hiyo.
• Kilimo cha Usahihi: Makundi ya droni za kilimo yanaweza kushiriki kikokotoo ili kukimbia mifumo changamano ya uchambuzi wa mzunguko mbalimbali kwa wakati halisi, na kuongeza ufanisi wa matumizi ya dawa za wadudu au maji.
• Burudani na Vyombo vya Habari: Kwa utangazaji wa moja kwa moja kutoka anga wa hafla kubwa, LACNet inaweza kutoa nguvu ya kutoa picha iliyosambazwa kwa ajili ya kushonwa na athari za video za wakati halisi zenye usahihi wa hali ya juu.
• Utafiti wa Kisayansi: Mabapuli ya ufuatiliaji wa angahewa au satelaiti bandia za urefu wa juu (HAPS) yanaweza kuunda LACNets za muda mrefu, na kuuza mizunguko ya ziada ya kikokotoo kwa taasisi za utafiti kwa ajili ya kuiga hali ya hewa.

Mtazamo wa muda mrefu unaonyesha mwelekeo wa "DePIN" (Mtandao wa Miundombinu ya Kimwili Isiyo ya Katikati) kwa ajili ya anga, ambapo umiliki wa vifaa, uendeshaji, na matumizi ya huduma vimewakilishwa kwa tokeni na kuwekwa kwa demokrasia kabisa.

10. Marejeo

1. H. Luo na wengine, "Low-Altitude Computility Networks: Architecture, Methodology, and Challenges," Iliyowasilishwa kwa Jarida la IEEE.
2. M. S. Rahman na wengine, "Blockchain and IoT Integration: A Systematic Survey," IEEE IoT Journal, vol. 8, no. 4, 2021.
3. Z. Zheng na wengine, "An Overview of Blockchain Technology: Architecture, Consensus, and Future Trends," 2017 IEEE International Congress on Big Data.
4. Y. Mao na wengine, "A Survey on Mobile Edge Computing: The Communication Perspective," IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 19, no. 4, 2017.
5. Civil Aviation Administration of China (CAAC), "Development Plan for the Low-Altitude Economy," 2023.
6. A. Dorri na wengine, "Blockchain for IoT: A Critical Analysis," IEEE Internet of Things Journal, vol. 7, no. 7, 2020.