目录
1. 引言
无人机（UAV）和电动垂直起降（eVTOL）飞行器的激增，正在低空空域催生一个新的经济层，即低空经济（LAE）。由这些空中平台构成的网络，或称低空经济网络（LAENet），有望在城市物流、监控和通信等领域带来变革性应用。在这些网络中，一个关键但未充分利用的资源是单个飞行器的机载计算能力（CPU、GPU）——我们称之为“算力”。本文提出了一种新颖的范式：将这种分布式计算能力视为区块链上代币化的现实世界资产（RWA）。通过这种方式，分散的空中设备可以形成安全、有激励且可协作的低空算力网络（LACNet），从而有效地创建一个动态的“空中边缘云”。
2. 背景与相关工作
2.1 低空经济（LAE）与低空经济网络（LAENet）
LAENet代表了在城市低空空域运行的、密集且协调的无人机和eVTOL网络。其关键挑战包括实时空中交通管理、安全漏洞（例如信号欺骗）以及多方利益相关者（运营商、服务提供商、监管机构）之间缺乏信任。
2.2 现实世界资产（RWA）代币化
RWA代币化涉及通过代币（同质化或非同质化）在区块链上表示对实物资产（如房地产、商品）的所有权或权利。这实现了资产份额化、增强流动性以及透明的溯源追踪。本文将这一概念应用于计算资源。
2.3 面向边缘计算的区块链技术
区块链提供了一个去中心化、防篡改的账本，非常适合管理分布式系统中的交易和状态。在边缘计算中，它可以促进安全的资源发现、任务卸载和可验证的结算，而无需中央权威机构，从而解决开放LAENet中的信任缺失问题。
3. LACNet架构与方法论
3.1 核心架构
提出的LACNet架构由三层组成：1）物理层：具有异构计算能力的无人机/eVTOL。2）区块链层：一个许可链或联盟链，管理算力代币的生命周期、用于编排的智能合约以及参与者的去中心化身份系统。3）服务层：最终用户在此提交计算任务（如图像分析、路径优化），这些任务与可用的代币化算力资源进行匹配。
3.2 算力代币化流程
飞行器向网络注册其硬件规格（CPU核心数、GPU内存、带宽）和当前状态（位置、电量）。一个智能合约铸造一个非同质化代币（NFT）或一批同质化代币，代表其在特定时间段内可用算力的一部分。该代币是一种可验证、可交易的RWA。
3.3 任务编排与激励机制
一个市场智能合约将任务请求与算力代币进行匹配。运营商通过任务成功完成时获得的加密货币微支付获得激励，以贡献其资源。区块链不可篡改地记录所有交易，确保公平性和可审计性。
关键仿真指标：任务延迟
降低约35%
相较于无协调的基线方案。
关键仿真指标：资源利用率
提升约50%
计算资源效率得到改善。
4. 案例研究：城市物流LACNet
4.1 仿真设置
作者模拟了一个包含送货无人机和空中出租车的城市规模网络。任务涉及用于包裹验证的实时视频分析和动态路径重规划。将具有孤立计算能力的基线场景与提出的基于RWA的LACNet进行了比较。
4.2 结果与性能分析
仿真结果展示了显著的改进：1) 降低任务延迟：通过将计算密集型任务卸载到附近空闲的空中节点，端到端延迟降低了约35%。2) 增强信任与安全性：基于区块链的系统提供了资源贡献和任务执行的密码学证明，减轻了恶意节点行为。3) 提高资源效率：整个网络的总体算力利用率提升了约50%，将空闲的计算周期转化为生产性资产。
图表描述：折线图可能显示两条线：一条是“基线（孤立）”，随着任务负载增加显示出更高且更不稳定的延迟；另一条是“LACNet（基于RWA）”，由于高效的资源池化和编排，显示出更低、更稳定的延迟。
5. 挑战与未来研究方向
本文指出了几个开放挑战：技术层面：适用于资源受限空中节点的轻量级共识机制；高效的可验证计算（例如使用zk-SNARKs）以证明任务完成而无需重新执行。运营层面：算力的动态定价模型；与现有空中交通管理系统的集成。监管与法律层面：代币化RWA的跨司法管辖区认可；外包空中计算的责任框架。未来方向包括AI驱动的自主编排，以及实现跨LACNet的协作式联邦学习。
6. 分析师视角
核心洞察：本文不仅仅是关于无人机或区块链——它是一个将分布式物理系统本身金融化的大胆蓝图。核心洞察在于认识到“闲置算力”是RWA代币化的下一个前沿领域，将DeFi原则应用于动态的、三维的资产。这是一个比静态数字孪生或供应链追踪更复杂、更具雄心的愿景。
逻辑脉络：论证具有说服力：LAENet存在信任问题和资源浪费。区块链通过透明度和自动化解决信任问题。代币化为被浪费的资源（算力）创造了流动性市场。这个市场激励参与，解决了协调问题，并引导出一个更高效的网络。案例研究提供了必要的概念验证定量数据。
优势与缺陷：优势在于其跨学科的综合，融合了分布式系统、经济学和航空航天领域的概念。提出的架构在逻辑上是合理的。然而，本文的主要缺陷在于其对现实世界约束的乐观处理。区块链共识（即使是许可链）的延迟被轻描淡写，这可能抵消边缘卸载对于实时任务的低延迟优势。轻量级空中节点参与区块链的安全模型未充分说明——如何防止使用廉价无人机进行女巫攻击？区块链操作在电池有限的无人机上的能耗开销是一个关键的遗漏。
可操作的见解：对于投资者，关注融合物联网、边缘AI和代币化的初创公司——这是融合点。对于工程师，当前的研发重点应是“轻量级可验证性”，或许可以探索为空中集群量身定制的乐观汇总或有用工作量证明变体。对于监管者，本文是一个警钟：资产代币化框架必须发展，以涵盖动态的、基于性能的资产（如计算时间），而不仅仅是静态财产。忽视这一点可能会将LAE的领导地位拱手让给拥有更灵活数字资产政策的司法管辖区。
7. 技术细节与数学框架
LACNet中的任务卸载可以简化为一个优化问题。设 $T_i$ 为一个计算任务，所需计算周期为 $C_i$，截止时间为 $D_i$。设 $V_j$ 为一架空中飞行器，其可用算力被代币化为 $P_j$（处理能力），单位计算成本为 $\alpha_j$。
编排智能合约的目标是在满足截止时间的前提下，最小化总成本和延迟：
$$\min \sum_{i,j} x_{ij} \cdot (\alpha_j \cdot C_i + \beta \cdot L_{ij})$$
约束条件：
$$\sum_j x_{ij} = 1 \quad \forall i \text{ （每个任务被分配）}$$
$$\sum_i x_{ij} \cdot C_i \leq P_j \quad \forall j \text{ （资源容量）}$$
$$L_{ij} = \frac{C_i}{P_j} + \text{PropDelay}_{ij} \leq D_i \quad \forall i,j \text{ where } x_{ij}=1$$
其中，$x_{ij}$ 是一个二元决策变量（如果任务 $i$ 分配给飞行器 $j$ 则为1），$L_{ij}$ 是总延迟，$\beta$ 是权重因子，$\text{PropDelay}_{ij}$ 是网络传播延迟。区块链通过执行节点提供的证明来验证约束条件的满足情况。
8. 分析框架：一个非代码示例
场景：某城市应急服务需要处理来自50架勘察灾区的无人机的实时画面，以识别幸存者，这需要大规模并行图像处理。
LACNet框架应用：
- 资产代币化：附近的送货无人机和空中出租车将其闲置的GPU容量代币化为各100个“计算单元代币”，在LACNet市场上列出，附带价格和可用时间窗口。
- 任务提交与匹配：应急服务提交一个任务包（50个视频流，用于人员检测的AI模型），带有高优先级标志和预算。一个智能合约自动拍卖该任务，将其与50个最具成本效益、低延迟且满足技术规格的计算代币进行匹配。
- 执行与验证：被选中的无人机在其分配的视频流上执行AI推理。它们生成一个密码学证明（例如输入数据和输出结果的哈希值）并提交到区块链。
- 结算与激励：在验证证明后（可能通过基于抽样的挑战），智能合约从应急服务的托管账户中释放付款给代币持有者（无人机运营商），并交付处理后的结果。
这展示了该框架如何在没有预先协议的情况下，创建一个自发的、可信的计算集群。
9. 未来应用与展望
LACNet概念可扩展至物流之外。环境监测：传感器无人机群可以代币化其传感器数据和算力，用于实时污染源建模。灾难响应：可以形成临时LACNet来处理卫星和航空影像以进行损害评估，由救援机构通过智能合约支付费用。娱乐与媒体：对于现场活动报道，广播公司可以从观众无人机购买算力以获得独特的空中视角，并实现自动微支付。长期愿景是一个完全去中心化的“空中云”，其中计算、感知和连接性作为商品在实时市场中交易，从根本上改变城市基础设施的构建和支付方式。成功的关键在于克服可扩展性和轻量级密码学的技术障碍，以及支持性数字资产法规的并行发展。
10. 参考文献
- H. Luo 等，“低空算力网络：架构、方法与挑战”，《IEEE物联网期刊》，2024年。（源PDF）
- Z. Zhou 等，“边缘智能：用边缘计算铺就人工智能的最后一公里”，《IEEE会报》，第107卷，第8期，第1738–1762页，2019年8月。
- M. Swan，《区块链：新经济蓝图》。O'Reilly Media，2015年。
- F. Tschorsch 和 B. Scheuermann，“比特币及其他：去中心化数字货币技术综述”，《IEEE通信调查与教程》，第18卷，第3期，第2084–2123页，2016年。
- “现实世界资产的代币化”，数字资产研究报告，2023年。[在线]。可访问：https://www.digitalassetresearch.com/
- 联邦航空管理局（FAA），“城市空中交通运行概念”，2023年。[在线]。可访问：https://www.faa.gov/