Khai thác cổ điển, diễn ra nhờ thuật toán đồng thuận Proof of Work, chẳng hạn như khai thác Bitcoin, cần thiết để đảm bảo an ninh và sự ổn định của mạng lưới, cũng như ngăn chặn việc chi tiêu hai lần. Nhìn chung, quá trình này cần thiết để tính toán hàm băm của tiêu đề khối trong chuỗi khối của một loại tiền điện tử cụ thể, bao gồm, trong số các yếu tố khác, một số ngẫu nhiên (nonce), hàm băm của một tập hợp giao dịch và hàm băm của khối trước đó. Nếu mọi thứ diễn ra thuận lợi cho thợ đào, họ sẽ tìm được giá trị phù hợp và nhận được đồng tiền cho công việc đã làm — phần thưởng cho khối cộng với phí giao dịch.
Vấn đề mà những người ủng hộ các thuật toán đồng thuận thay thế thường nói đến như sau: để nhận được phần thưởng mong muốn, thợ đào sẽ phải thực hiện nhiều "công việc vô ích" (tính toán hàm băm nói trên), điều này còn tiêu tốn nhiều điện năng. Có thể cố gắng giải quyết vấn đề này bằng ít nhất hai cách triệt để: từ bỏ việc khai thác (ví dụ: sử dụng cơ chế đồng thuận PoS) và làm sao để việc khai thác mang lại lợi ích bổ sung (từ đó có tên gọi Proof-of-Useful-Work).
Hiểu theo nghĩa rộng, Proof of Useful Work (PoUW) là một cách tiếp cận mô hình đồng thuận, trong đó công việc tính toán của thợ đào, cần thiết để bảo vệ mạng lưới, đồng thời giải quyết các nhiệm vụ có giá trị ngoài phạm vi blockchain.
Ý tưởng về PoUW không mới, vì các nhà phát triển đã tìm kiếm "sự sắp xếp hữu ích cho việc khai thác" trong nhiều năm. Vào năm 2017, một nhóm nghiên cứu từ các quốc gia khác nhau — Marshall Ball, Alon Rosen, Manuel Sabin và Prashant Nalini Vasudevan — đã công bố một công trình có tên Proofs of Useful Work.
Vấn đề của PoUW
Bất chấp sự cao quý và mục tiêu hấp dẫn mà những người ủng hộ khái niệm Proof of Useful Work theo đuổi, việc đạt được nó một cách hiệu quả nhất trong thực tế hóa ra không hề đơn giản. Tất nhiên, sẽ thật tuyệt nếu việc duyệt hàm băm SHA-256 có thể dễ dàng được thay thế bằng các phép tính trong lĩnh vực y học/thiên văn học/AI, và còn góp phần vào sự tăng trưởng ổn định của giá tiền điện tử. Nhưng trên con đường đó vẫn còn những khó khăn:
-
Vấn đề cung cấp công việc hữu ích. Trong khai thác Bitcoin, việc duyệt hàm băm là đồng nhất, nghĩa là những người tham gia trên toàn thế giới thực hiện chính xác cùng một hành động. Mức độ khó của mạng lưới dần điều chỉnh lượng nỗ lực mà thợ đào cần vào một thời điểm nhất định, phụ thuộc vào tổng hash rate. Mặt khác, khá khó để tưởng tượng một công việc hữu ích tương tự và giống hệt nhau mà những người tham gia khác có thể thực hiện song song. Nếu nó không đồng nhất, độ khó của các nhiệm vụ sẽ liên tục thay đổi, và thợ đào sẽ thấy có lợi khi chỉ thực hiện các nhiệm vụ dễ dàng, bỏ qua những nhiệm vụ phức tạp hơn.
-
Tam đề của blockchain. Đối với blockchain, tồn tại một vấn đề thường được gọi là tam đề về khả năng mở rộng. Bỏ qua chi tiết, bản chất của vấn đề ba mặt này là: đảm bảo đồng thời mức độ phi tập trung, khả năng mở rộng và an ninh cao ngang nhau cho một mạng phân tán là điều không thể, hoặc cực kỳ khó khăn. Tốt nhất, chỉ có thể cải thiện tối đa hai trong ba đặc tính. Trong mạng lưới với PoW cổ điển, việc xác minh một khối là tầm thường. Trong PoUW, một nút phải xác minh giải pháp của một nhiệm vụ hữu ích, điều này có thể phức tạp và lâu hơn đáng kể. Nếu việc xác minh trở thành điểm nghẽn, khả năng mở rộng và an ninh sẽ bị ảnh hưởng. Mặt khác, nếu công việc hữu ích không đồng nhất, và một số người tham gia bắt đầu quyết định điều gì hữu ích vào lúc này và điều gì không, thì tính phi tập trung có thể bị ảnh hưởng.
-
Tính duy nhất của giải pháp. Giống như giá trị băm của mỗi khối mới trong PoW là duy nhất, các nhiệm vụ trong PoUW cũng phải là duy nhất cho mỗi khối. Nghĩa là không thể cho phép giải một cái gì đó một lần và trình bày giải pháp đó nhiều lần sau này.
-
Chi phí lao động dự đoán được và đồng nhất của thợ đào. Một người đam mê khai thác tiền điện tử phải tham gia vào một cuộc cạnh tranh công bằng và cạnh tranh với những người khác để giành phần thưởng. Nếu không, cơ chế đồng thuận sẽ mất đi nền tảng kinh tế. Cũng không thể cho phép bất kỳ cải tiến nhỏ nào về thiết bị khai thác mang lại lợi thế khổng lồ. Thêm vào đó, cần đảm bảo xác thực đáng tin cậy để người tham gia không được thưởng vì đưa ra một câu trả lời phù hợp về mặt hình thức nhưng không mang lại lợi ích thực tế.
Cuối cùng, tồn tại một vấn đề nghiêm trọng về động cơ kinh tế và đảm bảo kinh tế của tiền điện tử. Hãy đi sâu hơn vào vấn đề này.
Vấn đề về mô hình kinh tế
Liệu việc khai thác có thực sự chỉ là "công việc vô ích"? Mặc dù khai thác tiền điện tử bằng Proof of Work lần đầu tiên được Satoshi Nakamoto thực hiện, nhưng tác giả của phiên bản sớm của khái niệm này đúng ra nên được gọi là Adam Back, một nhà mật mã và là người sáng lập công ty Blockstream. Ông đã đề xuất ý tưởng trong hệ thống Hashcash để chống thư rác: người dùng phải thực hiện một số tính toán nhỏ, điều này sẽ trở thành rào cản cho việc gửi thư rác hàng loạt. Nói cách khác, bản thân các phép tính phức tạp là cần thiết để đảm bảo hoạt động của một chức năng hữu ích khác.
Trong Bitcoin, các phép tính phức tạp là như vậy vì chúng thực hiện hiệu quả nhiệm vụ của mình — đảm bảo sự ổn định của hệ thống. Ngoài ra, các thợ đào cần phải chịu các chi phí thực tế (mua thiết bị đắt tiền, trả hóa đơn điện, v.v.) để khai thác các đồng tiền mới.
Từ góc độ này, thợ đào như thể đang trao đổi tiền bạc, kiến thức và thời gian của mình để duy trì khả năng hoạt động của toàn bộ mạng lưới. Những chi phí và đầu tư mạo hiểm này được tính vào "giá thành của Bitcoin" — ở mức độ này hay mức độ khác. Nếu các thợ đào ngừng mạo hiểm và mua thiết bị đắt tiền, chịu các chi phí khác, điều này sẽ ảnh hưởng đến giá của tiền điện tử. Nói cách khác, giá trị cao của Bitcoin cũng có thể được giải thích một phần bởi chi phí kinh tế khổng lồ của các thợ đào.
Để minh họa rõ hơn , có thể đưa ra một phép loại suy như sau: captcha (CAPTCHA) cũng có thể được coi là một phép tính vô ích về mặt điều kiện. Chắc chắn sẽ hữu ích hơn nếu mọi người, khi giải bài kiểm tra bảo vệ máy tính, bằng cách nào đó có thể giúp đỡ khoa học hoặc y học. Nhưng nhiệm vụ chính của "captcha vô ích" là bảo vệ khỏi các cuộc tấn công spam và ngăn chặn việc hack. Nghĩa là bản thân quy trình không nhất thiết phải hữu ích về nguyên tắc.
Ví dụ về các dự án
Có thể chỉ ra một số dự án blockchain thú vị, ở mức độ này hay mức độ khác, đã cố gắng thực hiện khái niệm PoUW:
-
Flux: ban đầu liên quan đến tính toán GPU, nhưng vào tháng 10 năm 2025 đã chuyển sang mô hình Proof of Useful Work v2. Như các nhà phát triển lưu ý, ngày nay Flux đóng vai trò là cơ sở hạ tầng đám mây Web3 phi tập trung. Mặc dù dự án đã rời xa những ý tưởng ban đầu về khai thác GPU hữu ích, trong phiên bản hiện tại, các nút vẫn thực hiện công việc tính toán thực sự: lưu trữ, render, các nhiệm vụ AI và nhiều thứ khác.
-
Primecoin: loại tiền điện tử từng được biết đến trong giới đam mê này, ra mắt vào năm 2013, đã trở thành dự án đầu tiên kết hợp khai thác với các phép tính có giá trị thực tiễn. Hệ thống proof-of-work dựa trên việc tìm kiếm chuỗi số nguyên tố ("Chuỗi Cunningham") — tức là hữu ích cho các nhà toán học. Sau đó, các nhà phát triển đã vài lần thông báo về việc đạt được kỷ lục toán học thế giới.
-
Gridcoin: loại tiền điện tử này cũng xuất hiện vào năm 2013. Các nhà phát triển đã sử dụng nền tảng tính toán phân tán mở BOINC của Đại học Berkeley. Giao thức được xây dựng sao cho người tham gia nhận được phần thưởng khi thực hiện nhiệm vụ trong một số dự án khoa học. Tuy nhiên, việc thực hiện công việc như vậy hơi khác so với khái niệm PoUW, vì cơ chế đồng thuận cơ bản của mạng lưới là Proof-of-Stake (PoS).
Đáng chú ý là có những mạng lưới phi tập trung khác phân phối lại sức mạnh tính toán từ người tham gia này sang người tham gia khác để thực hiện các nhiệm vụ hữu ích, chẳng hạn như Bittensor cho học máy hoặc Render Network cho render GPU. Nghĩa là theo nghĩa rộng, các kiến trúc như vậy giao thoa với khái niệm PoUW nói trên, mặc dù không sao chép hoàn toàn nó.
Kết luận
Proof of Useful Work hướng đến việc kết hợp an ninh của khai thác cổ điển với việc giải quyết các nhiệm vụ thực tế, tuy nhiên hiện tại vẫn phải đối mặt với những hạn chế kỹ thuật và kinh tế nghiêm trọng. Bất chấp điều này, bản thân ý tưởng vẫn tiếp tục phát triển, và nhiều dự án blockchain mới xác nhận sự quan tâm bền vững đến việc sử dụng hữu ích sức mạnh tính toán.
end-content
