Article invité : sur les réseaux d'infrastructures physiques décentralisées (DePIN)

Écrit par Wang Puyu et Zou Chuanwei de Hashkey Tokenisation, traduit par Andrew Law d’IoTeX

Et si nous pouvions acheter des petits appareils standardisés (comme des routeurs sans fil) à un coût extrêmement bas, et que ces appareils pouvaient communiquer et se connecter en réseau avec des appareils similaires à proximité, même ceux achetés par des personnes dans différents pays et régions, formant ainsi d’immenses réseaux d’infrastructures physiques (comme le stockage, la communication, les réseaux de données, etc.) ? Quels changements cela apporterait-il à l’industrie ? Avec un petit appareil standardisé, n’importe qui pourrait devenir co-constructeur d’un réseau, tout en possédant également les droits sur les bénéfices et la gouvernance du réseau. Et pour les utilisateurs, ils peuvent utiliser ces réseaux ou services de données à tout moment, n’importe où, sans permission et à des coûts extrêmement bas. L’utilisation fréquente du réseau ou des services de données par les utilisateurs peut également apporter en continu des revenus passifs aux constructeurs du réseau. Sans institutions centralisées pour organiser et coordonner, ni processus d’approbation complexes, un immense réseau d’infrastructures détenu par le peuple est construit. Cela semble difficile à réaliser, pourtant cela se produit rapidement autour de nous. Ce nouveau type d’activité économique porte un nouveau nom – Réseau d’Infrastructure Physique Décentralisé (DePIN).

I. Qu’est-ce que le DePIN ?

DePIN est un nouveau terme Web3 dérivé sur la base de PoPW (Proof of Physical Work), MachineFi et d’autres. DePIN (Decentralized Physical Infrastructure Network, Réseau d’Infrastructure Physique Décentralisé) fait référence à l’utilisation de l’économie des tokens pour inciter et coordonner les membres de la communauté afin d’amorcer divers réseaux d’infrastructures physiques, suivant le principe « plus de contributions, plus de récompenses ».

En savoir plus : Que sont les Réseaux d’Infrastructure Physique Décentralisés (DePIN) ?

Messari classe le secteur DePIN en deux grandes sections : 1) les réseaux de ressources physiques comprenant les réseaux sans fil, géospatiaux, de mobilité et d’énergie ; 2) les réseaux de ressources numériques incluant les réseaux de stockage, de calcul et de bande passante.

II. Pourquoi le DePIN ?

Dans la construction de l’infrastructure numérique, DePIN utilise pleinement les avantages de la cryptomonnaie dans les organisations distribuées, en utilisant une approche organisationnelle ascendante, à faible coût et efficace pour réaliser une expansion rapide du réseau, surmontant les problèmes hérités de l’approche descendante associée à des dépenses élevées et une faible efficacité.

1. Réseaux d’Infrastructure Physique Centralisés traditionnels (CePIN)

La construction de réseaux d’infrastructure implique généralement des coûts élevés et de nombreuses années. Par exemple, de 2017 à fin 2021, la Chine a construit et mis en service un total cumulé de 1,425 million de stations de base 5G, pour un coût de 184,9 milliards de RMB.

1. Réseaux d’Infrastructure Physique Décentralisés (DePIN)

En seulement 31 mois, Helium a déployé 833 000 petites stations de base (hotspots) de manière distribuée, couvrant 175 pays, et a maintenu un taux de croissance de 30 000 hotspots par mois. Comparé au CePIN, les coûts de construction initiaux du DePIN peuvent être négligés.

Sans juger si le modèle économique de Helium est un succès, le taux de croissance soutenu de Helium de 30 000 hotspots par mois au cours des 3 dernières années, avec des coûts d’exploitation presque négligeables, prouve la faisabilité du paradigme DePIN.

III. Comment déployer un DePIN ?

Nous explorons davantage comment déployer un DePIN à partir de deux aspects – les éléments constitutifs de l’écosystème DePIN et le modèle économique.

Composants essentiels de l’économie DePIN

Les six composants essentiels de l’écosystème DePIN comprennent le matériel physique, le mécanisme d’incitation, le protocole de consensus, les contributeurs, les tokens et la communauté DAO.

A. Matériel physique

Le matériel physique peut être défini comme une Unité DePIN (DU), qui est généralement un appareil IoT reliant le monde physique au monde numérique dans le réseau DePIN. En prenant comme exemples les projets à croissance plus rapide sur le marché, la DU de la cartographie de vues de rue distribuée, c’est-à-dire Hivemapper, est une dashcam standardisée, la DU du réseau LoraWAN, c’est-à-dire Helium, est un mineur réseau (hotspot), et la DU du réseau d’énergie renouvelable, c’est-à-dire Arkreen, est un panneau photovoltaïque solaire. Pour garantir une participation sans friction des contributeurs de différentes régions, origines et consensus dans la construction du DePIN sous une organisation distribuée, la DU doit remplir autant que possible les conditions suivantes :

• La DU doit être standardisée et prête à l’emploi (plug-and-play)
• Les contributeurs ne doivent pas avoir besoin d’un entretien fréquent de la DU
• Les coûts de la DU doivent être inversement proportionnels à l’échelle du réseau, donc les coûts de la DU doivent être réduits autant que possible. Actuellement, les prix des DU pour différents projets sont contrôlés entre 200 et 500 $.

B. Mécanisme d’incitation

Le mécanisme d’incitation est la clé de la croissance rapide des projets DePIN. Le projet doit aligner les mécanismes d’incitation sur les objectifs de comportement des contributeurs, afin d’atteindre un développement évolutif du réseau d’infrastructure. De plus, le projet doit d’abord formuler des normes de récompense appropriées pour le développement évolutif de l’infrastructure en fonction du type d’infrastructure. Par exemple, pour étendre la zone de couverture du réseau, les récompenses d’Helium dans les zones à densité de couverture réseau plus faible sont plus élevées que dans les zones à densité plus élevée. Pour prévenir les comportements malhonnêtes, les récompenses sont également indisponibles dans les zones à densité de couverture excessivement faible. En conséquence, pour des rendements plus élevés, les mineurs rationnels choisiront généralement de déployer des mineurs Helium dans des zones de densité modérée. De même, Arkreen incite les contributeurs en fonction des capacités de production d’énergie, donc les contributeurs rationnels installeront des mineurs dans des emplacements ensoleillés idéaux. En général, la conception des mécanismes d’incitation doit suivre ces principes :

• Le projet doit avoir des objectifs globaux et secondaires clairs. Il n’y a qu’un seul objectif global, mais il peut y avoir plusieurs objectifs secondaires. Mais chaque objectif secondaire supplémentaire augmente exponentiellement la difficulté de compréhension du projet.
• Différents contributeurs doivent avoir des normes de récompense comportementale définies (X to Earn). Il ne doit pas y avoir trop de types de contributeurs, et chaque X to Earn supplémentaire augmente la complexité du système.
• La quantité de distribution doit être conçue avec des règles basées sur la circulation totale du marché, afin d’éviter une sur-émission de jetons entraînant une baisse des prix.

C. Mécanisme de consensus

CePIN est déployé et développé sous le contrôle absolu d’institutions centralisées. Mais DePIN est distribué, sans confiance (trustless) et anonyme, sans institutions centralisées pour l’organisation et la coordination, donc des mécanismes de consensus sont nécessaires pour aider tous les participants à parvenir à un consensus et à garantir la sécurité et la durabilité du réseau. La sécurité et la durabilité du réseau dont nous parlons comportent deux niveaux. Le premier niveau est la sécurité et la durabilité du réseau d’infrastructure formé par l’interconnexion de différents appareils, c’est-à-dire si les appareils peuvent former un réseau d’infrastructure et garantir son fonctionnement sécurisé et normal. Cela relève de questions techniques que le porteur du projet doit pleinement évaluer avant de lancer le projet DePIN. Le second niveau fait référence à la sécurité et à la durabilité du réseau au niveau de l’activité économique blockchain, y compris la vérification de l’authenticité de la DU du monde physique et la fiabilité des données DU on-chain. Comme le montre la Figure 3, les données d’activité économique sur la blockchain ne peuvent garantir l’immuabilité qu’après avoir été inscrites on-chain, mais ne peuvent pas garantir l’authenticité des données on-chain. Par exemple, si les données côté appareil sont altérées et falsifiées avant d’être inscrites on-chain, alors les données, après avoir été inscrites on-chain, ne peuvent garantir que les données ne seront plus altérées, mais ne peuvent pas garantir que les données sont authentiques. Par conséquent, nous avons besoin du rôle des vérificateurs pour vérifier l’authenticité des données avant l’inscription on-chain des données de l’appareil. Seules les données reconnues par tous les contributeurs peuvent être inscrites on-chain pour garantir la durabilité de l’écosystème.

La discussion sur le mécanisme de consensus ici ne concerne que le deuxième niveau, à savoir la sécurité et la durabilité du réseau au niveau de la couche d’activité économique blockchain, comprenant deux aspects : Premièrement, l’équité et l’exactitude de la comptabilité on-chain, qui constituent le fondement et la ligne de vie de la collaboration décentralisée ; Deuxièmement, l’authenticité des différents nœuds ou données sur le réseau, afin d’empêcher les malfaiteurs de modifier l’emplacement des nœuds ou d’envoyer de fausses données pour frauder les récompenses écologiques. Le premier est une question que le porteur de projet doit considérer lors de la préparation de la construction de sa propre blockchain, comme le consensus PoW ou PoS. Le second est ce que toutes les parties prenantes de projets DePIN doivent considérer dans la conception des mécanismes de consensus d’un point de vue technique et algorithmique. Par exemple, le projet Arkreen adopte le mécanisme de consensus Proof of Green Energy Generation (PoGG), avec le processus approximatif suivant : Premièrement, tous les DU échantillonnent les données PoGG toutes les 5 minutes et les mettent en cache localement, en signalant 12 enregistrements au réseau Arkreen toutes les 1 heure. Deuxièmement, après la fin du cycle de récompense précédent, le réseau Arkreen utilise une méthode VRF (fonction aléatoire vérifiable) pour générer une valeur aléatoire, combinée aux attributs des DU du cycle en cours, afin de sélectionner les mineurs ayant l’opportunité de gagner des récompenses dans le cycle en cours. Ensuite, le réseau Arkreen vérifie la crédibilité des données PoGG et élimine les DU jugés avoir falsifié des données. Enfin, les récompenses du cycle en cours sont allouées selon les poids des DU éligibles. Grâce à la méthode PoGG ci-dessus, Arkreen garantit l’authenticité et la fiabilité des données du réseau. En général, la conception du mécanisme de consensus DePIN doit suivre ces principes :

• La conception du mécanisme de consensus DePIN suit le principe de Proof of Physical Work
• Proof est la méthode de consensus, Physical Work est l’objet du consensus, par exemple le Physical Work de Helium est la Couverture (Coverage), le Physical Work de Filecoin est la Réplication et l’Espace-temps (Replication and Spacetime)
• Pour réaliser l’auto-organisation du système et maintenir la durabilité du système, les Physical Works requis pour le projet DePIN doivent être démontrés de manière répétée
• Il n’existe pas de solution optimale pour la conception de Proof, qui doit être conçue aux niveaux technique et algorithmique, et les méthodes de vérification des Physical Works nécessitent une itération et une validation à long terme
• Toutes les règles de consensus sont intégrées dans la puce DU, et le processus de consensus est complété automatiquement sans aucune opération de la part du propriétaire du DU, mais l’authenticité et la fiabilité du processus de consensus peuvent être vérifiées par n’importe qui.

D. Contributeurs

Les contributeurs sont généralement divisés en 6 catégories suivantes :

• Initiateurs de projets DePIN : DePIN a généralement une institution ou plusieurs personnes comme initiateurs de projet. Ils sont responsables du développement précoce de la technologie DU, du développement du système, du déploiement des contrats on-chain, du développement de la communauté DePIN, etc. Dans la distribution des tokens, les initiateurs de projets DePIN réservent un certain pourcentage de tokens comme récompense.
• Propriétaires de DU : Le DU est un petit appareil standardisé acheté via des canaux désignés dans la communauté. Les propriétaires de DU sont également appelés mineurs. Selon des objectifs communs, les propriétaires de DU peuvent installer des appareils à des emplacements offrant actuellement des rendements plus élevés pour participer à la construction du réseau, un processus connu sous le nom de minage DePIN.
• Vérificateurs d’authenticité des DU : Dans un environnement sans confiance (trustless), il est très important de garantir que les appareils détenus par différents mineurs fonctionnent normalement selon les règles du système. Cela a un impact très important sur la stabilité du réseau d’infrastructure physique. Le simple fait de chaîner les données des appareils ne peut garantir que l’immuabilité des données après leur mise on-chain, mais ne peut pas garantir l’authenticité des données on-chain. Par conséquent, le rôle des vérificateurs est nécessaire pour participer à la vérification de l’authenticité des données des appareils conformément à des règles spéciales. Seules les données reconnues par tous les contributeurs peuvent être mises on-chain pour assurer le développement durable de l’écosystème.
• Gouverneurs de la communauté : L’équité, l’ouverture et la transparence sont très importantes dans la gouvernance sous collaboration décentralisée. Pour prévenir les manquements en matière de gouvernance, les gouverneurs doivent généralement hypothéquer un certain nombre de tokens. Les droits de gouvernance sont liés à la quantité de tokens stakés et à la durée de staking, réalisant une relation de liaison forte entre les intérêts des gouverneurs et l’écosystème.
• Investisseurs de projets : Comme pour les entreprises traditionnelles, les projets dépendent toujours du soutien des institutions d’investissement externes pour les dépenses de l’initiateur du projet en technologie et en affaires pendant la phase précoce avant l’émission de tokens. Les institutions d’investissement sont généralement récompensées par des parts (equity) de l’initiateur du projet ou une allocation de tokens du projet. Pour les parts, les institutions d’investissement doivent sortir après l’IPO de l’initiateur du projet, ou le porteur de projet utilise les revenus futurs ou la tokenisation des parts pour sortir via des offres STO. Pour les allocations de tokens du projet, les tokens sont généralement débloqués linéairement sur 2 à 4 ans.
• Autres : Les porteurs de projet réservent généralement 3 à 5 % des tokens pour récompenser les conseillers de l’écosystème, ou pour récompenser les institutions ou individus qui découvrent des vulnérabilités techniques du système. Les types de contributeurs peuvent varier selon le type de projet.

E. Token

Si le consensus est le fondement des projets on-chain, alors les tokens sont le sang vital du système économique. Depuis l’idée du projet Web3, le développement technique, jusqu’à l’exploitation ultérieure, le développement écologique, la communauté, etc., toute la valeur sera reflétée dans le token. En utilisant le modèle des « trois générations de tokens » du Dr Xiao Feng pour comprendre les projets DePIN – le NFT est la preuve numérique du DU, les tokens utilitaires représentent les droits d’usage du DePIN, et les tokens de sécurité représentent les capitaux propres des entités réelles (institutions fondatrices, fabricants de DU ou autres). Il y a généralement un ou deux tokens utilitaires utilisés dans les projets DePIN pour capturer la valeur écologique, avec les caractéristiques suivantes :

• Les tokens sont généralement émis gratuitement aux contributeurs sous forme de récompenses ou d’airdrops.
• Le taux d’émission des tokens doit correspondre au taux de croissance de l’activité économique totale.
• Les tokens sont utilisés comme outils de paiement ou comme titres de gouvernance dans l’écosystème.
• Les tokens refluent par le biais des frais de transaction, des rachats effectués par les équipes fondatrices, etc. Une partie des tokens refluant est brûlée selon des règles, de sorte que l’offre totale continue de diminuer, réalisant ainsi un système économique en état déflationniste.
• La valeur capturée par les tokens provient d’actifs du monde réel (RWA). Les prix fluctuent en raison des transactions à haute fréquence sur le marché secondaire. Pour permettre aux participants de se concentrer sur les activités économiques elles-mêmes, les fonctions d’actif et de monnaie des tokens sont généralement séparées afin d’isoler l’impact des fluctuations de prix sur le côté application du marché. Une approche typique consiste à ancrer un stablecoin en dollars pour le paiement, tandis que ce type de stablecoin ne peut être obtenu qu’en brûlant les tokens utilitaires de la fonction d’actif.

F. Communauté DAO

Dans un modèle DAO auto-organisé et décentralisé, n’importe qui peut initier diverses propositions pour le développement des projets DePIN ou participer à tout moment au vote de décision sur diverses questions. Pour prévenir les attaques de gouvernance, les gouverneurs participant aux propositions ou aux votes sont généralement fortement liés au projet DePIN. C’est-à-dire que toute gouvernance négative entraînant des pertes doit être assumée par les gouverneurs. Une approche typique consiste à déterminer les droits des gouverneurs en fonction du montant et de la durée des tokens utilitaires stakés. Les communautés DAO de DePIN doivent généralement gouverner les éléments suivants :

• Le vote sur la liste des fournisseurs de DU qualifiés
• Les propositions et votes concernant la mise en œuvre technique du DePIN
• Les propositions et votes sur les paramètres affectant le modèle économique du DePIN
• Les propositions et votes sur l’itération du modèle économique

Modèle économique

Dans l’économie des plateformes internet, les gens ont l’habitude de discuter des modèles d’affaires, mais discutent rarement des modèles économiques. Certains confondent même les concepts de modèle d’affaires et de modèle économique. Cependant, dans les systèmes économiques Web3, nous pouvons voir la différence essentielle entre les deux concepts, car chaque projet Web3 possède son propre système monétaire. Dans les projets Web3, le modèle d’affaires décrit comment un projet crée, délivre et capture de la valeur, tandis que le modèle économique décrit le modèle d’offre et de demande du token lui-même et le modèle de politique monétaire. Le modèle économique Web3 et le modèle d’affaires ne sont pas indépendants, car le modèle économique a besoin du modèle d’affaires pour le porter, tandis que le modèle d’affaires détermine comment réguler le modèle économique. Le Dr Zou Chuanwei, économiste en chef d’Ontology, divise la conception des modèles économiques dans les étapes suivantes :

• Réfléchir à l’histoire économique
• Affiner « l’échafaudage » du modèle économique
• Déterminer les objets de tokenisation et les cas d’usage, y compris les outils de paiement
• Déterminer le mécanisme de financement des biens publics
• Formuler des incitations pour chaque participant dans un environnement décentralisé et sans confiance
• Déterminer l’efficacité de la capture de valeur
• Choisir le marché secondaire pour le token et évaluer son impact
• Affiner les détails du modèle économique et itérer continuellement en fonction des besoins des utilisateurs et du contrôle des risques. Dans la conception du modèle économique DePIN, les 9 questions suivantes aident les projets et les professionnels à réfléchir à la manière de concevoir un modèle économique :
• Quelle est la feuille de route du projet ?
• Quels biens sont pris en charge pour circuler sur le réseau ?
• Qui sont les fournisseurs et les demandeurs des biens concernés ? Quels sont leurs objectifs de maximisation des bénéfices ?
• Quel est le rôle du token dans la circulation des biens ?
• Comment le token est-il émis ? Comment refléter le principe de Proof of Physical Work ?
• Quels sont les usages du token ? Et comment reflue-t-il ?
• Comment inciter les premiers contributeurs ?
• Quels objectifs sont censés être atteints grâce au DAO ?
• Quels facteurs d’instabilité existent dans le réseau ?

IV. Résumé

Le DePIN capture la valeur de l’infrastructure physique sous forme d’actifs du monde réel (RWA) grâce aux tokens. D’une manière auto-organisée de bas en haut, il attire les utilisateurs grâce à des mécanismes économiques et exploite pleinement les économies d’échelle de l’économie distribuée. En comparaison, le DePIN en est encore à un stade très précoce, et son modèle d’affaires et son modèle économique devraient évoluer rapidement. Bien que le DePIN nous montre de nombreuses possibilités, il n’est pas tout-puissant. En étudiant des projets précoces comme Helium et Filecoin, nous pouvons constater qu’il reste encore des défis à surmonter dans les modèles d’affaires existants et les barrières technologiques, et qu’il ne s’applique pas à tous les scénarios. Pour résumer :

1. Le DePIN convient aux scénarios d’infrastructure unique, en évitant l’itération multi-scénarios, c’est-à-dire en évitant de “vouloir tout avoir”. Étant donné que le DePIN implique des interactions entre dispositifs physiques, les objectifs du projet et les règles de participation doivent être simplifiés autant que possible afin de réduire le seuil de compréhension, d’éviter les écarts de compréhension dus à des règles complexes, et d’éviter les situations où les comportements des contributeurs vont à l’encontre des objectifs globaux du projet.
2. S’il existe des liens impliquant la gestion et l’exploitation humaines dans la construction de réseaux d’infrastructure physique, le modèle DePIN n’est pas applicable. Du point de vue des quatre flux de la chaîne d’approvisionnement (flux commercial, flux logistique, flux de capitaux, flux d’informations), seule la partie logistique du lien d’achat-vente DU peut être réalisée sur la chaîne afin de réduire les frictions dans la construction de réseaux d’infrastructure physique distribués. Chaque activité supplémentaire hors chaîne signifie qu’une partie des frictions dans les activités économiques du DePIN doit être résolue de manière centralisée, ce qui peut affaiblir les économies d’échelle de l’entreprise distribuée.
3. Au stade initial du développement du projet, il est difficile de démontrer les économies d’échelle des économies distribuées. Ce n’est que lorsque le réseau dépasse un certain seuil (appelé “masse critique”) qu’il peut démontrer les avantages des organisations distribuées en matière d’expansion d’échelle et de création de valeur. Comme le montre la figure 4, ce n’est qu’après avoir atteint la masse critique (deuxième intersection des deux lignes) que les avantages des organisations distribuées en termes d’expansion d’échelle et de création de valeur peuvent être réalisés. Par conséquent, avant d’atteindre la masse critique, les projets DePIN dépendent toujours de l’équipe principale pour déployer les nœuds DePIN et promouvoir le réseau de manière faiblement centralisée. Après avoir atteint la masse critique, l’équipe principale passe généralement à la communauté, et la gouvernance du réseau est simultanément transférée à la gouvernance communautaire pour une croissance distribuée, augmentant ainsi les effets de réseau.

De plus, le développement actuel du DePIN se limite encore à l’étape de la construction du réseau, et l’application universelle du côté de la demande n’a pas encore été activée. À l’avenir, il reste à voir quels types de problèmes et de goulots d’étranglement les projets DePIN rencontreront en faisant progresser le côté de la demande avant que la boucle commerciale et économique de l’écosystème DePIN puisse être véritablement connectée.

Source : Foresight News

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