LEA:ASResearch：探索流民主投票智能合約實現方式與挑戰_區塊鏈

流民主投票委托「專業的人做專業的決策」，對提高現有治理場景中「投票的參與率」有很大的效果。

原文標題：《DAOFest回顧：流民主算法能否解決當前區塊鏈治理的困境》撰文：ASResearch

在區塊鏈應用機制設計和去中心化治理場景中，投票機制和算法是十分重要的課題，我們也將持續在這個方向上進行研究和探索。此前我們簡單分析了V神針對公共募資項目建立合理投票體系的「二階投票」的數學模型和存在的挑戰。

在前不久的DAOFest上海活動上，ASResearch在現場又介紹了一種新的投票模型「流民主投票」。我們認為「流民主」可以認為是結合了直接投票和代議制投票的優點的一種投票形式，這種委托「專業的人做專業的決策」的投票機制，對提高現有治理場景中的「投票的參與率」有很大的效果。

投票的廣泛應用

投票是實現民主的重要方式之一。隨著區塊鏈技術的崛起，投票已經滲透到區塊鏈的各個場景，例如PoW最長鏈原則，DPoS共識機制，以及如今廣泛應用的DAO，BIP，和EIP等等。

除此之外區塊鏈社區之外的很多組織也希望在區塊鏈上進行投票活動。用區塊鏈來實現民主或投票活動相對傳統的投票形式有很多優勢：

數字藝術家Pplpleasr首次在Solana上發布NFT藝術品“The Collectoooooor”:11月13日消息，數字藝術家Pplpleasr（又稱Emily Yang）本周在里斯本舉行的Solana Breakpoint會議期間，Pplpleasr與Cloud Eater Studios、基于Solana的Metaplex協議合作創建“The Collectoooooor”，該NFT項目共計500件作品，包括3D鴨子、建筑物、UFO等。

Pplpleasr表示，“The Collectoooooor”被設計成“像元宇宙動物之森（Animal Crossing）一樣，玩家根據配方收集不同的資產來‘制作物品’作為升級。”在Solana上首次推出一個項目對于Pplpleasr來說是新的體驗，但她認為這是一個漫長的過程。“（Decrypt）[2021/11/13 6:50:30]

開放性，任何人在任何時間或地點都能很方便的參與；透明性；自計票：即參與者完成一次投票操作時，其投票信息即被計入區塊鏈網絡；這種種優勢，使得區塊鏈上的投票不僅僅在區塊鏈內部有很大的影響力，還蔓延到區塊鏈外部的世界。

PleasrDAO以400萬美元購買Wu-Tang Clan孤本專輯:10月21日消息，加密投資組織PleasrDAO以400萬美元的價格購買Martin Shkreli持有的Wu-Tang Clan專輯。據悉，藥業大亨Martin Shkreli曾經以200萬美元買斷傳奇嘻哈組合Wu-Tang Clan孤本專輯 《Once Upon A Time In Shaolin（少林往事）》。當Shkreli在2018年被送進監獄時，這張專輯被聯邦政府沒收，聯邦政府一直保留到今年早些時候，直到7月份出售。（CoinDesk）[2021/10/21 20:45:51]

投票的不同形式

投票結果。一般來說，投票可以分為三種不同的投票方式：直接投票，代議制投票和流民主的投票形式。

直接投票即每位投票者均直接參與投票活動，投票給候選者，例如PoW選最長鏈就是該方式。

代議制投票是指投票者將自己的投票權交給某一位代表，讓該代表替其行使投票權，例如美國大選，或者區塊鏈上的DPoS等。

這兩種投票形式在生活中都有廣泛的使用，它們都有各自的優點，并不能明確指出哪一種更好。

數字藝術家 Pplpleasr 解釋《財富》雜志封面時認為 NFT是未來:金色財經報道，數字藝術家 Pplpleasr 認為，藝術的生產和傳播只是 NFT 技術采用的第一階段。今年早些時候，Pplpleasr 受《財富》雜志委托制作第一個 NFT 封面。Pplpleasr 說：“這項技術甚至還不存在，我們可以在不同游戲之間進行資產交易，如果我想將一項資產從 Riot 游戲交易到 Blizzard 游戲，那是不可能的。但我確實想象 NFT 的未來是可能的。”（The Block）[2021/9/25 17:05:23]

從實際操作的反饋來看，雖然目前的一些統計數據顯示雖然大多數人更傾向于直接投票形式來行使自己的民主權利，但是在實際操作中，但是世界上很多國家依然選擇代議制的投票方式。

圖1.不同國家對直接民主的態度

圖2.世界上使用代議制的國家

流民主可以認為是結合了直接投票和代議制投票的優點的一種投票形式，同樣存在數百年的歷史。它原本并不是一個區塊鏈上專有的問題，然而由于它實現上的技術限制，使得其使用并不多見。

流民主投票有什么好處

PleasrDAO使用NFT作為350萬美元貸款的抵押品:7月16日消息，PleasrDAO使用NFT作為貸款的抵押品，PleasrDAO在過去幾個月里一直在購買價值數百萬美元的NFT，它正在將其加密資產用作350萬美元貸款的抵押品。PleasrDAO提供了4件NFT包括：愛德華·斯諾登(Edward Snowden)的《Stay Free》、TorProject的《黃昏之夢》，以及藝術家Pplpleasr的兩幅作品，x*y=k和“Apes Together Strong”。PleasrDAO為這四件作品支付了大約800萬美元。7月11日，代幣從PleasrDAO轉移到NFT市場基金會上一個名為“Iron BankVault”的賬戶。（decrypt）[2021/7/16 0:56:39]

流民主是這樣一種投票形式：任何一個投票者都可以委托他人為他投票或自己直接投票，而該被委托者也可以繼續選擇委托給其他人替其投票。當一個被委托人投票時，直接或間接委托給他的所有投票者的票權將同時被投出給他所投的候選人。如果任何一個委托者，不滿意其被委托人的投票，那他可以選擇自己直接投票或重新委托其他人進行投票。

如圖所示，Alice、Daisy和Ernie均將自己的票權委托給Bob，Bob又將其票權委托給Chris。委托之后，Bob的票權為4，Ernie的票權為2，Chris的票權為5。

億萬富翁Marc Lasry：后悔沒有購買更多比特幣:億萬富翁、對沖基金創始人Marc Lasry節目中表示，他對沒有購買更多比特幣感到后悔。他還預測，如果越來越多的人開始使用比特幣，比特幣將繼續攀升。（U.Today）[2021/6/8 23:22:23]

圖3.流民主的委托關系

在這種治理框架下，追求的是將某個問題決策權交到「最有資格」決策的人手上，相對「精英」的人群或者KoL可以通過決策能力構建自己的聲譽，而普通群眾可以通過手上的「票權」來激勵這群KoL。

相對于直接投票，流民主的委托形式使得投票者在沒有足夠多的時間時，或者對投票項目沒有足夠的專業認知時，依然能夠通過委托票權給他所任何的朋友或相關專家來實現自己的民主權利。

圖4：流民主和直接投票及代議制投票的對比，來源：https://medium.com/hive-commons/liquid-democracy-ethereum-and-the-slow-path-to-revolution-9c1d5916e706

而相對于代議制形式，流民主形式也能夠更加自由和靈活的實現每個人的民主權利。投票者可以在不同的投票問題上去委托不同的人或自己直接行使民主權利。經驗表明，直接投票對于較小規模的群體更加適用，而對于較大范圍或者比較分散的群體，投票的參與度是比較低的。在比較活躍的公鏈上，大多數投票活動的參與人數也只有200人左右。而我們預期，如果使用流民主形式，能夠大大提高投票的參與率。

用智能合約實現流民主投票的限制和挑戰

用智能合約實現流民主投票的一個需求是實現合約自記票功能，即在投票進行時，任何用戶可以通過詢問合約變量直接獲取投票狀態，而不需要同步完整的區塊鏈數據來本地計算。這需要智能合約能夠對每一條投票信息實時更新并展示投票狀態。然而該問題的一個難點在于，區塊鏈上的智能合約在每一次調用時都會根據要執行的指令數產生一定的gas費用，而這個gas費用在每個區塊都是有一定限制的，如果超出限制，指令則不能被執行。

實現智能合約實時自記票功能可抽象成下面這個問題：如圖4所示，有編號為1到12的投票人，其票權剛好與其編號相同，他們經過委托之后最終得到圖1的委托關系：關系圖為一棵樹，父節點均為孩子節點的委托人，父節點的總票權為其自身原本的票權加上其所有孩子節點的票權的總和，當任何一個投票人需要投票時，其實際票權為其總票權減去其孩子節點中已投票節點的總票權和。

當1投票給A時，候選人A的總票數為78票，其他候選人票數均為0；接著當5投票給B時，B的票數為65=11票，A的票數變為78-11=67票；繼而當3投票給C時，C的票數為33-11=22票，B的票數不變，A的票數變為67-22=45票

不難看出，每當有一個投票者發起投票后，需要計算他的實際票權以及減少其他候選人的票權，傳統算法通常需要將整顆樹遍歷一遍，鏈上時間復雜度為O(n)，n為總投票人數。因區塊鏈最大gas費用限制，基本上只能滿足n小于1000的情況，因此，當n大于1000時，傳統算法無法滿足需求。

Aragon的CEO此前就在他們的論壇上發布了一個關于流民主問題的公開討論，希望能夠從社區中獲得一個好的解決方案。

如何解決這個問題

為了解決這一問題，使得能夠實現區塊鏈上的流民主，ASResearch提出了一種快速算法，來達到一個鏈上算法時間復雜度為O(logn)的流民主問題的解決方案。該算法的兩個關鍵技術分別是默克爾樹和線段樹。它主要包括以下流程：

在投票開始階段，每位投票者通過快照以太坊的當前高度來獲取委托關系圖，然后執行時間復雜度為O(n)的鏈下初始化來獲取其初始化數據；每位投票者在投票階段不允許修改他的委托關系，但是可以通過發送一條帶有其初始化數據的投票指令來直接投票給某個候選者，用默克爾樹的方法來驗證其初始化信息是否正確；當收到一條投票指令后，通過線段樹這種數據結構來實現時間復雜度為O(logn)的投票狀態的更新和顯示。其中，收到投票指令，并進行投票狀態更新的過程為：

計算投票者的已損失票權，即其孩子節點中已投票節點的總票權和；該投票者的實際票權t為其總票權減去其已損失票權，同時t也是其候選者此次獲得的票權；找到該投票者的最近投過票的父節點，更新其所投票的候選人的票數；更新所有該投票者的孩子節點的最近投票父節點信息。更新從該投票者到其最近投過票父節點的路徑上的所有投票者的已損失票權。實驗數據反饋

下圖展示在以太坊測試網中的實驗結果，其中橫坐標為投票者數目n，縱坐標為消耗gas數目，虛線為最大gas限制。結果表明用傳統算法當n達到1000時已經超出了限制，而我們的算法在n等于3000時gas消耗仍然維持在一個很小的值，符合理論估計結果。

通過實驗可以看出，此算法可以有效的解決智能合約的gaslimit對于投票代理深度的問題，也為流民主投票在諸如以太坊的智能合約平臺上實際展開應用鋪平了道路。

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Aragon是以太坊區塊鏈上的一個可以讓任何人創建和管理任意組織，如公司、開源項目、非政府組織、基金會、對沖基金等的DApp。AragonNetwork，也稱為阿拉貢是一個由代幣控制的數字管理組織，專注于為經濟增長創造最好的條件。本質上，AragonNetwork是個可以讓任意組織、企業家和投資人高效安全協作，并且沒有技術漏洞和惡意參與方的生態系統。AragonNetwork鏈上組織將會使用AragonCore進行搭建，由Solidity語言的去中心化自治組織DAO和網頁端去中心化應用DApp組成。一開始，AragonCore會專注于資本化的公司類組織，但它的模塊化功能也足夠適應其他種類的組織。目前Aragon已經提供去中心化自治公司DAC，即decentralizedautonomouscorporations的管理機制搭建方法，支持投票、預算、制定規章制度，以及其他功能。Aragon稱，已經有近二百個DAC在該平臺上搭建完成，同時吸引了500左右的參與者進入Slack開發者交流頻道。AragonANTANJ查看更多

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