What are the optimal times for an Internet of Things (IoT) device to act as a blockchain miner? The aim is to minimize the energy consumed by low-power IoT devices that log their data into a secure (tamper-proof) distributed ledger. We formulate the energy-efficient blockchain mining for IoT devices as a multiple-stopping time partially observed Markov decision process (POMDP) to maximize the probability of adding a block in the blockchain; we also present a model to optimize the number of stops (mining instants). In general, POMDPs are computationally intractable to solve, but we show mathematically using submodularity that the optimal mining policy has a useful structure: 1) it is monotone in belief space, and 2) it exhibits a threshold structure, which divides the belief space into two connected sets. Exploiting the structural results, we formulate a computationally-efficient linear mining policy for the blockchain-enabled IoT device. We present a policy gradient technique to optimize the parameters of the linear mining policy. Finally, we use synthetic and real Bitcoin datasets to study the performance of our proposed mining policy. We demonstrate the energy efficiency achieved by the optimal linear mining policy in contrast to other heuristic strategies.


翻译:物联网设备充当区块链矿工的最佳时机是什么?本文旨在最小化将数据记录到安全(防篡改)分布式账本中的低功耗物联网设备所消耗的能量。我们将物联网设备的节能区块链挖矿问题建模为一种多停时部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP),以最大化在区块链中成功添加区块的概率;同时,我们提出了一种优化停时次数(挖矿时刻)的模型。通常,POMDP在计算上难以求解,但我们利用子模性从数学上证明了最优挖矿策略具有以下有用结构:(1)该策略在信念空间上是单调的;(2)其具有阈值结构,将信念空间划分为两个连通集合。利用这些结构性质,我们为区块链赋能的物联网设备设计了一种计算高效的线性挖矿策略。我们提出了一种策略梯度方法来优化线性挖矿策略的参数。最后,我们使用合成数据集和真实的比特币数据集对所提挖矿策略的性能进行了研究。我们验证了最优线性挖矿策略相较于其他启发式策略所实现的节能效果。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
127+阅读 · 2020年11月20日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月21日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
7+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员