کامل بودن تورینگ (Turing completeness) در بلاکچین چیست؟

در علم کامپیوتر و فناوری بلاکچین، اصطلاح “کاملیت یا کامل بودن تورینگ (Turing completeness)” توانایی یک سیستم را برای انجام هر محاسباتی که ماشین تورینگ قادر به انجام آن است، توصیف می‌کند.
ماشین تورینگ یک مدل نظری از محاسبات است که می تواند هر الگوریتمی را شبیه سازی کند و آن را به معیاری برای جهانی بودن محاسبات تبدیل کند. مفهوم کامل بودن تورینگ ریشه در کار پیشگامانه آلن تورینگ (Alan Turing)، ریاضیدان و منطقدان بریتانیایی دارد. در سال 1936، تورینگ ایده یک ماشین محاسباتی نظری را ارائه کرد که بعداً به عنوان ماشین تورینگ شناخته شد.
تمام توابع ضروری مورد نیاز برای محاسبات جهانی در یک ماشین کامل تورینگ وجود دارد. قادر به مدیریت و تغییر طیف گسترده‌ای از انواع داده ها از جمله لیست ها، کلمات و اعداد است. این ماشین تکرار را از طریق حلقه‌ها تسهیل می‌کند و دستورالعمل‌هایی را برای تصمیم‌گیری ارائه می‌دهد، مانند عبارت‌های «اگر-دیگر».

همچنین روش هایی را برای بازیابی و ذخیره داده‌ها از حافظه ارائه می دهد که دنیایی از امکانات محاسباتی را ایجاد می‌کند و به آن امکان می دهد هر گونه محاسبه الگوریتمی را بیان کند.
کامل بودن تورینگ یک ویژگی مطلوب در زمینه فناوری بلاکچین است زیرا به پلتفرم بلاکچین اجازه می دهد تا انواع برنامه‌ها و قراردادهای هوشمند را مدیریت کند. قراردادهای هوشمند خطوط کد خوداجرایی هستند که شرایط قرارداد به صراحت در کد تعبیه شده است. این قراردادهای هوشمند ممکن است منطق پیچیده‌ای را بیان کنند و طیف گسترده‌ای از فعالیت‌های محاسباتی را انجام دهند زیرا پلتفرم‌های بلاکچین کامل تورینگ هستند.

بنابراین، آیا اتریوم تورینگ کامل است؟ بله، پلتفرم فناوری بلاکچین اتریوم نمونه بارز کامل بودن تورینگ است.
سالیدیتی، زبان برنامه‌نویسی آن، توسعه‌دهندگان را قادر می‌سازد تا برنامه‌های غیرمتمرکز پیچیده (DApps) و قراردادهای هوشمند طراحی کنند و زمینه برنامه‌های کاربردی مبتنی بر بلاکچین را متحول کنند.

در سال 2012، سیلویو میکالی (Silvio Micali)، که به دلیل کمک‌های محوری خود در علوم کامپیوتر شناخته شده است، جایزه تورینگ را دریافت کرد. بکارگیری مفاهیم کامل بودن تورینگ توسط میکالی در ساخت زنجیره بلوکی یا همان بلاکچین الگورند بعدها به عنوان یادگاری از کارهای انقلابی او عمل کرد. الگوریتم میکالی نمونه بارز الگوریتم های کامل تورینگ است که در زمینه شبکه های غیرمتمرکز استفاده می شود. این مورد یک مکانیزم اجماع منحصر به فرد و قابلیت های مقیاس پذیری دارد.

اگرچه بلاکچین‌های کامل توسعه برنامه‌های کاربردی همه‌کاره و قدرتمند را امکان‌پذیر می‌سازند، اما این مفهوم همچنین نیازمند رویکردی دقیق به برنامه‌نویسی، آزمایش و امنیت برای استفاده مؤثر از مزایای آن است.

کامل بودن تورینگ و پیامدهای آن برای قراردادهای هوشمند

در اصل، کامل بودن تورینگ به قراردادهای هوشمند قدرت می‌دهد تا موجودیت های محاسباتی قدرتمند، گویا و قابل انطباق باشند و چشم انداز DApps را در پلتفرم‌های بلاکچین متحول کنند.

کامل بودن تورینگ یک مفهوم اساسی در علم کامپیوتر است که پیامدهای مهمی برای قراردادهای هوشمند مبتنی بر بلاکچین دارد. این بدان معناست که یک سیستم در سطح جهانی قابل برنامه ریزی است اگر بتواند هر محاسبه‌ای را که یک ماشین تورینگ می‌تواند انجام دهد. این ویژگی در قراردادهای هوشمند، انعطاف پذیری و پیچیدگی فوق العاده‌ای را ایجاد می‌کند.

زمانی که قراردادهای هوشمند در سیستم‌های بلاکچین کامل تورینگ مانند اتریوم پیاده‌سازی می‌شوند، طیف وسیعی از DApp‌ها را فعال می‌کنند و ممکن است الگوریتم‌های پیچیده را بیان و اجرا کنند.

کامل بودن تورینگ پیامدهای مختلفی برای قراردادهای هوشمند دارد. اولاً، ایجاد قراردادهای منعطف و پویا که فراتر از رویه‌های معاملاتی ساده هستند را ممکن می‌سازد. اکنون می توان قراردادهای هوشمند را طوری برنامه ریزی کرد که شرایط و قوانین پیچیده تجاری را نشان دهد. با این حال، با این قدرت، مسئولیت نیز به وجود می آید.

برای اطمینان از امنیت و قابل پیش بینی بودن اجرای قراردادهای هوشمند، باید در مراحل توسعه و ممیزی به دلیل احتمال بی نهایت حلقه یا عواقب پیش بینی نشده دقت زیادی کرد. علاوه بر این، این مفهوم با اجازه دادن به توسعه دهندگان برای بررسی و اجرای طیف گسترده‌ای از برنامه ها، خلاقیت را تقویت می‌کند و در نتیجه به توسعه اکوسیستم های غیرمتمرکز کمک می‌کند.

ماشین مجازی اتریوم (EVM) چه نقشی در کامل شدن تورینگ اتریوم دارد؟

EVM بیان محاسبات پیچیده و برنامه های کاربردی غیرمتمرکز پیچیده را در بلاکچین اتریوم امکان پذیر می کند.
به عنوان محیط اجرای قرارداد هوشمند شبکه اتریوم، EVM بخش مهمی از تکمیل کامل تورینگ توسط اتریوم است. این به برنامه نویسان توانایی ایجاد و اجرای DApps با استفاده از پلتفرمی را می دهد که از زبان برنامه نویسی بومی اتریوم یعنی سالیدیتی پشتیبانی می کند.

این زبان طوری طراحی شده است که تورینگ کامل باشد و امکان بیان هر تابع قابل محاسبه را فراهم کند. انعطاف‌پذیری اتریوم ناشی از پردازش غیرمتمرکز آن است که توسط EVM فعال شده است، که بلاکچین را قادر می‌سازد الگوریتم‌های پیچیده و منطق تجاری را اجرا کند.

مکانیزم گس EVM، یک ویژگی منحصر به فرد اتریوم که منابع محاسباتی را کنترل می کند، یکی از قابل توجه ترین ویژگی های آن است. کاربران ملزم به پرداخت هزینه منابع مورد استفاده توسط EVM هستند، زیرا در هر عملیات از مقدار معینی گس استفاده می شود.

در نتیجه، شبکه با جلوگیری از سوء استفاده و فرآیندهای فشرده منابع، پایدار و موثر نگه داشته می‌شود. علاوه بر این، سازگاری EVM ارتباط روان بین قراردادهای هوشمند مختلف را تشویق می‌کند و امکان سیستم‌های غیرمتمرکز پیچیده و شبکه‌ای را افزایش می‌دهد.

ماشین مجازی اتریوم برای توانایی اتریوم برای کامل بودن تورینگ ضروری است و به طیف وسیعی از DAppها اجازه می‌دهد و جایگاه اتریوم را در صنعت بلاکچین تقویت می‌کند.

آیا بلاکچین بیت کوین تورینگ کامل است؟

نه، بلاکچین بیت کوین تورینگ کامل نیست و این بر اساس طراحی است. زبان برنامه نویسی بیت کوین به طور هدفمند فاقد قابلیت کامل بیان تورینگ است، حتی اگر امکان برنامه ریزی را فراهم کند.

بیت کوین اسکریپت، زبان اسکریپت نویسی مورد استفاده بیت کوین، از نظر طراحی تورینگ ناقص است. با توجه به هدف اصلی بیت کوین برای عملکرد به عنوان یک سیستم ارز دیجیتال غیرمتمرکز به جای یک پلتفرم برای قابلیت برنامه ریزی پیچیده، بیت کوین اسکریپت با هدف حفظ امنیت و جلوگیری از ضعف‌های بالقوه بود.

کامل بودن تورینگ امکان محاسبات غیرقابل تصمیم یا حلقه‌های نامحدود را ایجاد می کند که می تواند به طور مخرب مورد استفاده قرار گیرد. با کامل نبودن تورینگ، زبان اسکریپت مورد استفاده بیت کوین این خطر را کاهش می دهد و تضمین می کند که اسکریپت‌ها به طور قابل پیش بینی اجرا می شوند و در مدت زمان معقولی پایان می یابند.

بیت کوین بر یک مکانیسم اجماع غیرمتمرکز متکی است، که در آن همه نود یا گره‌های شبکه باید در مورد وضعیت بلاکچین به توافق برسند. کامل بودن تورینگ ممکن است منجر به رفتار غیر قطعی شود که دستیابی به اجماع در بین همه گره‌ها را دشوار می کند. بلاکچین بیت کوین با حفظ یک زبان برنامه نویسی غیر کامل تورینگ، اجرای قابل پیش بینی و اجماع ثابت در میان گره‌ها را تضمین می کند.

چندین زبان برنامه نویسی، از جمله جاوا اسکریپت، پایتون، جاوا و روبی، تورینگ کامل هستند و قابلیت اجرای الگوریتم‌های دلخواه را فراهم می‌کنند. بلاکچین های کامل تورینگ غیر از اتریوم شامل تزوس است که از مایکلسون برای ایجاد قراردادهای هوشمند استفاده می کند.

معایب بلاکچین‌های کامل تورینگ

کامل بودن تورینگ در بلاکچین دارای معایب ذاتی است که علیرغم ارائه انعطاف پذیری و ظرفیت پردازش بسیار زیاد، باید به دقت مورد توجه قرار گیرد.

احتمال اثرات و آسیب پذیری های پیش بینی نشده یک نقطه ضعف بزرگ است. همان انعطاف‌پذیری که محاسبات پیچیده را ممکن می‌سازد، اشتباهات کدنویسی، نقص‌های امنیتی یا تعاملات پیش‌بینی‌نشده بین قراردادهای هوشمند را نیز ممکن می‌سازد، که همگی می‌توانند نتایج فاجعه‌باری داشته باشند.

حادثه بلاکچین اتریوم در سال 2016 که به عنوان هک سازمان غیرمتمرکز مستقل (DAO) شناخته می‌شود، نمونه‌ای از این است که چگونه می‌توان از نقص‌های پیش‌بینی نشده در قراردادهای هوشمند کامل تورینگ استفاده کرد که منجر به زیان‌های پولی قابل‌توجهی شد.

علاوه بر این، مسائل سرعت و مقیاس پذیری ممکن است از مفهوم کامل بودن تورینگ ناشی شود. اگر محاسبات پیچیده در هر گره شبکه انجام شود، ممکن است سیستم بیش از حد بارگذاری شود، که می تواند بر کارایی و سرعت تراکنش ها تأثیر بگذارد. ثبات عمومی و قابلیت اطمینان شبکه بلاکچین به دلیل امکان حلقه های نامحدود یا رویه های فشرده منابع در خطر است.

راستی‌آزمایی رسمی با این واقعیت که بلاکچین‌های کامل تورینگ برای هر عملکرد قابل محاسبه قابل دسترسی هستند، پیچیده‌تر می‌شود. برخلاف سیستم‌های ساده‌تر و غیر کامل تورینگ، بررسی صحت یک برنامه به یک کار محاسباتی دشوار تبدیل می‌شود. امنیت قراردادهای هوشمند در یک بلاکچین کامل تورینگ، نیازمند رویه‌های حسابرسی پیچیده و ابزارهای پیشرفته است.