币安研报：DePIN 的挑战与未来展望
作者：JieXuan Chua, Brian Chen 来源：Binance Research 翻译：善欧巴，金色财经
摘要：
近几个月来，各种叙述层出不穷，其中去中心化实体基础设施网络 (DePIN) 领域因其庞大的总可寻址市场和广泛潜力而成为突出焦点。
DePIN 指的是利用区块链技术和加密经济激励个人分配其资本或未使用的资源来创建更透明和可验证的网络的基础设施相关项目，目标是实现比其中心化同行更有效的扩展轨迹。
DePIN 是一个广阔的领域，由多个部门组成，每个部门在实现网络基础设施去中心化方面发挥着不同的作用。本报告涵盖了计算网络、无线网络、存储和传感器领域的发展。
随着该领域继续发展，我们预计未来几年 DePIN 项目将迅速增加。然而，它们的长期可行性和成功最终将取决于真实的适用性，目前仍需经过实战考验。
概述
过去几个月，各种叙事层出不穷，其中去中心化实体基础设施网络 (DePIN) 领域因其潜力和广阔市场前景而备受关注。 DePIN 被认为拥有巨大的增长潜力，因为它不仅拥有庞大的潜在市场，而且能够通过自下而上的方式去中心化地扩展基础设施网络。有些人甚至将其视为全球资源分配（包括物理和数字资源）范式的转变，以及大规模基础设施扩展的一种革新方式。
本报告将深入探讨这一新兴领域。首先，我们将介绍 DePIN 的基本概念及其运作方式。然后，我们将从整体角度分析该领域，提供生态系统地图并剖析各个子行业的现状。最后，我们将研究 DePIN 面临的挑战，确定关键市场主题，并分享对该领域未来展望的见解。
什么是 DePIN？
DePIN 指的是利用区块链技术和加密经济激励个人分配其资本或未充分利用的资源，从而创建更加透明、去中心化和可验证的基础设施网络的基础设施项目。
这些项目可以大致分为物理或数字资源网络，每个网络都涵盖多个子行业。无论关注点是什么，这些项目通常采用类似的运营模式，强调集体所有权，并将分布式系统优先于集中式市场结构。
图 1：中心化和去中心化的概念示意图
DePIN 的运作机制
DePIN 项目通常由以下几个关键部分组成：
目标资源： 项目旨在向消费者提供的特定资源。常见类型包括存储容量和计算能力。
硬件： 网络贡献者用来收集数据或资源以供网络运行和生成产品的必要设备。这些设备的成本、制造商和使用方式会根据资源类型而有所不同。
激励机制： 预先确定的机制，用于奖励供给方的贡献者代币，从而激励他们贡献资源并提供可靠的服务。一些项目也可能会实施处罚措施，以遏制恶意活动。
供给方贡献者： 向网络提供闲置或未充分利用的资源的个人或实体。作为回报，他们通常会获得代币奖励。
消费者： 参与网络以使用 DePIN 项目提供的服务的终端用户。
DePIN 项目首先确定他们想提供的特定资源。这些资源种类繁多，包括存储容量、计算能力、带宽、热点部署等。这些项目的关键运营部分是激励系统，旨在鼓励积极贡献并阻止有害行为。该系统主要通过原生代币奖励符合条件的行为。
例如，Filecoin 是领先的云存储 DePIN 项目，它使用其原生代币 FIL 来补偿存储提供商。这些提供商通常需要质押抵押品作为安全措施。如果他们未能提供可靠的服务或从事恶意活动，他们将面临抵消奖励、抵押品削减或从网络中移除等惩罚。相反，消费者使用项目的代币来支付服务，例如使用 FIL 支付 Filecoin 上的存储费用。
供给方贡献者是 DePIN 项目的关键组成部分，因为网络依赖他们提供服务。在 Filecoin 中，他们是存储提供商；在 Helium 和 Hivemapper 等项目中，他们是设置所需硬件设备以提供无线覆盖或地图数据的个人。
图2：DePIN项目旨在促进一个自我强化的循环，以维持其持续增长
DePIN 项目的自给自足增长循环是其可持续发展的重要因素。代币奖励可以作为一种有效的激励措施，帮助克服项目初期获取供给方参与的“冷启动”挑战。随着网络规模的扩大，消费者开始使用网络服务，需求将会逐步提升。由于服务通常使用网络的代币进行支付，因此用户越多，代币价格就应该越高，从而进一步激励贡献者参与。需求和供给的同步增长形成一个良性循环，可以持续推进项目的成长。
DePIN 行业概况
DePIN 概念在正式命名之前就已经存在数年，这并不令人惊讶，因为其核心原则与加密行业的理念紧密相连。然而，由于基础设施发展不成熟、公众意识有限以及加密用户基础较小等因素的阻碍，该行业最初并未像现在这样受到广泛关注和认可。尽管面临这些挑战，DePIN 相关项目在多年来稳步发展，形成了如下图 3 所示的充满多样性的格局。
请注意，该地图仅展示了部分 DePIN 项目。根据 IOTeX 的 DePINscan 数据，目前已记录约 160 个 DePIN 项目。(1) 这些项目的分类也可能根据人们如何定义 DePIN 项目而有所不同。无论这些细微差别如何，该行业持续增长和扩张都是显而易见的。
正如上面的生态系统地图所示，DePIN 是一个广阔的领域，由多个子行业组成。每个子行业都在网络基础设施的去中心化和赋能不同用例方面发挥着不同的作用。在本节中，我们将更详细地研究这些子行业，分享它们的工作原理，并强调相关的案例研究。
请注意，提及特定项目并不构成币安的背书。相反，引用这些项目只是为了说明概念性用例。
去中心化计算网络
利用分布式的计算资源来执行复杂的计算任务。这些任务可以从分析大型数据集，到运行复杂的 人工智能 (AI) 算法，或任何其他需要计算能力的任务。通过将闲置的系统连接到需要计算能力的系统，去中心化计算网络成为计算资源需求和供给之间的桥梁。
计算在数字时代的今天至关重要，再加上区块链和 AI 等新兴技术的崛起，对计算资源的需求稳步增长. zudem，AI 开发的激增导致云计算公司对这些芯片的需求大大增加. 这导致了长长的等待名单，在某些情况下，等待时间甚至长达一年。(2) 这就是去中心化计算网络出现的地方。它们为现有的解决方案提供了一种替代方案，现有的解决方案由集中式云提供商和硬件制造商主导。在这方面，去中心化计算网络正在引领一场从集中式云提供商（例如 Amazon Web Services 和 Google Cloud）向权力转移，并通过由众多提供商运行的开放市场引入竞争。
从广义上说，去中心化计算网络通过建立一个双边市场来运作，该市场激励计算能力供应商向需要计算能力的人提供闲置的计算资源. 此外，去中心化计算网络的价格也具有竞争力，因为供应商向网络提供计算能力没有明显的额外成本。
案例研究：Akash 网络
Akash 网络使用户能够部署自己的云基础设施，或将闲置的云资源出售给他人。Akash 将自己比作服务器托管领域的 Airbnb - 它建立了一个市场，允许用户从拥有闲置空间的人那里租用计算资源。这使 Akash 能够挖掘全球估计有 840 万数据中心闲置的未充分利用资源市场。(3) 目前，该网络提供超过 8.9K 个中央处理器 (CPU)、171 个图形处理单元 (GPU)、45 太字节内存和超过 583 太字节存储。(4)实际上，Akash 的用户可以将网络用于任何通用的计算功能。
Akash 以一种开放和无许可的方式将未充分利用的计算资源带入市场，满足来自两个关键市场的计算需求：
高性能芯片： 对 AI 训练等复杂计算任务至关重要，但市场供应有限。
消费级芯片： 用于一般用途的任务，存在大量未使用的计算能力。
值得注意的是，使用 Akash 服务的价格极具竞争力，通常只是其他集中式云提供商的一小部分。一个关键因素是其“反向拍卖”系统，允许客户提交他们想要的的价格，并让供应商争夺业务。
图4：Akash Network的价格具有竞争力
正如我们在最近关于 AI 和加密货币交叉点报告中所探讨的那样，除了基于竞争性价格驱动的增长之外，像 Akash 这样的去中心化计算网络也搭乘了人工智能增长浪潮，平台上的活动有所增加。高性能 GPU 在众多机器学习和 AI 应用中至关重要，而大型语言模型的广泛采用导致对其需求激增。Akash 网络上的活跃租赁在过去一年里有所增加，与 2023 年年初相比增长了三倍以上。租赁代表了计算资源的租用。
图5：2023年第四季度Akash网络上的活跃租约激增
无线网络
去中心化无线网络 (DeWi) 利用加密激励，使 5G、WiFi、低功耗广域网络 (LoRaWAN) 和蓝牙等网络的部署成为可能。
由于构建无线网络基础设施需要大量资金，因此该领域一直由拥有必要规模和财力的电信巨头主导。结果，该行业传统上由少数玩家控制。DeWi 网络提供了一种替代方案，众多独立实体或个人在加密激励的帮助下协调部署无线基础设施。
从广义上说，目前有四种类型的去中心化无线网络：
cellular 5G: 5G 具有高下载速度和低延迟。
WiFi：WiFi 网络为一个区域提供网络连接。
LoRaWAN: LoRaWAN 被广泛用于物联网 (IoT) 通信。
蓝牙：蓝牙可在短距离传输数据。
在机制方面，DeWi 网络通常通过代币激励运营商投资和部署硬件来启动初始阶段。这些代币奖励为运营商提供经济支持和少量投资回报，即使网络尚未从用户那里产生足够的费用，也能激励他们继续运营。随着网络规模扩大并实现规模经济，更低的单位经济以及更好的覆盖范围理论上将有助于吸引更多用户加入网络，为运营商带来更多收入。最终目标是实现一个自给自足的网络，用户生成的费用可以完全覆盖运营支出和任何所需的额外投资以扩大网络。
案例研究：Helium
Helium 是一个全球性的去中心化无线基础设施项目，专为支持 LoRaWan 和蜂窝设备的物联网设备提供无线覆盖。其旗舰产品 Helium Hotspot 于 2019 年推出，为物联网设备提供无线接入。从那时起，Helium 还将其产品扩展到包括 5G 覆盖。
Helium 物联网网络 Helium 物联网网络是一个去中心化网络，使用 LoRaWAN 协议为“物联网”设备提供互联网连接。用例示例包括汽车诊断工具、环境监测和能源使用监测等等。
Helium 5G 网络 Helium 5G 网络由数千个用户操作的节点提供支持。Helium 预计未来移动网络将是大规模运营商和众包 5G 热点的结合体。这背后的驱动力是消费者对更高带宽和更低延迟的需求，以及随之而来的对密度更高的网络和更多节点的需求，这也会增加站点获取成本。(5) Helium 5G 网络的众包模型消除了站点获取成本，并使用户能够参与提供高带宽覆盖。想要参与网络的运营商可以购买 FreedomFi Gateway 硬件，使其能够提供蜂窝网络覆盖。运营商将因此获得 MOBILE 代币。
继 Helium Mobile 在全美推出每月 20 美元无限数据、文本和通话套餐后(6)，以及 Solana Saga 智能手机销售飙升(7)（附带免费 30 天 Helium Mobile 订阅），Helium 网络最近几个月见证了新增热点的大幅增长。
图 6：近几个月来，新加入的 Helium 热点数量有所增加
Helium 网络由多种代币驱动，它们在促进网络使用和激励运营商维护基础设施方面发挥着关键作用：
HNT：Helium 的原生代币，用于兑换用于数据传输的“数据信用额度”。热点主机也可将其持有的其他网络代币（例如 IOT、MOBILE）兑换为 HNT。
IOT： Helium 物联网网络的协议代币，通过 LoRaWAN 热点传输数据和覆盖证明挖矿获得。
MOBILE： Helium 5G 网络的协议代币，奖励给为网络提供 5G 无线覆盖和验证的人员。
数据信用额度 (DC) 是 Helium 网络上唯一接受的数据传输付款方式，价格为 0.00001 美元。例如，在物联网网络上，每传输 24 字节的数据包，用户需要支付 1 DC。随着更多数据传输和数据信用额度的消耗，子网络（例如物联网网络）将赚取更多 HNT 代币，激励它们保持运行。
总而言之，上述代币作为网络服务的实用代币，激励运营商维护和运营必要的基础设施。自推出以来，Helium 网络已发展到拥有超过 97 万个热点，能够以去中心化方式为无数物联网和移动设备提供覆盖。
存储
去中心化存储系统采用点对点 (P2P) 网络模型，用户驱动的存储提供商 (SP) 或矿工分配闲置的计算机资源并使用项目的原生代币获得报酬。与由单一实体管理数据的集中式系统不同，去中心化存储会加密并分割数据，将其分散在整个网络中。这种方式提高了数据的可访问性和冗余性。
图 7：中心化和去中心化存储系统的概念图示
集中式存储和去中心化存储之间的主要区别在于两个方面：安全性和成本。
集中式存储系统通过单一机构使用一个或多个服务器存储数据，存在潜在的单点故障风险。这可能导致数据泄露和系统瘫痪等问题，危及客户数据。此外，用户隐私也面临风险。臭名昭著的“Facebook - 剑桥分析数据丑闻”就是一个严峻的提醒。相比之下，通过将数据分散在全球节点网络中，去中心化存储系统降低了安全风险并提高了数据弹性。
成本是另一个关键因素。2023 年 5 月发布的一项分析强调，平均而言，去中心化存储比其集中式对手便宜约 78%。在企业级数据存储中，这种价格差异更加明显，成本高达 121 倍。这种差异可归因于集中式存储基础设施所需的大量资本支出和相关管理费用等因素。相反，去中心化存储利用了全球范围内剩余计算资源的可用性。此外，虽然集中式存储市场由少数科技巨头影响定价，呈现寡头垄断特征，但去中心化存储市场主要由开放市场力量驱动。
尽管存在潜在的安全漏洞和更高的成本，集中式存储在某些方面仍然表现出色，例如用户体验和产品成熟度。这些系统通常提供更易于普通用户使用的界面，并辅以全面的产品套件，满足除存储之外的各种计算需求。用户友好设计和综合解决方案的结合使其得以持续占据主导地位。
图 8：中心化存储与去中心化存储
案例研究：BNB Greenfield
BNB GreenField 是 BNB 链生态系统中的第三条区块链，也是一个由众多存储提供商 (SP) 支持的以存储为中心的区块链。它旨在作为 BNB 生态系统和 EVM 兼容地址的基础存储，其与 BNB 链的天然集成使其脱颖而出。这种独特的联系使它能够利用 BNB 链庞大的 DeFi 生态系统和庞大的开发人员社区。
BNB GreenField 采用双层架构：由 BNB 抵押验证人员保护的基于 PoS 的区块链和由存储节点维护的存储网络。验证人员的作用是链上存储元数据、验证数据可用性并保护 GreenField 链。相比之下，SP 处理实际数据存储并提供各种存储服务。
BNB GreenField 的一个关键特性是其跨链可编程性，它允许用户将他们的数据与 BSC 生态系统中的金融应用程序集成。这种跨链功能的基础是原生跨链桥，再加上中继系统，桥接 GreenField 和 BNB 链。这些组件共同促进这两个生态系统之间的交互。
图9：BNB Greenfield的跨链架构
像 BNB GreenField 这样的去中心化存储服务具有广泛的应用。它们的用例不仅限于区块链相关场景，还扩展到包括各种现实世界应用。例如：
区块链数据存储： 主网区块链包含大量历史数据。这些数据可以有效地存储在 BNB GreenField 上，以减少 L1 上的延迟并提高数据可访问性。此外，BNB GreenField 提供了一个具有成本效益的解决方案来存储 Layer-2 交易数据。
去中心化社交： 去中心化社交网络可以利用 BNB GreenField，让创作者能够保持其内容和数据的所有权。
个人云存储： 用户可以在设备之间传输加密的文档、图像和视频。通过个人私钥可以访问这些文件。
网站托管： 用户可以将 BNB GreenField 用于网站部署工具包。
展望未来，BNB GreenField 正在进行多项开发，计划改善用户体验并提升去中心化存储的效用。在最近发布的路线图中，用户可以期待更高的性能、跨链支持以及人工智能采用的实现等等。
图 10：BNB Greenfield路线图
资料来源：BNB Greenfield、币安研究院
去中心化传感器
去中心化传感器网络以安全透明的方式，帮助人们从各种环境中监测和采集数据。这些网络由网格状分布的设备组成，这些设备配备传感器，可以收集各种数据，从交通和天气状况到当地街道地图。通过采用去中心化和自下而上的方法，去中心化传感器网络提高了数据完整性、可靠性，并降低了数据操纵或审查的可能性。
在周围设备不断产生数据的当今世界，去中心化传感器网络通过收集数据，优化了我们充满数据环境的利用。这个领域有几个细分领域，每个领域都涉及不同形式数据的收集：
环境： 监测和分析空气质量、天气状况和水位等环境条件。
能源： 测量与能源相关的产量和消耗数据。
位置和地图： 用于城市规划、导航和其他基于位置的服务的地理信息收集。
供应链： 收集和验证信息，例如可持续性声明、生产材料来源，以提高供应链的透明度。
智能环境： 监测交通状况、污染水平或人流等数据。
移动性： 收集交通相关或车辆相关数据
案例研究：Hivemapper
Hivemapper 正在构建一个全球性的去中心化地图网络，以无许可的方式收集最新的高分辨率数据。Hivemapper 依赖贡献者社区使用车载摄像头收集 4K 街道级图像。贡献者范围从拼车司机、送货司机到业余爱好者。此外，一组名为“AI 训练师”的人员与 Hivemapper 的地图 AI 引擎合作，参与图像分析并将它们转化为客户所需的宝贵信息。
网络原生代币 HONEY 用于地图数据消费者（例如公司）支付数据使用费。贡献者也因其服务获得 HONEY 代币奖励，从而激励他们扩展网络。实际上，贡献者分享了因地图数据需求而创造的价值。
图 11：贡献者如何参与 Hivemapper 的图示
资料来源：Hivemapper，币安研究院
Hivemapper 覆盖了 1,920 多个地区，绘制了除南极洲以外的所有大陆的道路。具体来说，它绘制了超过 112M 的道路公里，其中包括超过 7.2M 的独特道路公里。总道路公里数与唯一道路公里数的比率表示覆盖频率，并由于重复收集数据而转化为更高的准确性。Hivemapper 声称，该网络查看位置的频率是 Google 街景等其他服务的 24 到 100 倍。
Hivemapper 的广泛覆盖得益于遍布不同国家/地区的 38.5K 贡献者的全球网络。与其他 DePIN 项目的趋势类似，我们也观察到最近几个月 Hivemapper 上的活动有所增加。例如，最近每周新贡献者的数量有所增加。
图12：近几个月来每周新增贡献者的数量有所增加
资料来源：Dune Analytics （@murathan），截至 2024 年 1 月 17 日
数字地图市场的机遇巨大——据估计，2023年该市场规模为183亿美元，预计到2033年将达到731亿美元。尽管像谷歌和苹果这样的大型科技公司考虑到其规模和无处不在的影响力可能会保持主导地位，但Hivemapper提供了一种利用众包资源提供更精确数据的替代方案，通过频繁的数据收集。通过提供最新的地图，Hivemapper还开辟了使用新解决方案不可能实现的新用例。这包括利用Hivemapper获取家居外部条件的新鲜数据以供家庭保险公司使用，以及为自动驾驶车辆开发人员提供最新的道路信息和施工区域的认知。Hivemapper的Bursts功能还允许地图数据的使用者根据需求请求新鲜数据，进一步增加了网络的效用。
关键主题和挑战
在本节中，我们将探讨 DePIN 项目的潜在未来轨迹，并讨论它们为实现更广泛采用而必须克服的一些挑战。
关键主题
展望未来，我们预计会有几项值得关注的发展。
◆ DePIN与传统基础设施参与者共存：考虑到后者拥有大量的资本资源和成熟的基础设施，DePIN在短期内不太可能取代传统网络。尽管如此，DePIN能够实现由闲置资源驱动的共享经济，并允许在传统参与者在财务上不可行的情况下实现最后一英里的覆盖，DePIN提供了一种可行的解决方案，可以扩大当前的格局。因此，更有可能的情况是DePIN网络与传统基础设施参与者共存，补充任何最后一英里的覆盖范围，并提供允许较小的实体或个人参与基础设施建设的解决方案。
◆ 为 Web2 前端提供动力的 DePIN：不可否认，对于普通大众来说，直接与 DePIN 交互在技术上可能过于复杂，并且与现有的 Web2 服务相比，这可能是采用速度相对较慢的一个因素。除了专注于改善用户体验和用户界面外，我们还希望 DePIN 项目能够与传统玩家或 web2 公司合作，以扩大其影响力。实际上，用户可能会与 Web2 前端进行交互，而不知道底层后端利用了 DePIN 和区块链技术。这可以降低陡峭的学习曲线和与加密货币相关的感知风险，使 DePIN 产品的使用与 Web2 领域的产品一样用户友好，但具有成本效益和透明度的额外优势。
◆ 提高代币效用和可组合性：大多数 DePIN 代币主要用作访问项目服务的付款媒介。虽然这提供了基本的实用性，但区块链技术最引人注目的方面之一是它在更广泛的链上生态系统中的可组合性，尤其是在 DeFi 中。用户能够获得额外的收益或使用他们获得的代币探索不同的用例，可以进一步增强参与 DePIN 项目的吸引力。
Filecoin的Filecoin虚拟机和BNB GreenField与BNB Chain的内在集成就说明了这种潜力。这些项目超出了仅使用 FIL 和 BNB 进行数据存储的基本效用，
为用户提供在更广泛的生态系统中参与其代币的机会。尽管这些扩展用途还处于早期阶段，但它们暗示了潜在的未来方向，可以刺激 DePIN 项目的增长和普及。
挑战
尽管 DePIN 项目具有透明且可验证的系统，但并非没有影响其大规模采用的挑战。
◆ 价格波动影响供需动态：代币固有的价格波动可能会阻止一些人参与 DePIN 项目。鉴于供应方贡献者以项目原生代币的形式获得补偿，价格波动引入了可能影响其盈利能力的不确定性因素。尽管对冲策略可能会缓解这个问题，但对于不太复杂的网络参与者或市值较小的代币来说，这可能不可行。
这也影响了等式的需求方，考虑到代币用于支付网络服务。代币价格的快速飙升，而服务价格没有相应的调整，可能会阻止潜在用户。因此，精心设计的代币经济学和运营模式对于降低价格波动至关重要。
◆ 用户主要受利润驱动：尽管DePIN项目有明确的价值主张，但其原生代币的性能在吸引和留住用户方面仍然起着至关重要的作用。当代币价格处于上升轨道时，通常更容易吸引更多有兴趣参与上涨的用户。相反，在熊市中，代币价格和盈利能力的下降可能会导致网络参与者退出项目。对于市值较小、流动性较薄的代币来说，这种情况尤其具有挑战性，可能导致恶性螺旋式下降。
克服这一挑战并非易事，但能够提供有价值的服务并符合产品市场需求的项目将吸引更广泛的受众，而不是那些以利润为导向的受众。
◆ 缺乏公众意识：意识对于采用DePIN产品至关重要。虽然这些项目通常提供的服务比中心化替代方案更透明，有时更具成本效益，但它们在加密行业之外并不为人所知。这种有限的意识可以归因于普通民众对区块链技术的不熟悉和数字资产的复杂性。因此，目前只有一小部分人欣赏这些去中心化服务的优点。
结束语
DePIN 项目利用分布式和透明的系统来增强基础设施的可扩展性和效率。这种方法符合加密行业的原则。通过利用代币经济学，DePIN可以预测存储容量和计算能力等众包资源，从而消除了对大量初始资本投资的需求。它们在各个领域的潜在应用预示着一个巨大的潜在市场。
然而，在实现广泛采用方面仍然存在挑战。在短期内，完全取代中心化对应物的可能性不大，我们很可能会看到一个中间地带，即DePIN和传统基础设施提供商共存。展望未来，实现更无缝的用户体验和扩展 DePIN 代币的链上用例是需要监控的关键趋势。虽然我们预计随着行业的发展，DePIN项目的数量会增加，但其最终的长期可行性和成功取决于现实世界的适用性，尚未经过彻底的实战测试。
