Analyse de Cellula : un protocole d'émission d'actifs ludifié rendant hommage au minage POW
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Analyse de Cellula : un protocole d'émission d'actifs ludifié rendant hommage au minage POW
Par rapport à la chaîne industrielle des mineurs de BTC, la solution de Cellula constitue une expérience sociale plus intéressante.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesAuteurs : Nickaqiao & Faust, Geek Web3
Depuis que les actifs ERC-20 ont envahi l'écosystème blockchain en 2017, le Web3 est entré dans une ère de faible seuil pour l'émission d'actifs. Divers projets ont lancé des jetons personnalisés ou des NFT via des méthodes telles que l'IDO et l'ICO, la plupart souffrant de forte centralisation ou de manque de transparence, entraînant fréquemment des « rug pulls ». Ces pratiques ressemblent désormais à des moissons automatiques, transformant souvent les ICO et IDO en simples moyens pour tondre les investisseurs.
Aujourd'hui, les modèles classiques d'IDO et d'ICO ont clairement révélé leurs défauts en matière d'équité. La communauté aspire depuis longtemps à un protocole d'émission d'actifs plus juste et fiable, capable de résoudre les nombreux problèmes lors du TGE (Token Generation Event) des nouveaux projets. Bien que certains projets novateurs aient proposé individuellement leur propre « modèle économique équitable », ces tentatives n’ont généralement pas été généralisées et sont restées cantonnées à des cas particuliers plutôt qu’à un protocole abstrait et universel.
Alors, quelle forme pourrait représenter une méthode plus équitable et fiable de distribution d’actifs ? Quelle solution pourrait servir de protocole généralisé ? Cet article présente Cellula, une réponse innovante à ces questions. Ce projet met en œuvre une couche de distribution d’actifs simulant le mécanisme du POW, utilisant une preuve de travail virtuelle (vPOW) pour transformer le processus de distribution en une activité similaire au minage, s’inspirant ainsi du modèle de distribution du BTC afin d’atteindre une plus grande équité.
Bien que considéré par beaucoup comme un jeu GameFi, puisque les récompenses distribuées peuvent être configurées pour tout type de jeton, Cellula pourrait théoriquement fonctionner comme une plateforme de distribution d’actifs avec effet POW, offrant de nouvelles perspectives et possibilités au Web3, allant jusqu’à mériter l’appellation d’« expérience sociale hommage au minage du BTC ».
POW et vPOW : une loterie à résultat imprévisible
Que ce soit le véritable POW, le POS ou la vPOW dont nous parlons ici, ils reposent tous fondamentalement sur un algorithme dont le résultat est imprévisible ou difficile à prédire, servant ainsi de système de « tirage au sort ». Les mineurs BTC doivent construire localement un bloc satisfaisant certaines conditions techniques, puis le soumettre aux nœuds complets du réseau pour validation consensuelle, afin de recevoir la récompense de création de bloc. Ces conditions exigent notamment que le hachage du bloc remplisse des critères spécifiques, par exemple commencer par six zéros.
Étant donné que le résultat du hachage est imprévisible, obtenir un bloc conforme nécessite de modifier continuellement les paramètres d’entrée de l’algorithme, un processus exigeant une recherche exhaustive coûteuse en ressources matérielles pour les mineurs.
En résumé, le minage BTC utilise l'imprévisibilité de l'algorithme SHA-256 pour créer un système de « loterie » auquel participent tous les mineurs du réseau. Cette conception, payée au prix de l'énergie électrique, garantit une participation formellement sans permission (permissionless).
De plus, le POW constitue une méthode de distribution plus équitable : il est bien plus difficile pour les équipes projet de contrôler le marché sur les blockchains POW que sur les blockchains POS. En revanche, dans de nombreuses blockchains POS ou solutions ICO/IDO, les cas de manipulation par les équipes projet sont monnaie courante.
(Solana, manipulée par FTX, a augmenté d’environ 500 fois entre 2020 et 2021, situation très défavorable pour les validateurs entrant tardivement)
Par exemple, le prix du Solana a été multiplié par près de 1000 entre 2019 et 2021 sous l'influence de FTX et SBF. De nombreux opérateurs de nœuds Solana étaient des investisseurs précoces ayant acquis leurs jetons à coût quasi nul, brisant gravement l’équité de distribution. Même si les équipes projet conservent un certain contrôle dans les systèmes POW, celui-ci reste nettement moindre comparé au POS.
Le problème est que le modèle POW est généralement appliqué aux blockchains de base, et non à la couche d’émission d’actifs des DApps. Peut-on concevoir une solution réalisable sur chaîne capable de reproduire les effets du POW ? Si oui, on pourrait alors disposer d’un protocole de distribution d’actifs plus équitable et fiable que les modèles ICO/IDO centralisés. Combiné à des scénarios ludiques, cela permettrait de créer des jeux GameFi intéressants (bien que les applications ne se limitent pas aux jeux, mais puissent aussi servir de modèle équitable pour d'autres projets).
La question centrale devient donc : comment simuler efficacement l’effet du POW au niveau de l’émission d’actifs sur chaîne ? Dans le projet GameFi Cellula présenté ici, c’est l’algorithme célèbre du « Jeu de la vie de Conway » qui est utilisé pour attribuer de la puissance de calcul à des entités numériques virtuelles appelées « BitLife ». L’analogie serait celle de personnes cultivant des colonies cellulaires dans des boîtes de Petri : plus il y a de cellules vivantes dans votre boîte au fil du temps, plus votre puissance de minage calculée sera élevée, augmentant vos chances de gagner des récompenses.
Autrement dit, Cellula remplace le calcul de hachage traditionnel du POW par un autre type de calcul également imprévisible, modifiant ainsi la nature du « travail » dans la « preuve de travail ». Dans cette logique, l’objectif est d’obtenir une boîte de culture (BitLife) contenant le plus grand nombre possible de cellules vivantes. Or, simuler l’évolution des états de BitLife requiert des ressources informatiques. Il s’agit fondamentalement de substituer l’algorithme de hachage du BTC par l’algorithme spécifique du Jeu de la vie de Conway, ce qu’on appelle vPOW (Preuve de Travail Virtuelle).
Examinons maintenant plus en détail la conception du mécanisme vPOW. Il faut reconnaître que de nombreux aspects sont fascinants. L’un des objectifs de Cellula est, en effet, de simuler sur chaîne la chaîne industrielle des machines minières BTC via les transactions de NFT.
Cœur de la vPOW : le Jeu de la vie de Conway et les BitLife
Avant d’explorer les mécanismes de Cellula, examinons l’élément central de la vPOW : le « Jeu de la vie de Conway ». Ce concept remonte à la notion d’« automate cellulaire » introduite par von Neumann en 1950, avant d’être formalisé en 1970 par le mathématicien John Conway, qui utilisa cet algorithme pour simuler l’évolution naturelle de la vie.
Imaginons une boîte de culture divisée en une grille bidimensionnelle de petites cases. Après une « configuration initiale » où certaines cellules vivantes occupent des cases, leurs états (vie/mort) évoluent progressivement dans le temps, formant des structures complexes (pensez à la prolifération de moisissures). Il s’agit essentiellement d’un jeu sur grille 2D aux règles simples :
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Chaque cellule possède deux états : vivante ou morte. Comme dans le démineur, chaque cellule interagit avec ses huit voisines immédiates (sur l’image, noir = vivant, blanc = mort) ;
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Si une cellule vivante a moins de deux voisines vivantes (0 ou 1), elle meurt (isolement) ;
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Une cellule vivante avec exactement deux ou trois voisines vivantes reste vivante ;
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Une cellule vivante entourée de plus de trois voisines vivantes meurt (surpopulation) ;
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Une cellule morte ayant exactement trois voisines vivantes devient vivante (reproduction).
En résumé, en définissant un motif initial sur la grille 2D, les états cellulaires évoluent itérativement selon ces règles, produisant une infinité de résultats variés. On peut même simuler un ordinateur complet avec ce jeu.
Par exemple, l’état vivant/mort d’une cellule correspond aux bits 1/0. Le motif initial agit comme un « paramètre d’entrée », chaque cellule représentant un bit. L’évolution de ces états constitue le processus de calcul, et l’état final après plusieurs générations est considéré comme la « sortie ».
En configurant correctement le motif initial, le Jeu de la vie peut produire un résultat spécifique après plusieurs générations. Étant donné l’immensité des configurations possibles, on peut exploiter cette propriété pour simuler un tirage au sort. Par exemple, fixer une condition : chaque joueur choisit aléatoirement un motif initial ; après 100 générations, les propriétaires des boîtes répondant à un certain critère obtiennent une récompense. Cette logique rapproche directement Cellula du minage BTC :
« Le système précise quel type de sortie est valide. Les participants fournissent des valeurs initiales aléatoires à l’algorithme, cherchant à obtenir une sortie conforme. » Comme le nombre de combinaisons initiales est quasi infini, seul un effort considérable permet d’obtenir un résultat gagnant – voilà précisément la logique de la preuve de travail : une récompense exige un effort mesurable.
Après avoir compris les bases du Jeu de la vie et de Cellula, examinons les détails concrets. Cellula divise la « boîte de culture » en 9×9 = 81 cases, chaque case pouvant contenir une cellule vivante ou morte (bits 1 ou 0). Ainsi, le nombre total de motifs initiaux possibles est de 2^81 – un nombre astronomique, équivalent au carré d’un trillion.
Les joueurs doivent donc choisir un motif initial (paramètre d’entrée) pour leur boîte. Un BitLife représente physiquement cette boîte (sous forme de NFT), composé de 81 cases, chacune pouvant contenir une cellule (vivante ou morte, les cases vides étant considérées comme mortes). Chaque groupe de 3×3 = 9 cases adjacentes forme un BitCell. Un BitLife est constitué de l’assemblage de 2 à 9 BitCells (si moins de 9 BitCells sont assemblés, les espaces vides sont considérés comme des cellules mortes).
Un BitCell (grille 3×3) possède 2^9 motifs initiaux possibles. Le joueur doit sélectionner aléatoirement plusieurs BitCells de différents motifs et les combiner pour former un BitLife. En termes simples, il s’agit de choisir un motif initial aléatoire pour sa boîte de culture. Avec 2^81 combinaisons initiales possibles – un nombre gigantesque – l’espace de choix est immense, comparable au recours au SHA-256 dans le minage BTC.
L’état cellulaire d’un BitLife évolue avec la hauteur du bloc. Cellula attribue la puissance de calcul en fonction de l’état du BitLife à différentes hauteurs de bloc. À une hauteur donnée, plus un BitLife contient de cellules vivantes, plus sa puissance de calcul est élevée – créant ainsi une « machine minière virtuelle ».
Prenons un exemple concret : les participants Cellula doivent explorer hors chaîne les 2^81 motifs initiaux possibles, prédire leur évolution, et vérifier s’ils répondent aux critères de récompense. Supposons que la hauteur actuelle soit 800, et que le système exige : à la hauteur 1000, le BitLife avec le plus grand nombre de cellules vivantes obtiendra la meilleure récompense. L’objectif du participant devient clair :
À la hauteur 800, je dois acquérir un BitLife dont le motif assurera, à la hauteur 1000, un nombre supérieur de cellules vivantes par rapport aux autres BitLife.
Telle est l’essence du jeu Cellula : concevoir ou acheter un BitLife maximisant les chances de récompense. Ce mécanisme revient à autoriser les petits et grands investisseurs à concevoir eux-mêmes des machines minières, puis à vendre ou acheter ces machines entre eux. Concevoir sa propre machine implique de simuler hors chaîne l’évolution des différents motifs BitLife, ce qui consomme des ressources informatiques. Acheter une machine tierce revient à acheter un BitLife avec un motif donné, mais nécessite aussi une analyse préalable de son évolution future – donc des calculs hors chaîne. C’est là un aspect particulièrement intéressant du design de Cellula.
Après avoir saisi le mécanisme central, examinons d’autres détails : les cellules vivantes d’un BitLife peuvent déborder de la grille initiale 9×9, permettant un nombre de cellules vivantes bien supérieur à 81, sans limite spatiale. Comme illustré, si un BitLife voit ses cellules actives croître, sa puissance de minage augmente ; inversement, un mauvais choix initial réduit progressivement le nombre de cellules vivantes et donc la puissance.
Le système distribue toutes les 5 minutes des récompenses de minage (appelées « points d’énergie »), proportionnellement à la part de puissance de calcul de chaque BitLife dans le réseau.
Dans Cellula, la création d’un BitLife équivaut à « fabriquer » une nouvelle machine minière. Comme mentionné, un BitLife est un NFT. Après avoir été minté sur chaîne, un BitLife doit subir une opération de « chargement » pour activer le minage. La durée de validité d’un chargement est de 1, 3 ou 7 jours, moyennant des frais minimes, et doit être renouvelée à expiration.
Notez que pour encourager les chargements, Cellula inclut une fonction de « tirage au sort lors du chargement » : chaque chargement peut déclencher une récompense supplémentaire (distincte des gains de minage). Nous reviendrons brièvement sur ce mécanisme dans la section concernant l’algorithme Analysoor.
Selon les règles officielles, le minting des BitLife de taille 3×3 (81 cases) est désormais arrêté. Environ 1,5 million de ces BitLife ont été créés. Les nouveaux utilisateurs devront désormais les acheter sur le marché secondaire pour miner après chargement. Selon l’équipe, cette limitation vise à stabiliser l’écosystème et éviter que des « scientifiques » ne créent indéfiniment des NFT BitLife, ce qui ferait chuter la valeur des machines.
À l’avenir, Cellula introduira des rôles similaires à des fabricants de machines minières, basés sur un système de licence : ils devront miser des jetons, divulguer leurs canaux de vente, et avoir une certaine influence communautaire. Ces fabricants seront chargés de mint et vendre des BitLife de 4×4 BitCells, soit 16×9 = 144 cases. Le volume de BitLife qu’ils peuvent créer sera limité par la quantité de jetons misés.
Nous avons ainsi vulgarisé les concepts clés de la vPOW. La vPOW repose sur un modèle de calcul défini, où les participants optimisent leurs stratégies dans une compétition ludifiée de distribution d’actifs. Cellula imite le fonctionnement du marché des machines BTC, en remplaçant la tâche de calcul dans la preuve de travail. Comme la puissance de minage peut être ajustée dynamiquement, aucun BitLife n’est durablement optimal : celui dominant aujourd’hui peut être dépassé demain, générant des phénomènes émergents complexes et des stratégies évolutives.
L’algorithme de tirage Analysoor et la courbe de tarification exponentielle VRGDAs
Nous avons principalement expliqué le Jeu de la vie de Conway et les mécanismes centraux de Cellula. Examinons maintenant d’autres éléments du jeu. Comme mentionné, Cellula intègre un tirage lié au chargement, utilisant un algorithme nommé Analysoor pour générer des nombres aléatoires. Celui-ci prend le hachage du bloc comme entrée pour désigner, dans chaque bloc, le gagnant parmi les participants au chargement, instaurant ainsi un système de loterie.
Dans la conception d’Analysoor, par exemple, le hachage du bloc actuel de BNB Chain est une chaîne comme « 6mjv.... », contenant les chiffres 6, 2, 1, 6. En fonction de leur position, le premier chiffre est 6, le dernier est 6 (pair), donc on compte depuis le début. Puisque les positions sont indexées à partir de 0, le chiffre 6 correspond à la position 7, donc le 7ᵉ joueur ayant chargé dans ce bloc est déclaré gagnant. Bien sûr, la mise en œuvre peut être plus souple ; ceci n’est qu’un exemple. Cet algorithme incite efficacement les joueurs à charger fréquemment, stimulant l’activité interne du jeu.
Par ailleurs, dans le modèle économique de Cellula, un problème se pose : si un grand joueur mint un BitLife avec un motif performant, sa combinaison de BitCells devient publique, incitant d’autres à copier le modèle, risquant de nuire gravement à l’aléa du jeu. Pour contrer cela, Cellula adopte les VRGDA (Variable Rate Gradual Dutch Auctions), un algorithme de tarification développé par Paradigm, ajustant dynamiquement les prix — augmentant exponentiellement lorsque les mintages dépassent les attentes, baissant quand ils sont insuffisants.
Supposons une attente initiale de 10 mintages quotidiens d’un type A de NFT, au prix initial de 1 CKB. Au jour 5, on s’attend à 50 mintages, mais si 70 sont réalisés (objectif prévu pour le jour 7), le prix unitaire monte rapidement à 4 CKB pour freiner la demande.
Si au jour 15, seulement 120 ont été mintés (contre 150 attendus), le prix baisse pour relancer les mintages.
Dans ce scénario, si un type de BitLife est massivement minté en peu de temps, son prix augmente exponentiellement, freinant efficacement les « scientifiques ».
Synthèse : analyser Cellula sous l’angle de la stratégie des joueurs
Après avoir passé en revue tous les mécanismes clés de Cellula, examinons ce jeu novateur sous l’angle stratégique des joueurs. Dans le modèle vPOW, divers acteurs adoptent des stratégies différentes. Sur le marché primaire, par exemple, un « scientifique » peut programmer des combinaisons de BitCells pour trouver des BitLife à haute puissance, maximisant ainsi ses gains de minage. Des joueurs MEV surveillent les événements de mintage : dès qu’un scientifique crée un nouveau type performant de BitLife, ils le copient massivement.
Mais grâce à l’algorithme de tarification exponentielle VRGDA, le prix de mintage d’un type unique de BitLife peut grimper exponentiellement, limitant efficacement les comportements de type Sybil (anti-fraude). Cela permet aussi de tarifer les BitLife / machines minières : un modèle à haute puissance aura un prix de production élevé, influençant ensuite son prix sur le marché secondaire et toute la chaîne d’approvisionnement.
Par analogie avec le cycle de distribution des machines BTC : un scientifique découvre un BitLife performant, comme une entreprise de puces lançant un nouveau modèle ; les joueurs MEV qui suivent reflètent les grossistes fixant le prix initial ; le marché secondaire correspond aux petits investisseurs achetant ces équipements.
La différence majeure est que, contrairement au développement physique des machines, la découverte de nouveaux BitLife est extrêmement rapide, et accessible à tous. Tout le monde peut participer à la simulation des états, ce qui réduit considérablement le monopole du développement. « Tout le monde peut devenir scientifique » – une opportunité bien plus inclusive que dans la chaîne industrielle réelle des machines minières.
Pour l’équipe projet, utiliser un modèle de distribution type POW affaiblit naturellement son pouvoir. Ainsi, ni les scientifiques, ni l’équipe, ni les joueurs ordinaires ne peuvent contrôler le marché seuls. Une dynamique de jeu émerge entre ces trois parties lors de la fabrication et de la distribution des machines, empêchant tout monopole et instaurant un équilibre dynamique.
En somme, comparé à la chaîne industrielle du minage BTC, Cellula constitue une expérience sociale plus captivante.
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