时间：2023-05-19|浏览：183
DePIN是Decentralized Physical Infrastructure Networks的简称，顾名思义也就是“去中心化的网络硬件基础设施”。实际上这种去中心化的硬件设施在很早以前就有模糊的概念的实际的应用，例如比特币矿机实际上就是一种去中心化的硬件网络，而web2世界的电网管理系统也涵盖一定的去中心化硬件设施理念。
为了准确定义这篇文章中DePIN的概念，我们采用Messari（https://messari.io/report/the-depin-sector-map）对于DePIN的解释：一种采用区块链技术，通过代币激励的方式，以无需许可、无需信任和可编程的形式来协调多个个体单位的物理硬件设施。DePIN也可以被描述成Proof of Physical Network (PoPW)或Token Incentivized Physical Infrastructure Networks (TIPIN)。用简单的话来说，就是由代币激励来进行管理的无数个单体硬件所组成的一个网络，而这个网络可用来服务于某些具体的项目。
从广义上来看，DePIN涵盖的范围实际上非常广。PoW矿机就是维持区块链网络运营的硬件设施，但是随着传统PoW的模式逐渐被淘汰，矿机并不在本文的讨论范围之内，本文将更专注于在区块链网络之上提供具体服务的硬件网络，而不是区块链网络本身。从另一个角度来看，整个web3世界都是构架在DePIN网络之上的，因为每一个节点的运营都是基于个体单位租用各自的服务器来实现的。在厘清了这两个逻辑之后，我们可以更加专注于本文的研究方向：非区块链网络本身所涵盖的，提供额外toB或toC的服务的，但是用区块链网络来管理和协调的，硬件设施所形成的网络。
图1
如图1所示，整个DePIN纵向生态链相比一般web3项目要更为复杂。在上游里，项目方需要考虑硬件设备的制造商选择，特别是涉及到高精尖的传感设备和芯片的项目，需要在成本、质量、规模化生产等角度选择适合的合作伙伴。在中游里，项目方需要考虑硬件设备的使用场景以及与相应第三方服务商/载体的集成，这就对用户自身的条件形成了门槛，例如网速、电能、无人机驾驶等资源的必要性使得用户的使用成本整体偏高。在下游里，项目方更要结合项目需要建立相应的集成平台并且设计符合飞轮效应的经济模型，这对项目方的认知和经验形成了较高的考验。总的来说，一个完善的DePIN项目是一个更加复杂、综合性更强的web3项目。
一个DePIN网络构建的基础机制是个体硬件单位通过出租硬件所提供的服务来获得回报。而将这个机制形成一种全球网络状的去中心化网络则需要代币经济在其中发挥作用。因此，整个经济流转的模式可以归结为图2。这种机制本身已经与传统的硬件行业产生了差别，传统的中心化硬件服务商往往需要一笔较大的前期资金来采买或建设硬件设施，而收益则取决于未来的订购订单。这种模式只能由财大气粗的大企业或政府财政主导的项目来承担其潜在风险和面临的竞争，而中小企业几乎无法参与。而DePIN在早期boot-strap期间就是一种螺旋上升式的动态机制，用户、提供商、平台三方都能在承担相对较小的风险的前提下参与并逐渐壮大。这其中最关键的就是代币激励的高度动态性所起到的协调作用，平台可以基于供给双方的数据设计一次性奖励、Staking APR等参数来做到动态平衡。
图2
举个例子来说，Render Network是一个去中心化的GPU渲染服务撮合平台，将执行渲染作业的用户与具有空闲GPU的用户链接起来。在代币激励机制上，Render Network首先根据其在渲染行业的经验设计了基于OctaneBench (OB)的渲染力单位标准，并基于这个标准将参与的空闲GPU用户分为3个层级，3个层级根据GPU渲染速度的不同来区分。100RNDR token可以支付2,500 OBh-20,000 OBh(取决于所采用的GPU级别），具象来看就是100RNDR token使用1个RTX 2070显卡50-100小时或者使用10个RTX 2070显卡5-10小时，这就是一个最简单的初始代币激励模型。在通过早期的用户积累之后，Render Network就逐渐开始进入第4步，也就是平台进一步优化和维持代币收益平衡点。在优化上，Render Network主要从可规模化的角度出发，例如降低排队时间的优化算法、建立本地API来提升上传和工作效率。而在代币收益平衡上，RNDR network在2023年2月投票通过了Burn-and Mint Equilibrium (BME)模型。
图3
这个模型的本质是用户在购买GPU渲染服务时通过RNDR token购买，然后所用的token在任务完成后被销毁，而服务提供者的奖励则采用新产出的token来发放。新发放的token将不仅仅根据任务完成一个指标，还会包括客户满意度等并整体综合发放。这样一来，RNDR token在整个经济体中有了消耗的场景，同时供需关系上可以根据销毁的代币和新铸造的代币之间的算法来调整平衡度，整个商业模式也从简单的C2C逐渐演变成更有管理度的B2C。
DePIN这个概念的提出就是因为其意义与价值深远，无论对于未来的web3行业形态亦或是技术革命、经济革命的理论发展都具有意义。
单位成本与规模效应
DePIN的这种crowdsourcing模式可以降低整体的成本（或者说将成本分散化）,并且能够在短时间内快速规模化。在之前的文章中我们提到（链接），Filecoin和Arweave这样的去中心化存储平台相比Amazon S3的存储价格可以便宜几十倍到上百倍，而helium提供的热点信号和Render Network提供的GPU渲染服务都比传统的中心化服务商有价格优势。Helium的LongFi协议辐射范围是Wifi的200倍，而1个需要接受数据包的设备如果每1小时更新一次，一年的总费用是0.09美元。相比之下，使用例如AT&T这样的大型信号服务商的总费用约是36美元。另一方面，DePIN在其他方面的成本也有所降低，包括人力成本、厂房成本、运维成本等都由于其去中心化的特性而几乎不再存在。本质上来说，DePIN的轻资产模式是对传统ICT行业重资产模式的一种破坏式创新。
但是，硬币的另一边则是不稳定性和安全风险。一个完全permissionless且依靠代币激励对节点进行管理的硬件网络，至少到目前为止只是一种理想化的构想。在实际应用上，可能会碰到方方面面的问题：代币浮动导致的收支不平衡而最终达到“关机价”，引发死亡螺旋；单个节点的不专业性导致的误操作，引发故障；节点作恶行为、黑客问题等等。因此，要解决这些问题对于项目方团队的业务能力有较高要求，同时也需要整体区块链基础设施的进一步完善。可以预见的是，不同级别的需求对应不同级别的服务商，有高安全性和稳定性需求的业务采用中心化大服务商，而高频次低要求的数据服务需求则可以采用DePIN。换句话来说，DePIN的意义就如同DEX对于传统金融的意义一样。
闲置资源再利用
DePIN可以将分散的闲置资源集中起来并提供给最需要、最有价值的业务。这个话题实际上非常有趣，因为闲置资源再利用可以说是创造了额外的市场和价值，同时又可以带动个人产生额外的收入。从目前主流的DePIN项目来看，收集的闲置资源主要是四块：硬盘存储空间、通信流量、GPU算力、能源。但是理论上来说，我们可以想象未来更多的类似闲置资源是可以被集中再利用的，例如摄像头、屏幕、脑力等等。这实际上是数字信息领域的一次全球化共享经济尝试，其本质与金融领域的闲置资金理财和运输领域的闲置车辆租赁异曲同工。
但这种闲置资源再利用的模式是否是未来经济发展的必要性因素？闲置的GPU、硬盘空间或WiFi的确在非正常使用或工作的时间是闲置的，但是完全覆盖所有硬件的满负荷工作是我们未来希望形成的一种状态吗？这些其实是更深层次的伦理问题。一方面来说，这种大范围的共享经济模式建立的基础是信用，因此代币激励的设计上由任何的差错都会导致小部分人利用漏洞来获益，受到损失的则是大部分参与者和用户。另一方面来说，大规模的接入硬件接口会带来各方面隐私性的降低和数据泄露问题。因此，在现有的基建环境下，DePIN并不适用于所有人都参与，其市场规模的上限也相较非数字信息领域的共享经济要低。
区域性效能
区域性效能指的是通过分布式的硬件可以提供相比中心化硬件服务商更高的短时效能，主要场景是游戏渲染和计算。这一特点目前还没有被证实且大规模应用，但是仍然值得我们去思考其意义。目前的多人链游场景下，当成规模的用户同时在线时需要调用公共RPC节点来进行智能合约读取等执行层面的任务，而当节点进入过载状态时就会造成延迟甚至是宕机。这个问题本身是区块链规模化应用的一个技术壁垒，而目前也有一些针对性的举措，例如Altlayer采用的执行环境租用，L2s，gamefi专用服务器等。而一些DePIN项目也在尝试通过密度更高的硬件网络来解决这样的问题。以exaBITS为例，当其云计算硬件布局的密度足够广之后，就可以针对游戏玩家所在的地理位置即时调用就近的服务器，从而将成千上万玩家的计算或渲染需求以更平均的方式发布并解决。同理，当GPU渲染或AI计算等大规模计算需求产生时，在DePIN网络中相应的一批硬件也可以短时满足需求。从理论角度来说，DePIN所铺设的高密度、分散化的硬件可以即时满足短时高计算量的任务需求，从而形成区域性的效能提升。当然，这只是一种理想状态下的假设，专业游戏服务器的分布程度可能达到一定的广度就可以满足全球玩家的需求，而DePIN这种综合性计算硬件所带来的游戏体验也并不一定就比想象中的好。无论如何，DePIN给我们带来的想象空间是巨大的，未来更大的冰山会逐渐浮出水面。
DePIN赛道是一个特殊的赛道，一方面是因为这个赛道的范围非常广泛，另一方面因为很多相似或类似的项目都可以大致归类为DePIN。本文以Messari的DePIN Sector Map为基础，用更加详细和立体的拆分逻辑试图将这个赛道描述的更加清晰。
图4
生态位维度
首先，DePIN赛道里最重要的一个分类维度是：区块链网络自身的一部分和利用区块链技术来实现新业务这两个维度，而这个维度是Messari报告中没有提及的。区块链网络生态中有两个部分是可以被DePIN采用并优化的，一部分是数据存储、调用、归档，一部分是L3扩容的可能性。在数据存储部分，以Filecoin和Arweave为代表的独立存储层已经成为了主流范式，而这类项目所构建的去中心化存储节点就是一种DePIN形式。另一部分是一些尝试通过租用外部通信网络或GPU网络来提升效能的L3层，这些L3层更偏向于定制化的解决某个具体问题，但是在解决问题的过程中的确调用了区块链网络外部的硬件设施，所以也可以归类为DePIN。这两种DePIN的项目是为了解决一个或多个区块链生态自身的需求的，也可以说是区块链底层网络的组成部分。而另一个维度则是建立在底层区块链网络之上，采用Blockchain as a Service的方式构建的新业务，例如物联网、云计算、能源存储、交通数据、地理和天气数据、图片和视频处理等，这一类项目都是以区块链作为协调和管理网络来连接硬件设施提供方和需求方的模式，是第二类维度。
设备维度
其次，DePIN赛道可以拆分出设备的维度。整体上来看，目前DePIN里涉及到的硬件设备以PC或手机自带的硬盘、数据库、服务器、通信信号、GPU为主，而不同类别的传感器和项目定制的硬件则是另一块市场。以Helium为主的定制化硬件模式曾经一度风靡全球，而如今却陷入到饱受质疑的漩涡。根据@Liron爆料的数据，Helium在2022年6月的数据服务端收入仅为6500美元，但是全球布局的热点却高达90万个，这种提供商和用户需求的巨大不平衡也导致HNT代币的价值一路下滑（既然没有额外的收入来源，只能通过代币激励的减少来维持平衡）。Helium的硬件产品和理念是没有问题的，问题的核心在于：定制化硬件模式涉及到上游生产商，上游生产商的利益目标是售卖更多的设备，而Helium平台的利益目标也是某种程度上通过售卖设备和注册赚取费用，在没有外来收入的情况下，只能由现有的设备购买者或新的设备购买者来输血，这完全违背了DePIN网络的初衷。目前，Helium在尝试建立一个可以兼容第三方无线网络（5G, WiFI, CDN, VPN)的“network of networks”,但目前的效果未知。
从Helium的案例可以看出，定制化硬件这种偏重的模式一旦在布局和发展节奏上把握不好，就会造成死亡螺旋。另一些比较有创新性的设备包括Spexigon的无人机拍摄、Geodnet的空间气象站等，都充满了想象力。但是在考量这些项目的成功概率时，我们应该重点关注几个指标：1. 购买硬件的成本和回本周期，项目方是卖硬件为主还是提供服务为主？2. 是否有确凿的、已经在合作的服务购买商在使用该网络？3. 硬件本身是否与家庭环境匹配且不消耗过高的资源？
领域维度
最后，DePIN赛道还可以从领域的维度来拆分，也就是具体提供什么类型的服务。以Helium为主的物联网和无限通信领域是一块，以GPU渲染和视频转码为主的GPU领域是一块，以各类传感器为主的real-life数据、影像收集是一块。Hivemapper以行车记录仪为硬件设备建立地图数据的更新机制，Spexigon以无人机摄像头为硬件设备建立高清、立体图片库，而DIMO则是以汽车为硬件设备建立一套车联网信息系统。这些项目都有一个共同的特性：需求量未知。在目前较完善的web2生态中，一些诸如地图、照片拍摄、汽车信息等都可以被非常多的web2产品部分替代或完全替代，而这些项目唯一的优势就是用户可以获得代币激励。代币激励不是web3的全部，DePIN时代的意义就是通过硬件设施将现实生活与web3连接起来从而让web3更好地与人们的生活结合，而真正让DePIN的需求爆发可能仍需等待更好的时机。
为了充分了解DePIN项目的发展现状，我们从两个最头部的项目——Helium和Render Network的最新进展和社区反响进行分析，并试图找出潜在的发展瓶颈。
Helium在2021-2022年就完成了超过3亿美元的融资，并且在早期的设备销售还一度达到FOMO的情绪。截止目前（2023年5月），Helium在全球已经部署了46万个热点，网络覆盖了192个国家和77,000个城市，并且每天还在不断新增热点。然而就是在如此完美的开局之后，Helium的社区口碑却高开低走，完成了从“一机难求”到“低价贱卖”的剧情反转。其中出现的主要问题包括：
1. 矿工收入问题。均价500美元左右的矿机目前的HNT收入在20美元/月左右，收益和成本极度不平衡。当然在Helium迁移到Solana并转换了新的IOT代币收入后，一些矿工的情况略有改观，但仍然离预期差距较大（如图5所示）。根据Heliumtracker.io最新的数据统计，近期的平均每个hotspot单日收入在0.2美元左右，而5G网络的$MOBILE单日平均收入在3.6美元左右，不过5G网络的热点覆盖需要更高的要求。
图5
2. 专业矿工入场不占优势。要运营一个成熟的矿工网络不仅需要普通爱好者，也需要专业的矿工团队参与。而Helium的Proof of Coverage机制需要保证热点之间保持500-1000米的距离，也就是对密集部署不友好，这也导致了专业矿工团队传统的密集部署矿机的模式无法在helium项目中发挥优势。
3.Helium在今年4月20日迁移至Solana网络，从此转变成了一个偏向于应用层网络的项目。然而Solana本身的口碑和FTX暴雷事件都变相给Helium带来的负面影响，而Helium放弃L1层网络建设的发展方向也让一些社区骨干脱粉。从Helium的官推来看，迁移带来的好处是交易费用降低，市场整合能力更强，开发语言变换吸引更多的开发者（原来是冷门的Erlang)，但是最大的问题就是降低了Helium网络独特的吸引力，从L1级别的项目转变成一个Solana的生态项目。
从目前的最新社区反馈来看，这次迁移给普通参与者带来了诸多的技术问题，例如IOT到HNT的转换，收不到奖励等问题，这对于新用户参与和老用户留存都是不利的因素。总的来说，Helium是DePIN赛道的先行者，也曾经一度引发较高的热度和潜在的范式革命，但以Helium目前的运营状况来看还无法验证DePIN的未来价值。
Render Network的母公司OTOY是渲染软件的头部项目，其web2产品Octane已经被包括迪士尼、音乐制作人等电影和音乐领域的项目所采用。而Render Network的项目理念是为未来的元宇宙提供更高数量级的去中心化渲染支持。从需求的角度来说，Render Network对于未来元宇宙中一切需要渲染的项目（dynamic NFT, metaverse gaming )是提供刚需的，而Helium更像是主动在创造需求。如图6所示，Render Network在2021年和2022年完成了600万和940万次的Frames，并且$RNDR在其中也不断流转。
图6
从近期的项目动态来看，项目方做出的调整都是有利于项目的长期发展的：
1. RNP-001提案通过了前文提到的BME代币模型，对于代币的流通性和供给-需求平衡性上带来大幅提升，虽然只是理论上的经济模型优化，但从$RNDR的价格走势来看对于社区信心的提振还是有较大影响力的。
2. RNP-002提案通过了迁移至Solana的决定，并阐释了主要的考量点：开发者社区、TPS、流动性、交易费用、编程语言、智能合约整合性等，这个提案也是从项目未来的扩容能力考虑，最终获得了99.26%的投票。在RNP-002提案通过后，社区满意度和代币价格都正向提升（代币价格两天内涨了43%），也证明了Render Network与社区间良好的关系。
3. RNP-003提案通过了Render Network Foundation对于未来发展所需要的团队扩张和Grants的代币使用权利，这个提案也获得了高达99.9%的投票通过率。Render Network在确保参与者获得足够奖励的同时征用一部分新产出的代币用来发展项目生态，对于项目长期的生态建设是符合社区利益的。
总的来说，Render Network既有OTOY这样业界经验丰富的母公司支持，又有符合web3精神的基金会和代币机制，同时也能平衡项目发展与社区利益并与社区之间的关系维护良好，可以被认为是目前DePIN赛道的标杆项目。
DePIN赛道是一个既可以是“新瓶装旧酒”的赛道，又可以是完全突破产业边界的想象力赛道。基于去中心化存储和计算的硬件网络仍然是整个web3生态的重要底层基础设施，同时也能为应用层提供成本更低的后端设计。而以GPU和传感器为主的硬件设施网络则在尝试建立全新的服务租用与撮合市场。
在未来，值得我们关注的重点方向包括：
1. 泛娱乐DePIN
以Gopro和AR眼镜等可穿戴硬件组成的泛娱乐DePIN网络是一个具有想象力的赛道。娱乐升级的本质是体验升级，而基于DePIN的泛娱乐网络不仅可以提升娱乐的沉浸式参与度（供应层），也可以带来更立体和动态的娱乐方式（需求层）。这里面会涉及到的产业包括体育、直播、游戏、媒体等，如何将DePIN与这些领域结合起来并打造正向飞轮的模式值得我们期待。
2. Real-world数据
DePIN给社会带来的价值离不开数据要素的运用。从目前的发展趋势来看，传感器作为real-world数据输入与输出的端口已经形成了与气象数据、运动数据、图像数据的交互机制，而未来更多类型的数据可以通过更多的方式被捕获。另外，一些real-world数据是难以通过中心化系统来捕捉的，DePIN去中心化的性质可以更有效地捕捉那些分散却重要的数据，而这些数据的存储、使用、转化等后续流程又会逐步衍生出一条完整的产业链，因此其市场规模的想象力空间较大。
免责声明：本研究报告为作者结合公开信息整理分析的独立观点，仅供参考和交流，不构成财务、投资或任何其他建议。
文章来源：https://mp.weixin.qq.com/s/_uagOV-8dxNMktG99bhMpQ
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