Ulam是由清華大學(xué)高等研究中心團(tuán)隊(duì)研發(fā)的底層共識(shí)算法創(chuàng)新項(xiàng)目。是即POW，POS，DPOS， PBFT，DAG類共識(shí)算法之后的第五個(gè)在共識(shí)算法上有重大創(chuàng)新的區(qū)塊鏈項(xiàng)目。Ulam共識(shí)的靈感來自波蘭猶太人數(shù)學(xué)家斯塔尼斯拉夫·馬爾欽·烏拉姆（Stanis?aw Marcin Ulam）。Ulam的主要發(fā)明者，清華大學(xué)高等學(xué)院博士吳彥冰在研究 “區(qū)塊鏈不可能三角”與POW的能源消耗問題時(shí)受到烏拉姆的“Luck number”的啟發(fā)。發(fā)現(xiàn)利用哈希函數(shù)的特性可以創(chuàng)造出超低能耗，完全去中心化和高度穩(wěn)定性的全新共識(shí)算法。

Ulam特點(diǎn)

· 顛覆式創(chuàng)新共識(shí)

Ulam是根據(jù)節(jié)點(diǎn)的幸運(yùn)值來決定挖礦概率的，不需要進(jìn)行hash值的計(jì)算。每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)幸運(yùn)值的大小，決定擁有的隨機(jī)數(shù)的個(gè)數(shù)。節(jié)點(diǎn)的幸運(yùn)值越大擁有的隨機(jī)數(shù)越多。在每次出塊的時(shí)候被選為記賬節(jié)點(diǎn)的概率也就越高。

· 高TPS

Ulam設(shè)計(jì)的全新非交互式交易驗(yàn)證算法（NITCV），可以使TPS最低達(dá)到10000。Ulam使用知識(shí)證明的方法構(gòu)造出非交互式交易驗(yàn)證算法。普通的區(qū)塊鏈在驗(yàn)證交易時(shí)需要所有礦工都對(duì)區(qū)塊中的交易進(jìn)行驗(yàn)證，Ulam的非交互式交易驗(yàn)證算法通過礦工打包區(qū)塊后對(duì)區(qū)塊內(nèi)的交易驗(yàn)證后生成交易驗(yàn)證證明。

· Ultra Low Energy Consumption

Ulam的挖礦機(jī)制采用哈希隨機(jī)數(shù)生成，不需要尋找特定的哈希。因此，一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)和一臺(tái)普通的智能手表手機(jī)找到正確的隨機(jī)數(shù)的概率是一致的（不考慮幣零的情況下）。從而，成功地做到了超低能耗。

· 完全去中心

因?yàn)閷I(yè)的礦機(jī)在進(jìn)行Ulam挖礦時(shí)并沒有優(yōu)勢(shì)，所以在Ulam的生態(tài)系統(tǒng)中將不會(huì)有專業(yè)礦機(jī)的出現(xiàn)。而大眾會(huì)用自己日常的設(shè)備比如手機(jī)、筆記本電腦、臺(tái)式機(jī)、Pad、智能手表等進(jìn)行挖礦。由于參與的門檻低，大眾就可以高度參與Ulam節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行。

· 抗算力集中

Ulam不需要通過計(jì)算Hash原像來選出打包節(jié)點(diǎn)，因此在Ulam中并不存在算力競(jìng)賽的現(xiàn)象。Ulam通過設(shè)計(jì)的算法來計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的幸運(yùn)值，從而根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的幸運(yùn)值完全隨機(jī)的挑選出打包節(jié)點(diǎn)。

· 抗量子攻擊

Ulam采用了抗量子攻擊的簽名算法NTRU。NTRU（Number Theory Research Unit）算法是1996年由美國(guó)布朗大學(xué)三位數(shù)學(xué)教授發(fā)明的公開秘密體制 。這是一個(gè)基于多項(xiàng)式環(huán) （其中N是一個(gè)安全參數(shù)）的密碼體制。它的安全性依賴于格中最短向量問題（SVP）。

顛覆式共識(shí)算法

ULAM共識(shí)算法是根據(jù)節(jié)點(diǎn)的幣齡來決定節(jié)點(diǎn)挖礦成功的概率。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的幣齡是根據(jù)節(jié)點(diǎn)持有幣的多少和持有幣的時(shí)間來計(jì)算出來的一個(gè)值。每次挖礦的時(shí)候，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)根據(jù)幣齡大小的不同產(chǎn)生出相應(yīng)個(gè)數(shù)的隨機(jī)數(shù)，幣齡越大將會(huì)產(chǎn)生出越多的隨機(jī)數(shù)，隨機(jī)數(shù)通過 VRF 算法產(chǎn)生保證產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)是可驗(yàn)證的隨機(jī)數(shù)。出塊的時(shí)候，通過時(shí)間戳、上一塊信息等產(chǎn)生出可驗(yàn)證的隨機(jī)數(shù)，挖礦節(jié)點(diǎn)之前產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)若與此時(shí)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)相同則獲得打包記賬的權(quán)力，如果有多個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得記賬權(quán)力將以幣齡長(zhǎng)的獲得記賬權(quán)，在獲得記賬權(quán)力之后，這個(gè)節(jié)點(diǎn)的幣齡將會(huì)相應(yīng)歸零。ULAM共識(shí)算法可以有效的防止礦場(chǎng)和礦機(jī)的出現(xiàn)，更能減少挖礦造成的大量資源浪費(fèi)。

ULAM共識(shí)算法在性能方面也能有很好的表現(xiàn)，從理論的角度講，ULAM算法的 tps 可以達(dá)到無限大，在實(shí)際使用中也可以滿足金融、交易、溯源等各種場(chǎng)景的應(yīng)用。ULAM在實(shí)現(xiàn)高吞吐的同時(shí)也保證了區(qū)塊鏈最本質(zhì)的去中心屬性。我們相信基于Ulam共識(shí)的區(qū)塊鏈將是下一代區(qū)塊鏈的標(biāo)準(zhǔn)。

非交互式交易驗(yàn)證算法

ULAM設(shè)計(jì)的全新非交互式交易驗(yàn)證算法（NITCV），可以使 TPS 最低達(dá)到1萬。ULAM使用知識(shí)證明的方法構(gòu)造出非交互式交易驗(yàn)證算法。知識(shí)證明簡(jiǎn)單的來說就是證明者說服驗(yàn)證者相信其知道某個(gè)“知識(shí)”（信息）。一般的證明方法為構(gòu)造多項(xiàng)式時(shí)間知識(shí)提取器提取“知識(shí)”。普通的區(qū)塊鏈在驗(yàn)證交易時(shí)需要所有礦工都對(duì)區(qū)塊中的交易進(jìn)行驗(yàn)證，ULAM的非交互式交易驗(yàn)證算法通過打包礦工打包區(qū)塊后對(duì)區(qū)塊內(nèi)的交易驗(yàn)證后，生成交易驗(yàn)證證明，其他礦工只需要驗(yàn)證打包節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的證明而不需要去驗(yàn)證塊中的交易，使得 TPS 大大提高。假設(shè)一個(gè)區(qū)塊有1000筆交易，那么所有礦工都需要去驗(yàn)證這1000筆交易，而使用ULAM獨(dú)創(chuàng)的非交互式交易驗(yàn)證算法，只需要一個(gè)礦工驗(yàn)證1000筆交易，其他礦工只需要驗(yàn)證打包節(jié)點(diǎn)生成的證明，速度會(huì)比之前提高1000倍。非交互式交易驗(yàn)證算法可以使TPS理論上達(dá)到無限大，但是受限于網(wǎng)絡(luò)和處理器處理的速度，目前實(shí)測(cè)TPS為 1 萬，隨著網(wǎng)絡(luò)和處理器等其他技術(shù)水平的提高，TPS還能有更大的提高。

發(fā)行量

ULAM的總發(fā)行量為1414213562枚（80%用于挖礦獎(jiǎng)勵(lì)，8年挖完；20%寫進(jìn)創(chuàng)世塊），可拆分至小數(shù)點(diǎn)后18位。1414213562是√2的近似值。√2是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)無理數(shù)。Ulam大概六月初或者更早上交易所，預(yù)估價(jià)格是1eth 2000ulam。一年的挖礦大約收益是30%-70%。

UlAM選用這個(gè)數(shù)字作為發(fā)行量一則為了致敬人類歷史上的第一次數(shù)學(xué)危機(jī)和變革的開始；二則也希望ULAM這一全新的共識(shí)可以像√2一樣引發(fā)區(qū)塊鏈領(lǐng)域的一次變革。