Helium101

ทำความรู้จักกับ Helium

Helium (HNT) คืออะไร

Helium คือ เครือข่ายไร้สายที่ใช้ระบบสื่อสารข้อมูลแบบ peer-to-peer ครับ หรือถ้าจะขยายให้ฟังอีกนิด มันคือระบบสื่อสารข้อมูลบนคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่มีความสามารถในระดับเท่า ๆ กัน (peer) เพื่อแบ่งปันข้อมูลและทรัพยากรร่วมกันโดยไม่ต้องอาศัยเซิฟเวอร์กลางนั่นเอง ย้อนกลับมากันที่ Helium ครับ เครือข่าย Helium เขามุ่งมั่นหาทางพัฒนาอุปกรณ์ IoT ที่ใช้พลังงานต่ำให้สามารถตอบสนองกับอินเทอร์เน็ตได้อย่างปลอดภัยและคุ้มค่ากับการใช้จ่าย ส่วนในเรื่องของการทำงาน เครือข่าย Helium ปฏิบัติการบนระบบบล็อกเชนที่รันด้วย consensus protocol ซึ่งถูกสร้างขึ้นโดยอิงตามโปรโตคอล HoneyBadgerBFT มีฟีเจอร์ต่าง ๆ ตามนี้ครับ

• Helium Hotspot: อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ราคาต่ำที่ทำหน้าที่เป็นทั้งตัวขุดและเป็นจุดเชื่อมต่อแบบไร้สายให้กับระบบบล็อกเชนของ Helium
• Proof of Coverage: กลไกการขุดที่ใช้คลื่นวิทยุในการตรวจสอบความครอบคลุมของเครือข่าย
• LongFi: โปรโตคอลไร้สายของ Helium ที่เกิดขึ้นจากการผสมผสานกันระหว่างเทคโนโลยี Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) กับเทคโนโลยีบล็อกเชน ทำให้อุปกรณ์ LoRaWAN สามารถถ่ายโอนข้อมูลได้ทั่วทั้งเครือข่าย

‍

ความเป็นมาของ Helium

ย้อนกลับไปในปี 2013 กันครับ มันเป็นปีที่ Shawn Fanning, Amir Haleem และ Sean Carey ตัดสินใจก่อตั้ง Helium ขึ้นมา ด้วยความตั้งใจที่จะทำให้การสร้างอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อหากันได้นั้นเป็นไปได้ง่ายขึ้น ซึ่งพวกเขาเชื่อว่าทางเลือกในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ไร้สายทุกวันนี้มันยังไม่เพียงพอสำหรับอุปกรณ์ในรุ่นต่อไป และเพื่อจะแก้ไขปัญหานี้ พวกเขาจึงพัฒนา Helium Hotspot ขึ้น อุปกรณ์ตัวนี้เกิดจากการผสมผสานระหว่างการใช้โหนด (Node) ที่เป็นโครงสร้างพื้นฐานทางกายภาพของบล็อกเชนและเกตเวย์แบบไร้สาย ซึ่งอุปกรณ์นี้ทำให้ผู้ใช้งานบนเครือข่ายสามารถใช้มันเพื่อรับค่าตอบแทนในรูปของเหรียญ HNT ได้ และเพื่อที่จะรับรางวัลต่าง ๆ ตัว Hotspot จะต้องส่งข้อมูลยืนยันขอบเขตพื้นที่สัญญานก่อน ซึ่งข้อมูลพื้นที่และเวลาตัวนี้จะต้องผ่านการตรวจสอบการแปลงข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ด้วย หลังจากที่เครือข่ายถูกจัดเตรียมอย่างเหมาะสมแล้ว เซนเซอร์ตัวใดก็ตามที่ใช้โปรโตคอลไร้สาย LongFi ของ Helium จะสามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายได้ ซึ่งเครือข่ายนั้นตั้งใจที่จะให้อุปกรณ์ที่ทำงานด้วยแบตเตอรี่สามารถส่งข้อมูลจำนวนเล็กน้อยข้ามพื้นที่ที่ห่างไกลหลายไมล์ได้

                ในส่วนของการจ่ายรางวัล Hotspot จะให้รางวัลในรูปของเหรียญ HNT ซึ่งมูลค่ารางวัลก็จะขึ้นอยู่กับคุณภาพของการครอบคลุมพื้นที่สัญญานที่มันกระจายออกไปและขึ้นอยู่กับปริมาณข้อมูลที่เซนเซอร์ LongFi ของอุปกรณ์นั้น ๆ ส่งไปบนเครือข่าย แต่ต่อมาเหรียญ HNT พวกนี้จะถูกเบิร์นทิ้งครับ เพื่อแปลงให้เป็น Data Credit แทน Data Credit ตัวนี้ถือเป็น NFT ชนิดหนึ่งที่ใช้สำหรับจ่ายค่าธรรมเนียมธุรกรรมต่าง ๆ บนเครือข่าย และจำเป็นสำหรับการใช้ส่งเซนเซอร์ข้อมูลและใช้ในการยืนยันตำแหน่ง Hotspot ซึ่งอุปกรณ์ IoT ตัวใดก็ตามที่ใช้งาน LongFi จะสามารถส่งข้อมูลผ่านอุปกรณ์ Helium Hotspot ที่อยู่ในพื้นที่สัญญานที่ครอบคลุมได้ครับ

‍

เทคโนโลยีของ Helium

               ความโดดเด่นทางด้านเทคโนโลยีของ Helium อยู่ตรงนี้ครับ Helium ทำงานตามระบบกลไก Proof-of-Coverage ที่ซึ่งอุปกรณ์ Hotspot จะยืนยันตำแหน่งตัวเองด้วยระบบ GPS coordinate และอุปกรณ์ Hotspot ตัวอื่น ๆ จะคอยสร้างชาเลนจ์ขึ้นมาอย่างสม่ำเสมอเพื่อพิสูจน์ตำแหน่งของอุปกรณ์เหล่านั้น การตรวจสอบพิกัด เวลาและคุณภาพสัญญานที่อุปกรณ์ตัวนั้น ๆ ได้รับ จะไปช่วยในการตรวจสอบตำแหน่งของตัวถ่ายทอดสัญญานอีกทีครับ บล็อกเชนของ Helium จะเข้าไปท้าทาย Hotspot ให้พิสูจน์ระยะสัญญานของตัวเองอย่างต่อเนื่อง ซึ่ง Hotspot ก็ได้คะแนนในส่วนนี้เหวี่ยงไปมาระหว่าง 0.0 และ 1 คะแนนตรงนี้เป็นส่วนที่แสดงให้เห็นถึงระดับความมั่นใจของเครือขายในเรื่องพื้นที่สัญญานของเขาครับ ซึ่งก็ผ่านการตรวจสอบและท้าทายอย่างสม่ำเสมอ และนอกจากนี้ยังเป็นส่วนที่แสดงให้เห็นถึงคุณภาพโปรโตคอล LongFi ของ Helium อีกด้วยครับว่ามันครอบคลุมได้ถึงไหน

               ต่อมามาดูกันที่ consensus ของ Helium เขาบ้างครับ กฎฉันทามติที่ Helium ใช้ในระบบเป็นกฎเฉพาะที่ Helium สร้างขึ้นใหม่เองครับ (Helium Consensus Protocol) รูปแบบการทำงานของ consensus นี้ จะใช้วิธีที่เรียกว่า Proof-of-Coverage โดยสมาชิกชุดก่อนที่ทำการพิสูจน์ความครอบคลุมไว้ได้ดีที่สุดจะถูกเลือกมาเป็นผู้ทำการพิสูจน์คนถัดไปที่จะมารัน key generator ที่ได้มีการแจกจ่ายมาแล้ว เพื่อเปิดใช้งานกุญแจสำหรับเข้ารหัสแบบ Threshold หรือแบบที่ผู้ใช้งานคนอื่น ๆ ก็สามารถถอดรหัสได้หากรู้เกณฑ์ที่ทำงานร่วมกันกับผู้ถือกุญแจสำหรับถอดรหัส (threshold encryption key) ทีนี้สมาชิกแต่ละคนจะทำการอนุมัติธุรกรรมไปเรื่อย ๆ จนกว่าพวกเขาจะได้ปริมาณธุรกรรมจำนวนหนึ่งเรียงต่อกัน จากนั้นจะนำข้อมูลเหล่านี้มาเข้ารหัสด้วยคีย์สาธารณะแบบ Threshold (Threshold public key) และปล่อยข้อมูลที่เข้ารหัสแล้วไปทั่วทั้งระบบ เมื่อสมาชิกทุกคนแชร์ข้อมูลธุรกรรมที่ถูกเข้ารหัสแบบ Threshold นี้ออกไป ทำให้ไม่สามารถตรวจสอบการถอดรหัสได้อย่างทั่วถึง ธุรกรรมต่าง ๆ ก็จะถูกลดพื้นที่การเก็บข้อมูล ซึ่งนั่นทำให้ธุรกรรมที่ใช้การไม่ได้ถูกลบออก จากนั้นข้อมูลธุรกรรมจะไปรวมอยู่ในบล็อกใหม่ เจ้าบล็อกใหม่ตัวนี้จึงกลายเป็นบล็อกที่มี threshold signature อยู่ครับ สมาชิกที่พยายามจะตรวจสอบธุรกรรม สุดท้ายจะไปเจอบล็อกตัวอื่นแทนที่จะเจอโหนดจริง และเพราะอย่างนี้การแชร์ signature ที่เกิดขึ้นจึงไม่ส่งผลอะไรเลยครับ

               อันดับสุดท้ายมาดูกันที่ LongFi ของ Helium ครับ Helium ใช้โปรโตคอลแบบเปิด LongFi ที่อยู่ในย่านความถี่ Sub-GHz ในการสร้างพื้นที่ครอบคลุมสัญญาน การใช้โปรโตคอล LongFi ทำให้ไม่ว่าจะอุปกรณ์ใดก็ตามสามารถเผยแพร่ข้อความไปในพื้นที่สัญญานที่เครือข่าย Helium ครอบคลุมอยู่ได้ และข้อความนั้นยังถ่ายทอดไปยังเว็บเซิร์ฟเวอร์เพื่อเรียกเก็บค่าธรรมเนียมอีกด้วย

‍

Proof of Coverage

บล็อกเชนของ Helium ปฏิบัติการด้วยอัลกอริทึ่มแบบใหม่ครับ มันมีชื่อว่า “Proof of Coverage” (PoC) ที่ใช้ในการตรวจสอบ Hotspot ว่ามีพิกัดตรงตามที่อุปกรณ์รายงานมาหรือเปล่า หรืออีกนัยหนึ่ง PoC พยายามที่จะตรวจสอบว่าอุปกรณ์ Hotspot นั้นแสดงผลตำแหน่งและพื้นที่สัญญานที่ตัวมันกระจายสัญญานออกไปได้อย่างถูกต้องหรือไม่นั่นเองครับ

ทำไมถึงต้องใช้กลไก Proof of Coverage

ถ้าพูดกันในแง่ของคุณประโยชน์ที่ Helium สร้างขึ้น Helium Network ถือว่าเป็นเครือข่ายไร้สายแบบกายภาพที่ประสบความสำเร็จทีเดียวครับ โดยเฉพาะในแง่ของจำนวนพื้นที่ครอบคลุมสัญญานที่ Helium สามารถสร้างขึ้นเพื่อตอบสนองการใช้งานของสมาชิกในการนำอุปกรณ์มาเชื่อมต่อกับเครือข่าย ซึ่งการจะทำให้มันเป็นอย่างนั้น จำเป็นต้องมีอัลกอริทึ่มที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อกรณีนี้โดยเฉพาะ Proof of Coverage เลยได้รับบทพระเอกอย่างปฏิเสธไม่ได้ไปเลยครับ กลไก Proof of Coverage มีคุณสมบัติที่โดดเด่น คือ มันเป็นคลื่นความถี่วิทยุ (RF) ที่ผลิตหลักฐานชิ้นสำคัญให้แก่ Helium Network และผู้ที่มีส่วนเกี่ยวข้อง ลักษณะเด่น ๆ ของมันมีดังนี้ครับ

·   RF มีความสามารถในการกระจายข้อมูลทางกายภาพที่จำกัด ซึ่งเช่นเดียวกันกับขอบเขตระยะทางของมัน

·   ความเข้มข้นของคลื่น RF ที่ได้รับมานั้นกลับไม่ได้สัดส่วนกับตารางระยะทางจากตัวปล่อยสัญญาน

·   และการเดินทางของคลื่น RF เท่ากับความเร็วในการเดินทางของแสง โดยไม่มีนัยยะอื่น ๆ แอบแฝง

การนำคุณลักษณะเหล่านี้มาใช้งาน ยิ่งทำให้บล็อกเชนเข้าไปจี้ตรวจสอบการทำงานของ Hotspot บ่อย ๆ โดยใช้กลไกที่ชื่อว่า “PoC Challenge” ซึ่งศักยภาพสูงสุดของโปรโตคอล Proof-of-Coverage เห็นกันชัด ๆ อยู่แล้วว่า ข้อมูลที่ถูกสร้างขึ้นจากหลักฐานต่อเนื่องและนำไปจัดเก็บลงบนบล็อกเชนของ Helium นั้นถือเป็นการตรวจสอบความครอบคลุมสัญญานไร้สายที่สมบูรณ์ที่สุดที่ Hotspot สามารถทำให้กับเครือข่ายแล้ว

ขั้นตอนการตรวจสอบหลักฐาน

 คราวนี้มาดูที่ขั้นตอนการตรวจสอบกันครับ เมื่ออุปกรณ์ที่ชื่อว่า Challenger ได้รับชุดสำเนาหลักฐานฉบับสมบูรณ์จาก POC Witness และจากตัวกระจายสัญญาน หรือ Challengee แล้ว หรือในอีกกรณีคือ ตั้งแต่ที่มีการปล่อยโจทย์ท้าทายออกมา เวลาที่ผ่านไปนั้นเกินจุดเวลาสูงสุดไปแล้ว POC Challenge จะถือว่าสิ้นสุดลง มาถึงตรงนี้ Challenger จะส่งมอบสำเนาหลักฐานในรูปของธุรกรรมไปยังบล็อกเชน เพื่อให้มันได้รับการตรวจสอบโดย consensus แบบกลุ่มตัวปัจจุบัน และเพราะว่าขั้นตอนต่าง ๆ นั้นดำเนินการโดย Challenger ตั้งแต่การสร้างจนมันเสร็จสิ้น หลักฐานชิ้นนั้น ๆ จึง ถูกกำหนดไว้ และสามารถทำขึ้นใหม่ได้ง่าย ๆ และช่วยให้สมาชิกใน consensus แบบกลุ่มสามารถตรวจสอบความถูกต้องของหลักฐานชิ้นนั้นได้ นอกจากนี้ Challenger ยังเปิดเผย ephemeral key ลับ ที่ถูกใช้เพื่อรับคำร้อง PoC ตัวดั้งเดิมและเพื่อเข้ารหัสข้อมูลโจทย์แต่ละเลเยอร์ ข้อมูลสำคัญชิ้นนี้ที่ถูกซ่อนไว้จนกว่าสำเนาหลักฐานจะได้รับการเปิดเผย จะทำให้เกิดการสร้างข้อมูลเชิงกำหนดขึ้นใหม่

‍

6.1 แผนกลยุทธ์ดั้งเดิมและความสำเร็จ

‍

ความคิดเห็น

2018: Q3

ปล่อยระบบปฏิบัติการบล็อกเชนชุดแรก

2018: Q3

ตรงตามกำหนดการ

GitHub

2018: Q4

ปล่อย Helium Hotspot รุ่นอัลฟา

2019: Q4

ตรงตามกำหนดการ

Twitter

2019: Q2

เปิดตัว Helium Hotspot รอบพรีออเดอร์

2019: Q3

ล่าช้ากว่าที่กำหนด

Twitter

2019: Q3

เปิดตัว Mainnet

2019: Q3

ตรงตามกำหนดการ

Blog

2020: Q3

เปิดตัว Data Credits

2020: Q3

ตรงตามกำหนดการ

Blog

รายงานจาก Helium management team ระบุว่า ความล่าช้าของการเปิดตัว Helium Hotspot รอบพรีออเดอร์เกิดจากปัญหาในด้านการผลิตฮาร์ดแวร์

6.2 แผนกลยุทธ์เวอร์ชันอัพเดต

2020 Q3

·       ปล่อย Miner Pro ให้ได้ใช้งาน เพื่อสร้างทางเข้า LoRaWAN  สู่เครือข่าย Helium

2020 Q4

·   เปิดตัวการผสมผสานเทคโนโลยีระหว่าง Google Cloud Platform และ Microsoft Azure

·   เปิดตัวการพัฒนาระบบปฏิบัติการ libp2p ซึ่งมีการปรับเปลี่ยนไปใช้ Kademlia Distributed Hash Table

·   เปิดตัวอัลกิริทึม Proof of Coverage ที่มีการอัพเดต การ staking แบบอิงตามเลเวล เพื่อใช้ในการสร้าง consensus

·   มีการรวมเทคโนโลยีเข้ากับเทคโนโลยีไร้สายอื่น ๆ เช่น WiFi 6 และLTE/5G

‍

Helium Network ยกฟีเจอร์ “ความสมดุลในการเบิร์นและมิ้นท์เหรียญ” ขึ้นมาเป็นฟีเจอร์หลัก ซึ่งทำให้ปริมาณเหรียญ HNT นั้นสอดคล้องไปกับกระแสการใช้งานบนเครือข่าย และนำไปสู่ภาวะสมดุลในแต่ละเดือนเมื่อจุดคงที่เกิดขึ้นครับ ในทุก ๆ เดือน จะมีเหรียญ HNT จำนวน 5,000,000 ถูกผลิตขึ้นผ่านการ mining ซึ่งรางวัลจะถูกแจกจ่ายเมื่อการ mining นั้นสิ้นสุดลง โดยคร่าว ๆ ก็ใช้เวลาประมาณ  30 – 60 นาทีครับ จากนั้นเหรียญจะถูกจัดสรรตามนี้ครับ

·       30% จะถูกจัดสรรให้แก่ Network Data Transfer

·       35% ถูกจัดสรรไปยัง Hotspot Infrastructure

·       35% ถูกแบ่งให้กับ Helium, INC และ Investors จนกว่า กลไก Data Credit จะเริ่มทำงาน ซึ่ง 30% ที่จัดสรรให้แก่ Network Data Transfer จะถูกนำมาแบ่งใหม่ให้กับ Hotspot Infrastructure แทน ส่วนสิ่งที่ใช้ในการชำระค่าธรรมเนียมธุรกรรมต่าง ๆ บนเครือข่าย คือสิ่งที่เรียกว่า Data Credits (DCs) ซึ่งจะได้จากการเบิร์นเหรียญ HNT ในส่วนของการจัดสรรรางวัลนั้นจะค่อย ๆ พัฒนาไปเรื่อย ในแต่ละปีสัดส่วน % ที่แจกจ่ายในแต่ละงวดนั้นจะมีการปรับเปลี่ยน ดังนี้ครับ

·       สัดส่วนของ Network Data Transfer จะเพิ่มขึ้นถึง 2.5%

·       สัดส่วนของ Hotspot Infrastructure จะเพิ่มขึ้นถึง 1.5%

·       ส่วน Helium, INC และ Investors จะลดลงถึง 1% ซึ่งผลกระทบที่เกิดขึ้นจากการเบิร์นเหรียญนั้นไม่ได้แสดงลงในโมเดลแผนภาพแสดงปริมาณเหรียญปัจจุบัน

สัดส่วนการกระจายเหรียญ HNT (%)

เหรียญ HNT ได้มาจากรางวัลจากการขุดตามกลไก consensus ของเครือข่าย Helium ซึ่งโดยเฉลี่ยจะมีเหรียญ HNT เพิ่มขึ้น 5,000,000 เหรียญ ทุก ๆ เดือน โดยไม่มีขีดจำกัดปริมาณสูงสุดของเหรียญนี้ รางวัลจากการขุดในรูปของเหรียญ HNT มีการจัดสรรตามนี้ครับ

‍

 พันธมิตรทางการค้าและความก้าวหน้าในการพัฒนาธุรกิจ

Nestle ReadyRefresh: พันธมิตรเจ้าแรกที่จะพูดถึงคือความร่วมมือกับ Nestle ทำโครงการ ReadyRefresh ซึ่งเป็นบริการจัดส่งเครื่องดื่มที่สามารถปรับแต่งได้ และยังถือเป็นโอกาสที่ดีที่จะให้ลูกค้ากลุ่มแรกได้ทดลองใช้เครือข่าย Helium ในการติดตามเครื่องดื่มพวกเขาในพื้นที่รัฐคอนเนทิคัต (Connecticut)

Agulus: พันธมิตรเจ้าต่อมาขอพูดถึง Agulus ครับ Agilus เป็นผู้จัดหาเครื่องมือสำหรับทำเกษตรอัตโนมัติ (Automated Agriculture) ซึ่ง Agulus นำเครือข่ายของ Helium ไปใช้ในการจ่ายน้ำด้วยระบบอัตโนมัติ ด้วยการเชื่อมต่อเซนเซอร์ไร้สายเข้ากับ Hotspot ของ Helium

Lime: ขอแนะนำให้รู้จักกับ Lime ครับ Lime ให้บริการการแชร์จักรยานและสกู๊ตเตอร์ทั่วโลก ซึ่งใช้ระบบเครือข่ายของ Helium เพื่อตามหาจักรยานและสกู๊ตเตอร์ที่หายไปครับ

 Conserv: พันธมิตรเจ้าถัดมาคือ Conserv ครับ Conserv ให้บริการการมอนิเตอร์ชิ้นงานศิลปะผ่านระบบ wireless ให้กับพิพิธภัณฑ์ทั้งของเอกชนและของรัฐ โดยที่ Conserv นั้นจะทำการเชื่อมต่อเทคโนโลยีของตัวเองเข้ากับเครือข่าย Helium เพื่อให้ข้อมูลเกี่ยวกับชิ้นงานศิลปะ

Careband: ถัดมาคือ Careband ครับ Careband พัฒนาริสแบนด์ที่มีระบบ wireless ให้แก่ลูกค้า เพื่อมอนิเตอร์สภาพสถานที่และอุณหภูมิของสถานที่ทำงานแต่ละคน โดยมุ่งเป้าไปที่ออฟฟิศและโรงพยาบาล เพื่อช่วยแทร็คข้อมูลเกี่ยวกับการแพร่ระบาดของเชื้อไวรัส COVID-19 โดย Careband ใช้เทคโนโลยีของ Helium ในการติดตามพื้นที่ต่าง ๆ ผ่านริสแบนด์

BCycle: เจ้าสุดท้ายขอแนะนำ BCycle ครับ BCycle เป็นผู้ให้บริการแชร์จักรยานอีกเจ้าหนึ่งครับ แต่เขาให้บริการเฉพาะในสหรัฐอเมริกา ซึ่งนำเทคโนโลยีของ Helium มาใช้ในการติดตามการใช้งานจักรยาน

‍

เครือข่าย Helium เป็นเครือข่ายไร้สายที่ใช้ระบบสื่อสารข้อมูลแบบ peer-to-peer ก่อตั้งโดย Shawn Fanning, Amir Haleem และ Sean Carey ด้วยความมุ่งมั่นที่จะพัฒนาอุปกรณ์ IoT ที่ใช้พลังงานต่ำให้สามารถตอบสนองกับอินเทอร์เน็ตได้อย่างปลอดภัยและคุ้มค่ากับการใช้จ่าย ซึ่งทำงานด้วยฟีเจอร์หลักสามตัวนี้ครับ อุปกรณ์ Helium Hotspot กลไก Proof of Coverage และ โปรโตคอลไร้สาย LongFi ปัจจุบันเทคโนโลยีของ Helium มีการนำไปผนวกรวมกับเทคโนโลยีของพาร์ทเนอร์หลากหลายเจ้า เช่น Nestle ReadyRefresh, Agulus, Lime, และ BCycle

‍

Source :

https://www.helium.com/

https://docs.helium.com/blockchain/proof-of-coverage/

https://learn.bybit.com/web3/helium-miner-hotspot/

‍

‍

‍