Polscy naukowcy otrzymali prestiżowe granty na badania blockchaina

W wywiadzie, którego udzielił pan niedawno tygodnikowi „Polityka", była wzmianka, że zakłada pan centrum zajmujące się blockchainem. Może pan przybliżyć temat?

Uzyskałem dwa granty na badania podstawowe w dziedzinie blockchaina. Pierwszy, duży, to ERC Advanced Grant, prawdopodobnie najbardziej prestiżowy rodzaj grantu naukowego w Europie. Opiewa on na kwotę 2,5 mln euro. Drugi, mniejszy, to grant Opus z Narodowego Centrum Nauki. To jest niecały 1 mln zł. Dzięki tym środkom chcę wzmocnić moją grupę badawczą – zatrudnić dodatkowe osoby. Niewykluczone, że przeniosę się też do nowego budynku w pobliżu Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki. Od lat zajmuję się kryptografią, a w ramach tego centrum chcę się zajmować zastosowaniami kryptografii w blockchainie. Nie będzie to duży ośrodek – do kilkunastu osób.

Ubiegając się o granty, nie wpisał pan chyba we wniosku, że chce otworzyć centrum blockchaina?

Nie. Oba granty są przyznane na konkretne projekty, w których chcemy rozwiązać pewne problemy badawcze. Grant z ERC dotyczy smart kontraktów, a Opus portfeli kryptowalutowych.

Może pan zdradzić trochę szczegółów dotyczących tych problemów badawczych?

W obszarze smart kontraktów interesują nas rozwiązania offchainowe, czyli m.in. kanały płatności, projekty typu Plasma czy Rollups. To są zagadnienia tzw. drugiej warstwy blockchaina, niezależne od pierwszej, która dotyczy konsensusu. Nie interesuje nas więc to, czy dany blockchain jest oparty na dowodach pracy (Proof of work, PoW) czy dowodach stawki (Proof of Stake, PoS), ale to, co możemy na tym blockchainie zrobić. Mowa m.in. o zastosowaniach w internecie rzeczy. Istnieją projekty zakładające, że urządzenia AGD albo samochody będą się ze sobą komunikować za pośrednictwem sieci i wymieniać pewnymi zasobami, np. energią. Do takich wymian potrzebne są zakodowane smart kontrakty. I właśnie na blockchain można z tej perspektywy patrzeć jak na platformę do tworzenia i zawierania takich kontraktów, choć oczywiście ortodoksi blockchainowi będą się krzywić na takie rozszerzenie tego pojęcia.

Celem pańskiego centrum będą praktyczne implementacje tego typu rozwiązań?

Nie. Będziemy się zajmować zagadnieniami bardziej teoretycznymi, m.in. tym, czego na takim blockchainie zrobić się nie da. Chcemy też poznać jego ograniczenia, co akurat praktyków interesuje mniej.

A jak wyglądają szczegóły drugiego grantu?

W drugim projekcie chcemy się skupić na portfelach kryptowalutowych. Otóż zgodnie z ideą kryptowalut pozwalają one na niezależne od centralnych instytucji przesyłanie wartości. Problem w tym, że do tego przesyłania używa się portfeli, które są dostarczane przez zewnętrzne firmy. Dysponując więc oprogramowaniem czy fizycznym portfelem, ufamy, że jego dostawca odpowiednio go zabezpieczył, nie pozostawił w nim żadnych luk. W ramach naszego projektu chcemy sprawdzić, czy z pomocą kryptografii możemy to ryzyko portfeli zminimalizować.

Chcecie stworzyć taki portfel?

Odległość między pomysłem a założeniem startupu jest ogromna. My jesteśmy na początkowym etapie, koncepcyjnym. Jest taka klasyfikacja dojrzałości technologii – Technology Readiness Levels, stosowana pierwotnie przez NASA. Jest w niej dziewięć poziomów zaawansowania, gdzie pierwszy to Basic Technology Research. To jest nasz poziom właśnie.

Nie wierzę jednak, że z tyłu głowy nie ma pan wizji, że pański projekt dociera do tych ostatnich poziomów, a więc jest wdrażany w praktyce...

Oczywiście, że mam. Fajnie jest mieć wpływ na rzeczywistość, a nie tylko na teorię. Niemniej zdaję sobie sprawę z tego, że kryptowaluty są wciąż w niewielkim stopniu używane jako środki płatnicze czy platformy dla inteligentnych kontraktów. Dlatego wiele z ciekawych projektów upada, bo po prostu nie ma na nie rzeczywistego popytu. Oczywiście może być tak, że jakiś system płatności bazujący na ethereum dotrze w klasyfikacji TRL do dziewiątego poziomu, ale co z tego, skoro i tak nikt nie będzie chciał tego używać. Zdobyte przeze mnie granty są po to, by zrozumieć przedstawione zagadnienia i przedstawić nowe idee. Oczywiście miłym skutkiem byłoby praktyczne wdrożenie, ale może być tak, że grant się powiedzie, a wdrożenia nie będzie. Taka jest specyfika badań podstawowych. Proszę pamiętać, że gdy w latach 70. pracowano w kryptografii nad ideą klucza publicznego, nikt nie wiedział, że na przestrzeni kolejnych lat mocno się ona rozwinie i znajdzie masę praktycznych zastosowań. Podobnie było z komputerem osobistym. Jego pierwsza, czysto teoretyczna, koncepcja powstała w latach 30. i była stworzona przez logików matematycznych. Musiało upłynąć kilka dekad, by takie urządzenie weszło do powszechnego użytku.

Ma pan kolejkę chętnych do pracy w centrum blockchaina?

Jestem w trakcie rekrutacji doktorantów i ludzi po doktoratach. Szukam ludzi z wykształceniem matematyczno-informatycznym. Na nadmiar chętnych jednak nie narzekam i to jest niestety szerszy problem. Mój wydział jest mały, a nasz model zakłada, że nasi magistranci robią u nas doktoraty. Tak się niestety nie zawsze dzieje – jest konkurencja ze strony innych uczelni i wydziałów, a także intratne prywatne oferty pracy. Na przykład Google ma w Warszawie duże laboratorium i wielu absolwentów chętnie podejmuje tam pracę, bo jest równie ciekawa i lepiej płatna. Poza tym Instytut Informatyki dostał jedną czwartą z około 30 wszystkich grantów ERC przyznanych w ciągu ostatniej dekady polskim uczelniom, więc nasi doktoranci mają w czym wybierać.

Zagraniczne uniwersytety, te najbardziej prestiżowe, rozwiązują ten problem tak, że ściągają do siebie doktorantów z innych krajów. My jednak nie mamy takiego prestiżu i raczej najlepsi Chińczycy oraz Hinudsi do nas nie przyjadą. Poza tym jesteśmy raczej małym instytutem. Możliwe, że jest to druga strona sukcesu: przez lata bardzo zajmowaliśmy się nauką, a zaniedbaliśmy politykę akademicką. A mamy świetny instytut, który dobrze radzi sobie w badaniach podstawowych, przy czym potrzebujemy przeskalowania.

Rozwiązania na styku kryptografii i blockchaina mogą stać się polską specjalnością na arenie międzynarodowej? Możemy w tym obszarze szukać swojej niszy?

Fakt, że udało mi się uzyskać ERC Advanced Grant w dziedzinie blockchaina, może być tego oznaką. Wydaje mi się, że moja grupa jest już zauważalna, ale sporo pracy przed nami. Może to zabrzmi zaskakująco, ale Polska nie ma specjalnych tradycji naukowych w kryptografii. Owszem, byliśmy mocni w informatyce, ale przede wszystkim w dwóch obszarach – algorytmice i w zastosowaniach logiki matematycznej w informatyce. Tymczasem uczelnie niewojskowe w krajach komunistycznych nie zajmowały się kryptografią, prawdopodobnie z przyczyn politycznych. Tak więc musimy trochę budować od zera. Z zadowoleniem obserwuję, że wielu młodych ludzi interesuje się tą tematyką. Powstaje wiele bardzo ciekawych projektów wokół blockchaina.

Przygląda się pan jeszcze projektom kryptowalutowym?

Przez ostatni rok mniej interesowałem się bitcoinem, a bardziej ethereum. Vitalik Buterin zapowiedział przejście z PoW na PoS, ten proces trwa i jestem bardzo ciekawy, czy im się uda. Nie jest to bowiem łatwa implementacja, co zresztą widać po postępie prac. Poza tym ethereum jest dla mnie ciekawsze z punktu widzenia pracy naukowej – na nim budowane są smart kontrakty i pojawia się wiele ciekawych zastosowań, koncepcji. Mnożą się jednocześnie pytania. Zastanawiam się na przykład nad tym, jak poradzić sobie z problemem, gdy samo wywołanie smart kontraktu na danym blockchainie jest bardziej kosztowane niż przedmiot sporu, który ten kontrakt rozwiązuje. To są problemy ze styku teorii gier i informatyki, ale bardzo istotne z praktycznego punktu widzenia.

Nie ma pan wrażenia, że Buterin wyprzedza trochę przyszłość? Kiedy o smart kontraktach mało kto wiedział, on już pozwalał z nich korzystać...

Faktycznie. Jego zespół dużo pracuje i poszukuje nowych rozwiązań. Bo prawda jest niestety taka, że oprócz spekulacji i lokaty kapitału na razie kryptowaluty szerszego zastosowania nie mają. Owszem, rozwijają się wspomniane kanały płatności, ale wciąż mówimy o implementacjach wewnątrz konkretnego projektu kryptowalutowego. Na skalę masową nikt tego jeszcze nie użył. Daleko nam więc do realizacji wizji, że blockchain zrewolucjonizuje świat finansów i gospodarki.

Jak rozmawialiśmy rok temu, mówił pan, że zainteresowanie kryptowalutami i blockchainem mocno pchnęło kryptografię do przodu. Czy przez ostatnie 12 miesięcy pojawiło się w tej dziedzinie jakieś nowe, obiecujące zjawisko?

Mogę powiedzieć o pewnej koncepcji, która w kręgu moich kolegów z uczelni jest ostatnio często poruszana. Otóż istnieje coś takiego jak zaciemnianie programu. Chodzi o to, by napisać działający program tak, aby jego kod był nieczytelny dla innego programisty. Są nawet konkursy na najbardziej zaciemniony program w języku C (International Obfuscated C Code Contest). I teraz powstaje pytanie, czy przy użyciu kryptografii można stworzyć kompilator, który będzie zaciemniał kody. W wersji osłabionej jest to możliwe i daje ciekawe możliwości. Tym się interesuje niewiele osób na świecie, ale jest to niewątpliwie bardzo ciekawa nisza. W ostatnich miesiącach dokonał się w niej interesujący postęp.

Na koniec zapytam jeszcze, czy kryptografia pomaga jakoś w walce z pandemią koronawiursa?

Wielu moich znajomych kryptografów zaangażowało się w badania związane z prywatnością aplikacji śledzących kontakty między ludźmi na potrzeby przeciwdziałania pandemii. Ja w tym nie brałem udziału. Natomiast kilka osób z mojego wydziału, w szczególności dr hab. Szymon Toruńczyk, zaangażowało się w problem wykrywania przypadków Covid-19 we współpracy z Instytutem Biologii Doświadczalnej PAN. Chodzi o taką koncepcję, że gdy mamy do czynienia z chorobą, która występuje relatywnie rzadko, to przy dużej liczbie próbek prawdopodobnie dla zdecydowanej większości wynik na obecność wirusa jest negatywny. Można więc podejść do testowania tak, że bierzemy większe ilości próbek, mieszamy je ze sobą i badamy mieszankę. Jeśli wynik będzie negatywny, to oznacza to, że wszyscy badani są zdrowi. Jeśli wynik jest pozytywny, wiemy, że w mieszance jest co najmniej jeden chory i trzeba szukać dalej. Matematyka może więc pomóc tutaj wybrać liczbę próbek w mieszance tak, by metoda testowania była najbardziej optymalna.