Sadece Blockchain mi? Merkeziyetsizliğin olası teknik alternatifleri

Bu makalede Blockchain mimarisinde merkeziyetsizlik ile güven tesisinin aslında nasıl sağlandığını ve buna bağlı olarak aracısız güven tesisi, yani merkeziyetsiz mekanizmalar sadece Blockchain veya DLT (Distributed Ledger Technologies) teknolojileriyle mi sağlanabilir, bunun başka teknolojik alternatiflerinin neler olabileceğini bazı uygulama örnekleri ile basitçe izah etmeye çalışacağım.

Merkeziyetsizlikte güven evrimi

2022 yılını tamamlamak üzereyiz. Belki de 2022 yılını Blockchain ekosisteminde yaşanan bazı büyük çöküşler ve iflaslar ile anacağız. Belki de önümüzdeki yıllarda da bu yıkımlar katlanarak devam edecek.

Blockchain ekosisteminde her seviyede yatırımcıların veya kullanıcılarının temel motivasyonu, “merkeziyetsizlik” mimarisinde vadedilen aracısız güven teminatı olabilir.

Bildiğiniz üzere Bitcoin ağ mimarisi ve protokolleri ile bambaşka bir “merkeziyetsizlik” kavramı ve anlayışı ortaya çıktı. Kelimenin basit anlamında merkeziyetsizliği; kapalı bir sistemin önceden tanımlanan (kararlı) kurallar çerçevesinde öngörülemez etkileşimler karşısında kendi kendini (sonradan müdahale olmadan!) sürdürülebilir kılması şeklinde yorumlayabiliriz.

Yaygın olarak bilişim ve iletişim sistemleri tasarım amaçlarını gerçekleştirmek için merkezi bir sisteme ihtiyaç duyarlar. Bu sistemler önceden insanlar tarafından tasarlanır, kodlanır ve uygulamaya alınır. Merkezi sistemin sürdürülebilir kılınması da sürekli insan müdahalesine muhtaçtır.

Merkeziyetsiz blockchain mimarileri de sonuçta önceden insanlar tarafından tasarlanır, kodlanır ve uygulamaya alınır.

Peki, buradaki merkeziyetsizliğin bize vaat ettiği ne olabilir?

Belki merkeziyetsizlik kavramına şöyle bir analoji ile referans oluşturup anlam kazandırabiliriz.

Herhangi bir tohuma sahip olduğunuzu düşünün. Biliyoruz ki herhangi bir sebze veya meyve tohumu genetik kodlara sahiptir. Eğer bu bir elma ağacı tohumu ise, bizim yapacağımız tek şey onu uygun bir toprağa gömmek ve can suyunu vererek bulunduğu çevre (habitat) ile etkileşime girmesine olanak sağlamak olacaktır. Sonrasında ihtiyaç durumlarında sulama, gübreleme gibi bakımlarını yapabiliriz. Ufacık bir tohumun sonrasında misli ile büyük bir ağaca dönüşmesi ve düzenli meyve vermesi gibi büyüme ve üretim süreçlerine bizim bir katkımız söz konusu olmayacaktır. Ayrıca öngörülemez bir değişim içinde olan doğa ekosistemine adaptasyonunda, kendi güvenliği için koruma/bağışıklık mekanizmaları ve çevresi ile simbiyotik iş birliği (benim hayatta kalmam senin hayatta kalmana bağlı ise seni her daim kollarım) sağlayarak hayatta kalma stratejileri geliştirmesi yine tohumun genetik kodlarında saklıdır.

Blockchain ekosistemindeki merkeziyetsizliği bu basit tohum ve doğa ekosistemi referansı ile tekrar ele alacak olursak; bir sistemin önceden tanımlanmış basit ve kararlı ağ kuralları ile kendi kendini korumada çoğunluğun (node’lar) bir simbiyotik ilişki (benim maksimum kar etmem, işbirliği içinde kalarak ağın güvenliğini sağlamaya bağlı ise rasyonel olurum) içinde olması teşvik edilerek, merkeziyetsizliğe “çoğunluğun gücü ile bütünün yararına değer üretimi ve güven evrimi karakterizasyonu” gibi bir anlam kazandırabiliriz.

Örneğin Bitcoin mimarisinde iş kanıtı (PoW) algoritmaları ile tamamen güvensiz bir ortamda güveni (kültürel) evrimleştirerek nasıl güvenli bir sistem tesis edilebildiği ve sürdürülebilir kılındığını ”Bitcoin İş Kanıtı (PoW), Güven Evrimi” makalemden inceleyebilirsiniz.

Tüm bu referanslardan yola çıkarak merkeziyetsizliği; bir güven evrimi tesisi ile eşitlikçi ve (entropi limitinde) sürdürülebilir olmasını istediğimiz her (kapalı) sistem için uygulayabiliriz.

Yani “merkeziyetsizlik sadece Blockchain ya da DLT sistemleri ile realize edilebilir” şeklinde bir kavram anlayışı geçersiz olabilir.

Çok etmenli sistemler (Multi-agent systems – MAS)

İşte bu noktada sizlere çok etmenli sistemlerden (multi-agent systems – MAS) bahsetmek istiyorum.

Çok etmenli sistemler bilgisayar bilimlerinin 1980’lerden beri konusu ve 1990’lar sonrası kendine uygulama alanları bulmaya başladı [1].

Çok etmenli sistem yaklaşımındaki her bir etmeni (agent), kullanıcısı veya temsil ettiği varlığı yararına bağımsız hareket edebilen bir yazılım modülü olarak düşünebilirsiniz.

Çok etmenli bir sistem, basit olarak bir bilgisayar ağ altyapısı aracılığıyla mesaj alışverişi yaparak birbirleriyle etkileşime giren etmenlerden oluşan bir sistemdir.

Böyle bir sistemdeki etmenler prensipte iki önemli yeteneğe sahiptirler. Birincisi belli dereceye kadar otonom (autonomous) hareket edebilme, ikincisi ise tanımlanan hedeflerini gerçekleştirmek için ne yapmalarını gerektiği konusunda kendi kendine karar verebilme yeteneğine sahip olmalarıdır.

Etmenlerin mesajlaşma ve dolayısı ile iletişim kapasiteleri sadece veri alış verişi şeklinde değildir. Tıpkı bizim sosyal hayat etkileşimlerimiz gibi etmenlerin de birbirleriyle etkileşimi iş birliği, koordinasyon ve müzakere benzeri şeklinde olabilmektedir.

Böyle bir sistem bir karar mekanizması içereceği için yapay zekâ sistemlerinin bir alt kolu olarak da değerlendirilebilir. Ancak yapay zekâ çoğunlukla tasarımsal olarak bireysel ölçekte bir zekâya odaklıdır. Oysa çok etmenli sistemleri işbirliği, koordinasyon ve müzakere yetenekleri ile (merkeziyetsiz) organizasyonel ayrıcalıkta sosyal yeteneği olan bir statüde değerlendirebiliriz.

En önemlisi de çok etmenli sistemler doğası gereği merkeziyetsizdir.

Doğadan örnek verecek olursak; kuş veya balık sürüleri, karınca veya arı kolonilerinin merkeziyetsiz organizasyonel sosyal yetenekleri ile merkezi bir otorite gerekmeksizin bir yiyeceğe ulaşma veya zararlılardan korunma motivasyonunda sistematik veya harmonik otonom hareket edebilme kabiliyetlerinin, sadece bireysel etkileşimleri ile ortaya çıkan bağımsız davranışların (emerging behavior) bir sürü zekâsı (swarm intelligence) oluşturduğunu söyleyebiliriz. [2]

Peki her biri kullanıcısının veya temsil ettiği varlığın yüksek hayrına hareket etmeye güdümlü etmenler, çok etmenli ortamda iş birliğini, uzlaşmayı veya çatışmayı önlemeyi nasıl sağlayabilir?

Bu noktada tasarım gereği ilgili alanda dominant stratejiler, nash dengesi (nash equilibria), rekabet veya sıfır toplamlı (zero-sum) etkileşimler, mahkûm ikilemi (prisoner’s dilemma), rekabetçi-iş birliği (co-opetition) veya sıfır toplamlı olmayan oyun teorisi (non-zero-sum game theory) gibi ekonomik ve sosyal etkileşimler tasarlanabilir.

Tüm bu sosyal ve ekonomik teoriler içinde merkeziyetsiz bir ortamda güven tesisine en iyi uygulama örneği olarak; aslında çok etmenli sistem mimarisinde çalıştığını söyleyebileceğimiz, Bitcoin İş Kanıtı (PoW) algoritmasını rekabetçi-iş birliği (co-opetition) ile sıfır toplamlı olmayan oyun (non-zero-sum game) teorisini gösterebiliriz.

Bahse konu sosyo-ekonomik teorilerin nasıl uygulandığını daha iyi anlamak için madencilerin aslında nasıl birer rasyonel ekonomik insanlar (homo economicus) olarak hareket ettiklerini izah ettiğim “Yeni Açık, Katılımcı, Merkeziyetsiz Finans” makalemi inceleyebilirsiniz. Anlaşılmasında daha somut örneklemeler ve analojiler kullanarak Tosun Paşa (Yeşilçam, 1976) filminden referans verdiğim “Bitcoin Fikir Birliği — Tellioğulları & Seferoğulları Çıkmazı” makalemi inceleyebilirsiniz.

Peki, aracısız, merkezi olmayan tamamen güvensiz bir ortamda, bazı zorba aktörlere (hackers) rağmen, önceden belirlenmiş (kararlı) ağ kuralları ile bütünün yararına uzlaşmayı nasıl sağlayabiliriz?

Aslında burada bir ikilem ortaya çıkıyor. Bu ikilem, oyun teorisinde Mahkûm İkilemi, blockchain alanında ise Bizans Generalleri Problemi olarak bilinir.

Bu noktada Bitcoin mimarisinde; fedakâr (işbirlikçi) ve olası kötü niyetli (hileci) aktörlere rağmen, kazançlarını maksimize eden bir teşvik mekanizması ile rasyonel (madenciler) aktörlerin çoğunluğun çıkarlarına hizmet etmesini sağlayabilecek bir güven evriminin nasıl inşa edildiğini de “Bitcoin İş Kanıtı (PoW), Güven Evrimi” makalemden inceleyebilirsiniz.

Merkeziyetsiz çok etmenli sistemler bir Alman terminolojisi olan Endüstri 4.0 pazarlarında ciddi anlamda karşılık bulacaktır. Son birkaç yıldır da Bosch, Festo gibi güçlü Alman şirketlerinde çok etmenli sistemler ve hatta aralarında Siemens, Mercedes-Benz, Volkswagen, SAP, Fetch.AI gibi şirketlerin konsorsiyum ortağı olduğu otomotiv alanında açık ve işbirliğine dayalı bir veri ekosistemi oluşturma vizyonunda Catena-X projesi de MAS, AI & Blockchain birlikte çalışabilirliği alanlarında deneysel ve ar-ge çalışmaları devam etmektedir.

IoT uygulamalarında çok etmenli sistemlerin birlikte çalışabilirliğinin rolü ve üretim sistemlerindeki son gelişmeler hakkındaki güncel bir araştırmayı da inceleyebilirsiniz [3].

Makale çıktıları

Çok etmenli sistemlerde etmen etkileşimleri, temsil ettiği kullanıcısının veya varlığın sosyal veya ekonomik çıkarını – çoğunluğun yararını da gözeterek – maksimum düzeyde korumak ancak merkeziyetsiz bir mimaride tasarlanabilecek mekanizmaları ve/veya protokolleri içerir.

Çok etmenli sistemler merkeziyetsiz bir mimari üzerine kurulduğu için büyük ölçekli açık dağıtık sistemlerde güven tesis etmek, belirsiz ve dinamik ortamlarda tasarım hedeflerine ulaşmak için esnek şekillerde hareket eden ve etkileşime giren otonom etmenleri (agents) gerektirir.

Bu açıdan bağımsız etmenler arasındaki etkileşim çok etmenli sistemlerin çekirdeğini oluşturur. Dolayısıyla etkileşim protokolleri veya mekanizmalarında sosyal ve ekonomik çıkar zemininde bir çok teori uygulanabilir (nash dengesi, sıfır toplamlı oyun teorileri vb.). Burada esas zorluk merkeziyetsiz, dağıtık, güvensiz bir ortamda güvenin nasıl tesis edileceğidir.

Bir aracıya ihtiyaç duymadan rekabetçi-iş birliği (co-opetition) sıfır toplamlı olmayan oyun teorisi yaklaşımı ile güvensiz bir ortamda güven tesis edilmesine en iyi uygulamaya örneği olarak Bitcoin İş Kanıtı algoritması (güven evrimi) verilebilir.

Çok etmenli sistemlerin uygulama alanları; online bağımsız üretim pazar yerlerinden (Festo), otonom araçların diğer araçlarla etkileşim içinde olacağı kompleks trafik yönetimine (Catena-X), ölçeklenebilir ve alana özgü gereksinimlere uyan filo yönetim sistemlerinden (Bosch), adınıza pazarlık yapabilecek otonom açık artırma müzayedelerine kadar her türlü uç cihazları (edge devices, IoTs) veya canlı/cansız varlıkların otonom temsilcileri ile birçok sosyo-ekonomik merkeziyetsiz, eşitlikçi, otonom etkileşimler tasarlanabilir.

Kaynaklar

[1] An Introduction to MultiAgent Systems. Michael Wooldridge, Department of Computer Science, University of Liverpool, UK, J.WILEY, Kitap, 2009.

[2] Nature’s Patterns — Exploring Her Tangled Web, 2013, Bill Graham

[3] IoT uygulamalarında çok etmenli sistemlerin (MAS) birlikte çalışabilirliğinin rolü: Üretim sistemlerindeki son gelişmeler üzerine bir araştırma, Banu Çalış Uslu, Marmara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü, Mayıs 2021.

[4] 9000 Yıl Öncesinden Ademi Merkeziyetçi ve Eşitlikçi Antik Miraslar (Bölüm I), Makale, Turgut Haspolat, Temmuz 2022.

[5] Bitcoin İş Kanıtı (PoW), Güven Evrimi (Bölüm II), Makale, Turgut Haspolat, Temmuz 2022.

[6] Yeni Açık, Katılımcı, Merkeziyetsiz Finans (Bölüm III), Makale, Turgut Haspolat, Temmuz 2022.

[7] Bitcoin Fikir Birliği — Tellioğulları & Seferoğulları Çıkmazı, Makale, Turgut Haspolat, Ağustos 2022.