04.01.2018

Lightning Network: Lösung der großen Bitcoin-Probleme?

Lightning Network setzt am Kernproblem von Bitcoin an: An der Überlastung der Blockchain und damit verbundenen Wartezeiten und Transaktionskosten. Auch das Problem des Stromverbrauchs könnte damit deutlich verringert werden.
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„Bitcoin ist momentan als Alltagszahlungsmittel nicht geeignet“, sagt Johannes Grill. Der Mann ist nicht etwa Notenbanker, sondern, als Präsident des Vereins Bitcoin Austria, quasi Österreichs oberster Bitcoin-Interessensvertreter. „Die Bitcoin-Blockchain ist derzeit massiv überlastet. Entweder man zahlt sehr hohe Transaktionsgebühren, oder man muss sehr lange Wartezeiten in Kauf nehmen“, erklärt Grill. Ein kleineres Problem sieht er von der immer wieder von Kritikern ins Treffen geführten Volatilität. „Die ist dem jungen Alter von Bitcoin geschuldet. Es ist ein relativ neuer und auch noch verhältnismäßig kleiner Markt. Der dürfte sich auf Dauer konsolidieren“, sagt der Bitcoin Austria-Präsident. Doch auch für das Problem der Blockchain-Überlastung gäbe es eine Lösung am Horizont: „Lightning Network“.

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Lightning Network: Technologie in der Technologie nimmt Fahrt auf

„Die Entwicklung steht gerade noch ziemlich am Anfang. Aber ich bin mir sicher: 2018 und 2019 werden wir noch viel von Lightning Network hören“, prophezeit Grill. Mit ihm hoffen momentan viele andere in der Bitcoin-Community auf die neue Technologie in der Technologie. Sie wurde von den beiden Entwicklern Joseph Poon und Thaddeus Dryja bereits Anfang 2016 erstmals in einem Paper beschrieben und nimmt nun Fahrt auf. (Anm.: Lightning Network wird sich ebenso auf Litecoin, Bitcoin Cash und andere auf der Bitcoin-Blockchain basierenden Kryptowährungen anwenden lassen und auch einfache Transaktionen zwischen diesen Coins ermöglichen).

Hintergrund: Der Block füllt sich

Was steckt hinter den angesprochenen Problemen? Momentan werden alle Bitcoin-Transaktionen direkt in der Blockchain erfasst. Jede Transaktion ist dabei ein Eintrag innerhalb eines Blocks. Wenn dieser voll ist (bei Bitcoin wenn ein Megabyte Größe erreicht ist – etwa 2500 Transaktionen), muss er abgeschlossen, also verschlüsselt werden (ein „Hash“ wird generiert). Das übernehmen Miner. Sie bekommen dafür einerseits die durch den Algorithmus neu ausgeschütteten Bitcoins. Andererseits verdienen sie an den Transaktionsgebühren der User.

„Bestechliche“ Miner

Die Crux: Miner können sich „aussuchen“, welche Transaktionen sie in den bearbeiteten Block aufnehmen. Sie priorisieren natürlich jene, die höhere Gebühren enthalten. Über die Zahlungen können die User die Miner also gleichsam bestechen: Wer mehr zahlt, dessen Transaktion wird schneller durchgeführt. (Man kann zwischen verschiedenen Prioritäts-Kategorien wählen, die höchste führt zu einer Bearbeitung innerhalb der nächsten zwei Blocks). Wer nicht bereit ist, hohe Gebühren zu zahlen, muss inzwischen mitunter Wochen lang auf die Durchführung warten. Denn aufgrund der hohen Mining Difficulty und dem damit verbundenen Stromverbrauch (und den Hardware-Anforderungen), kommen die Miner nicht mit dem Gesamtvolumen nach. Und sie verschieben dabei nicht lukrative Transaktionen immer weiter nach hinten.

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18 US-Dollar Gebühr für Bearbeitung im nächsten Block

Die Folge: Wer etwa im Einzelhandel mit Bitcoins zahlen wollen würde, müsste momentan auf seinen Einkauf rund 18 Dollar draufschlagen, damit er innerhalb der kommenden zehn Minuten abgewickelt wird („Next Block Fee“ – Stand 4. Jänner 2018 – aktuelle Werte findet man hier). Auch für eine Bearbeitung innerhalb der nächsten Stunde sind noch umgerechnet 17,44 US-Dollar zu entrichten. Am 21. Dezember, wenige Tage, nachdem Bitcoin kurzzeitig die 20.000 Dollar-Marke geknackt hatte, war die „Next Block Fee“ mit rund 37 US-Dollar auf ihrem bisherigen Höchststand. Eine Nutzung für alltägliche Einkäufe scheint unter diesen Umständen also undenkbar.

„Bidirectional Payment Channels“ als Lösung?

Wie will nun Lightning Network die Probleme lösen? Das Zauberwort ist „Bidirectional Payment Channels“. Dabei öffnen zwei einander vertrauende User einen Zahlungskanal, der (primär) nur zwischen ihnen beiden läuft. Innerhalb dieses Kanals können sie beliebig viele Transaktionen durchführen. Am Ende wird dann nur der Saldo all dieser Transaktionen auf der Blockchain eingetragen und damit endgültig abgesichert. Wann das passiert, kann von beiden Usern jederzeit bestimmt werden. Hätte man also etwa so einen Channel mit einem Supermarkt-Betreiber, hätte dieser zwar eine sofortige Bestätigung über den Eingang der Zahlung, könnte die Umsetzung auf die Blockchain aber immer jeweils am Monatsende für alle Einkäufe festlegen.

Von vier auf „Millionen bis Milliarden“ Transaktionen pro Sekunde

Die Lightning Network-Erfinder Poon und Dryja versprechen durch ihr Konzept nichts geringeres, als die Anzahl an möglichen Transaktionen im Bitcoin-Netzwerk von derzeit höchstens sieben pro Sekunde (tatsächlich etwa vier) auf „Millionen bis Milliarden“ zu erhöhen. Und dabei zeitgleich die Transaktionsgebühren für den einzelnen User zu minimieren. Der vielleicht bedeutendste Nebeneffekt: Auch der enorme Stromverbrauch durch Mining könnte damit wieder besser in den Griff bekommen werden.

Das „Network“ in „Lightning Network“

Doch ist es nicht sehr aufwändig, mit jedem, mit dem man ein Geschäft macht, einen eigenen Payment Channel zu eröffnen? Auch dafür haben die Erfinder eine Lösung, die an das System von Ripple erinnert. Es ist der „Network“-Aspekt in „Lightning Network“. Konkret sucht der Algorithmus bei zwei Usern, die keinen eigenen Bidirectional Channel haben, für die Transaktion einen Weg über andere Kanäle. Voraussetzung für eine Überweisung ist dann also lediglich, dass man über mehrere Ecken miteinander verbunden ist.

Droht die Zentralisierung des dezentralen Systems?

Hier setzt auch der größte Kritikpunkt an der Technologie an, wie Johannes Grill im Gespräch mit dem Brutkasten anmerkt. „Es wird befürchtet, dass es dadurch wieder zu einer Zentralisierung kommen kann, die ja eigentlich mit Bitcoin ausgeschaltet werden soll“, erklärt er. Denn in dem System könnten große Player wie etwa Amazon hunderttausende Zahlungskanäle zu ihren Kunden haben. Transaktionen zwischen Usern würden dann entsprechend oft bei diesen großen Playern „durchlaufen“. Grill sieht das aber relativ gelassen: „Schon allein aufgrund des Algorithmus hält sich die Macht dieser möglichen Zentralen in engen Grenzen. Und sie lassen sich ja auch immer umgehen, indem man einen direkten Kanal eröffnet.“

Proof of Concept der „Bitcoin-Rettung“ steht noch aus

Ob Lightning Network tatsächlich sein Versprechen halten wird, und Bitcoin und Co zu brauchbaren Zahlungsmitteln für den Alltag machen wird, ist freilich noch nicht klar. Es laufen gerade erst erste Versuche. Der Proof of Concept, vor allem was die versprochene Skalierbarkeit angeht, steht noch aus. Auch dass ein anderes, ähnliches System sich am Ende durchsetzt, ist denkbar. Tatsächlich dürfte die Technologie aber das Potenzial haben, die Idee hinter Bitcoin zu retten. Denn das, was es jetzt ist – ein reines Spekulationsobjekt mit massiver Umweltbelastung durch Stromverbrauch – sollte es ja eigentlich niemals werden.

+++ Eine tickende Zeitbombe? +++


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ISS, SAP
Philipp Herzig, CTO SAP I © SAP

SAP hat auf seiner jährlichen Entwicklerkonferenz „SAP TechEd“ Ende Oktober eine Reihe von KI-Innovationen bekannt gegeben, die das SAP-Portfolio für Entwickler erweitern. Erweiterungen der Joule-Lösungen und der SAP Business AI Platform – einschließlich des neuesten Foundation Models von SAP für tabellarische Daten – sollen neue Tools zur Entwicklung und Erweiterung von KI-Agenten bereitstellen. Zugleich sollen sie den Agenten Daten- und Geschäftskontext für logisches Denken sowie zusätzliche Governance-Kontrollen bieten. Um sie unternehmensweit verantwortungsvoll einsetzen zu können, so der Plan.

SAP Business AI Plattform als Basis

„Auf der SAP TechEd präsentieren Entwickler seit jeher die neuesten Innovationen“ sagt Philipp Herzig, CTO von SAP. „In diesem Jahr zeigen wir, wie KI nicht einfach nur lernt, Unternehmen zu verstehen, sondern auch Geschäftsprozesse abzuwickeln. In ‚Joule Work‘ machen Nutzer ihre Eingaben und erledigen Aufgaben in einer durchgängigen Anwendungsumgebung, in der gesamten SAP-Landschaft und darüber hinaus. Das ist die Neuerung, die wir in großem Maßstab bereitstellen.“

Die Basis von allem bildet die SAP Business AI Plattform. Sie sorge für eine schnellere Wertschöpfung, da Geschäftsprozesse von Anfang an verstanden würden, und biete eine höhere Genauigkeit. „Außerdem erfüllt sie die Anforderungen von Unternehmen, gewährleistet ab der ersten Implementierung einen sicheren, kontrollierten und konformen Betrieb und bietet eine einzigartige Kontextebene, die auf dem Prozess- und Branchenwissen aus über 50 Jahren aufbaut, das in jeder Agenten-Aktion verankert ist“, so Herzig weiter.

Code und No-Code

Gebaut werden KI-Agenten im „Joule Studio“. Das ist sowohl ohne Programmierkenntnisse per Klick-Baukasten (No-Code) möglich, als auch mit eigenem Code (Pro-Code). Dafür stehen über 70 verschiedene KI-Modelle zur Auswahl.

Durch neue Funktionen für „Joule Work“ sollen KI-Agenten noch wirkungsvoller komplexe Geschäftsprozesse über offene Protokolle (A2A und MCP) handhaben können. Diese Innovationen machen „Joule Work“ leistungsfähiger, um den Kontext besser zu verstehen, Entscheidungen zu treffen und mehrstufige Workflows über Unternehmenssysteme und Geschäftsbereiche hinweg auszuführen, so der Claim.

SAP erweitert seine KI-Plattform damit eigenen Angaben zufolge um eine neue Orchestrierungsschicht, damit Assistenten und Agenten komplexe, mehrstufige Abläufe über verschiedene SAP-Systeme hinweg zuverlässiger erledigen können. Der SAP Knowledge Graph soll künftig auch Daten aus kundeneigenen SAP- und Drittquellen einbinden, sodass Nutzer ihre Informationen in natürlicher Sprache durchsuchen und exakte, auf den eigenen Daten basierende Antworten erhalten.

Auch andere Anbieter-Einbindung möglich

Agenten anderer Anbieter sollen außerdem über ein kontrolliertes Agenten-Gateway sicher auf „Joule Agents“ zugreifen und mit ihnen zusammenarbeiten können, ohne dass „Kontrolle und Governance verloren gehen“. Das neue „SAP Enterprise AI Gateway“ bündelt zudem Authentifizierung, Richtlinien, Routing, Überwachung, Nutzungsverfolgung und Auditing des gesamten KI-Datenverkehrs im Unternehmen. Ergänzend sollen ein neuer „Joule Assistent“, der „SAP AI Agent Hub“ und ein „AI Governance Assistant“ Kunden dabei helfen, die EU-KI-Verordnung einzuhalten.

Beim „Tabular Foundation Model“ kündigt SAP das Modell „SAP-RPT-2.0“ an, das künftig auch Anomalien und Ausreißer in Tabellendaten erkennen soll. „SAP-RPT-TS“ hingegen soll Geschäftskennzahlen prognostizieren können.

Einsatz auf der ISS

„Es gibt große Weiterentwicklungen bei unseren Tabular Foundation Models“, ergänzt Herzig. „Daraus ist inzwischen eine ganze Modellfamilie geworden. Ein etwas ausgefallener technischer Ausblick ist, dass wir diese Modelle gemeinsam mit Hewlett Packard Enterprise auch auf der Internationalen Raumstation (ISS) einsetzen – für die vorausschauende Wartung im Weltraum.“ Das Modell soll zudem Ausfälle vorhersagen können, ohne dass die dafür benötigten Daten zur Erde übertragen werden müssen.

„SAP-RPT wurde generisch trainiert und kann– ähnlich wie große Sprachmodelle im Bereich Sprache – auf eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungsgebiete übertragen werden“, so Herzig weiter. „Creditplus verwendet solche Modelle beispielsweise für die Risikobewertung. Hitachi setzt sie für die vorausschauende Wartung seiner Maschinen ein. ‚Oxford Cancer‚ nutzt sie, um anhand von Proteinmarkern Krebserkrankungen bei Patienten besser vorherzusagen als mit bisherigen Modellen“, sagt er.

Wenn man sich die Internationale Raumstation ansehe, genauer gesagt das Columbus-Modul, in dem SAP das Modell einsetzt, gebe es dort enorme Datenmengen.

„Nicht einfach zur Erde herunterladen“

„Die Maschinen auf der ISS erzeugen Telemetriedaten, die sehr nützlich sind. Allerdings handelt es sich um rund zehn Gigabyte an Daten. Diese kann man nicht einfach zur Erde herunterladen – das würde viel zu lange dauern, wenn man schnell reagieren möchte, etwa um bestimmte Muster oder Auffälligkeiten in Zeitreihen zu erkennen“, erklärt Herzig. „Die Modelle lassen sich direkt vor Ort einsetzen, weil sie im Vergleich zu großen Sprachmodellen relativ klein sind. Sie können also unmittelbar auf der Raumstation betrieben werden. Und es ist kein Training erforderlich. Man speist die aktuellen Daten direkt als Live-Datenstrom ein und erhält sofort Vorhersagen.“

Der CTO sieht den Anwendungsfall auf der Raumstation nicht bloß als eine Marketingaktion, sondern als Zeugnis dafür, wie weit man gehen könne. Er sagt: „Wie nützlich ist die Technologie unter solch extremen Bedingungen? Auf der Erde ist heute vieles einfach. Wir haben schnelle Internetverbindungen und leistungsfähige GPUs. Bei solchen Anwendungsfällen spielt die Latenz kaum eine Rolle. Aber können wir auch in einer Umgebung echten Mehrwert schaffen, die nur eingeschränkt angebunden ist – oder zumindest sehr weit entfernt? Genau das wollten wir zeigen: Mit einer lokalen Verarbeitungsumgebung lassen sich Probleme lösen, deren Lösung sonst schwierig wäre, weil man zunächst sämtliche Daten zur Erde übertragen müsste. Anschließend müsste man sie dort auswerten und die Ergebnisse zurückübermitteln. Dann könnte es aber bereits zu spät sein.“

SAP löst „Data Drift“-Problem

Ein zentrales Problem bei klassischen KI-Modellen ist der sogenannte Data Drift: Data Scientists trainieren ihre Modelle auf historischen Daten, doch schon beim Abschluss des Trainings können sich die eintreffenden Daten statistisch verändert haben. Die neuen Modelle von SAP wollen genau hier ansetzen.

Man könne jederzeit aktuelle Daten ins Kontextfenster geben und erhalte darauf basierend präzise Vorhersagen, ohne neu trainieren zu müssen. „Veränderungen in Struktur oder Eigenschaften der Daten erkennt das Modell unmittelbar“, betont Herzig. „Das wollten wir demonstrieren: Müsste man bei veränderten Bedingungen erst alle Informationen zur Erde übertragen und das gesamte Modell neu trainieren, wäre es dafür viel zu spät. Dann würde man auf der ISS sagen: ‚Schön, dass ihr uns das jetzt mitteilt – aber das hättet ihr uns schon vor einem oder zwei Monaten sagen müssen‘.“

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