Құрылғылар арасындағы байланыстарды таңдауға интеллектуалды тұрғыдан қарау – ақылды қалалар, денсаулық сақтау және басқа да салаларда нақты уақыт режимінде жұмыс істеуге қажетті жылдам әрі қауіпсіз блокчейн желілерін құруға мүмкіндік береді.

IoT дамуы және блокчейннің рөлі

Заттар интернеті (IoT) біртіндеп толық байланысқан әлем идеясын жүзеге асыруда. Бүгінде миллиардтаған физикалық құрылғылар – шағын датчиктерден бастап автономды көліктер мен өндірістік машиналарға дейін – онлайн режимде деректер жинап, алмасады. Бұл ақпараттың қауіпсіздігі мен тұтастығы аса маңызды, сондықтан инженерлер блокчейн технологияларына жиі жүгінеді. Блокчейн көбіне криптовалюталардың негізі ретінде танымал болғанымен, оның басты функциясы әлдеқайда кең: бұл – деректер көптеген компьютерлерде сақталатын және қолдау табатын, бір ұйымның бақылауында болмайтын орталықтандырылмаған цифрлық тізілім.

IoT-блокчейн желілеріндегі жылдамдық мәселелері

Блокчейннің қауіпсіздік саласындағы артықшылықтарына қарамастан, қазіргі блокчейн жүйелерінің көпшілігі көптеген нақты IoT-қосымшалар үшін тым баяу жұмыс істейді. Ақылды құрылғылар көбіне секундтың жүзден бір бөлігінде әрекет етуі керек, алайда қазіргі блокчейн желілері мұндай жылдамдықты әрдайым қамтамасыз ете алмайды. Зерттеулер көрсеткендей, кідірістердің негізгі себебі блокчейн бағдарламалық жасақтамасында емес, құрылғылардың біррангылы желілерде қалай әрекеттесуінде жатыр. Бұған дейін желі топологиясының – құрылғылар арасындағы байланыстар құрылымының – IoT-блокчейн жүйелерінің өнімділігіне әсері жиі ескерілмей келген.

Жаңа зерттеу және Dual Perigee алгоритмі

Бұл мәселені шешу үшін Жапониядағы Чиба университетінің Ақпараттық технологиялар жоғары мектебі/Инновациялық академиялық зерттеулер институтының доценті Киен Нгуен жетекшілік еткен зерттеу тобы IoT-блокчейн желілерінің тиімділігін арттыру жолдарын зерттеді. Олардың IEEE Transactions on Network and Service Management журналында 2025 жылдың 17 желтоқсанында жарияланған жұмысы әртүрлі желі топологияларының деректерді жеткізу жылдамдығына әсерін талдап, үздіксіз жұмыс істеуді қамтамасыз ететін жаңа әдісті ұсынады.

Команда әртүрлі желілік құрылымдар арқылы байланысқан блокчейн-клиенттері бар симуляциялар жасады. Талдау нәтижесінде орталықтандырылмаған IoT желілері бір деректерді бірнеше рет жіберіп, бұл байланыс арналарының шамадан тыс жүктелуіне және кідірістердің артуына әкелетіні анықталды. Қазіргі транзакциялар мен блоктар алмасу әдістері дубликаттардың қарқынды өсуіне себеп болып, желі жұмысын баяулатады.

Осы кемшіліктерді жою үшін зерттеушілер Dual Perigee деп аталатын орталықтандырылмаған әрі жеңіл алгоритм әзірледі. Бұл әдіс желідегі әр құрылғыға қай көршілерімен байланыс орнату керектігін негізделген түрде таңдауға мүмкіндік береді. Кездейсоқ таңдау орнына, Dual Perigee құрылғысы өз пірлерін транзакциялар мен блоктарды жеткізу жылдамдығы бойынша бағалап, баяу байланыстарды тиімдірек байланыстарға ауыстырады. Уақыт өте келе желі орталық басқару органының араласуынсыз табиғи түрде жылдамырақ конфигурацияға көшеді.

Нәтижелер мен қолдану перспективалары

50 тораптан тұратын симуляцияланған IoT ортада Dual Perigee алгоритмі блоктарға қатысты кідірістерді Ethereum-да қолданылатын стандартты әдіспен салыстырғанда 48,54%-ға қысқартты. Сонымен қатар, ол өнімділік бойынша тіпті түпнұсқа Perigee алгоритмі сияқты озық тәсілдерден де 23%-дан астамға асып түсті. Маңыздысы, бұл жетілдірулер IoT құрылғыларына қосымша жүктеме түсірмеді: алгоритм бұрыннан алынған деректердің пассивті өлшемдерін пайдаланып, ең аз өңдеуді талап етеді.

Бұл тәсілдің мүмкіндіктері көптеген технологиялық секторларды қамтиды. Деректерді жылдам тексеру мен алмасу блокчейн жүйелеріне реакция жылдамдығы аса маңызды қосымшаларды қолдауға мүмкіндік береді. Д-р Нгуен атап өткендей, ұсынылған орталықтандырылмаған пір таңдау механизмі кідірістерді ескере отырып, болашақта нақты уақыттағы IoT-сервистер мен маңызды міндеттерді қолдайтын блокчейн платформаларының негізіне айналуы мүмкін. Бұл өз кезегінде қауіпсіз, сенімді және икемді цифрлық инфрақұрылым құруға жол ашады.

Даму болашағы

IoT желілері өсе және күрделене түскен сайын, орталықтандырылмаған әрі сенімді байланыс әдістеріне сұраныс арта береді. Зерттеушілер Dual Perigee жаңа технологияларда маңызды рөл атқара алады деп санайды. Бұл тәсіл жылдам әрі сенімді деректер алмасуды қажет ететін жаңа IoT-сервистерге – ақылды қалалар, ақылды үйлер, өндірістік мониторинг, денсаулық сақтау жүйелері мен жеткізу тізбегін бақылау сияқты салаларға қолдануға жарамды.

Зерттеу Жапония ғылымды қолдау қоғамының (JSPS, грант №23H03377) және Жапония ғылым және технология агенттігінің (JST) ғылыми-технологиялық инновацияларды дамытуға арналған университеттік стипендиялар бағдарламасы (грант №JPMJFS2107) арқылы қолдау тапты.