Hoofdstuk 5 - Recente technologieën - Deel 3 - bb PDF

Blockchain Hoofdstuk 5 - Overzicht  Internet of Things (IoT)  Data Science (DS)  Artificial Intelligence (AI)  Blockchain 2 Mini-Case Blockchain Mini-Case Blockchain Koen Vingerhoets...

Blockchain Hoofdstuk 5 - Overzicht  Internet of Things (IoT)  Data Science (DS)  Artificial Intelligence (AI)  Blockchain 2 Mini-Case Blockchain Mini-Case Blockchain Koen Vingerhoets 3 Bitcoin  ° 2008, Satoshi Nakamoto (pseudoniem)  Blockchain is ontstaan als technologie achter de digitale munt Bitcoin, maar is ook breder bruikbaar  Huidig financieel systeem  Functie tussenpersonen Vertrouwen (Trust) Reglementair kader …  Nadelen Efficiëntie Single Point of Failure (SPoF)  Doel: digitale munt zonder tussenpersonen (desintermediatie) 4 Klassieke financiële transactie Bank 3 Bank 1 Ontvanger Verzender Bank 2 5 Klassieke financiële transactie Bank 3 Bank 1 Ontvanger Verzender Bank 2 Klassieke verwerking: Financiële transactie wordt opgeslagen in de databanken van elk van de betrokken banken 6 Desintermediatie Ontvanger Verzender Internet 7 Blockchain  Technologie om (financiële) transacties vast te leggen, die bestaat uit een aaneengeschakelde ketting van blokken gevuld met transacties  Term: Grootboek, Ledger H1: TPS  Kenmerken  Peer-to-Peer/gedistribueerd/gedecentraliseerd, d.w.z. geen centrale controller  Veilige informatieuitwisseling  Geen wijzigingen (of vervalsingen mogelijk) Blockchain Bron: Puthal, D., Malik, N., Mohanty, S.P., Kougianos, E., Das, G., Everything you Wanted to Know about the Blockchain, IEEE Consumer Electronics Magazine, Volume 7, Issue 4. 9 Blockchain: lagen ‘Business’ IT 10 Blockchain: lagen Blockchain kent 6 lagen:  Data laag: blokken, geëncrypteerde informatie, tijdstippen (timestamps)  Netwerk laag: meestal een volledig gedistribueerd systeem gebruik makende van een P2P of peer-to-peer protocol Nodes verbonden zijn zonder enige vorm van centrale autoriteit of hiërarchie  Consensuslaag: diverse consensus protocols  Beloningslaag: dit garandeert de veiligheid en effectiviteit van het systeem  Contract laag: verschillende types scripting en algoritmes, smart contracts, aan de basis van flexibel programmeren en manipuleren van blockchain  Toepassingslaag: gedecentraliseerde toepassingen (Dapp) Blockchain: data-laag Data laag:  Het eerste blok noemt men het Genesis blok.  Elk blok bestaat uit een aantal transacties (‘Tx’) en heeft een uniek identificatienummer, de hash code, waarmee een blok verwijst naar het vorige blok.  Veilig: wijzigen van een transactie maakt de blockchain ongeldig Blockchain: netwerk-laag Internet Netwerk laag:  Het grootboek wordt gesynchroniseerd met alle partijen via peer-to-peer verbindingen, er is dus geen single point of failure 13 Blockchain: consensus- en beloningslaag Consensus laag  Er ontstaat regelmatig een nieuw blok, zoals bij Bitcoin ongeveer elke 10 minuten, dat gevalideerd moet worden (Block Validation) door de nodes m.b.v. een proces dat Mining wordt genoemd:  Miners zijn deelnemers die rekenkracht gebruiken om alle transacties in een blok te valideren ~Rubik's Cube  En als eerste een geldige hashcode berekenen (proof of work): dient als bewijskracht van de inspanning (‘work’) voor de validatie van een blok van transacties  Elk nieuw opgevuld blok moet door alle deelnemers, de nodes, van het netwerk geaccepteerd worden  Door consensus van de meerderheid Mining in de context van Blockchain betekent een cryptografische puzzel oplossen om een Beloningslaag ‘hashcode’ berekenen   Een miner die een die wint, krijgt een beloning in bijv. Bitcoins ‘mining’ in DS ! Relationele databanken vs Blockchain Tabellen vs Blocks CRUDS vs CR Andere beveiliging Beloning 15 Blockchain: lagen ‘Business’ functioneel IT 16 Naar Smart Contracts Internet 17 Smart Contract: voorbeeld Merk op: programmeertalen die worden gebruikt voor smart contracts zoals Serpent of Solidity, hebben kenmerken van 3 GL. Dus ook nieuwe of recente technologieën zoals Blockchain gebruiken nog steeds 3 GL. Bron: Delmolino, K., Arnett, M., Kosba, A., Miller, A., Shi, E., Step by Step Towards Creating a Safe Smart Contract: Lessons and Insights from a Cryptocurrency Lab, International Conference on Financial Cryptography and Data Security, pp. 79-94, 2016. 18 Blockchain: Contract laag Smart contracts:  Al in 1994 werd door Nick Szabo het concept van smart contracts voorgesteld. Dankzij blockchain werd implementatie ervan haalbaar.  Smart contracts bevatten vooraf gedefinieerde regels, en voeren overeenkomende operaties uit wanneer aan de juiste voorwaarden wordt voldaan.  De betrokken partijen komen overeen welke contractuele details van toepassing zijn, de voorwaarden bij een schending van het contract en tenslotte de externe databronnen (oracles – bijv. marktprijzen, waarop de vooraf gedefinieerde regels al dan niet reageren).  Vervolgens worden al die regels geïmplementeerd en verspreid in de blockchain. De contracten worden dan volledig onafhankelijk van partijen of centrale autoriteiten uitgevoerd. Blockchain: Toepassingslaag Blockchain toepassingen:  Blockchain-gebaseerde systemen zoals Ethereum laten toe om gedecentraliseerde applicaties te schrijven (genaamd Dapps).  Zoals smart contracts maar dan volledige toepassingen, niet slechts contractuele regels en uitvoeringen  Voorbeeld NFT (Non-Fungible Tokens)  Scripting in diverse talen, zoals Serpent, Solidity, Java, Python, Go en Node.js Soorten Blockchain Systemen  In publieke systemen kan en mag iedereen transacties aanmaken, de blockchain controleren, en aan mining doen  ~H1: veelal inter-organisatorische informatiesystemen  In private systemen gebeurt de uitwisseling van transacties in een privaat blockchain netwerk, waarbij mining gecontroleerd wordt door één organisatie of enkele individuen.  Een consortium is een gemengd systeem, waarbij de toegang door bepaalde nodes toegekend en bewaakt wordt. 21 Distributed Ledger Technology (DLT) Blockchain is slechts één Distributed Ledger Technology (DLT)  Blockchain: één ketting met chronologische blokken die een transactiehistoriek voorstellen  Block-based directed acyclic graphs (BlockDAG): kunnen meerdere voorgaande en volgende blokken bevatten  Transaction-based directed acyclic graphs (TDAG): transacties rechtstreeks aan elkaar gekoppeld zonder blokken Bedrijfskundige- of economische toepassingen 23 Mini-Case Blockchain Mini-Case Blockchain Koen Vingerhoets 24 Roel Verhaert, ere-stadssecretaris A’pen Mini-case Digitale Informatiesystemen 2019-2020: “Wat zou Blockchain kunnen realiseren ? Uitschakelen van de derde partij bijvoorbeeld:  Geldtransactie zonder tussenkomst nog van een bank  Onderwijsbeurs zonder tussenkomst van de overheid Overnemen van zo goed als alle administratieve taken Dat is goed nieuws omdat er tijd vrijkomt voor de kerntaken: adviseren is interessanter dan administratieve flows afhandelen Iedereen wordt bedreigd of… iedereen ziet nieuwe mogelijkheden” 25 Blockchain: Toepassingen Financieel  Virtuele munten zie Mini-Case Blockchain ! Vastgoed  Registratie van onroerend goed (kadaster)  Vastleggen huurcontracten (gemeente Rotterdam)  Circulair (milieuvriendelijk) bouwen Identiteitsbeheer zie H1 !  Self-sovereign identity Vooral Onderwijs desintermediatie !  Diploma’s Blockchain = TRUST Supply Chains  Traceerbaarheid van toeleveringsketen … Bron: Goossens, J., Verslype, K., Tjong Tjin Tai, E., Blockchain en Smart Contracts: Herijking van de rol van de vertrouwde tussenpersoon in de algoritmische samenleving, SDU Uitgevers, 2020. 26 Technische aspecten 27 Blockchain: technische aspecten - Software 28 Blockchain: technische aspecten - Hardware  GPU computing 29 Blockchain: Beperkingen Criminaliteit Schaalbaarheid Duurzaamheid Technische zwakheden 30 Beperkingen Blockchain is recent en kent heel wat uitdagingen:  Criminaliteit  Duurzaamheid: enorm stroomverbruik (1 Bitcoin transactie verbruikt volgens sommige bronnen even veel energie als 80.000 kredietkaarttransacties)  Schaalbaarheid: maximaal 7 transacties per seconde mogelijk voor Bitcoin  Technische zwakheden zoals aanpassingen aan volgorde van transacties, knoeien met de timestamp, 51% attack wanneer men feitelijke controle heeft over meer dan de helft van de nodes  … Quote “De laatste tijd worden geregeld projecten met blockchain aangekondigd, die vervolgens geruisloos verdwijnen wegens onvoldoende succes” (p. 108) Bron: Goossens, J., Verslype, K., Tjong Tjin Tai, E., Blockchain en Smart Contracts: Herijking van de rol van de vertrouwde tussenpersoon in de algoritmische samenleving, SDU Uitgevers, 2020. 32 Quote “Ook vandaag blijft de interesse in blockchain groot. Alleen geldt de technologie niet langer als het magisch antwoord op elke vraag of behoefte.” CFO Magazine 225, Stephan Hadinger, Head of Technology Amazon Web Services 33 Blockchain: Rol van de Bedrijfskundige 34 Blockchain – Michiel Valee Alumnus HIB 35 Conclusie Blockchain 36 Quote “With blockchain, we can imagine a world in which contracts are embedded in digital code and stored in transparent, shared databases, where they are protected from deletion, tampering, and revision. In this world every agreement, every process, every task, and every payment would have a digital record and signature that could be identified, validated, stored, and shared. Intermediaries like lawyers, brokers, and bankers might no longer be necessary. Individuals, organizations, machines, and algorithms would freely transact and interact with one another with little friction. This is the immense potential of blockchain. (…) True blockchain-led transformation of business and government, we believe, is still many years away. That’s because blockchain is not a “disruptive” technology, which can attack a traditional business model with a lower-cost solution and overtake incumbent firms quickly. Blockchain is a foundational technology: It has the potential to create new foundations for our economic and social systems. But while the impact will be enormous, it will take decades for blockchain to seep into our economic and social infrastructure.” M. Iansiti & R. Lakhani, The Truth About Blockchain, Harvard Business Review, Jan-Feb 2017. 37 Hoofdstuk 5 - Overzicht  Internet of Things (IoT)  Data Science (DS)  Artificial Intelligence (AI)  Blockchain 38 Algemene Conclusie Overzicht Perspectief 1: Perspectief 2: Ondersteunend Innoverend Mini-case(s) ‘Business’ Mini-case(s) H5: Recente technologieën Informatie- (Disruptieve) IT Systemen Innovatie IoT en de Digitale Spiegel klant Feedback werknemer Reële wereld ‘Business’ IoT IoT/DS Model/ Verwerking Digitale Data Informatie Spiegel Input TPS dmv IoT IT Data Science en de Digitale Spiegel IoT IoT/DS 42 AI en de Digitale Spiegel IoT/DS/AI Uit H1 43 Blockchain en de Digitale Spiegel ‘Business’ klant Feedback werknemer Reële wereld Model/ Verwerking Digitale Data Informatie Spiegel Blockchain IT Overzicht Perspectief 1: Perspectief 2: Ondersteunend Innoverend Mini-case(s) ‘Business’ Mini-case(s) H5: Recente technologieën Informatie- (Disruptieve) IT Systemen Innovatie Uw rol als bedrijfskundige in Innovatie Ware innovatie heeft in het algemeen Technologische aspecten Nieuwe technologie Combinatie bestaande technologieën Realisatie reeds bestaande technologie en/of (Disruptieve) bedrijfskundige aspecten Bedrijfskundige toepassing vinden Business model vinden Een nieuw bedrijfsmodel of realisatie reeds bestaand bedrijfsmodel 46 Naar een 4de Industriële Revolutie ? 2de 3de 1 ste 4de 1900- 1960- 1760- Olie , Computers, Kolen, stoom, elektriciteit, elektronica mechanische AI, robots, verbrandings productie DS… motor 47 Programmeertalen: stijgend abstractieniveau ‘Business’ 5de generatie programmeertalen 4de generatie programmeertalen (SQL) 3de generatie programmeertalen (COBOL, Java,.NET, …) Compilers & Interpreters 2de generatie programmeertalen (assembler) 1ste generatie programmeertalen (machinetaal) IT 48 Programmeertalen  De mainstream programmeertalen in 2023, zoals Java,.NET (C#) en Python (dat momenteel erg aan belang en populariteit wint), hebben veelal de kenmerken van een 3 GL. zijn ontstaan in de jaren ‘90  Relationele databanken worden op dit moment nog steeds zeer veel gebruikt, ook voor het bouwen van nieuwe informatiesystemen. Opvallend ook is dat de theoretische basis van relationele databanken gepubliceerd werd door E. Codd in 1970, waarna de grootschalige commerciële doorbraak volgde eind jaren ’80.  Web Services/API’s: het idee om software uit building blocks te assembleren bestond al eind jaren ‘60, en dat wordt steeds meer een realiteit. Maar er blijven uitdagingen op dit vlak, en ook het bouwen van Web Services gebeurt veelal in een 3 GL.  Programmeren gebeurt op dit moment nog steeds manueel in 3 GL door menselijke programmeurs, zowel in maatwerk, (veelal) bij het customizeren van pakketten als bij het bouwen van web services. 49 Smart Contract: voorbeeld Merk op: programmeertalen die worden gebruikt voor smart contracts zoals Serpent of Solidity, hebben kenmerken van 3 GL. Dus ook nieuwe of recente technologieën zoals Blockchain gebruiken nog steeds 3 GL. Bron: Delmolino, K., Arnett, M., Kosba, A., Miller, A., Shi, E., Step by Step Towards Creating a Safe Smart Contract: Lessons and Insights from a Cryptocurrency Lab, International Conference on Financial Cryptography and Data Security, pp. 79-94, 2016. 50 Programmeertalen: stijgend abstractieniveau ‘Business’ 5de generatie programmeertalen 4de generatie programmeertalen (SQL) 3de generatie programmeertalen (COBOL, Java,.NET, …) 2de generatie programmeertalen (assembler) 1ste generatie programmeertalen (machinetaal) IT 51 GenAI als 5 GL ? Omschrijving TAC Abonnement Voer je naam in: John Anderson Voer je adres in: Prinsstraat 32, 2000 Antwerpen Voer je email-adres in: [email protected] Voer je geboortedatum in (YYYY-MM-DD): 1952-10- 10 Abonnementsinformatie: Abonnementstype: 60 Plus Naam: John Anderson Adres: Prinsstraat 32, 2000 Antwerpen Email: [email protected] Prijs: €167.20 52  Overzicht Beleidsinformatica in HIB, HI en TEW ‘Business’ I n t e g r a t i o n Domeinspecifieke vakken Digital Strategy & Governance Digital Organizations Digital Risk & Security Major Digital Agility, DS en AI B a P r o e f Digital Auditing Informatiesystemen Blockchain Digital Innovation Artificial Intelligence Digitale Informatie- Innovatiemgt Internet of Things technologie P r o j e c t Systeemanalyse Semantic Web Machine Learning … Procesautomatisatie Data Engineering DS and Ethics Case Studies in DS en AI IT 1 Ba 2 Ba 3 Ba 1-2 Ma Systeemontwerp Software Engineering & Architecture