Turing complete là gì? Blockchain Turing hoàn chỉnh đầu tiên Ethereum

Turing complete là gì?

Turing complete là khái niệm quan trọng trong khoa học máy tính, tạm dịch là Turing hoàn chỉnh hay tính hoàn chỉnh của Turing. Nó mô tả khả năng một hệ thống tính toán có thể thực hiện bất kỳ phép tính nào mà một máy Turing* có thể thực hiện. Nói cách khác, một hệ thống Turing hoàn chỉnh có khả năng mô phỏng bất kỳ thuật toán nào mà con người có thể nghĩ ra. 

Trong lĩnh vực blockchain, một blockchain được gọi là Turing hoàn chỉnh khi ngôn ngữ lập trình được dùng để viết hợp đồng thông minh trên blockchain đó có khả năng giải quyết mọi vấn đề tính toán. Nói cách khác, về mặt lý thuyết, blockchain Turing hoàn chỉnh có thể chạy bất kỳ chương trình nào miễn là có đủ bộ nhớ, thời gian và sức mạnh tính toán.

Hầu hết các hệ thống sử dụng ngôn ngữ lập trình như Solidity, Python, C++ và Java đều là Turing complete.

*Máy Turing là máy tính toán giả định, được nhà toán học người Anh Alan Turing đề xuất vào năm 1936. Nó cung cấp một mô hình tính toán đơn giản nhưng có sức mạnh tính toán lớn, cho phép mô phỏng bất kỳ thuật toán nào có thể tính toán được.  

Ethereum - blockchain Turing complete đầu tiên

Ethereum được xem là một hệ thống Turing hoàn chỉnh vì vừa sử dụng ngôn ngữ Solidity vừa có khả năng giải quyết “mọi vấn đề tính toán" như đã đề cập ở phần khái niệm bên trên.

Trong đó, EVM đóng vai trò trung tâm trong việc biến Ethereum thành một hệ thống Turing hoàn chỉnh. EVM, viết tắt của máy ảo Ethereum, hoạt động như một máy tính ảo có khả năng thực thi mã bytecode* được biên dịch từ ngôn ngữ lập trình Solidity.

*Bytecode là ngôn ngữ lập trình được tối ưu hóa để máy ảo EVM có thể hiểu và thực thi. Bytecode chứa các hướng dẫn chi tiết về cách thực hiện các phép toán và logic của hợp đồng thông minh.

Đọc thêm: Solidity là gì? Tổng quan về ngôn ngữ Solidity.

Về khía cạnh giải quyết “mọi vấn đề tính toán", Ethereum không chỉ xử lý các phép tính phức tạp mà còn có thể chạy các chương trình được lưu trữ trên blockchain như hợp đồng thông minh (smart contract), mã nguồn (source code)…

Trong đó, hợp đồng thông minh là nền tảng quan trọng, giúp nhà phát triển có thể mở rộng các trường hợp sử dụng cho mạng, bao gồm dApp, NFT, ứng dụng DeFi…

Lấy ví dụ, các nhà phát triển viết hợp đồng thông minh bằng ngôn ngữ lập trình Solidity và biên dịch thành bytecode. Sau đó, bytecode sẽ được gửi đến mạng lưới Ethereum và được truyền đến các node trong mạng. Các node đảm bảo việc xác minh và thêm vào blockchain. Lúc này, hợp đồng thông minh trở thành một chương trình được lưu trữ sẵn trên mạng lưới, bất kỳ ai cũng có thể truy cập và tương tác với nó.

Đồng thời, khi chạy chương trình, nói cách khác là khi thực thi các hợp đồng thông minh, dữ liệu sẽ được các node đồng thuận ghi vào blockchain. Dữ liệu này có thể bao gồm thông tin về tài khoản, số dư, lịch sử giao dịch... Điều này giúp mạng thực hiện các tác vụ phức tạp và lưu trữ thông tin cần thiết cho hoạt động của hợp đồng thông minh.

Ưu và nhược điểm của Turing complete

Ưu điểm của Turing complete

Các hệ thống Turing hoàn chỉnh cho phép nhà phát triển viết chương trình phức tạp và có thể tùy chỉnh linh hoạt, đáp ứng nhiều nhu cầu khác nhau. Trong trường hợp của Ethereum, nhà phát triển tạo ra hợp đồng thông minh có thể tự động hóa các quy trình, quản lý tài sản, tạo ra ứng dụng phi tập trung (dApp)...

Các hệ thống Turing complete thường tương thích với nhiều ngôn ngữ lập trình. Điều này giúp nhà phát triển dễ dàng chuyển đổi mã hiện có của họ sang ngôn ngữ lập trình phù hợp với hệ thống và phát triển các ứng dụng mới.

Ethereum tương thích với nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau, bao gồm C++, Java và Python, giúp thu hút nhiều nhà phát triển tham gia vào hệ sinh thái Ethereum.

Nhược điểm của Turing complete

Việc viết mã cho các hệ thống Turing complete có thể rất phức tạp, đòi hỏi kiến thức chuyên môn cao về lập trình và hệ thống. Điều này tạo ra rào cản cho các nhà phát triển mới, khiến họ khó có thể tham gia vào mạng lưới.

Bên cạnh đó, vì tính chất phi tập trung và Turing complete của blockchain, ai cũng có thể viết code được lưu trữ trên mạng. Điều này tạo ra cơ hội cho kẻ muốn giả mạo nội dung hoặc thực hiện các hành vi xấu nhằm chiếm đoạt tài sản. Nó khiến cho các hệ thống Turing complete dễ bị tấn công hơn các hệ thống non-Turing complete.

Việc phát triển các hợp đồng thông minh an toàn và bảo mật trên Ethereum là một thách thức lớn, vì các lỗi hoặc lỗ hổng trong hợp đồng thông minh có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.