投票是任何民主的一个非常重要的部分，因为它让公民有机会参与民主治理过程。在民主国家，投票的目标不仅仅是创建政府，而是推动社会和经济利益的集体努力。

全球投票的基本目标是确保投票以公平和透明的方式进行。传统的投票系统已经存在多年，但现在可以肯定地说它已经过时了。重复投票、虚假投票和投票隐私问题等挑战一再出现在新闻中，表明现有系统的效率低下。

此外，组织大规模投票的成本昂贵且耗时。例如，印度在 2019 年的全国大选中花费了近 80 亿美元，并用了大约 40 天的时间完成了整个投票过程。

因此，我们可以有把握地说，传统的投票系统不仅在安全性和消耗时间方面存在缺陷，而且在以无缝方式组织整个过程的成本方面也存在缺陷。

互联网投票是解决方案吗？

那么我们是否可以说网络投票是解决现有传统投票系统所面临的所有问题的方法呢？互联网投票试点项目已在世界范围内实施，但一段时间后已停止。

经济挑战，例如互联网可访问性、民众学习和适应新的投票方式，仍然可以通过发展和培训来克服。

但是与安全（计算机病毒/黑客）和可扩展性机制相关的风险是限制试点的风险。另外，网络投票也不能从本质上保证一人一票，实施成本高昂，进一步影响实施。

区块链支持的投票是解决方案吗？

区块链技术实现投票绝对是一个不错的选择，因为去中心化的共识协议保证了一定程度的安全性，这比目前的中心化投票方式更安全。

但随后它会带来某些挑战，例如：

• 可扩展性：今天的区块链不可扩展

在以太坊区块链上，每秒只能验证 15 笔交易。这意味着随着选民数量的增加，区块链投票需要更多的时间来完成投票过程。

例如，当世界上第二小的国家图瓦卢，人口为 10,600，计划在以太坊区块链上进行选举时，例如，需要接近 11.5 分钟（10,600/15 = 706 秒）整个投票过程需要完成，但考虑到像印度这样拥有 14 亿人口的国家，整个投票过程很容易在以太坊区块链上完成，大约需要三年左右的时间。

在一个大型民主国家，这种时间框架实际上是不可能考虑的。

• 能源消耗：区块链消耗的能源比现有的任何系统都要多

例如，以太坊区块链每笔交易消耗 1.02 千瓦时。在像图拉武这样的国家，区块链投票的能耗为 10.8 兆瓦时，不会对环境产生任何相当大的负面影响。但另一方面，对于像印度这样人口众多的国家，如果使用以太坊实施区块链投票，最终将消耗 1,428 吉瓦时。

结果证明，能源成本不仅非常高，而且最终还会对环境产生负面（如果不是破坏性的）影响。

• 安全性：即使区块链是安全的，它们也容易出现 51%，其中恶意节点占据网络的 51% 或更多。由于投票可以改变经济状况，因此黑客/欺诈的可能性非常高。

• 身份：现有的区块链也无法确保完全去中心化的身份。

那么应该如何设计区块链协议以使其具有可扩展性、安全性和低能耗？

• 可扩展性：不是所有节点都验证所有交易，只有随机选择的节点的子集可以验证交易。这样，整个网络可以以协调的方式验证超过一百万笔交易。

下面用超几何分布对此进行解释。

在一个网络中，只需 200 个随机选择的节点即可以 99.999999999% 的置信度验证交易。

• 能源消耗。比特币中设计的工作量证明算法（称为 HashRate PoW）应替换为消耗更少能量的 PoW，因为验证交易只需要 200 个节点。理想情况下，能源消耗的顺序需要少 36 亿倍的 energy 消耗比比特币。

上述超几何分布表明，即使网络中有 90% 的恶意节点，仅随机选择 200 个节点就足以验证交易。因此，区块链的安全性应该更高：不是51%或66%，而是90%。

区块链与生物识别技术相结合

区块链技术与生物识别技术相结合是投票过程的理想解决方案。区块链协议当然应该是可扩展的，涉及很少的验证节点，消耗更少的能量并且高度安全。

生物识别技术还应该保护个人数据，加密/解密数据/消息，它应该具有防篡改身份验证并遵守欧盟的通用数据保护条例。

目前，还没有玩家能够有效地结合区块链和生物识别技术来提供投票解决方案。

考虑到我们上面讨论的挑战，事实是，在这个互联网时代，如果区块链真的要实现自由公平选举的无缝投票系统，它必须与生物识别技术相结合。

关于互联网和区块链最终将如何扰乱或不扰乱投票过程的辩论和讨论将持续一段时间。例如，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室最近发表的一篇文章指出，转向支持区块链的投票并不能消除失败的风险。这样的举动可能会变得更糟。尽管如此，在这个领域宣布胜利并保持我们的选举 100% 安全和公平并非不可能。