With the drive to create a decentralized digital economy, Web 3.0 has become a cornerstone of digital transformation, developed on the basis of computing-force networking, distributed data storage, and blockchain. With the rapid realization of quantum devices, Web 3.0 is being developed in parallel with the deployment of quantum cloud computing and quantum Internet. In this regard, quantum computing first disrupts the original cryptographic systems that protect data security while reshaping modern cryptography with the advantages of quantum computing and communication. Therefore, in this paper, we introduce a quantum blockchain-driven Web 3.0 framework that provides information-theoretic security for decentralized data transferring and payment transactions. First, we present the framework of quantum blockchain-driven Web 3.0 with future-proof security during the transmission of data and transaction information. Next, we discuss the potential applications and challenges of implementing quantum blockchain in Web 3.0. Finally, we describe a use case for quantum non-fungible tokens (NFTs) and propose a quantum deep learning-based optimal auction for NFT trading to maximize the achievable revenue for sufficient liquidity in Web 3.0. In this way, the proposed framework can achieve proven security and sustainability for the next-generation decentralized digital society.

BlockChain是一种用于安全地交换数字货币，执行交易和交易有效方式的分散的分类帐，网络的每个用户都可以访问加密分类帐的最少副本，以便它们可以验证新事务。 BlockChain Ledger是过去执行的所有比特币事务的集合。基本上，它是分布式数据库，它维护持续增长的篡改数据结构块，其批量批量个性交易。完成块以线性和时间顺序添加。每个块包含一个时间戳和信息链接，指向前一个块。比特币是一个点对点的权限网络，允许每个用户连接到网络并发送新事务以验证和创建新块。 Satoshi Nakamoto描述了他的研究论文中的比特币数字货币的设计发布到了一个加密术Listserv 2008.Nakamoto的建议已经解决了密码学的长期未决问题，并为数字货币奠定了基础石头。本文解释了比特币的概念，其特点，需要区块链，以及比特币的工作原理。它试图突出区块链在塑造银行，金融服务和思想互联网上的未来的作用。

推荐系统已广泛应用于不同的应用领域，包括能量保存，电子商务，医疗保健，社交媒体等。此类应用需要分析和挖掘大量各种类型的用户数据，包括人口统计，偏好，社会互动等，以便开发准确和精确的推荐系统。此类数据集通常包括敏感信息，但大多数推荐系统专注于模型的准确性和忽略与安全性和用户隐私相关的问题。尽管使用不同的风险减少技术克服这些问题，但它们都没有完全成功，确保了对用户的私人信息的密码安全和保护。为了弥合这一差距，区块链技术作为推动推荐系统中的安全和隐私保存的有希望的策略，不仅是因为其安全性和隐私性突出特征，而且由于其恢复力，适应性，容错和信任特性。本文介绍了涵盖挑战，开放问题和解决方案的基于区块链的推荐系统的整体综述。因此，引入了精心设计的分类，以描述安全和隐私挑战，概述现有框架并在使用区块链之前讨论其应用程序和利益，以指示未来的研究机会。

物联网的最新研究已被广泛应用于工业实践，促进了数据和连接设备的指数增长。此后，各方通过某些数据共享策略将访问数据驱动的AI模型。但是，当前大多数培训程序都依赖于集中式数据收集策略和单个计算服务器。但是，这样的集中计划可能会导致许多问题。存储在集中数据库中的客户数据可能会被篡改，因此数据的出处和真实性是不能合理的。一旦出现上述安全问题，训练有素的AI模型的可信度将是值得怀疑的，甚至在测试阶段也可能产生不利的结果。最近，已经探索了行业4.0和Web 3.0的两种核心技术区块链和AI，以促进分散的AI培训策略。为了实现这一目的，我们提出了一种称为Appflchain的新系统体系结构，即基于Hyperledger织物的区块链和联合学习范式的集成体系结构。我们提出的新系统允许不同的各方共同培训AI模型，其客户或利益相关者由基于联盟区块链的网络连接。由于用户不需要向服务器共享敏感的个人信息，因此我们的新系统可以保持高度的安全性和隐私性。为了进行数值评估，我们模拟了现实世界的场景，以说明Appflchain的整个操作过程。仿真结果表明，利用联盟区块链和联邦学习的特征，Appflchain可以证明有利的特性，包括不可耐受性，可追溯性，隐私保护和可靠的决策。

机器人操作系统（ROS）为涉及生产任务，提高生产力和简化人类运营的各个领域的自动化带来了极大的自动化潜力。但是，ROS高度依赖交流，但缺乏安全的数据共享机制。确保多机器人之间的机密数据交换在多机器人交互中提出了重大挑战。在本文中，我们介绍了Authros，这是一个安全且方便的授权框架，用于ROS节点，具有绝对安全性和基于私人以太坊网络和SM算法的高可用性。据我们所知，Authros是装有ROS的机器人的第一个安全数据共享框架。该框架可以满足ROS节点之间交换机密数据的不可变性和安全性的要求。此外，提出了授权和身份验证的机制，以在没有第三方的情况下进行原子执行以确保值得信赖的数据交换。 SM2密钥交换和SM4授权加密机制均已提出用于数据传输安全性。还实施了数据摘要上传方案，以提高以太坊网络上数据查询和上传的效率。实验结果表明，它可以从6.34ms的800KB加密数据中生成摘要。通过安全分析，Authros实现了安全的数据交换，数据操作检测和节点锻造攻击保护。

在工业应用中，对系统的安全和信任是广泛采用的要求。区块链技术已成为解决身份管理并保护数据聚合和控制的潜在解决方案。但是，迄今为止的绝大多数作品都利用以太坊和智能合约，这些合同不可扩展或适合工业应用。据我们所知，本文介绍了ROS 2与Hyperledger织物区块链的首次集成。通过通过GO应用程序利用面料智能合约和ROS 2的框架，我们深入研究了使用区块链控制机器人，收集和处理其数据的潜力。我们证明了拟议框架对库存管理用例的适用性，其中使用不同的机器人检测给定区域中感兴趣的对象。旨在满足分布式机器人系统的要求，我们表明机器人的性能不会受到区块链层的显着影响。同时，我们提供了开发其他应用程序的示例，这些应用程序将面料智能合约与ROS 2集成在一起。我们的结果为在自主机器人系统中进一步采用区块链技术铺平了道路，以构建可信赖的数据共享。

尽管人工智能为车载设备提供了各种复杂的功能，但是为连接和自主车辆（CAVS）的安全驾驶安全驾驶仍然是广泛的担忧。此外，不同的恶意网络攻击与全球车辆互联网的实施以及互联网的实施方向，这暴露了一系列可靠性和隐私威胁，用于管理CAV网络中的数据。结合现有CAV在处理密集计算任务中的能力是有限的，这意味着需要设计有效的评估系统，以保证在不影响数据安全性的情况下保证自动驾驶安全性。在这篇文章中，我们提出了一种新颖的框架，即支持区块链的智能安全驾驶评估（最好），提供了一种智能且可靠的方法，用于在保护车辆信息时进行安全驾驶监督。具体地，引入了利用长短期存储器模型的有希望的解决方案来评估移动脉冲的安全水平。然后，我们研究了分布式区块链如何通过采用基于拜占庭的容错的委托持有的持代理机制来获得足够的可信度和鲁棒性。仿真结果表明，与现有方案相比，我们所提出的最佳预测准确性更高的预测准确性。最后，我们讨论了未来CAV网络中需要解决的几个开放挑战。

现在已经普遍研究了机器学习（ML），它已应用于现实生活的许多方面。然而，模型和数据问题仍然伴随着ML的发展。例如，传统ML型号的培训仅限于数据集的访问，这通常是专有的;发布的ML模型可能很快过时，无需更新新数据和持续培训;恶意数据贡献者可能上传错误标记的数据，导致不良培训结果;滥用私有数据和数据泄漏也退出。利用区块链，新兴和迅速发展的技术，可以有效地解决这些问题。在本文中，我们对协同ML和区块链的融合进行了调查。我们调查了这两种技术的不同组合方式及其应用领域。我们还讨论了当前研究及其未来方向的局限性。

With rapid development of blockchain technology as well as integration of various application areas, performance evaluation, performance optimization, and dynamic decision in blockchain systems are playing an increasingly important role in developing new blockchain technology. This paper provides a recent systematic overview of this class of research, and especially, developing mathematical modeling and basic theory of blockchain systems. Important examples include (a) performance evaluation: Markov processes, queuing theory, Markov reward processes, random walks, fluid and diffusion approximations, and martingale theory; (b) performance optimization: Linear programming, nonlinear programming, integer programming, and multi-objective programming; (c) optimal control and dynamic decision: Markov decision processes, and stochastic optimal control; and (d) artificial intelligence: Machine learning, deep reinforcement learning, and federated learning. So far, a little research has focused on these research lines. We believe that the basic theory with mathematical methods, algorithms and simulations of blockchain systems discussed in this paper will strongly support future development and continuous innovation of blockchain technology.

数字化和自动化方面的快速进步导致医疗保健的加速增长，从而产生了新型模型，这些模型正在创造新的渠道，以降低成本。 Metaverse是一项在数字空间中的新兴技术，在医疗保健方面具有巨大的潜力，为患者和医生带来了现实的经验。荟萃分析是多种促成技术的汇合，例如人工智能，虚拟现实，增强现实，医疗设备，机器人技术，量子计算等。通过哪些方向可以探索提供优质医疗保健治疗和服务的新方向。这些技术的合并确保了身临其境，亲密和个性化的患者护理。它还提供自适应智能解决方案，以消除医疗保健提供者和接收器之间的障碍。本文对医疗保健的荟萃分析提供了全面的综述，强调了最新技术的状态，即采用医疗保健元元的能力技术，潜在的应用程序和相关项目。还确定了用于医疗保健应用的元元改编的问题，并强调了合理的解决方案作为未来研究方向的一部分。

边缘计算是一个将数据处理服务转移到生成数据的网络边缘的范式。尽管这样的架构提供了更快的处理和响应，但除其他好处外，它还提出了必须解决的关键安全问题和挑战。本文讨论了从硬件层到系统层的边缘网络体系结构出现的安全威胁和漏洞。我们进一步讨论了此类网络中的隐私和法规合规性挑战。最后，我们认为需要一种整体方法来分析边缘网络安全姿势，该姿势必须考虑每一层的知识。

The advent of Federated Learning (FL) has ignited a new paradigm for parallel and confidential decentralized Machine Learning (ML) with the potential of utilizing the computational power of a vast number of IoT, mobile and edge devices without data leaving the respective device, ensuring privacy by design. Yet, in order to scale this new paradigm beyond small groups of already entrusted entities towards mass adoption, the Federated Learning Framework (FLF) has to become (i) truly decentralized and (ii) participants have to be incentivized. This is the first systematic literature review analyzing holistic FLFs in the domain of both, decentralized and incentivized federated learning. 422 publications were retrieved, by querying 12 major scientific databases. Finally, 40 articles remained after a systematic review and filtering process for in-depth examination. Although having massive potential to direct the future of a more distributed and secure AI, none of the analyzed FLF is production-ready. The approaches vary heavily in terms of use-cases, system design, solved issues and thoroughness. We are the first to provide a systematic approach to classify and quantify differences between FLF, exposing limitations of current works and derive future directions for research in this novel domain.

通信技术和互联网的最新进展与人工智能（AI）启用了智能医疗保健。传统上，由于现代医疗保健网络的高性性和日益增长的数据隐私问题，AI技术需要集中式数据收集和处理，这可能在现实的医疗环境中可能是不可行的。作为一个新兴的分布式协作AI范例，通过协调多个客户（例如，医院）来执行AI培训而不共享原始数据，对智能医疗保健特别有吸引力。因此，我们对智能医疗保健的使用提供了全面的调查。首先，我们在智能医疗保健中展示了近期进程，动机和使用FL的要求。然后讨论了近期智能医疗保健的FL设计，从资源感知FL，安全和隐私感知到激励FL和个性化FL。随后，我们对关键医疗领域的FL新兴应用提供了最先进的综述，包括健康数据管理，远程健康监测，医学成像和Covid-19检测。分析了几个最近基于智能医疗保健项目，并突出了从调查中学到的关键经验教训。最后，我们讨论了智能医疗保健未来研究的有趣研究挑战和可能的指示。

联合学习（FL）已成为工业物联网（IIOT）网络中数字双胞胎的必不可少的技术。但是，由于FL的主/奴隶结构，抵制主聚合器的单点失败以及恶意IIOT设备的攻击是非常具有挑战性的，同时保证了模型收敛速度和准确性。最近，区块链已进入FL系统，将范式转换为分散的方式，从而进一步提高了系统的安全性和学习可靠性。不幸的是，由于资源消耗庞大，交易量有限和高度沟通复杂性，区块链系统的传统共识机制和架构几乎无法处理大规模的FL任务并在IIT设备上运行。为了解决这些问题，本文提出了一个两层区块链驱动的FL系统，称为Chainfl，该系统将IIOT网络分为多个碎片，作为限制信息交换的标准层，并采用直接的无循环图（DAG） - 基于主链作为主链层，以实现平行和异步的横断面验证。此外，FL程序是定制的，以与区块链深入集成，并提出了修改的DAG共识机制来减轻由异常模型引起的失真。为了提供概念验证的实施和评估，部署了基于HyperLeDger面料和基于自发DAG的Mainchain的多个子链。广泛的实验结果表明，我们提出的链条系统以可接受和快速的训练效率（最高14％）和更强的鲁棒性（最多3次）优于现有的主要FL系统。

使用人工智能（AI）赋予无线网络中数据量的前所未有的数据量激增，为提供无处不在的数据驱动智能服务而开辟了新的视野。通过集中收集数据集和培训模型来实现传统的云彩中心学习（ML）基础的服务。然而，这种传统的训练技术包括两个挑战：（i）由于数据通信增加而导致的高通信和能源成本，（ii）通过允许不受信任的各方利用这些信息来威胁数据隐私。最近，鉴于这些限制，一种新兴的新兴技术，包括联合学习（FL），以使ML带到无线网络的边缘。通过以分布式方式培训全局模型，可以通过FL Server策划的全局模型来提取数据孤岛的好处。 FL利用分散的数据集和参与客户的计算资源，在不影响数据隐私的情况下开发广义ML模型。在本文中，我们介绍了对FL的基本面和能够实现技术的全面调查。此外，提出了一个广泛的研究，详细说明了无线网络中的流体的各种应用，并突出了他们的挑战和局限性。进一步探索了FL的疗效，其新兴的前瞻性超出了第五代（B5G）和第六代（6G）通信系统。本调查的目的是在关键的无线技术中概述了流动的技术，这些技术将作为建立对该主题的坚定了解的基础。最后，我们向未来的研究方向提供前进的道路。

由于机器学习（ML）模型变得越来越复杂，其中一个中央挑战是它们在规模的部署，使得公司和组织可以通过人工智能（AI）创造价值。 ML中的新兴范式是一种联合方法，其中学习模型部分地将其交付给一组异构剂，允许代理与自己的数据一起培训模型。然而，模型的估值问题，以及数据/模型的协作培训和交易的激励问题，在文献中获得了有限的待遇。本文提出了一种在基于信任区块基网络上交易的ML模型交易的新生态系统。买方可以获得ML市场的兴趣模型，兴趣的卖家将本地计算花在他们的数据上，以增强该模型的质量。在这样做时，考虑了本地数据与训练型型号的质量之间的比例关系，并且通过分布式数据福价（DSV）估计了销售课程中的训练中的数据的估值。同时，通过分布式分区技术（DLT）提供整个交易过程的可信度。对拟议方法的广泛实验评估显示出具有竞争力的运行时间绩效，在参与者的激励方面下降了15 \％。

智能物联网环境（iiote）由可以协作执行半自动的IOT应用的异构装置，其示例包括高度自动化的制造单元或自主交互收获机器。能量效率是这种边缘环境中的关键，因为它们通常基于由无线和电池运行设备组成的基础设施，例如电子拖拉机，无人机，自动引导车辆（AGV）S和机器人。总能源消耗从多种技术技术汲取贡献，使得能够实现边缘计算和通信，分布式学习以及分布式分区和智能合同。本文提供了本技术的最先进的概述，并说明了它们的功能和性能，特别关注资源，延迟，隐私和能源消耗之间的权衡。最后，本文提供了一种在节能IIOTE和路线图中集成这些能力技术的愿景，以解决开放的研究挑战

The Metaverse is deemed the next evolution of the Internet and has received much attention recently. Metaverse applications via mobile augmented reality (MAR) require rapid and accurate object detection to mix digital data with the real world. As mobile devices evolve, they become more potent in computing. Hence, their computational resources can be leveraged to train machine learning models. In light of the increasing concerns of user privacy and data security, federated learning (FL) has become a promising distributed learning framework for privacy-preserving analytics. In this article, FL and MAR are brought together in the Metaverse. We discuss the necessity and rationality of the combination of FL and MAR. The prospective technologies that power FL and MAR in the Metaverse are also identified. In addition, existing challenges that prevent the fulfilment of FL and MAR in the Metaverse and several application scenarios are presented. Finally, two case studies of Metaverse FL-MAR systems are demonstrated.

随着自动机器人解决方案无处不在的越来越多，对它们的连通性和多机器人系统中的合作的兴趣正在上升。当前研究问题的两个方面是机器人安全性和对拜占庭代理商的确保多机器人协作。已提出了区块链和其他分布式分类帐技术（DLT）来应对两个领域的挑战。但是，一些关键挑战包括现实世界网络中的可扩展性和部署。本文提出了一种集成IOTA和ROS 2的方法，以实现更可扩展的基于DLT的机器人系统，同时允许部署后进行网络分区耐受性。据我们所知，这是机器人系统IOTA智能合约的首次实施，以及与ROS2的首次集成设计，这与依赖以太坊的绝大多数文献相比。我们提出了一般的IOTA+ROS 2体系结构，导致耐隔离的决策过程，该过程也从嵌入式区块链结构中继承了拜占庭式公差属性。我们证明了在具有间歇性网络连接的系统中进行合作映射应用程序的拟议框架的有效性。在存在网络分区的情况下，我们在以太坊方面表现出了卓越的性能，在计算资源利用方面的影响很小。这些结果为分布式机器人系统中的区块链解决方案更广泛地集成开辟了道路，其连接性和计算要求较少。

本文旨在研究入侵攻击，然后为区块链网络开发新的网络攻击检测框架。具体来说，我们首先在实验室设计和实施区块链网络。该区块链网络将实现两个目的，即为我们的学习模型生成真实的流量数据（包括正常数据和攻击数据），并实施实时实验，以评估我们建议的入侵检测框架的性能。据我们所知，这是第一个在区块链网络中用于网络攻击的实验室中合成的数据集。然后，我们提出了一个新颖的协作学习模型，该模型允许区块链网络中的有效部署来检测攻击。提出的学习模型的主要思想是使区块链节点能够积极收集数据，从其数据中分享知识，然后与网络中的其他区块链节点交换知识。这样，我们不仅可以利用网络中所有节点的知识，而且还不需要收集所有原始数据进行培训，以便在常规的集中学习解决方案等集中式节点上进行培训。这样的框架还可以避免暴露本地数据的隐私以及过多的网络开销/拥堵的风险。密集模拟和实时实验都清楚地表明，我们提出的基于协作的入侵检测框架可以在检测攻击方面达到高达97.7％的准确性。