区块链技术的发展现状及前景

区块链技术起源于中本聪2008年发表的基础性论文《比特币:一种点对点的电子现金系统》。近两年来，区块链技术的研究和应用呈现爆发式增长趋势，被认为是继大型机、个人电脑、互联网和移动/社交网络之后的第五次计算范式的颠覆性创新，是继血液信用、贵金属信用和央行纸币信用之后人类信用进化史上的第四个里程碑。区块链技术是下一代云计算的雏形，有望像互联网一样彻底重塑人类社会活动的形态，实现从现在的信息互联网到价值互联网的转变。区块链的技术特点

区块链具有去中心化、时序数据、集体维护、可编程、安全可信的特点。去中心化:区块链数据的验证、计费、存储、维护和传输都基于分布式的体系结构，分布式节点之间的信任关系由纯数学的方法建立，而不是由中心机构建立，从而形成一个去中心化、可信任的分布式系统；时序数据:区块链采用带时间戳的链块结构存储数据，从而给数据增加了一个时间维度，可验证性和可追溯性强；集体维护:区块链系统采用特定的经济激励机制，保证分布式系统中的所有节点都能参与数据块的验证过程(如比特币的“挖矿”过程)，通过* * *识别算法选择特定节点向区块链添加新块；可编程:区块链技术可以提供灵活的脚本代码系统，并支持用户创建高级智能合约、货币或其他去中心化应用；安全可信:区块链技术采用非对称密码技术对数据进行加密，同时依靠分布式系统各节点的工作量证明等知识算法形成的强大计算能力抵御外部攻击，保证区块链数据不可篡改和伪造，因此具有很高的安全性。区块链和比特币比特币是目前为止最成功的区块链应用场景。区块链技术解决了比特币系统在数字加密货币领域长期以来不得不面对的双重支付问题和拜占庭一般问题。与传统中央机构(如央行)的信用背书机制不同，比特币区块链形成了软件定义的信用，这标志着从集中的国家信用到分散的算法信用的根本转变。近年来，凭借先发优势，比特币现已形成涵盖发行、流通和金融衍生工具的完整生态系统和产业链，这也是其长期占据大多数数字加密货币市场份额的主要原因。区块链的发展脉络和趋势

区块链技术是一种通用的底层技术框架，可以给金融、经济、科技乃至政治带来深刻的变革。按照目前区块链科技的发展，区块链科技将经历以可编程数字加密货币系统为主要特征的区块链1.0模式、以可编程金融系统为主要特征的区块链2.0模式和以可编程社会为主要特征的区块链3.0模式。但上述模式实际上是并行发展而非进化，区块链1.0模式的数字加密货币体系还远未成熟，离其全球货币一体化的愿景实际上更远更难。目前，区块链领域已呈现出明显的技术和产业创新驱动的发展趋势，相关学术研究严重滞后，亟待跟进。区块链的基本模型和关键技术

一般来说，区块链系统由数据层、网络层、知识层、激励层、契约层和应用层组成。其中，数据层封装了底层数据块以及相关的数据加密和时间戳技术；网络层包括分布式组网机制、数据分发机制和数据验证机制。* * *知识层主要封装网络节点的各种* * *知识算法；激励层将经济因素融入区块链技术体系，主要包括经济激励的发放机制和分配机制；契约层主要封装各种脚本、算法和智能契约，是区块链可编程特性的基础；应用层封装了区块链的各种应用场景和案例。在该模型中，基于时间戳的链块结构、分布式节点的* * *知识机制、基于* * *知识的经济激励和灵活可编程的智能契约是区块链技术最具代表性的创新。区块链技术的应用场景

区块链技术不仅可以成功应用于数字加密货币领域，在经济、金融、社会系统中也有广泛的应用场景。根据区块链技术的应用现状，本文将区块链的主要应用概括为六个场景:数字货币、数据存储、数据认证、金融交易、资产管理和选举投票。数字货币:以比特币为代表的数字货币本质上是由分布式网络系统产生的，其发行过程不依赖于特定的中心化机构。数据存储:区块链的高冗余存储、去中心化、高安全性和隐私保护等特点，使其特别适合存储和保护重要的私有数据，避免因集中式机构受到攻击或权限管理不当而导致的大规模数据丢失或泄露。数据认证:区块链数据由* * *节点进行时间戳、验证和记录，不可篡改和伪造。这些特点使得区块链广泛应用于各种数据公证和审计场景。例如，区块链可以永久安全地存储政府机构颁发的各种执照、登记表、许可证、证书、证明和记录。金融交易:区块链技术和金融市场应用有非常高的契合度。区块链可以在去中心化的体系中自发产生信用，建立不需要中心机构信用背书的金融市场，从而在很大程度上实现“金融脱媒”；同时，利用区块链的自动智能合约和可编程特性，可以大大降低成本，提高效率。资产管理:区块链可以实现有形资产和无形资产的确认、授权和实时监控。无形资产管理已广泛应用于知识产权保护、域名管理、积分管理等领域；在有形资产管理方面，可以结合物联网技术，形成“数字智能资产”，实现基于区块链的分布式授权和控制。选举投票:区块链可以低成本、高效率地实现政治选举、企业股东投票等应用，可以广泛应用于赌博、市场预测、基于投票的社会制造等领域。区块链技术存在的问题

安全威胁是区块链迄今面临的最大问题。其中，基于PoW***知识过程的区块链主要面临51%攻击的问题，即节点通过掌握全网51%以上的计算能力，可以成功篡改和伪造区块链数据。其他问题包括新兴计算技术破解非对称加密机制的潜在威胁和隐私保护问题。区块链效率也是制约其应用的重要因素。区块链要求系统中的每个节点都要保留一份数据备份，这对于日益增长的海量数据存储来说难度极大。虽然轻量级节点可以部分解决这个问题，但是适合更大规模的工业级解决方案仍然需要开发。目前比特币区块链每秒只能处理7笔交易，交易确认时间一般为10分钟，极大限制了区块链在金融系统大部分高频交易场景中的应用。PoW***识别过程高度依赖于区块链网络的节点贡献的计算能力，主要用于解决SHA256哈希和随机数搜索，但不产生任何实际的社会价值。所以一般认为这些算力资源是“浪费”的，浪费了大量的算力资源。如何有效汇集分布式节点的网络计算能力来解决实际问题，是区块链技术需要解决的重要问题。区块链网络作为一个去中心化的分布式系统，在交互过程中其节点之间必然会存在竞争与合作的博弈关系，比如比特币矿池的分块拦截攻击博弈。区块链的* * *知识过程本质上是一个众包过程。如何设计一种激励相容的* *知识机制，使分散系统中的自利节点自发实现对块数据的验证和核算，增加系统中非理性行为的成本，以遏制安全攻击和威胁，是区块链需要解决的重要科学问题。智能合约和区块链技术

智能合约是一组情景响应编程规则和逻辑，它是部署在区块链上的分散且可信的程序代码。通常智能合约在各方签署后，以程序代码的形式附加在区块链数据(如一笔比特币交易)上，经过P2P网络传播和节点验证后记录在区块链的特定区块中。智能合约封装了预定义的状态和转换规则、触发合约执行的场景(例如在特定时间到达或发生特定事件)，以及特定场景下的响应动作。区块链可以实时监控智能合约的状态，通过检查外部数据源并确认满足特定触发条件来激活和执行合约。智能合同对区块链科技来说意义重大。一方面，智能合约是区块链的激活器，赋予静态的底层区块链数据灵活可编程的机制和算法，为构建区块链2.0、3.0时代的可编程金融体系和社交体系奠定基础；另一方面，智能合约的自动化和可编程性使其能够封装分布式区块链系统中各节点的复杂行为，成为区块链组成的虚拟世界中的软件代理机器人，这有助于推动区块链技术在各种分布式人工智能系统中的应用，使构建基于区块链技术的各种去中心化应用成为可能。Dapp)、去中心化自治组织(DAO)、去中心化自治公司(DAC)、甚至去中心化自治社会(DAS)成为可能。区块链和智能合同技术的主要发展趋势是从自动化向智能化演进。现有的大多数智能契约及其应用仍然基于预定义场景的“如果-那么”类型的条件响应规则，这些规则可以满足当前自动化交易和数据处理的需要。未来的智能合约应该具备根据未知场景进行“假设”推演、计算实验以及一定程度的自主决策等功能，实现从目前的“自动化”合约到真正“智能”合约的跨越。区块链驱动的平行社会

近年来，出现了一种基于CPSS(网络-物理-社会系统)的平行社会，其核心和本质特征是现实与现实的互动和平行进化。区块链是实现CPSS平行社会的基础设施之一。其主要贡献是为分布式社会系统和分布式人工智能研究提供了有效的去中心化数据结构、交互机制和计算模式，为实现并行社会奠定了坚实的数据基础和信用基础。就数据基础而言，管理学家爱德华·戴明曾经说过:除了上帝，每个人都必须用数据说话。而在一个集权的社会体系中，数据通常掌握在政府、大企业等“少数人”手中，其公平性、权威性甚至安全性都未必能得到保障。区块链数据由高度冗余的分布式节点存储，掌握在“每个人”手中，可以实现真正的“数据民主”。就信用基础而言，中央集权的社会系统由于其工程复杂性和社会复杂性较高，必然具有“默顿系统”的特征，即不确定性、多样性和复杂性，社会系统中的中央机构和规则制定者可能因为个体利益而失信；区块链技术有助于实现软件定义的社交系统。其基本思想是消除集权机构，将区块链数据中不可预测的行为以智能合约的程序化代码的形式提前部署和固化，事后无法伪造和篡改并自动执行，从而在一定程度上可以将“默顿”社会系统转化为可以全面观察、主动控制和准确预测的“牛顿”社会系统。ACP(人工社会、计算实验和并行执行)方法是迄今为止并行社会管理领域唯一系统完整的研究框架，是复杂性科学在并行社会环境新时代的逻辑延伸和创新。ACP方法可以与区块链技术自然结合，实现区块链驱动的并行社会管理。首先，区块链的P2P网络、分布式知识合作和基于贡献的经济激励是分布式社会系统的自然建模，其中每个节点都将是分布式系统中的一个自主和自治的代理。随着区块链生态系统的完善，区块链中的所有节点以及日益复杂和自治的智能合约，将通过参与各种形式的Dapp，形成特定组织形式的DAC和DAO，最终形成DAS，即ACP中的人工社会。其次，智能合约的可编程性质使区块链能够进行各种“假设”类型的虚拟实验设计、场景推演和结果评估，并通过这种计算实验过程，可以获得最优决策并自动或半自动执行。最后，区块链与物联网结合形成的智能资产，使现实物理世界与虚拟网络空间的连接成为可能，通过真实与人工社会系统的虚实互动、并行调谐，实现社会管理与决策的协同优化。不难预见，当未来真实物理世界中的物理资产被注册为链条上的智能资产时，就是区块链驱动的平行社会到来的时候。