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区块链技术的本质与未来应用趋势

【摘要】区块链是一项战略性、前瞻性的新兴技术,将对数字时代的经济社会发展带来深刻的变革。本文从区块链技术分析入手,意图探求技术应用背后的经济社会学本质属性,提出区块链是数字货币的底层技术、数字资产流通的信用载体、数字社会的信任机制、网络空间价值共识共享共治的基础协议四个判断。基于上述基本判断,分析区块链技术的主要应用领域和发展趋势,旨在为区块链技术的应用指明方向。

【关键词】区块链 价值互联网 数字货币 数字资产 信任机制 共识算法

【中图分类号】TP393.4 【文献标识码】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2018.12.008

区块链的技术概述

从技术角度看,区块链技术是一个新的互联网技术系统,是一种构建在点对点网络(P2P)上,利用链式数据结构来验证与存储数据,利用分布式节点共识算法来生成和更新数据,利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全,利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的全新的分布式基础架构与计算范式。这是其技术本质。

为了更通俗地理解,给出一个形象化的示意,如图1所示,第一,区块链是一个分布式数据库,部署在点对点网络的每一个节点(计算机)上,每一个节点拥有一份完整的区块链数据库,从技术角度看,所有节点是平等的、分布式的,没有中心化的节点。第二,每个节点上的数据库是一条由一个个区块所形成的链,第一个区块记录着它创立时那个时间点网络上所有的交易数据,叫创始区块,下一个时间段形成一个新的区块,链接在创始区块后面,如此延续,形成一个存储着网络上所有交易数据的长长的“区块链”。第三,既然每个节点都是平等的,那么分布式网络必须有一种机制确定由哪个节点来生成新的区块,这个机制称为(分布式节点)共识算法,这是区块链技术的核心。第四,为了保证数据的安全性和不可篡改,区块链上存储的数据通常是加密的数据。同时区块链上每一笔交易,都采用了公钥和私钥对称的加密方式,公钥是公开的用户账户号,私钥是用户的密码。第五,新一代区块链技术引入了”智能合约“的技术,把操作区块链数据的规则和程序也部署到了区块链上,以实现区块链操作的更加自动化。

为什么要采用这样的技术设计?这是由其应用需求驱动的。区块链技术是在2008年由中本聪在他的论文中第一次提出来的[1],为了解决数字货币中最棘手的“假币”问题,一个分布式、加密安全、不可篡改、共识验证的区块链被完美设计出来。这个技术设计成就了全球首个真正意义上的加密数字货币——比特币,也为未来的数字货币、数字资产、数字经济乃至数字社会的构建,提供了一种新的手段和途径,影响将十分深远!

区块链技术的经济社会学本质

区块链是一个新的互联网技术,它基于互联网,也正在将互联网带入一个新的发展阶段——价值互联网阶段。

笔者认为,从信息流的效用属性来看,互联网可大致分为两类:一类是单纯传递文字、图片、视频等数字内容的互联网,笔者称之为“信息互联网”,另一类是能够传递数字货币、数字资产等价值的互联网,笔者称之为“价值互联网”。当前,互联网正在从信息互联网向价值互联网演变。

如图2所示,笔者认为互联网三个字,“互”可以代表互动,“联”可以代表链接和开放,“网”可以代表平等。

在信息互联网阶段,人们可以通过互联网交流信息,实现人人互动的交流,如微信等社交网络所实现的;数据可以在互联网上自由开放地共享和流通;互联网也消除了信息不对称和信息鸿沟,远在山村的人们也可以通过手机阅读天下事,与地球另一端的人实时对话交流。

在价值互联网阶段,通过区块链技术和价值交换协议,人们可以在互联网上进行价值交付和交换,让价值在互联网上自由流动,让每个人通过自己的能力获得财富,最终填平财富的差距和鸿沟。这是价值互联网的远景!

区块链技术是价值互联网的底层基础技术。从技术经济学或技术社会学的角度看,区块链已经超越了技术本身,将有可能成为未来数字经济和数字社会的基础设施。笔者认为,在经济和社会学本质上,区块链是数字货币的底层技术,是数字资产流通的信用载体,是数字社会的信任机制,是网络空间价值共识共享共治的基础协议。

区块链是数字货币的底层技术。经济学家吴敬链先生说“货币就是大家能够认可的一个交换的中介物,有了这个中介物,交易的成本就能够降低。货币通常有三个职能:第一个是价值的尺度,或叫作记账的单位;第二个是交换的媒介;第三个是价值储存的手段”[2]。研究数字货币,一定要透彻分析和了解货币的这三个职能。

区块链是构建数字货币体系的基础技术,有助于在互联网上构建起货币的三个基本职能:能进行价值度量和记账,能作为交换的信用载体,能进行价值储存。区块链通过一个数字化的分布式账本进行记账,担当“记账员”的计算机是通过共识算法选择出来的。区块链通过加密算法实现了数字货币的安全交易,是一个数字货币交易的载体。区块链储存的价值不可篡改。

区块链对于数字货币的价值在于,既很好地解决了互联网上的应用难题,在互联网上实现了货币的基本职能,也在互联网环境下带来了全新意义。

第一,它解决了互联网上的“重复支付”(双花)问题。互联网让信息的复制和传递变得非常方便,但区块链技术要解决的是“让可复制的东西再变得不可复制”,这是数字货币提出的基本要求。在密码学和共识机制等技术组合的保障下,货币交易数据变得不容易被复制,解决了数字货币的“双花”问题,这是一个伟大贡献。

第二,区块链是数字货币的分布式账本,可以实现点对点的直接交易,“去除”中心化的结算和清算环节,实现货币支付即结算、支付即清算,货币效率将大幅提升,成本将大幅下降。同时,智能合约的引入,让链上的交易可以摆脱人为操作,若满足合约规则就可以自动交易,将交易效率进一步提升。

第三,区块链实现了全网、全历史的货币交易记录,货币交易透明、安全、可审计和追溯。

因此,区块链将有利于在互联网上构建起去信任的货币金融新体系,支持建立互联网和网络空间上的货币金融新秩序。这是区块链技术对于数字货币的重要意义!

未来的数字货币,不管是各国政府的法定数字货币,还是被定义为“资产”的加密数字货币,都将不同程度地受到区块链技术的影响。当前,央行法定数字货币的技术框架基本形成,区块链是可选技术之一,实行央行和商行的双层投放,是一个中心化的、可认证和登记的平台,交易数据是可分析的,数字钱包是软硬结合的移动端等。[3]万事俱备,只欠东风,法定数字货币的发行值得期待。

区块链是数字资产流通的信用载体。区块链是数字货币的底层技术。推而广之,以数字货币对有价值的资产进行定价,以社区化的共识为驱动,以价值交换协议为基础,区块链可以成为任何数字资产流通的信用载体。这意味着,数字货币、数字金融资产、数字非金融资产等所有数字资产的发行、转移和储藏,都可以在区块链上进行。

数字化的金融资产包括数字票据、数字股权、数字债券、数字保险、数字期权、数字金融合约等。数字化的非金融资产包括数字化的知识产权、钻石、文化遗产、房产、能源资产、智能资产、机器人、合同契约、数据资产、物联网资产、人工智能资产、理念、思想和乐趣等,如图3所示。任何有价值的东西都可以通过区块链来数字化、资产化,并在链上进行发行、转移和储藏。

在区块链上,数字资产流通的基本原理是,区块链用算法和程序构建起“信用机器”和共识规则,作为数字资产的信用背书,用真正的数字货币给资产定价,用数字令牌(通证)实现不同资产在社区内的“证券化”,用智能合约实现数字资产的自动化交易。

区块链是数字社会的信任机制。《经济学人》杂志曾有一篇专题报道[4],称区块链是“信任的机器”。笔者认为,区块链是数字社会的信任机制。它是一个用数字化的手段、用程序和算法建立的信任机制。区块链网络上的用户,可能都是陌生人,相互并不了解也不信任,甚至有人还意图欺诈,但最终的交易过程是不可抵赖的,是可以被信任的,因为区块链的分布式、不可篡改和共识机制等让抵赖和造假的成本巨大。在区块链所建立的信任机制中,有很多保障要素。例如,全程交易记录有据可查,参与者会很放心;交易记录不可篡改,保证交易真实存在,不可抵赖;多方共同验证的共识算法用程序构建信任,使抵赖和造假成本高昂;所有节点共同参与,实现互联网社会的某种基于算法的共治。

因此,区块链是一种新的信息化机制,以往,办公自动化系统帮助我们建立了商务流程自动化的机制,互联网帮助我们建立了沟通自动化的机制,人工智能帮助我们建立了认知自动化的机制,区块链则帮助我们建立了信任自动化的机制。这是一个伟大的创举,人类可能因此进入了可信互联网的时代。区块链可以自动化建立一个群体、一个行业、一个兴趣团体的信任关系,实现社区交易模式的自动化和商业模式的创新,社区信任所驱动的模式将是区块链带来的社会关系的变革。

在信任机制下,公有链会形成全社会基于共识的统一规则;各个联盟链也实现了联盟社区内的自有特点的共识和秩序;链与链相互连接,不同社群秩序之间也形成彼此适应与互补的关系。最终,在整个互联网上构建起基于规则共识、行为共治和价值共享的信息文明新秩序。这是一个理想化的可信互联网的图景!

区块链是网络空间价值共识共享共治的基础协议。笔者曾提出了一个概念,叫“区块链定义世界”,在网络空间里的任何有价值的东西都能够被区块链“定义”,这是一个价值分享的世界,如图4所示。区块链技术能支撑各类有价值资产的发行、确权、转移和储藏,也必然带来基于共识共享共治的价值协作和价值交付。

这意味着跨行业、跨企业、跨组织、跨个体、跨智能体间的协作,共识和分享。例如,基于区块链技术应用,人们用步行方式减少的碳排放、太阳能发电屋形成的新能源、种下一棵树所带来的绿色生态等这些不同价值可以实现自由定价、确权和分享。在未来的网络空间中,区块链将是万物互联网的账本、大数据资产流通的重要支撑、智能体(资产)间可信任的协作空间、建立互联网治理体系的新手段、驱动分享经济和数字经济发展的新引擎。[5]由于篇幅所限,不再展开论述。总之,区块链是一项战略性、颠覆性的技术变革。

区块链的主要应用领域和发展趋势

作为一名长期从事数字经济、大数据和区块链技术研究和应用的从业人员,笔者曾经为中央网信办、工信部提供区块链技术应用政策研究支撑,协助贵阳市市政府统稿完成《贵阳区块链发展和应用白皮书》[6],并在多个行业探索区块链技术应用模式。笔者认为,区块链技术应用要遵循区块链的经济社会学本质,具有广泛应用前景,主要应用方向涉及六个领域。

法定数字货币的应用。世界各国政府都十分重视区块链技术在法定数字货币领域的应用。2016年7月,英格兰银行发布《中央银行数字货币中的宏观经济学》报告;同时在英格兰银行的建议下,英国伦敦大学学院的研究人员提出并开发了一个法定数字货币原型系统,即中央银行加密货币(Centrally Banked Cryptocurrencies)——RSCoin系统。新加坡金融管理局从2015年至今一直坚持推进新加坡区块链计划(称为“Ubin项目”),主动开展区块链技术在数字货币的应用研究。2016年,中国政府也启动了法定数字货币的研究。2017年中国人民银行正式成立了数字货币研究所。截至2017年底,央行数字货币研究所等机构拥有的区块链专利量全球领先。[7]2018年1月25日,央行范一飞副行长在其《央行发行数字货币的四点考虑》之中透露出很多信号,比如法定数字货币的双层投放、中心化技术体系、不是M1/M2替代、智能合约审慎加载等。各国央行法定数字货币的研究取得了很多进展,在央行法定数字货币发行后,央行—商业银行—钱包—应用场景将构成一个数字货币生态体系,区块链技术在数字货币的软硬件钱包、安全、支付、金融创新等领域将有很多应用场景。

金融行业的应用。以数字货币为基础的数字金融资产共享应用将是金融行业区块链应用的主要方向,例如区块链技术在跨境支付、证券交易结算、联合信贷、供应链金融、联合资管、互助保险、股权众筹等领域的应用。

在跨境支付领域,基于分布式账本,区块链技术可以大幅提升支付效率,降低支付成本。澳洲联邦银行与富国银行合作,实现多区块链跨境交易;新加坡金融管理局与加拿大银行合作,通过两家央行发行的加密货币来测试和开发跨境解决方案;跨境支付的龙头SWIFT也不得不启动实施分布式账本技术应用平台计划;新兴跨境支付区块链平台Ripple的网络成员已经达到55个;招商银行则联手永隆银行、永隆深圳分行,成功实现了三方间使用区块链技术的跨境人民币汇款。

在证券交易结算领域,区块链技术还不能很好地用于场内交易,但在交易后结算等领域的应用已经大量出现。澳大利亚交易所已经建立了基于区块链技术的交易后结算系统,成为世界上第一个将区块链技术应用于交易后基础设施的重要证券交易所。伦敦证券交易所正在研发应用于欧洲证券市场的清算、结算和交易过程的区块链技术。多伦多证交所集团也积极研发基于区块链的全新交易结算系统。德意志交易所集团也正实施一个以区块链为基础的证券借贷平台。

在联合信贷领域,利用区块链技术可以实现多家金融机构业务层面的协作和产品创新。2016年,微众银行与华瑞银行联合开发了一套区块链应用系统,用于两家银行微粒贷联合贷款的结算、清算业务。2017年,中国工商银行、德商行、瑞信、ING及UBS5家银行测试区块链联合借贷。

在供应链金融、联合资管、互助保险、股权众筹等涉及多方协作的领域,区块链技术也取得了很好的应用效果。2016年,澳大利亚联邦银行与富国银行、棉花贸易集团通过区块链及物联网完成了一笔交易。货物到达指定区域地点后,物联网系统与区块链协议发生数据交换,触发智能合约的执行,给银行支付指令,完成一笔资金支付。

非金融行业的应用。在非金融行业,区块链技术的主要应用方向是资产流转相关的行业价值链协作和资产共享,如互联网资源共享、分布式能源共享、供应链管理、食品溯源、制造资源共享、分布式智慧农业等。

在互联网资源共享领域,已经出现了分布式存储、分布式内容分发网络等应用,如Storj、Filecoin、迅雷云等提供的区块链应用。

在分布式能源共享领域,LO3能源公司与西门子公司合作成立了“布鲁克林微电网”,让布鲁克林区的客户能够通过区块链向邻居购买和销售能源;瑞士银行、德国电力公司莱茵集团与汽车技术公司采埃孚合作,为电动汽车提供区块链电子钱包,车主可以在电力收费、停车收费、高速公路收费等领域自动完成身份验证和支付过程。

在供应链管理领域,丹麦航运巨头马士基集团正计划与美国IBM公司组建合资公司,通过区块链技术创建一个全球贸易数字化平台。沃尔玛也联合IBM和清华大学,将区块链系统用于食品供应链管理,以中国猪肉供应和美国农产品为试点,探索区块链的实际应用方式与利益。

面向公众的公有链的应用。公有链应用主要是面向个人的资产管理和分享应用,例如围绕个人拥有的身份管理、资产增值、学识变现、数据资产确权、数字孪生资产增值、游戏装备增值等。公有链场景一般会形成社区,发行通证,作为激励机制,并锚定数字货币,通证作为数字资产权证可以上市交易。

依赖其广泛的社区用户,公有链上已经出现的成功应用有预测、数字资产游戏等。Augur是一个基于以太坊的预测市场公有链应用,在这个平台上,社区用户可以对各种广泛的议题进行预测,如“股市会到多少点”“中美贸易战的结果是什么”等等。这是一个典型的分布式预测系统。以太猫是一个在以太坊上推出的区块链数字宠物游戏,由加拿大Axiom Zen实验室设计,自2017年11月上线后,引起社区用户的广泛关注,成为以太坊生态系统中单日使用率最高的应用。随后,百度、网易等公司纷纷效仿,推出了莱茨狗、网易星球等数字资产游戏。

加密数字货币的应用。加密数字货币,如比特币、以太坊,本身是一类数字资产或商品。加密数字货币的产业链是由挖矿芯片、矿机、矿厂、加密数字货币基础链、数字货币交易所、数字货币钱包、数字货币支付、数字货币应用等构成的一个完整的产业链。当前,加密数字货币正从加密数字货币1.0(比特币)、加密数字货币2.0(实现智能合约技术,以以太坊为代表)向加密数字货币3.0演进,这依然是一个重要的区块链应用方向,但这个领域的应用应符合监管政策的要求,规避非法应用。

区块链新技术的应用。面向更广泛的商业应用,对现有区块链技术提出了更高的要求。例如,需要通过技术创新来解决以往存在的交易效率低、快速支付、合约正规化、交易规则升级、共识升级、跨链交易、隐私保护等诸多问题,发展跨链技术、闪电网络技术、POS、DPOS以及基于DAG技术的解决方案、隐私保护区块链、安全区块链等新技术应用。这一领域是创业公司的优势领域,如研发侧链的Blockstream、专注隐私保护的Zcash、专注跨链的Wanchain等,都是行业的佼佼者。

这六个应用方向是笔者个人比较看好的,因为它们符合区块链的本质。

区块链应用的问题

技术不成熟的问题。区块链技术发展尚处于早期,技术很不成熟。第一,区块链技术本质上是以牺牲效率来获取公平的,其分布式架构和共识机制决定了它的交易效率瓶颈,它不能很好地支持高频交易。第二,现有区块链技术在用户账户的网络安全防护和隐私保护方面是很脆弱的。第三,现有区块链技术是针对数字货币应用进行设计的,对更广泛的商业应用存在很多局限性。第四,区块链技术不是孤立的技术,需要与大数据、物联网、人工智能等其他技术配套应用,仍有大量工作要做。

应用理念的问题。完全“去中心化”和分布式应用,在某种程度上,只是一种理想。这种理想与现实的商业社会和行业应用存在着很多格格不入的方面,需要巨大的协调和沟通成本,这成为区块链技术应用的一个很大的障碍。因此,在现实应用中必须将“中心化“与“分布式”进行折中,实现辩证统一,寻找区块链应用的最佳平衡。

数字资产炒作的问题。区块链技术是数字货币和数字资产的底层技术,但不幸也成为数字资产炒作的工具,尽管国家明令禁止首次代币发行(ICO),但很多区块链项目仍绕过国家监管,在海外从事ICO,这些项目大多数没有实际应用作为支撑,仅仅为了上交易所快速融资套现,被称为“空气币”,对区块链技术应用产生了很多不好的影响。

政策风险的问题。区块链技术的主要领域在金融行业,金融行业是政府监管的重点行业,因此,很多区块链技术应用必须应对监管政策的要求,在监管政策框架下进行发展。

这些问题是区块链发展和应用中需要逐步解决的问题。

发展建议

针对区块链发展,笔者有以下几点建议。

第一,政府要加快建立鼓励创新与风险防范相结合的监管政策。一方面,要大力支持金融机构、科研院所、创业公司进行区块链技术创新和商业化应用,采取沙盒机制,建立试验区、行业示范应用、试点企业,通过小范围试点获得成功经验,并逐步推广应用。另一方面,要尽快研究出台区块链技术应用监管政策,严厉打击违反行为,明确允许企业在监管框架内进行业务创新,不搞“一刀切”,推进创业企业主动适应监管政策。

第二,各个行业要加快建立行业内联盟与行业间跨界融合相结合的合作机制。区块链技术是一个行业协作的信任机制,将极大地解放行业内组织间和行业间协作的生产力。各个行业要主动作为,积极拥抱区块链,通过共识机制建立行业内和行业间的信任机制,大幅提升协作效率,降低协作成本,促进行业大发展。

第三,区块链企业要加快建立技术创新与应用价值挖掘相结合的发展模式。在每一次技术革命中,只有那些坚持技术创新和应用价值实现的企业才能真正胜出。一方面,企业要加强技术创新,突破一些自主可控的关键技术。另一方面,要着力解决经济社会发展的痛点和难点,开发出真正有市场有需求的区块链应用,这才是行业发展的根本。

区块链技术发展和应用的大幕才刚刚揭开,它必将为数字经济的发展和数字社会秩序的构建做出它的贡献!

注释

[1]中本聪:《比特币:一个点对点电子现金系统》,https://bitcoin.org/bitcoin.pdf。

[2]央视《货币》纪录片主创团队:《货币》,北京:中信出版社,2012年。

[3]范一飞:《关于央行数字货币的几点考虑》,http://finance.caixin.com/2018-01-26/101203131.html。

[4]《经济学人》,http://www.economist.com/news/leaders/21677198-technology-behind-bitcoin-could-transform-how-economy-works-trust-machine。

[5]赵刚:《区块链:价值互联网的基石》,北京:电子工业出版社,2016年。

[6]《贵阳区块链发展和应用白皮书》,贵阳:贵州人民出版社,2017年。

[7]《区块链专利哪家强?央行领跑全球》,https://www.sohu.com/a/226096050_164158。

责 编/刁 娜

The Nature of the Blockchain Technology and Its Application Trends

Zhao Gang

Abstract: Blockchain is a strategic and forward-looking emerging technology that will bring profound changes to the economic and social development of the digital age. This paper starts with an analysis of the blockchain technology, tries to explore the economic-sociological essential attributes behind the application of technologies, and argues that blockchain is the underlying technology of digital currency, the credit carrier of digital assets circulation, the trust mechanism of digital society, and the basic agreement for reaching an consensus on, sharing, and jointly governing the cyberspace value. Based on the above basic judgments, this paper continues to discuss the main application fields and development trends of the blockchain technology, in order to chart the course for the application of the blockchain technology.

Keywords: Blockchain, value-oriented Internet, digital currency, digital assets, trust mechanism, consensus algorithm

赵刚,北京赛智时代信息技术咨询有限公司CEO、博士、高工。研究方向为数字经济、大数据、区块链。主要著作有《大数据:技术与应用实践指南》《区块链:价值互联网的基石》《IT管理体系:战略、管理和服务》《贵阳区块链发展和应用白皮书》等。

[责任编辑:刁娜]
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