區(qū)塊鏈技術(shù)起源于2008年由化名為 “中本聰” （Satoshi Nakamoto）的學(xué)者在密碼學(xué)郵件組發(fā)表的奠基性論文《比特幣：一種點(diǎn)對點(diǎn)電子現(xiàn)金系統(tǒng)》。近兩年來，區(qū)塊鏈技術(shù)的研究與應(yīng)用呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長態(tài)勢，被認(rèn)為是繼大型機(jī)、個人電腦、互聯(lián)網(wǎng)、移動/社交網(wǎng)絡(luò)之后計算范式的第五次顛覆式創(chuàng)新，是人類信用進(jìn)化史上繼血親信用、貴金屬信用、央行紙幣信用之后的第四個里程碑。區(qū)塊鏈技術(shù)是下一代云計算的雛形，有望像互聯(lián)網(wǎng)一樣徹底重塑人類社會活動形態(tài)，并實現(xiàn)從目前的信息互聯(lián)網(wǎng)向價值互聯(lián)網(wǎng)的轉(zhuǎn)變。

去中心化：區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的驗證、記賬、存儲、維護(hù)和傳輸?shù)冗^程均是基于分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用純數(shù)學(xué)方法而不是中心機(jī)構(gòu)來建立分布式節(jié)點(diǎn)間的信任關(guān)系，從而形成去中心化的可信任的分布式系統(tǒng)；

時序數(shù)據(jù)：區(qū)塊鏈采用帶有時間戳的鏈?zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)存儲數(shù)據(jù)，從而為數(shù)據(jù)增加了時間維度，具有極強(qiáng)的可驗證性和可追溯性；

集體維護(hù)：區(qū)塊鏈系統(tǒng)采用特定的經(jīng)濟(jì)激勵機(jī)制來保證分布式系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)均可參與數(shù)據(jù)區(qū)塊的驗證過程（如比特幣的“挖礦”過程），并通過共識算法來選擇特定的節(jié)點(diǎn)將新區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈；

可編程：區(qū)塊鏈技術(shù)可提供靈活的腳本代碼系統(tǒng)，支持用戶創(chuàng)建高級的智能合約、貨幣或其它去中心化應(yīng)用；

安全可信：區(qū)塊鏈技術(shù)采用非對稱密碼學(xué)原理對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，同時借助分布式系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的工作量證明等共識算法形成的強(qiáng)大算力來抵御外部攻擊、保證區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)不可篡改和不可偽造，因而具有較高的安全性。

區(qū)塊鏈與比特幣

區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)模型與關(guān)鍵技術(shù)

一般說來，區(qū)塊鏈系統(tǒng)由數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、激勵層、合約層和應(yīng)用層組成。其中，數(shù)據(jù)層封裝了底層數(shù)據(jù)區(qū)塊以及相關(guān)的數(shù)據(jù)加密和時間戳等技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)層則包括分布式組網(wǎng)機(jī)制、數(shù)據(jù)傳播機(jī)制和數(shù)據(jù)驗證機(jī)制等；共識層主要封裝網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的各類共識算法；激勵層將經(jīng)濟(jì)因素集成到區(qū)塊鏈技術(shù)體系中來，主要包括經(jīng)濟(jì)激勵的發(fā)行機(jī)制和分配機(jī)制等；合約層主要封裝各類腳本、算法和智能合約，是區(qū)塊鏈可編程特性的基礎(chǔ)；應(yīng)用層則封裝了區(qū)塊鏈的各種應(yīng)用場景和案例。該模型中，基于時間戳的鏈?zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)、分布式節(jié)點(diǎn)的共識機(jī)制、基于共識算力的經(jīng)濟(jì)激勵和靈活可編程的智能合約是區(qū)塊鏈技術(shù)最具代表性的創(chuàng)新點(diǎn)。

區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用場景

區(qū)塊鏈技術(shù)不僅可以成功應(yīng)用于數(shù)字加密貨幣領(lǐng)域，同時在經(jīng)濟(jì)、金融和社會系統(tǒng)中也存在廣泛的應(yīng)用場景。根據(jù)區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀，本文將區(qū)塊鏈目前的主要應(yīng)用籠統(tǒng)地歸納為數(shù)字貨幣、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)鑒證、金融交易、資產(chǎn)管理和選舉投票共六個場景：

區(qū)塊鏈效率也是制約其應(yīng)用的重要因素。區(qū)塊鏈要求系統(tǒng)內(nèi)每個節(jié)點(diǎn)保存一份數(shù)據(jù)備份，這對于日益增長的海量數(shù)據(jù)存儲來說是極為困難的。雖然輕量級節(jié)點(diǎn)可部分解決此問題，但適用于更大規(guī)模的工業(yè)級解決方案仍有待研發(fā)。比特幣區(qū)塊鏈目前每秒僅能處理7筆交易，且交易確認(rèn)時間一般為10分鐘，這極大地限制了區(qū)塊鏈在大多數(shù)金融系統(tǒng)高頻交易場景中的應(yīng)用。

PoW共識過程高度依賴區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)的算力，這些算力主要用于解決SHA256哈希和隨機(jī)數(shù)搜索，除此之外并不產(chǎn)生任何實際社會價值，因而一般意義上認(rèn)為這些算力資源是被“浪費(fèi)”掉了，同時被浪費(fèi)掉的還有大量的電力資源。如何能有效匯集分布式節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)算力來解決實際問題，是區(qū)塊鏈技術(shù)需要解決的重要問題。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)作為去中心化的分布式系統(tǒng)，其各節(jié)點(diǎn)在交互過程中不可避免地會存在相互競爭與合作的博弈關(guān)系，例如比特幣礦池的區(qū)塊截留攻擊博弈等。區(qū)塊鏈共識過程本質(zhì)上是眾包過程，如何設(shè)計激勵相容的共識機(jī)制，使得去中心化系統(tǒng)中的自利節(jié)點(diǎn)能夠自發(fā)地實施區(qū)塊數(shù)據(jù)的驗證和記賬工作，并提高系統(tǒng)內(nèi)非理性行為的成本以抑制安全性攻擊和威脅，是區(qū)塊鏈有待解決的重要科學(xué)問題。

智能合約是一組情景-應(yīng)對型的程序化規(guī)則和邏輯，是部署在區(qū)塊鏈上的去中心化、可信共享的程序代碼。通常情況下，智能合約經(jīng)各方簽署后，以程序代碼的形式附著在區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)（例如一筆比特幣交易）上，經(jīng)P2P網(wǎng)絡(luò)傳播和節(jié)點(diǎn)驗證后記入?yún)^(qū)塊鏈的特定區(qū)塊中。智能合約封裝了預(yù)定義的若干狀態(tài)及轉(zhuǎn)換規(guī)則、觸發(fā)合約執(zhí)行的情景（如到達(dá)特定時間或發(fā)生特定事件等）、特定情景下的應(yīng)對行動等。區(qū)塊鏈可實時監(jiān)控智能合約的狀態(tài)，并通過核查外部數(shù)據(jù)源、確認(rèn)滿足特定觸發(fā)條件后激活并執(zhí)行合約。

智能合約對于區(qū)塊鏈技術(shù)來說具有重要的意義。一方面，智能合約是區(qū)塊鏈的激活器，為靜態(tài)的底層區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)賦予了靈活可編程的機(jī)制和算法，并為構(gòu)建區(qū)塊鏈2.0和3.0時代的可編程金融系統(tǒng)與社會系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)；另一方面，智能合約的自動化和可編程特性使其可封裝分布式區(qū)塊鏈系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜行為，成為區(qū)塊鏈構(gòu)成的虛擬世界中的軟件代理機(jī)器人，這有助于促進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)在各類分布式人工智能系統(tǒng)中的應(yīng)用，使得基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建各類去中心化應(yīng)用（Decentralized application, Dapp）、去中心化自治組織（Decentralized Autonomous Organization, DAO）、去中心化自治公司（Decentralized Autonomous Corporation, DAC）甚至去中心化自治社會（Decentralized Autonomous Society, DAS）成為可能。

區(qū)塊鏈和智能合約技術(shù)的主要發(fā)展趨勢是由自動化向智能化方向演化。現(xiàn)存的各類智能合約及其應(yīng)用的本質(zhì)邏輯大多仍是根據(jù)預(yù)定義場景的“ IF-THEN”類型的條件響應(yīng)規(guī)則，能夠滿足目前自動化交易和數(shù)據(jù)處理的需求。未來的智能合約應(yīng)具備根據(jù)未知場景的“ WHAT-IF”推演、計算實驗和一定程度上的自主決策功能，從而實現(xiàn)由目前“自動化”合約向真正的“智能”合約的飛躍。

區(qū)塊鏈驅(qū)動的平行社會

近年來，基于CPSS（Cyber-Physical-Social Systems）的平行社會已現(xiàn)端倪，其核心和本質(zhì)特征是虛實互動與平行演化。區(qū)塊鏈?zhǔn)菍崿F(xiàn)CPSS平行社會的基礎(chǔ)架構(gòu)之一，其主要貢獻(xiàn)是為分布式社會系統(tǒng)和分布式人工智能研究提供了一套行之有效的去中心化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、交互機(jī)制和計算模式，并為實現(xiàn)平行社會奠定了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和信用基礎(chǔ)。

就數(shù)據(jù)基礎(chǔ)而言，管理學(xué)家愛德華戴明曾說過：除了上帝，所有人必須以數(shù)據(jù)說話。然而在中心化社會系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通常掌握在政府和大型企業(yè)等“少數(shù)人”手中，為少數(shù)人“說話”，其公正性、權(quán)威性甚至安全性可能都無法保證。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)則通過高度冗余的分布式節(jié)點(diǎn)存儲，掌握在“所有人”手中，能夠做到真正的“數(shù)據(jù)民主”。就信用基礎(chǔ)而言，中心化社會系統(tǒng)因其高度工程復(fù)雜性和社會復(fù)雜性而不可避免地會存在“默頓系統(tǒng)”的特性，即不確定性、多樣性和復(fù)雜性，社會系統(tǒng)中的中心機(jī)構(gòu)和規(guī)則制定者可能會因個體利益而出現(xiàn)失信行為；區(qū)塊鏈技術(shù)有助于實現(xiàn)軟件定義的社會系統(tǒng)，其基本理念就是剔除中心化機(jī)構(gòu)、將不可預(yù)測的行為以智能合約的程序化代碼形式提前部署和固化在區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)中，事后不可偽造和篡改并自動化執(zhí)行，從而在一定程度上能夠?qū)ⅰ澳D”社會系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為可全面觀察、可主動控制、可精確預(yù)測的“牛頓”社會系統(tǒng)。

ACP（人工社會Artificial Societies、計算實驗Computational Experiments和平行執(zhí)行ParallelExecution）方法是迄今為止平行社會管理領(lǐng)域唯一成體系化的、完整的研究框架，是復(fù)雜性科學(xué)在新時代平行社會環(huán)境下的邏輯延展和創(chuàng)新。 ACP方法可以自然地與區(qū)塊鏈技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)區(qū)塊鏈驅(qū)動的平行社會管理。首先，區(qū)塊鏈的P2P 組網(wǎng)、分布式共識協(xié)作和基于貢獻(xiàn)的經(jīng)濟(jì)激勵等機(jī)制本身就是分布式社會系統(tǒng)的自然建模，其中每個節(jié)點(diǎn)都將作為分布式系統(tǒng)中的一個自主和自治的智能體（agent）。隨著區(qū)塊鏈生態(tài)體系的完善，區(qū)塊鏈各共識節(jié)點(diǎn)和日益復(fù)雜與自治的智能合約將通過參與各種形式的Dapp，形成特定組織形式的DAC和DAO，最終形成DAS，即ACP中的人工社會。其次，智能合約的可編程特性使得區(qū)塊鏈可進(jìn)行各種“ WHAT-IF” 類型的虛擬實驗設(shè)計、場景推演和結(jié)果評估，通過這種計算實驗過程獲得并自動或半自動地執(zhí)行最優(yōu)決策。最后，區(qū)塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)等相結(jié)合形成的智能資產(chǎn)使得聯(lián)通現(xiàn)實物理世界和虛擬網(wǎng)絡(luò)空間成為可能，并可通過真實和人工社會系統(tǒng)的虛實互動和平行調(diào)諧實現(xiàn)社會管理和決策的協(xié)同優(yōu)化。不難預(yù)見，未來現(xiàn)實物理世界的實體資產(chǎn)都登記為鏈上智能資產(chǎn)的時候，就是區(qū)塊鏈驅(qū)動的平行社會到來之時。