區(qū)塊鏈技術起源于2008年由化名為 “中本聰” （Satoshi Nakamoto）的學者在密碼學郵件組發(fā)表的奠基性論文《比特幣：一種點對點電子現(xiàn)金系統(tǒng)》。近兩年來，區(qū)塊鏈技術的研究與應用呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長態(tài)勢，被認為是繼大型機、個人電腦、互聯(lián)網(wǎng)、移動/社交網(wǎng)絡之后計算范式的第五次顛覆式創(chuàng)新，是人類信用進化史上繼血親信用、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)的轉變。

去中心化：區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的驗證、記賬、存儲、維護和傳輸?shù)冗^程均是基于分布式系統(tǒng)結構，采用純數(shù)學方法而不是中心機構來建立分布式節(jié)點間的信任關系，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式區(qū)塊結構存儲數(shù)據(jù)，從而為數(shù)據(jù)增加了時間維度，具有極強的可驗證性和可追溯性；

集體維護：區(qū)塊鏈系統(tǒng)采用特定的經(jīng)濟激勵機制來保證分布式系統(tǒng)中所有節(jié)點均可參與數(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)點將新區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈；

可編程：區(qū)塊鏈技術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用；

安全可信：區(qū)塊鏈技術采用非對稱密碼學原理對數(shù)據(jù)進行加密，同時借助分布式系統(tǒng)各節(jié)點的工作量證明等共識算法形成的強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)塊鏈的基礎模型與關鍵技術

一般說來，區(qū)塊鏈系統(tǒng)由數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡層、共識層、激勵層、合約層和應用層組成。其中，數(shù)據(jù)層封裝了底層數(shù)據(jù)區(qū)塊以及相關的數(shù)據(jù)加密和時間戳等技術；網(wǎng)絡層則包括分布式組網(wǎng)機制、數(shù)據(jù)傳播機制和數(shù)據(jù)驗證機制等；共識層主要封裝網(wǎng)絡節(jié)點的各類共識算法；激勵層將經(jīng)濟因素集成到區(qū)塊鏈技術體系中來，主要包括經(jīng)濟激勵的發(fā)行機制和分配機制等；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；應用層則封裝了區(qū)塊鏈的各種應用場景和案例。該模型中，基于時間戳的鏈式區(qū)塊結構、分布式節(jié)點的共識機制、基于共識算力的經(jīng)濟激勵和靈活可編程的智能合約是區(qū)塊鏈技術最具代表性的創(chuàng)新點。

區(qū)塊鏈技術的應用場景

區(qū)塊鏈技術不僅可以成功應用于數(shù)字加密貨幣領域，同時在經(jīng)濟、金融和社會系統(tǒng)中也存在廣泛的應用場景。根據(jù)區(qū)塊鏈技術應用的現(xiàn)狀，本文將區(qū)塊鏈目前的主要應用籠統(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用的重要因素。區(qū)塊鏈要求系統(tǒng)內每個節(jié)點保存一份數(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用。

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

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡作為去中心化的分布式系統(tǒng)，其各節(jié)點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)塊鏈共識過程本質上是眾包過程，如何設計激勵相容的共識機制，使得去中心化系統(tǒng)中的自利節(jié)點能夠自發(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問題。

智能合約是一組情景-應對型的程序化規(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)絡傳播和節(jié)點驗證后記入?yún)^(qū)塊鏈的特定區(qū)塊中。智能合約封裝了預定義的若干狀態(tài)及轉換規(guī)則、觸發(fā)合約執(zhí)行的情景（如到達特定時間或發(fā)生特定事件等）、特定情景下的應對行動等。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制和算法，并為構建區(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；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)點的復雜行為，成為區(qū)塊鏈構成的虛擬世界中的軟件代理機器人，這有助于促進區(qū)塊鏈技術在各類分布式人工智能系統(tǒng)中的應用，使得基于區(qū)塊鏈技術構建各類去中心化應用（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用的本質邏輯大多仍是根據(jù)預定義場景的“ IF-THEN”類型的條件響應規(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，其核心和本質特征是虛實互動與平行演化。區(qū)塊鏈是實現(xiàn)CPSS平行社會的基礎架構之一，其主要貢獻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)結構、交互機制和計算模式，并為實現(xiàn)平行社會奠定了堅實的數(shù)據(jù)基礎和信用基礎。

就數(shù)據(jù)基礎而言，管理學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”。就信用基礎而言，中心化社會系統(tǒng)因其高度工程復雜性和社會復雜性而不可避免地會存在“默頓系統(tǒng)”的特性，即不確定性、多樣性和復雜性，社會系統(tǒng)中的中心機構和規(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構、將不可預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將“默頓”社會系統(tǒng)轉化為可全面觀察、可主動控制、可精確預測的“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域唯一成體系化的、完整的研究框架，是復雜性科學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)塊鏈技術相結合，實現(xiàn)區(qū)塊鏈驅動的平行社會管理。首先，區(qū)塊鏈的P2P 組網(wǎng)、分布式共識協(xié)作和基于貢獻的經(jīng)濟激勵等機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)點和日益復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)塊鏈可進行各種“ WHAT-IF” 類型的虛擬實驗設計、場景推演和結果評估，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諧實現(xiàn)社會管理和決策的協(xié)同優(yōu)化。不難預見，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)塊鏈驅動的平行社會到來之時。