第322期【齐悦读—线上共读—透视新科技】《解读区块链》
讲座题目：透视新科技——解读区块链
主 持 人：段玉龙
做客嘉宾：孙 毅，中科院计算所研究员，区块链实验室主任。
袁 勇，博士、中科院自动化所副研究员。
讲座时间：2021年12月27日～2022年1月2日
（备注：讲座视频可循环播放）
透视新科技——解读区块链
讲座内容：
大家好，欢迎收看《透视新科技》，我是主持人段玉龙。区块链技术从2008年诞生到现在，一直受到全世界的广泛关注，目前世界各主要国家也加速布局区块链技术的研发。究竟什么是区块链技术？这项技术为何会被放在国家发展的层面？区块链技术和普通人的生活又会有什么样的关系呢？当前全球互联网发展正从信息互联网时代获得到价值互联网时代，数据为王不仅是一个口号，更成为一种共识。然而，互联网上数据的价值如何保证？区块链技术提供了一种全新的数据组织和应用模式，为新一代信息技术发展带来了新的机遇。也将引发新一轮技术创新和产业变革，区块链已成为全球技术发展的一个前沿阵地，各国都争相探索其应用价值。今天做客演播室的二位嘉宾分别是中科院计算所研究员、区块链实验室主任孙毅。欢迎孙主任，您好！主持人好！观众朋友们好！另外一位嘉宾是中科院自动化所的副研究员袁勇博士，袁博士您好！主持人好！观众朋友们好！
孙主任，现在区块链这个词，非常火热，社会各个层面都在探讨，究竟什么是区块链？要想解释清楚区块链这个词，我想先用生活中的一个小例子，假设我对我九岁的儿子有一个承诺。我说当你考试得了一百分的时候，爸爸会给你买一个玩具，这就是一种点对点的，没有任何人作证的情况下的一种承诺。那么，后面当儿子考试真正得到一百分，把一张满分的试卷拿到我面前的时候，我发现这次的考试太简单了，所以我就临时收回了承诺。所以第二次的话，小朋友就有经验了，他请来了他的妈妈，他找到了一个证人，让爸爸在妈妈的面前再许下类似的承诺。对。这就是一种单节点的，中心化的记账。只有妈妈一个人做证。只有妈妈一个人做证，那么到后面儿子又考到一百分的时候，把这张卷子拿到我们夫妻二人面前的时候。我们夫妻二人共同觉着这次的考试更简单，所以我们两个人一起收回了原来的承诺。那么，第三次的时候，小朋友完全吸（取）了教训，他请来了全家人，让爸爸在全家人的面前再许下自己的承诺。并且他送给奶奶一个热情的拥抱，然后请奶奶用手机帮助他录下这段美好的画面，然后把手机的视频放到全家人的群里面，每个人的手机上都留存下这个可靠的证据。这您不能抵赖了。我就不能抵赖了。其实这个小故事，就是儿子在用一定的激励的手段，使得大家愿意帮他来共同记账。那么，共同记账最终造成的效果是什么呢？是整个系统中的每一个参与者都不能再赖账，他必须选择去认账。那么，这就是区块链的核心本质，从严格的定义上来讲，区块链是一种以密码学为基础的点对点的分布式账本的技术，并且它采用了一定共识的机制来保证大家记录数据的一致性，它是一个账本技术，是一个分布式的数据库。
你刚才提到激励机制，为什么要在这个过程当中采用激励机制？如何激励呢？因为区块链作为一个分布式的系统，它首先要大家协同工作。那么协同工作，使一些相互没有关系的参与者协同工作，有一个前提是你必须得有一定的手段能够帮助大家，使得大家有意愿来共同合作。那么，这个其实就是我们提到的激励机制，刚才我们在例子里面，它是一个很简单的孙子对奶奶的一个拥抱，在奶奶看来，这就足够支撑她愿意去做这样的事情。那么，在我们现实区块链的世界里面，我们有各种各样的激励的手段，可以是正向的激励，甚至可以是反向的激励，激励机制是手段不是目的。嗯，激励机制的目的其实就是在于让大家有动力加入到区块链的运营当中。那您还提到了一个密码学的运用，密码学具体是运用在区块链结构当中哪一部分？密码学在区块链里面更多的是用在了数字签名、隐私保护这些技术里面。首先，在区块链上我们强调记录的所有的数据都不能伪造，不能抵赖，所以我们要用到数字签名的技术，这是以密码学为基础的。另外在区块链上的话，大家相互记账的时候存在一个隐私泄露的风险，所以我们也用了很多密码学的技术，来帮大家实现隐私保护。好，这是您眼中的区块链。
那再跟袁勇博士聊一聊，我们说到区块链这个新词儿是由区块和链，这两个结构所组成的，究竟什么是区块？什么是链？我们可以打一个比较形象的比方，我们把一条区块链，可以比作是一个数据的账本，那么很自然，一个区块就是账本中的一页纸，记录了当前的数据，那么，把这些一页一页的账本的纸，首尾相连装订成册的这条线就是这条链，所以说我们把这项技术，叫做区块链。但我们听起来，好像觉得区块链这个技术是跟钱有关系，跟金融有关系，难道区块链这个技术仅仅是只能做这一个领域的工作吗？孙主任。其实我们现实生活中的账本，也不是只跟经济生活相关的，比如说我们的考勤系统，我们就可以认为它是一种账本。对。我们学校里面的评奖评优的这些系统，也是一个（本）账本，小朋友在黑板上写下今天每个人的得分，这就是一种账本。所以区块链这个范畴内，其实我们的概念就更广阔了，在区块链上，可以是经济活动之间的这种交易的行为，把它作为账本的一项记录进去，也可以是商业公司的合同。它甚至可以是一个知识产权的流转信息，或者说是一个爸爸对儿子的承诺，类似所有的这样的信息，只要我们愿意给大家来共享，让多方来见证，存储在一个公开透明的环境中，这样的信息，我们都把它可以认为是区块链账本里面的交易。
简单来说，其实在区块链账本当中记录的是一种人的交易的行为。没错。那袁博士在具体记账的过程中，区块链的记账和我们在家庭当中普通人的记账，彼此之间有什么样方式上的不同吗？传统的我们家庭上的这种记账，都是我们自己给自己记账，或者说我们信任的人，我们的家人给我们记账，那么这本质上是一种中心化记账的方式。而区块链，它是一种去中心化记账的方式，也就是每个人都有一个（本）账本，每个人都会记系统中所有的交易，所有的账，那么这本质上就是一种全民记账的这种账本。所以说区块链，它实际上就是一个去中心化的数据库，那究竟什么是去中心化的数据库呢？我们来通过一段短片了解一下。从前有一个村子，张三要向李四借一百元钱。李四说我不借，万一你赖账不还钱怎么办？张三找来了德高望重的村长作为证人，村长有一本账本，记录了村子里每一笔交易，谁都别想耍赖。村子里只要有交易，都找村长一个人记账，这就是中心化。如果张三要向李四借钱，张三不找村长，直接告诉了村子里所有的人，村民们人手一本账本，村子里每个人都记全村的账，这就叫去中心化。我们在以上的短片当中也看到了再跟袁博士聊一聊，究竟在您看来，我们选择去中心化这条路的原因是什么？它的优点又有哪些？
我们还是以刚才的短片为例，去中心化的系统，它能够非常好地去解决原来中心化系统所存在的可能的三个问题。第一个问题，原来的这种中心化记账的方式，它可能会存在单点故障的风险。比如说当德高望重的“村长”，当他发现交易的量非常大的时候，他可能记账起来会非常累，当他累了休息了，那么整个系统里面就没有人去记账了，“村长”要生病了就没办法来记账了。是的。那么，第二个问题，就是说是一个安全性的风险。那么当这个系统中，如果有村子里面有恶意的人，想要去篡改这个账本的时候，这个德高望重的“村长”，他就是一个天然的标靶，有人身风险。对。那么第三点就是道德风险。那么假设我们说这个德高望重的“村长”，他其实并不德高望重，他可能爱财如命，那么他就有理由，有动机，也有能力去篡改他自己本地的账本，因为整个系统只有他自己记账，所以说这是一个道理风险。那么去中心化记账的方式，通过人手一本账，全民记账，就可以非常好地去解决上述三个问题，把重要的信息分散到区块链当中的每个参与者的手中，大家都能够有共同的数据，所以这样我们在进行相对应的时候，数据就能够保持一致，也更能够保持安全。是的。孙主任在您看来去中心化还有什么样的优势？
所谓去中心化，它非常大的一个优势就是它用技术的手段，来避免传统中心化记账所存在的一些危机，那么利用技术的手段，在一个平等的环境里面来建立这种共享、共赢、共建的系统，然后来使得大家从技术的层面达到绝对的信任，所以区块链被称为是一个信任的机器。我们类比一下，在区块链技术当中的纸和笔，又分别代表的是什么？其实跟刚才短片里面，我们用来记账的纸和笔，对应到我们整个区块链系统里面，就是指整个计算机系统里面的存储和计算能力。您刚才提到的计算能力究竟是什么？其实计算能力指的就是计算机数据处理的速度，数据处理的能力。那存储又存在哪里呢？是我们家的电脑上，还是互联网的云上？在区块链的系统里面，我们强调的是存在每一个参与者自己的那台机器上，考虑到我们众多参与者能力的差异性，在整个区块链系统里面，我们也设计了不同的角色，比如说当你能力足够强的时候，你可以选择做一个全功能的参与者。什么叫全功能的参与者？
所谓全功能的参与者，是指我一个参与者参与整个区块链系统，整个运维的每一项工作，它参与了记账，参与了存储，参与了计算，参与了等等工作。当然了，对另一部分没有足够强的能力，我们也提供了另外一个角色，比如说你可以做一个区块链服务的坐享其成者，我不需要贡献太多的计算能力、存储能力，但是我仍然可以去选择享受区块链上提供的这些查询的服务。但在区块链系统里面，我们一定有一个原则，叫做多劳多得。换句话说，我对这个系统付出越多，我会得到越多的激励。付出和收益是相匹配的，成正比的，而且多付出我也能够有更多的收益。没错。袁博士，刚才我们提到的这个激励机制，究竟又是谁建立的？这个激励机制是在整个区块链系统中，所有的参与者在记账之前就达成了一个共识，大家认可这个规则，愿意遵守这个规则去实现区块链记账的工作。所以说，大家才能够去参与到记账的这个过程当中来。所以说呢，激励机制是一个共识规则的一部分，是大家在记账之前就必须达成了共识。孙主任，很多人对于区块链的了解，实际上是先从比特币开始的，是指先听见了比特币，后听见了区块链，究竟这两者之间是什么关系？
其实区块链这个技术，最早被大家熟知是来源于网上的一篇比特币，一种点对点的电子现金系统，这样一篇论文。那么，区块链实际上是承载比特币这个应用的一个底层的软件基础设施。那问一下袁博士，区块链这个技术到底是如何发展而来的？一般来说，我们认为区块链技术起源于刚才孙主任说的匿名学者中，本聪发表了一篇所谓的创世论文，比特币一种点对点的电子现金系统，但是实际上区块链的很多的核心技术，比如说加密算法、共识算法，还有激励机制等等，这些技术都是一些很多年前，甚至是几十年前都已经相对成熟的一些技术。所以说，我们认为中本聪他的核心贡献就在于他提出了一个非常精巧的一个机制，把这些旧的一些算法和技术，整合成了一个新的，被证明是非常有效的一个新的框架。所以说，也正是因为这个框架被证明是安全有效，所以才催生了现在百花齐放的互联网和区块链的时代。所以说区块链技术，是过往一些成熟的旧技术组合出来的一种新技术。是的，我们认为区块链技术它是一个集成创新。那么孙主任在应用中，区块链技术到底有什么样的特点？
区块链技术，它上面记录的数据是不可伪造的，也不可抵赖的，那是为了实现这一点的话，在区块链技术里面用到了一个数字签名的技术。数字签名，怎么签？所谓数字签名，其实对应的它的作用就跟我们生活中日常生活中的签名是一样的。我们日常生活中的签名有什么作用呢？第一个不可伪造，别人伪造不出您的签名。第二个我也不可否认，不可抵赖，我签过的东西我必须要承认。那么在区块链这个数字世界里面的话，我们是通过一种叫做公私钥加密的技术，公私钥加密的技术来实现，什么意思呢？假设我们每个人有两把钥匙，一把钥匙叫做私人钥，这把钥匙，我们每个人把它保存在最秘密的地方，谁都不能告诉。第二个钥匙呢？叫做公开钥匙，公开钥匙不一样，公开钥匙我们可以告诉所有的人，我们让每一个人都去配我们这把公开的钥匙。那假设我们现在有一扇门，门上有一把非常奇怪的锁。这个锁是用每个人的私人钥匙把门锁上以后，大家都可以拿他的公开钥匙把门打开。比如说我要宣称一瓶水是属于我的，怎么办？我把这瓶水放到房间，把门关上，拿我自己的私人钥匙把门锁上，所有的人要去验证这瓶水是属于我的，他要做什么事情呢？他就会拿我的公开钥匙把门打开，尝试着把门打开，一旦他把门打开，他一定能得到一个结论，这瓶水是我放进去的。因为只有我，才有我的私人钥匙，才能把门锁成那样。从另一个方面，我也再不能否认这瓶水是我放进去的，因为只有我的私人钥匙才能把门锁成那样。所以这就是用公私钥加密的这种算法来实现了我们在数字空间里面对数据的确权，同时保证数据是不可伪造的，不可否认，不可抵赖的。不可伪造，不可否认，不可抵赖。
好，这是区块链的特点之一。袁博士，在您看来还有其他的特点吗？区块链的数据，它还是不可篡改的，也就是说啊，数据一旦记录到链上去以后，它就是从计算上来说非常难以去篡改。正是因为区块链它使用了一些密码学的技术，来去保障了数据的安全。因为我们知道区块链，它是把数据区块一个一个首尾相连，环环相扣地练成了一个（本）数据的账本，相当于在每一个（本）账本上，每一页我都会把前一页的数据，做一个哈希运算，然后把哈希运算得出来的哈希值，就相当于一个数据的指纹一样印在下一页上。这个时候，如果我要去恶意地篡改，其中某一页的数据的话，那么不仅仅当前这一页的数据会发生变化，同时，这一页下面的所有的页面的数据都会发生变化，这就使得我们要篡改的数据非常的困难，从计算上来说很难，从经济上来说，一般来说，也是得不偿失的。是的，这是第一点。那么第二点，就是说分布式全民记账的方式，那么你篡改自己本地的账本是无效的，除非你能够篡改其中百分之五十一的所有参与者的账本，那么这个时候你才能够有可能去把区块链的真实的账本变成你的假的账本。但是，认为计算上来说也是非常困难的。除此之外，袁博士在您看来还有什么特点？区块链还有一个非常好的特点，就是它有可追溯性。因为它有一个特别好的技术，叫做时间戳技术。那么，当然这也是一个非常老的一个技术了，那么在时间戳这个技术上，就是说在系统中产生的每一个区块，每一个（本）账本的每一页上，我都可以加盖一个时间戳，来证明这个区块或者是账本中的这一页，在这个时间中真实的存在过。所以这个时间戳，就可以让我们各个区块链在一些时间敏感的应用领域中，有非常好的应用前景。比如说数字版权的保护，那么我有一个数字资产，同时其他人也有一个数字资产，我怎么证明他的数字资产，比如说一篇学术论文是来抄袭的我的呢，那么我们可以简单地比较一下双方的时间戳。那么通常情况下，如果我的时间戳早于他的时间戳的话，那么很大的可能我的是原创，而他的是抄袭的。那么在目前为止，区块链在咱们国家有没有应用，如果有的话，都表现在什么领域？
其实目前区块链技术在我们国家已经有了一些有益的尝试，比如说在金融领域里面，用到一些金融机构之间的对账清结算的方面，再比如说在法律存证的方面，我们的互联网法院从区块链上来寻找可信的证据，再包括我们的政府协同的方面，总书记在讲话中提到我们需要提高政府之间的协同的效率，让数据多跑路，让人少跑路。在这我举一个例子，国内的一个案例，就是用区块链来实现了国内四百多个城市的公积金系统的互联互通。在咱们国家以前的公积金系统，是每个城市维护自己的一套独立的系统，系统和系统之间很难实现数据的共享。那现在如果我们要做数据的共享，我们有一种方法是我们建一个全国的公积金系统，让大家把数据都上报到它那边，提供一个中心化的数据共享。这样做的难点是在于第一个没有一个部门愿意去运维这样的系统，我们很难找到一个部门来运维这个系统。第二个的话，即使我们找到了这个部，我们发现在前期历史的原因，每一个城市记录的数据，他们的格式，他们的很多的关键的这种规范都差得非常多，所以我们要把它形成一个统一的格式，我们要做重新的清洗这些数据，要耗费非常大的时间和精力。现在我们用区块链技术去实现它，让每一个城市，还是独立地运维，保存着自己原来的数据记录，我们把对单个用户的公积金记录的查询结果，共享在这个区块链上，这样我们就以一个非常低成本的方式，实现了大家对用户公积金认证结果的可信的分享。嗯，您举了两个领域，一个是金融，一个是在政务。除此之外，再想跟袁博士聊一聊，在您看来，具体区块链技术的应用，还在哪些领域有所发展？区块链实际上还在溯源和供应链这方面有非常好的应用。比如说在农产品的溯源和供应链方面，那么我们这个农产品从何处生产，一直到我们这个餐桌上，整个的链条都可以存在区块链上，每一个环节都清晰可查。那么在这一块，区块链也大有用武之地。
区块链技术，维护了大量相同的电子账本副本，它运用了各种方法，确保账本中记录的内容无法修改，无法删除，无法抵赖，而且可以按时间追溯。区块链被誉为一个信任机器，通过技术手段让区块链里的东西值得信赖。这种特点将让区块链技术在金融领域、物联网和物流领域、公共服务领域、数字版权领域、保险领域、公益领域等得到了广泛的应用。刚才我们说到了很多的应用，都非常的宏观，那么如果落在微观的角度，普通老百姓什么时候能够用得上，立刻就能够感受到区块链的魅力吗？别人经常会问我们，区块链什么时候会像互联网一样，飞入我们寻常百姓家？那么对于这个问题，我觉得我们需要这么去看，互联网技术，它经历了四五十年的发展。对。它像是一个四五十岁的成年人，而区块链这个技术，如果我们把2008年中本聪那篇论文比喻成区块链这个孩子，呱呱坠地的话，到今天为止他也只不过是一个十岁的孩子。所以我们不能要求十岁的孩子就跟四五十岁的成年人具有同样的能力，我们需要给他一定的时间让他去成长，让他去成熟。您说到这个孩子还需要成长，那么接下来再跟袁勇博士聊一聊，在您看来这个孩子在成长的过程当中，还要迈过什么样的坎？还需要解决什么样的问题？
实际上区块链技术，还有一些亟待解决的技术瓶颈，比如说第一个瓶颈，就是所谓的区块链的不可能三角问题，也就是说区块链系统，一般认为它在安全性、效率和去中心化程度这三点上，不能够同时达到最优，它在效率上是相对来说比较差的。举一个简单的例子，比如说我们现在所熟知的比特币系统，它的每一秒钟处理的交易数量是三笔到七笔，也就是说每秒钟最多只能处理七笔交易。而我们比如说支付宝，在双十一的时候，它每秒的处理的数据量，交易量可能是数十甚至上百万笔，所以说，这是这个制约区块链落地的第一个问题，就是效率问题。第二个问题就是安全问题，那么区块链它现在还是处在一个初期阶段，所以说，它会面临着很多分布式系统所面临的安全性的威胁。我举一个比较简单的例子，就是“粉尘攻击”，什么是“粉尘攻击”？所谓的“粉尘攻击”，就是在区块链系统中，我可以制造出大量的这种小额或者是微额的这种交易，来阻塞整个系统，使得整个系统，无法给正常的用户进行服务。再举个例子，比如说我在菜市场买菜，我前面的有一位老大爷拿着一麻袋的硬币来去买菜。那么这个时候，这个商家就忙于去数这些硬币，而无法去给我来去提供服务了，这就是一种典型的“粉尘攻击”。其实像这样的安全攻击，形形色色非常多，都在威胁着区块链的安全。但是，虽然面临这些技术瓶颈，我们认为区块链技术，还有它的前景是非常美好的。孙主任，我们也看到，世界上的很多国家现在都在加速布局区块链技术的发展，为什么要这么做？
区块链它其实是一种改变生产关系的技术，它是改变了在生产的过程中，人与工具、要素和要素之间相互关系的技术。那么对于这样的技术，如果我们要去推动它，我们要靠某一个点自己去推动它，是很难做到的。比如说我们要用区块链去做一个医疗系统里面的数据共享，我们医院推不了，科研机构推不了，产业公司也推不了，那这时候怎么办呢？其实我们借助于政府的力量，让政府来推动大家，来营造这种改变生产关系的这种技术的这种推广，我觉得是一个非常有效的手段，也是一个事半功倍的这么一条路径。那目前为止，咱们国家区块链技术的发展进展如何？应该说从我们国家在区块链这技术上，我们还是有一定的先发优势，跟世界上的主要国家相比的话，我们的专利数量现在已经排到了全世界的第一位。但是从另一个方面，我们也需要冷静地看到，专业我们也不能只盯着数量，我们要盯着所谓的高强度专利的数量。比如说今年（2019年）在互联网领域里面，最重要的一个学术会议上，全世界只收了一篇论文，这篇就是来源于我们中国的团队。哇，真棒！所以未来的话，我们相信在区块链，无论是从底层技术上，还是从上层应用上，一定是我们中国的团队，中国的企业，中国的科研机构，会发出更多的声音，做出更多的贡献。
再和袁博士聊一聊，在您看来区块链技术在未来发展的过程中，就国家的层面而言，还会产生什么样的影响。从国家的层面来说的话，区块链的出现，它会极大地去促进我们国家在新一代信息技术和产业化方面的进程。我们现在做人工智能、大数据是不可绕开的一个基础，而提起大数据，大家脑海中能想到的它的特点，就是海量、实时、碎片化，质量良莠不齐等等这样一些特点，那么这样的一些大数据对人工智能来说，就像是一盘散沙一样，而在这些大数据之上去构建人工智能的高楼大厦，毫无疑问就像是在沙漠上盖房子一样，一定是盖不高的。在这种情况下，我们就必须把区块链这项技术架构在大数据和人工智能中间。因为区块链这项技术，它能够把现在像一盘散沙这样的大数据，把它打包成一个一个的可信、可靠、可用和高效的一个数据区块，而且这个区块是大家全网所有的参与者都验证过的，这个像钢筋混凝土一样，给我们人工智能的高楼大厦注入了坚实的信用基础和数据基础。那再回到个体的身上，您觉得区块链技术会对我们产生什么样的影响？还回到我们最开始举的这个例子，在未来的时候，有可能我的儿子再让我许诺的时候，我就要把我对他的承诺，许到区块链上，我甚至会在区块链上来预存一部分资产，当他完成了他所达到的目标以后，就在大家共同见证的环境下，得到他应该有的奖励。到时候您想抵赖都不行了。是的，这就是区块链技术如何去帮助一个九岁的小朋友，真正进入了我们的日常生活。好，感谢二位嘉宾的解读，也感谢电视机前各位观众朋友的观看，本期节目就到这里结束了，下一期再见。
