中科院院士郑志明：下一代区块链技术的核心是三元平衡寻优问题

在上一波区块链热潮中，币圈的狂热把这门前沿技术推上风口浪尖。

中国科学院院士梅宏表示，为了弄清区块链的基础、问题和技术难点，并给出清晰准确的表述，中国科学院学部在一年多前设置了“区块链”的会议主题，并设立了跨学部论坛。然而会议时间一推再推，却意外迎来新一波区块链的讨论热潮。

12月7-8日，“区块链技术与应用”科学与技术前沿论坛在深圳召开。本次大会集齐五位中国科学院院士，以及多位专家学者、金融机构技术负责人，就区块链的技术理论、发展现状和金融领域的落地应用等多个方面展开主题演讲。

其中，中国科学院院士、软件开发环境国家重点实验室主任郑志明以“区块链技术与发展”为题进行了7日当天闭幕报告的演讲。郑志明在报告中指出，目前区块链的困境在于“三元悖论”，即可扩展性、分布式和安全性三者不可兼得，最多得其二；下一代区块链技术的核心是三元平衡寻优问题。另外，共识成本和监管安全也成为了阻碍区块链有效发展的两大难点。

以下为郑志明院士现场报告节选，雷锋网AI金融评论做了不改变原意的删减如下。

一、区块链的基本目标

大家都谈论区块链，到底这个技术的最基本目标是什么？

我们知道人类发展史上，千百年以来，信任这件事情是人类社会发展最基础的，也可以讲是人和人之间的信任。我们通过血缘关系来建立信任关系，包括社会来建立一些信任关系。信任是一种机制，这种信任机制其实是花了很大的成本来建立。而区块链技术，我觉得从信息技术来讲，它是一个从框架上来讲相对成熟的、能够从技术上来保证信任的一种机制。

为什么前些年不讲区块链？实际上这和信息技术的发展是密切相关的。我们知道从信息技术发展经过这么几个阶段：第一个阶段是有了互联网，互联网的基本解决目标是信息的互联；发展成了移动互联网以后，解决的问题是人人互联，比如现在我们有手机，人人可以端到端移动的互联；现在想5G的目的，想在2020年把物联网建立起来，物联网建立起来以后就是万物互联，这个应该是数字经济的1.0阶段。

这种信息互联、人也联起来，物也连接起来，都连接起来，下一步要干什么？实际上人最重要的事情就是价值互联，价值能够自由流转，这才是最重要最基础的一件事情—— 价值要想达到价值互联，就是必须要建立一个低成本的信任通道，这就是区块链。

为什么会在四中全会之前，中央政治局第十八次集体学习提到区块链？区块链和社会治理能力和水平是密切相关的，这里面最重要的就是信任通道，要建立起信任的体系和机制。

最简单的我们来看一下。经济学里面有最基础的几个理论，定价理论是经济学里面最最基本的理论，传统的定价理论改造一下可以写成GDP=M×V，M就是广义货币，像M1、M2，就是投的钱，过去我们的经济发展是靠投资。

我们如果把价值互联，价值的自由流转这件事情能够做好，实际上把速度提起来，就可以让我们投入资本少一点，速度提高GDP。到了这样的生态，这就是社会经济和社会治理的2.0版。所以总书记把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口我觉得是非常对的，信息发展到现在这个时代实际上是非常对的。

这个基础的核心要可信而且要智能，但是这两件事情的背后大量的实际上是数学、密码和信息技术，所以你如果讲整个区块链系统是一个完备区块链系统的的话，可以作为单独技术来讲，这个是要小范围不能是大范围，涉及到很多问题，非常难的。实际上区块链是一个复杂系统，从安全、运行、拓展多角度来讲，充满着非线性、随机和动态。

二、区块链的定义

什么叫区块链？我简单讲一讲，过去的数据存储是存在一个机构里，现在这种存储这种形式发生了变化。这种形式是把数据的存储方式加上了时间轴，形成链式存储方法。

首先过去的方式是集中式的存储、集中式的维护，现在存储是分布式的。

第二，对应的数据安全大量用的这种密码。王小云院士主要讲了哈希和区块链之间的关系，这里面不仅仅是是哈希，哈希是一个很重要的密码工具，还有许多其他的加密技术。

第三，智能合约，我在这所有参加活动的这些人形成一个群体，这个群体必须要按照一定的规则来做事情，这种规则就叫智能合约，这种合约就是规则。

区块链虽然起源于比特币，很多人一谈区块链就说这是金融科技，就是数字金融，实际上说窄了。尽管他起源于比特币，好像跟比特币同时起源，但是从区块链的技术属性来讲，他是一种信任体系，他是可以为金融服务也可以为其他服务，所以他核心的价值远远超过数字资产的应用范围。

实际上我们在2009年就已经开始做这样的事情，那时候是我看到当时比特币的报告，因为当时我跟李卫院士正在做可信分布式软件系统。它到底难在什么地方？我们做过可信系统的人，都知道这件事情讨论起来实际上是软件系统里面一个核心问题。所以当看了报告以后，我跟李卫院士讲，我说它是一种分布式的网络系统。李校长讲，“咱们赶紧写两份分布式可信软件系统的文章”，而且要写中文，（平时）我们一般写英文，我们就发布了。

其实这里面应该写上区块链，那时我对区块链的理解没有像现在认知这么深入，我说技术就不要写在理论文章里面了，就没有写。这里面我们讲的东西，作为区块链基本理论问题，实际上是包含一定复杂性的。

三、区块链的基本特征

区块链的基本特征，基本第一点就是开创共识，大家来共同维护数据的安全，保证不可篡改。

第二点就是我们经常讲的去中心化，分布式。我从来不讲去中心化，其实分布式是去物理中心，不是去管理中心。还有去信任，去掉以往我们传统的人和人之间的信任关系，转化成对机器的信任，或者对于技术的信任。

第三点就是基本的特点，隐私性和监管。这两件事情，大家一直觉得矛盾，其实从我们现在做的链来看，隐私和监管是可以融合的。

第四就是智能合约，可以实现基于区块链合约规则的法制，顶层治理节点制定智能合约。公链代表这个国家的区块链水平，所以在这个链上，这种顶层治理节点可以让国家的政策法规，包括行业的自律要求都在合约里，所以合约就是规则。刚刚已经讲过，如果有这样的智能合约可以保证自上而下100%按照这个规则治理国家社会经济，避免上有政策下有对策的情况发生，这是一定可以做到的。

区块链的 适用范围 ，什么样的场景可以用到区块链呢？六类原则，只要你的产业生态或者你应用满足以下六类之一就可以用的区块链，第一个就是要生产关系的调整，优化生产关系，第二多方交易性，第三可信性，第四去中介性，第五原子性，第六隐私性，这六点我们可以看到，我们社会现在目前的产业和生态绝大多数都属于这六类之一。

四、区块链应用之中小企业融资

下面我讲一下区块链的应用，今天上午其实有些专家已经讲过，供应链里面中小企业融资难的问题，现在我们这件事情已经喊了几十年，但是融资难的问题现在仍然严重存在。

供应链这个行业的痛点对于中小企业融资难，为什么难？有人觉得银行老是看着大用户，可能有这个因素；我们琢磨一下众多中小企业里面，总是有一定比例的企业他里面存在着这种虚假的贸易，存在内部交易，商业欺诈等等等等，实际上他的信用基础、他的可信性降低了，在这种情况下必然导致银行不敢放款，导致中小企业为了完成生产任务只好融资，所以产生融资难融资贵一系列问题。

政府对于这件事情其实讲了好多好多话，也出台了很多相关文件，但是这个问题还是没有从根本上解决。这件事情如果用区块链技术，实际上可以很好实现。以应付帐款凭证为基础的多级企业的信用传递问题，可以完成这件事情。

因为从银行或者出资方来讲，他愿意投资，他愿意把资金出在核心企业和一级供应商，这种融资的这个凭证或者这种款只给了一级或者核心企业，到了N级的核心企业怎么办，三级供应商给二级供应商供货，他自己融资，融资以后把东西生产出来，把东西给二级，二级然后给一级，但是整个过程支付是没有发生的，所以他要想融资就很困难。那么现在如果这种区块链实现以后，我们可以把这个代支付凭证转让支付，按照区块链这种信任可以一级一级转下去，使得他拿这个凭证可以从银行拿到钱，拿到钱以后可以解决融资难、融资贵的问题。

五、3.0阶段：争夺区块链战略高地

现在区块链行业正处于从2.0到3.0的过渡阶段，各国实际上加重了对3.0的战略高地的争夺。2.0阶段主要以智能合约为特点的这样的一个特征，实际上真正的区块链真正大的应用在生态和产业，这方面的大的应用到现在我们还没有看出来，这个还比较少，到目前为止还比较少，过两三年可以看到这样一些场景。

其实到3.0，我们知道区块链这件事情，其实他这个技术和一般的信息技术是不一样的。刚才前一个报告尹浩院士刚才讲操作系统和平台，这是非常重要的，这是大家都在争夺的这么一个战场，谁抓到了操作系统和平台，或者两者的结合，就能够在信息技术领域占据很大的优势。

过去做任何的操作的时候都是Windows，或者打开安卓手机都是可以在这些系统上面做应用。这种系统是信息交付系统，但是我们要注意，从一开始讲区块链，它是一个规则交付系统，具有相当强的扩张性，或者讲侵略性。现在国外他们做公有平台，（我们）很多人不重视公有平台，实际上相当于在安卓系统和你在Windows系统做APP。但是实际上这种规则推到什么地方，什么地方就要按这个规则来做事情，是区块链技术与Windows不一样的地方。我们国家要重视区块链技术，特别是区块链系统和平台的建设，是我们国家能不能实现强国梦一件很重要的事情。

区块链技术很多人在开发，区块链技术到底是个什么东西？实际上你把它拆开，就是三个系统，一个子分布式子系统；第二是安全系统，也就是王小云院士上午讲的安全系统；第三个就是效率系统，或者说可扩展系统，三个系统合起来就是区块链。

六、区块链的三元悖论问题

比特币是分布式和安全性做得很好，可扩展性这块很糟糕。所以区块链本质上是一个三个子系统的，三元悖论问题。可扩展性子系统做得不好：联盟链比较好做，变成公有链就比较难做。大家不要小看平衡寻优的问题，三元平衡寻优实际上是解决这个问题最难的问题。

大家可以看到，原来有个叫二元悖论问题，在解决信息对等情况下我怎样能够获得最大的收益，做了二十多年解决了这个问题，拿到了诺贝尔奖。实际上三元悖论问题比这个问题还要难，不要觉得区块链很容易做，其实这个结构性东西是非常难做的。所以我们看一下区块链涉及到的共识、可信、隐私、跨链、性能，三元大概指哪一块，这里面再拆开是这些技术，寻优是寻什么，里面的数学背景是什么，后面就是它的数学问题，你必须要把这地方要学得非常好，非常熟才可以把总架构设计出来。

其实总书记讲的这个关于区块链的讲话，实际上核心就是打造基于区块链加下一代信息技术的共信、共享的法制的智能平台，使我们国家真正迈进信息国家2.0阶段，使得在这个平台上能够大家共信——重塑社会信任模型、共享——创建低成本的价值转移通道，法制——创建基于规则的法律社会治理的模式。这其实上是区块链技术在我们国家率先或者达到世界先进水平的三个标志。

国内外的区块链技术，差异究竟在什么地方？其实国外我也研究资料比较多，国外的以区块链基础技术平台也就是操作系统研发为主，而国内的区块链主要是以应用或开发为主，一个是研发一个是开发，这两个是有很大的差异的，因为这是他们做的目标，现在国外推出的区块链技术都是操作系统技术，尽快建立我们国家主权的区块链技术平台非常重要。

七、区块链的其他现存难点

我们现在有三个问题，一是国内的区块链发展现状专利比较多，开源代码和开源论文比较少；二是没有安全可控的底层平台，依赖于国外的开源社区成果；第三点没有软硬件一体化平台。

很多人觉得区块链这个事情做很来很容易，其实很难，因为我是学数学的，所以我知道这个是很难的，这些问题就导致了安全风险。首先就是技术风险，金融风险，经济风险和国家市场治理的风险。如果我们的基础技术跟不上的话，处于长期落后，长期使用国外的区块链技术，实际上是用人家的规则治理我们的国家，这是一个非常大的问题。

实际上区块链还有两个问题，一是共识成本，要把群形成体一定要有某种共识，比如最简单的线性代数里，向量怎么形成空间，需要共识，这个共识就是向量的平行四边形法则。这个群要形成一个体就要有共识。现在传统的这种共识机制是成本不上去，效率就会降，所以这是一个很大的问题。

二是监管和安全，或者监管和隐私。这件事情实际上从国家治理来讲是重要的，必须要有穿透式的，对数字穿透式的一个监管，这两个怎么融合起来技术要做是不容易的。

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