区块链的应用为什么这么难？出路在哪？



作者  CECBC区块链专委会受聘专家、中国科学院大学经济与管理学院教授、博士生导师、中国科学院大学数字经济与区块链研究中心主任     魏先华教授 



（一）什么是区块链技术



比特币区块链技术是支撑比特币的一系列技术与管理方法的总称。区块链技术是在比特币区块链技术基础上推广发展起来，包括防篡改的加密技术，实现去中心化并形成共识的机制，促使全员参与的激励办法等。



理解比特币支付的实现过程是学习区块链技术的捷径。



传统电子支付的实现是依赖中心化机构（如支付宝后面的蚂蚁金服的支付子公司，微信支付后面腾讯的支付支公司）的账务系统，通过控制每个账户的余额来实现电子支付。账户系统是传统支付的关键。



下面我们看看比特币支付是如何实现的？



比特币支付系统如何防篡改



比特币支付在没有中心化机构服务的前提下，采用的是把比特币支付的所有交易全部记录下来。实现的方法是每个参与者都把与自己有关的交易，经过电子签名并打上时间戳后全部发给所有其他的参与者，每个参与者收到所有其他参与者发来的交易后，先验证其他参与者的电子签名，再把这段时间的所有交易按照时间戳的顺序，以及如下区块链的方式链接每个交易：    



每个参与者在这段时间内的所有交易都用这种区块链的形式组织数据，这个哈希值是前一个交易数据、时间戳和以前的哈希值等信息的哈希值，因为哈希函数的巧妙设计，如果交易数据等信息改动一点点，哈希值就会不一样，所以如果交易等数据被篡改，通过比对期哈希值就很容易发现，要不被发现就必须篡改整个链条中的数据。所以，交易数据越多、时间越久那篡改后不被发现的成本就越高。



区块链技术就是通过这个模式来防篡改的。所以说区块链技术防篡改不是说完全不能改，而是说要实现改了后不被发现，你要付出的成本很高，高到你不想去篡改。



比特币支付系统在无中心化机构的情况下，如何保证交易的可信性？



这样每个参与者都有了一份自己版本的这段时间的账本（所有交易数据），因为在互联网上，每个参与者的处理能力（电脑的处理速度、网络速度和联网时间等）有差别，这些账本的版本差别会很大，在没有中心的情况下，问题的关键变成用哪个版本的账本作为这段时间内公认的账本了，也就是筛选“记账员”。



这个筛选记账员的过程，其学术名称叫共识机制，也就是参与者关于账本这个事如何形成共识？比特币支付的实现过程采用了几条规则：



一是时间区间的长度为十分钟



即每十分钟做一次“日结”，对应传统账务采用的每天做一次日结。在银行体系中日结一般是在下班后进行，电脑系统在半夜自动做日结，熟悉银行业务系统都了解这一点。



二是先选那些在这十分钟内计算并链接的区块链最长的参与者。



三是如果相同长度区块链的参与者众多，则系统要这些参与者完成一系列的随机计算，直到这些随机计算出来的结果满足一定的条件者获胜。这个模式称为POW（工作量证明）。



因为参与者众多，可能有很多参与者同时把这段时间内的交易都链接完成了，而且因为这段时间在不同时期交易的笔数可能差别很大，所以有必要保证大概十分钟左右的时间把选择记账员的工作做完。比特币支付系统采用随机选取的机制来筛选记账员，谁最幸运谁就入选。这个随机机制非常重要，保证了这个过程的公平性，并使作弊难以进行。



比特币支付系统如何保证可持续性？



上述实现账本的可信度还依赖于另外几个参数，参与者越多可信度越高，参与者的积极性越高可信度越高。



为了达到吸引参与者积极参与记账员竞争，被系统幸运的选中作为记账员的参与者，系统还给予奖励，奖品是一枚新的比特币，这个机制有效也是因为本身比特币的设计就是“货币”，参与者觉得有回报。



比特币支付系统激励还设计了一种每四年奖品数减半的机制，这样使比特币总数为一固定数2100万枚，这个精巧的设计满足了极客们对现实社会中货币一直在不断贬值的批评。



还有个问题就是，当所有比特币都发行完后激励还怎么进行？幸运的是比特币支付系统中的支付交易是可以收取支付费（数字货币世界里称为Gas fee）的，而且当所有比特币都发行完后，支付系统中的交易量就应该会非常大了，这段时间内的交易费用加起来也很客观，所以比特币支付的激励中还包括这段时间内的所有支付费用。正是因为有这个激励机制，参与者参与竞争成为记账员的过程称为“挖矿”，参与竞争的参与者称为矿工。



这样，比特币支付系统的所有问题都得到了解决，幸运的是从2009年比特币支付的问世，到目前差不多11年了，比特币支付的运行一直在朝左比特币支付设计者预期的方向在发展，而且比特币本身的价值也一直如期在上涨，期间虽然多次涨涨跌跌，到现在也差不多1万美元一枚了。



比特币支付为什么成功了？



尽管比特币支付还存在种种问题，但如果说比特币支付是成功的，相信没有人会反对。那么是什么原因让比特币成功呢？



在比特币支付系统中有三个重要因素，一是比特币支付的安全性；二是挖矿的生态系统；三是比特币本身的价值；这三个因素组成了循环系统，缺一不可，如果比特币支付系统不安全，黑客会颠覆共识的形成，挖矿就变得没有意义，比特币本身就变得没有价值。没有挖矿矿工的积极参与，比特币支付系统就不会安全，比特币就没有价值。如果比特币没有价值，挖矿的矿工收益就没有意思，挖矿的动机就失去了，于是比特币支付的安全性就不存在了。



但在比特币支付刚出现的时候，这三个因素都不存在，由于矿工很少，比特币支付不安全，业务挖矿矿工，比特币也没有价值。那么怎么就到了现在良性循环的地步了呢？



第一阶段，极客们参与挖矿并广泛赠送给亲朋好友，使比特币支付顺利走过危险期。



比特币支付的初期是最危险的，初期如果有人恶意篡改，成本没有太高。但在初期，技术极客们都是为了他们“崇高”的理想，参与挖矿，并把挖到的比特币送给他们的亲朋好友，他们挖矿的目的真不纯粹为了挣钱，也没有想到以后会这么值钱，就是希望创造一个理想的“货币”，因为美联储为了应付次债危机，采取了量化宽松的政策，使法币美元越来越不值钱，更不用说那些类似津巴布韦等国的法币了。2018年我曾请过一个极客到学校作讲座，很早期的时候他自己就把1万多个比特币送给了他的各种朋友了，他也承认当时没有想到比特币会这么值钱。当然也有挣到了小钱的，2016年我跟现在币圈某位有名的大佬聊比特币的时候，他说他的第一台车就是用办公电脑挖比特币赚的钱买的。



第二阶段，黑市交易、非法交易使比特币找到了“真正”的商业应用。



毒品交易、非法枪支买卖等非法交易者发现比特币支付对他们来说太理想了，比特币的匿名性，很受这些非法交易者青睐，但其实到现在随着人们的比特币的了解，跟踪比特币交易者还是有可能的，真正没法跟踪的加密货币是门罗币。这个阶段后，比特币的价值逐渐被广大非极客参与者接受。



第三个阶段，比特币投机客的广泛参与，大大的增加了比特币的知名度。



随着比特币逐渐被非极客们接受，比特币的价格也逐步走高，财富效应吸引了越来越多的投机客的参与。到了这个时候，要颠覆比特币已基本不可能了，有能力的人也没有动力去颠覆掉比特币了。



（二）区块链技术的产业应用



如果我们将比特币区块链技术推广，区块链技术包括三个类技术：



一是防篡改的加密技术



二是支持去中心化的共识形成机制



三是支持去中心化后可持续性的激励机制设计



第一类防篡改技术相对最容易实现，只要将比特币区块链技术中交易数据推广成范围更大的数据，如果这个数据是资产的信息，这类应用便可以是资产登记系统，可以诸如资产交易所，股权交易所，文化资产交易所等。如果这个数据是一般的信息，如歌曲、小说、文物信息、产品产地等信息，就成为“朔源”等方面的应用了。



关于第二类方面共识形成的机制，我们可以把比特币支付的全员参与的共识形成机制比如成全面公投机制。每个参与者都是平等的，一人一票，用学术的语言叫参与者都是同质的。



到现在为止，还有很多其他共识形成机制提出来，如POS（股权证明），DPOS（委任权益证明），PBFT（实用拜占庭算法），这些都是围绕各自不同的目标而设计出来产生共识的办法，这里我们就不一一展开。



但到底采用什么机制达到共识还取决于第三类中可持续性的机制设计，后面一起来说。



第三类实现可持续性的机制设计是区块链应用中最难的。



在完全的去中心化设计中，各个参与者之间需要有个经济关系来引导，以实现可持续性运转。正如在比特币支付中，比特币本身其设计的目的就是“货币”，比特币就成为这个角色。在其他商业应用中需要引入另外一个角色，一般称为“Token”（通常翻译为通证），这个通证就是这个“体系”（参与者群体）中的交易媒介，有时候也称为“货币”。



商业应用与现实世界的联系纽带就通过通证来实现，所以加密货币交易所就成了这类商业应用与现实世界的桥梁。如果央行的DC/EP出来后，也就可以直接采用DC/EP作为通证，这样做的好处是避免了通证在加密货币交易所中价格大幅波动对商业应用系统的干扰。当然能否这么做还要看具体商业应用的结构设计了。



第三类关于可持续性的设计为什么特别重要，我们可以把这类商业应用与普通实体股份有限公司的运转来类比。如果类比，实体公司的通证应该就是法币，实体公司的可持续性在于公司是否能有盈利，没有盈利的公司长期而言是没有可持续性的，最后都会破产。而区块链商业应用能否可持续有两个含义：一是通证在交易所是否继续在交易；二是业务层面上业务是否在继续进行。由于目前交易所是没有监管的，所以即使业务层面上完全没有运行了，但它的通证还有可能在交易所上交易。基于人性弱点的考虑，业务运行的管理者可能会把其主要精力放在交易所的交易层面，而不是专注于业务运行上。



（三）区块链技术的无币应用



自从央行等七部门2017年9月4日联合发文，打击ICO与交易所以来，数字货币ICO与数字货币交易所在中国境内就不合法了。



于是，区块链的应用中Token在中国就失去了其法律基础，在区块链的应用中三个重要的组成部分：



在没有了Token之后，剩下的两部分中加密技术没有变化，仍然可用，另外一部分，在比特币区块链中实现去中心化的共识形成机制这里发生了很大变化，没有Token作为媒介实现可持续性的共识机制，共识机制就要用别的方式实现了，联盟就是实现共识的另一种方式，参与者组成联盟，联盟协商成为协议，联盟签署的协议就是共识。



（四）区块链技术的无币应用为什么难？



我们现在以加密技术+联盟共识形成的区块链的商业应用来分析，为什么这样的无币应用为什么难。



联盟协议共识本身就不具备稳定性



以联盟形式存在的组织大多都是没有可持续性的。



国内有很多这样的价格联盟的例子。我们经历过的彩电价格联盟，本来希望以同行议价形式共同提高彩电零售价格，并迫使彩色显像管供应商降价。也有过钢铁联盟，希望共同对抗铁矿石供应商。还有券商联盟，希望能共同保持佣金价格。这个联盟无疑例外，最后都不了了之，无法摆脱短命的宿命。



近期，大家听的最多的即使特朗普退出各种群，2017年1月23日，美国退出TPP协议，2017年6月2日，美国退出《巴黎气候协议》，2017年9月21日，美国退出《全球移民协议》，2017年10月13日，美国退出联合国科教文组织，2018年5月8日，美国退出伊朗核协议，2018年6月20日，美国退出联合国人权理事会，2018年10月3日，美国退出《维也纳外交关系公约》，2018年12月3日，美国退出《北美自由贸易》，2019年10月15日，美国退出《万国邮政联盟》，2019年8月2日，美国退出《中导条约》。最近，特朗普又宣布中断与《世界卫生组织》的关系。



这些都表明，联盟共识的可持续性难以保证。参加的联盟会员越多，利益格局就越复杂，就越难遵守。



区块链商业应用的收益大多来自未来成本的减少



区块链技术应用的特点决定了，区块链应用是多法人主体参与的业务，如农产品溯源业务、版权的业务等等。这些业务并没有直接的收益来源，收益主要通过消除信息不对称，间接增加对品质的信任，最终才会增加产品所有者的收益，这个过程比较漫长，而且即使是销售增长，也不容易区分增长来源是区块链技术的应用，还是来源于别的措施。



如果我们将危化品管理用区块链来实现，将危化品从生产、销售、使用、销毁等各个环节都实现可追溯，这样可能的收益来自于因为采用了这种管理，使未来危化品事故率大为降低，收益来自于对未来事故的处置成本，是种看不见的收益，可能是政府用来处理事故的成本，或者可能保险公司对意外险的赔偿等。



这种收益的特点使区块链应用的主要获利的参与方的参与动机减弱。因为如果长期没有收益，一旦初始投入用完并无法继续融资，那区块链应用的运转便难以为继。



区块链商业应用收益分配的不平衡使参与者参与动机减弱



与比特币区块链的参与者之间没有差异、都是比特币的持有人不同，区块链应商业应用的参与者地位可能不一样，对总体的贡献也不一样，如果此时激励机制不恰当，可能会严重影响参与者的积极性。而且此时如果有经济激励的话，此时Token便是人民币，就类似于普通实体公司的激励措施。收益需要在不同参与者之间分配，普通公司有董事会以及管理层来制定激励措施，区块链应用需要用联盟协议的形式将分配办法或原则确定好。联盟协议的更新难度比普通公司的董事会或管理层更新管理办法无疑要难很多。



例如，在供应链金融的区块链应用中，参与者有核心企业，n级供应商，资金的提供者，可能还有资金合同的受让方。由于区块链技术的采用，各级供应商由于供应链条联系在一起，使之有了核心企业的信用等级，可以增强各级供应商的信用等级，使之资金成本降低，各级供应商受益，但核心企业的收益程度便小很多，或者还损害了核心企业的利益，所以在这类应用中，如何协调各类参与者的利益便成为该应用可持续性的关键。



（未完待续）