山東省科學院楊耀東: 區塊鏈與國家“新基建”雙劍合璧

3月27日,“鏈客Talk”邀請齊魯工業大學(山東省科學院)教授楊耀東來到鏈客直播間。和大家一起探討區塊鏈與國家“新基建”雙劍合璧這一話題。

首先給大家介紹一下楊教授的背景:

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楊耀東,教授,博士生導師,上海鯊丁信息科技有限公司首席研究員,算力智庫專家團成員,建行大學區塊鏈主題授課專家,齊魯工業大學(山東省科學院)教授。畢業於美國弗吉尼亞理工大學,發表論文 70 餘篇。曾任西安交通大學前沿科學技術研究院副院長。

以下是問答內容:

主持人:近段時間“新基建”成為各個網絡平臺的熱點話題,我們知道3月4日提出"新基建”計劃,請問楊講授,和傳統基建相比,新基建為何廣受關注?請問國家為什麼在這個時間點提出新基建,這對於我國經濟恢復和快速發展有怎樣的推動作用?

楊耀東:受疫情影響,國家於3月4日提出了新基建,有很多媒體進行了關注和跟進。從1月份開始中國疫情爆發成為了全球關注的焦點。現在,大規模的疫情已經在亞洲、歐洲、北美洲開始蔓延,有人預測,有可能在其它大洲也會流行起來。

在我國的抗疫過程中,國家以全國人民的健康為重,在全國範圍內推行限制出行的政策,包括鄉、村、街道、各小區等都設置了出入檢查登記,具體的執行過程非常嚴格。實際上,這樣的舉動是以經濟停擺為代價。最終經過兩個多月的抗疫,目前我國的防疫形勢已經開始向好發展。但是,雖然現階段國內疫情得到了有效防控,但境外輸入性病例有可能會引發二次爆發。因此,當務之急是需要通過各種政策防止輸入性病例的發生;另外一方面,我們還要小心來自於經濟領域的次生災害。國家統計局在3月16日公佈的數據顯示,今年1、2月份中國的消費、投資、工業生產等多項指標都遭遇了大幅下降。根據這份數據,彭博社的三位經濟學家預測,中國今年第一季度的GDP同比會下降11%,預計中國2020年的經濟增長速度會下調到1.4%。

這只是一家的預測,數據可能過於悲觀。但是通過這些數據我們能夠感受到今年我國的經濟形勢不容樂觀。隨著國外疫情的進一步的持續爆發,無論是政府實施的封城隔離政策,還是人們自發減少出行和聚會,都會造成嚴重的消費不足,使得在全球發生通縮概率不斷提升。而對於我國這樣的世界工廠,尤其會給大量外貿型企業帶來巨大挑戰。

隨著美國確診病例的不斷攀升,美股在上週出現了多次歷史性的熔斷。美聯儲實施了不限量的開放式量化寬鬆政策,給資本市場帶來了巨大的衝擊。不管是外圍還是國內,整個市場環境表明,今年的經濟形勢非常具有挑戰性,對市場來說信心其實很重要。因此,為了給國民打氣、提升經濟,國家最近出臺了近五十萬億的新基建計劃。

新基建帶來了很多新技術經濟態勢,為國家的發展注入新動力。俗話說,好鋼就要用在刀刃上,在經濟發展需要之時,新基建無疑是最具發展潛力和空間的行業。因為,經濟發展需要新的基礎設施,新基礎設施也會加快新經濟不斷增長。投資新基建,可能是中國當下投入產出比最划算的戰略選擇。

主持人:今天的主題是“區塊鏈與新基建雙劍合璧”,我們回顧一下從去年10.24中央提出把區塊鏈作為核心技術自主創新重要突破口到今年3月4日召開的中共中央政治局常務委員會會議提出,“加快5G網絡、數據中心等新型基礎設施建設。”,短短不到半年的時間,國家連續提出兩項重大決策,請楊教授幫我們做一下分析其中原委。

楊耀東:去年10月末,中央集體學習區塊鏈,掀起了各級政府、企事業單位對區塊鏈的廣泛關注。我也到很多地方去講學,深切感受到區塊鏈已經成為一個非常火熱的話題,很多人和企業都在試圖嘗試把區塊鏈與傳統業務相結合。

今年3月份國家又正式出臺新基建,這是一個大規模、大手筆的投資計劃。這兩個話題之間有什麼關聯呢?實際上新基建並不是一蹴而就的,而是經過多年摸索和論證提出來的。

新基建中比如5G、新能源汽車充電樁,在2018年就已經開始醞釀,經過多年論證,在今年正式提出。雖然有提振市場的因素,但是實際上也已經是水到渠成。類比區塊鏈和新基建裡面的主要元素,可以看到大部分是集中在信息領域。

我們可以感受到國家在這個領域的高瞻遠矚和具有整體的戰略佈局,未來我們將會進入智能時代。對於智能時代,我個人認為是信息時代或者數字經濟發展的一個新階段。IT技術從上世紀七八十年代開始,到今天隨著移動互聯網的廣泛推行,大家的衣、食、住、行、用都離不開移動互聯網,給人們的生活帶來了翻天覆地的變化,各行各業都在享受移動支付帶來的紅利和便捷。

毫無疑問,這並不是信息時代或者IT技術發展的終極形態,如果說互聯網給人們帶來的便利是由於信息技術的底層基礎設施非常牢固,那麼,以區塊鏈作為價值互聯網的底層技術,在經過足夠的時間之後,同樣會給我們帶來巨大的便利和驚喜。

未來,由區塊鏈構建的價值互聯網,會讓數據變得越來越重要、越來越有價值。數據時代(DT)一直被很多人提到過,包括馬雲也一直在宣傳未來是DT時代。DT或者說數據真正被人重視,會產生價值,其實跟國內的房子一樣,需要被確權。明確了數據的所有權之後,才會促進整個數字經濟的發展。

而確權正是區塊鏈可以做到的,所以國家如果對未來的判斷和預測是以數字經濟為主導的智能時代,並願意在此領域做大量的投入和佈局,我們有理由相信區塊鏈作為未來數字新經濟的重要基礎設施、價值互聯網構建的核心要素,會發揮越來越重要的作用。

主持人:這一次新基建包含5G、特高壓輸電、城市間高速鐵路和城市間軌道交通、充電樁、數據中心、AI人工智能和工業互聯網七大領域,區塊鏈並未列入其中,區塊鏈與新基建有何關係?

楊耀東:當然有關係。區塊鏈雖然沒有被列入,但是它一直備受關注和被提及。在新基建裡的領域它們都有各自完整的業態,具有代表性的5G,因為有前幾代技術的鋪墊,2G、3G、4G技術一代代發展給我們帶來了好處,國家也從中獲得了很好的收益。整個5G行業的參與者中,包括基礎設施建設者、運營者、設備供應商等,整個生態鏈的夥伴都很清楚,這樣的行業投入和產出非常明確,所以5G被列入了新基建中。相對於5G來說的,區塊鏈整個業態的發展還是相對薄弱一些。但是區塊鏈和很多技術,尤其是與新基建中的領域都有緊密的關係。我們以工業互聯網為例,來做一些簡單的剖析。

其實,提到工業互聯網我們並不需要拋開原來已經建成互聯網,而專門為工業建一個新的互聯網。只是專注於工業領域,互聯網的一些設置需要做一些新的調整,然後應用於各種工業場景,滿足產業需求。如果工業互聯網做得好,那麼它可以滿足更高層次的國家戰略,比如智能製造。因此,工業互聯網被當作一種基礎設施。從工業互聯網目前的發展中,我們能感受到幾個明確的挑戰。

第一、工業互聯網的互聯互通性差。與具有開放接口的消費互聯網不同,工業互聯網目前沒有統一的通訊協議。數據訪問接口不一致,導致數據的獲取、流通非常困難。大家可以想象,不同工廠有不同的設備,不同設備又是由不同廠家開發出來。它的零件採用標準也是千差萬別。在這種情況下,工業互聯網如果想把工廠、供貨商、企業客戶關聯起來,將會導致工業互聯網可能出現割裂,企業之間信息傳遞困難,無法實現互聯。

第二、網絡與數據安全難以得到保證。每個行業都有自己的安全需求,也有各自的特點,因此難以形成通用的網絡安全解決方案。當出現數據文件失竊和篡改的情況時,這些情況如果發生在普通互聯網上,可能也就數據產生問題,對整個世界的影響可能是有限的。但由於工業互聯網是聯通現實世界的,如果網絡遭遇攻擊,就會直接影響工業的運行及生產安全。

考慮到工業應用和其他應用的不同,特別是生產過程非常複雜,行業參與方眾多,涉及到人和大量的工業設備。如果用區塊鏈來構架它們之間的關係,可以使整個流程和數據在統一的規則下運行。網絡除了給人和機構特定身份之外,更重要的是給工業設備分配一個區塊鏈上的身份,這樣才能使工業運轉更為安全。當設備、人、機構都有了身份以後,工業生產的組織方式就可以使用智能合約。

智能合約其實代表了協調好的生產組織邏輯,通過分佈式的方式來執行使用智能合約以及分佈式賬本,來重新組織生產過程和管理方式,並且使這個過程更加透明、效率更加提高。企業將生產環節的監管和管理以及必要的採購銷售等數據通過區塊鏈全程串聯。採集第一手數據,真正實現數據可信。這樣可以提升工業生產管理的集中化、遠程化、自動化,保證數據安全和遠程管理的可靠性。另一方面,以生產環節的數據為有效證明,保證採購、銷售數據的準確性。

當銷售、採購等數據上鍊後,為政府和監管機構、銀行等提供了高於普通合同訂單的貿易真實證明。充分利用區塊鏈的特點,將可信數據傳播到外部,短期可以為融資提供有效的依據,長期則能夠形成全國一體化的企業信用評價體系。

主持人:我看到最近您在澎湃網發表過的文章《疫情暴雨轉陰後,用“新基建”+區塊鏈帶動新發展的幾種可能》中提到未來區塊鏈可以在疫情防控等領域發揮重要作用,能展開談談嗎?(https://m.thepaper.cn/newsDetail_forward_6433327?from=timeline&isappinstalled=0原文鏈接大家感興趣的可以瞭解下。)

楊耀東:在這篇文章中,我們討論了把區塊鏈用於防疫工作的方案。相比其他的文章,我們更關注一些防疫過程中核心的應用。比如區塊鏈可以幫助捐贈過程透明化,我們認為這些並不算是防疫裡面最核心、最硬核的東西,所以我們在這篇文章裡沒有過多的去探討。

文章中提到,我們希望使用記錄在鏈上不可篡改的真實數據,來記錄傳染源的移動區域,從而更好地實施隔離等措施。有了這些可靠的數據,在防疫過程中就會有很多用途。但這是否會侵犯到個人隱私?實現個人的地理信息採集、抗疫工作和隱私保護這三者之間的平衡,是我想探討一下的。

首先,我們要明確個人所有信息的採集有助於抗疫。國內防疫工作能儘快看到效果,主要還是隔離了傳染源。在新冠肺炎開始由武漢向全國蔓延的時候,多地都出現發熱患者故意隱瞞武漢旅行史的情況,造成了整個醫院門診部門被隔離的嚴重後果。比如,山東的一名患者刻意隱瞞個人旅行史和人員接觸史,造成68名醫務人員被隔離;還有福建一名患者,謊稱來自於菲律賓,並不按規定進行居家隔離,還參加了宴會,導致七人感染肺炎,近千人被隔離。

當然還有很多案例,特別是現在有來自於國外的輸入病例,有人會在乘坐飛機的時候,隱瞞自己的一些情況。為什麼要隱瞞呢?有很多種可能性。有人可能擔心自己的差旅會被限制,到達不到自己的目的地;也有人認為自己的隱私不該透漏等。從這些情況表明,在抗疫的關鍵時刻,如果單靠個人來提供自己數據,其實是不太可靠的。如果用區塊鏈把個人的歷史信息不可篡改的保存下來,有可能會解決信息數據造假等問題。

當然,還需要有多個部門的配合。如果能把到發熱科就診的病人近期出行信息以及手機定位(信息)等,通過某種方式進行組合。那麼個人的旅行數據將變得更加可信和全面。這會不會涉及到侵犯個人的隱私呢?採集的這些數據會不會被暴露呢?會不會被盜竊呢?會被濫用嗎?這帶來的一系列的疑問和挑戰。

這樣的擔心並不是空穴來風,隨著近幾年數據洩露事件頻發,也著實令人擔心,近期新浪微博就有數據洩露的情況。這些數據洩露事件的本質原因,歸根到底還是中心化存儲所導致。個人數據一旦被集中存放在大型網絡服務供應商的網站上,這些數據就很容易受到攻擊。在這種情況下,

個人數據的使用就涉及到一個重要的概念叫做DID,也就是去中心化數字標識

有了DID只需要一個通用ID,就可以在全網通行。並不需要再去記住每一個網站的用戶名和密碼。DID結合區塊鏈,用戶在使用互聯網服務的時候,不需要披露所有的信息,僅需要披露網站需要的部分。所披露的數據採用默克爾樹存儲,通過區塊鏈數字簽名技術進行驗證就可以使用

假如要診斷患者是否有湖北旅行史,就可以使用DID技術。個人可以在不洩露詳細行程的情況下,向診斷機構提交由電信公司、GPS服務商、以及地圖服務供應商等機構簽名的14天湖北旅行情況的認證。患者通過智能手機,打開一個行程認證APP選擇最近14天省域位置的信息,驗證服務提供商通過GPS定位,對數據進行簽名之後,在診斷機構的電腦上就會顯示一些被患者授權公開的信息。這一過程並沒有暴露太多的隱私信息。

主持人:如果把區塊鏈技術和防疫結合在一起 確實會非常高效的幫助到我們?

楊耀東:是的,同時還能保護隱私。

主持人:楊教授您是鯊丁科技首席研究員,請問你們團隊在應用落地方面有哪些成果?

楊耀東:我們鯊丁科技是一家區塊鏈應用解決方案供應商,多年致力於分佈式系統領域技術研發。依靠自主開發的行業領先的區塊鏈分片擴容技術,為諸多企業和政府機關提供了高效穩定的區塊鏈解決方案。團隊從2017年第二季度就開展了對區塊鏈可擴展性的研究。當時以太坊上的擁堵給區塊鏈用戶帶來很痛苦的體驗,我們覺得可擴展性其實是區塊鏈急需解決的一個重要的問題,需要立刻去解決。

面對區塊鏈普遍存在的可擴展性不足或者性能不足的現狀,我們團隊從10億TPS的集中式大型系統的開發中受到啟發,將這些技術和思路運用於區塊鏈領域。在區塊鏈中引入全新的基於分片技術的區塊鏈方案。這樣的方案很好地解決了可擴展性和性能瓶頸問題,同時保留了區塊鏈的安全性和去中心化的特點。從這個角度來說,我們已經解決了所謂的“性能不可能三角”。

這個技術可以為分佈式社交、高頻交易、物聯網、遊戲、金融支付等多個場景提供支持。我們的目標是建立一個開源的、模塊化的企業解決方案平臺,為各類企業提供全程技術支持。

公司自成立以來,在區塊鏈應用落地方面積累了豐富的經驗,同時與多家企業進行了深度合作,為他們提供了很多技術支持,形成了以大數據、供應鏈金融、溯源、物流、數字存證等多個應用場景為核心的全新解決方案體系。此外,我們有自己的生態圈,積累了近80多家深耕於不同領域的區塊鏈公司。多元化的生態使我們有為整個行業服務的能力。

主持人:請您結合團隊的實際落地應用案例,來詳細的分析一下區塊鏈技術解決了哪些痛點?上鍊以後運行的情況如何?還有哪些問題有待解決?

楊耀東:我們公司一直致力於推動區塊鏈賦能傳統經濟,始終堅信區塊鏈要成功,還得落地實體經濟,幫助客戶解決難題。在這樣的理念下,我們和很多行業的核心企業進行了深入交流。體會到幾個關鍵的痛點:

第一、數據源頭的信任問題。隨著數據時代DT的到來,數據被認為是新的生產資料,我認為這將是市場活動中的核心資源。而區塊鏈中的數據生產方式或者使用方式往往是閉環的,所以在區塊鏈上的數據是可信任性的。在實踐過程中,我們需要把區塊鏈和很多企業原有的業務組合在一起。然而,要想將生產實踐中的外部數據、鏈外數據通過一種可信任的方式放到鏈上去還是有難度的。有很多知名機構也做過相關的研究,這就是被稱之為預言機的一些項目。

經驗告訴我們在數據採集過程中需要儘量避免人為接觸,使用大量可信的傳感器確保採集的數據準確無誤。同時,還要在數據之間進行交叉驗證,因為傳感器採集的數據可能會有一些誤差,數據採集傳輸上鍊過程中儘量避免人為參與。在這個思路的指導下,我們幫助國內電器行業的知名公司,在電氣自動化領域嘗試使用區塊鏈技術。

這項合作的關鍵點就是設計並部署區塊鏈的智能電錶,通過電錶實時在線,採集到的數據可以快速發送給一些無人值守的節點。對於區塊鏈來說,這些在線的電錶就是區塊鏈上獨立的地址(或者叫做獨立ID)。採集到的電力數據送到無人值守的節點上,在該節點完成數據上鍊的過程中。這些電力數據還可以跟上級輸電樞紐的電力數據進行校驗對比,保證數據的可信度,從數據源頭上解決數據造假問題。

第二、可擴展性問題。真實的商業環境其實是在快速變化的,這也意味著為商業服務的區塊鏈本身也需要適應這樣的變化,滿足不同的需求。而傳統的區塊鏈往往面臨著可擴展性能不足的問題。一旦啟動時固定了具體的共識機制、經濟學模型,在後期就很難修改。大家都知道以太坊一直想要從POW(工作量證明)轉換成POS(權益證明),持續多年後仍然沒有落實完成,由此可知,擴展性對區塊鏈的重要性。

我們在實踐過程中發現,某國有企業他們原來在多個城市都有業務往來,而每個城市具有相對獨立性,他們希望跟我們一起合作。經過雙方商定後決定以個別的城市作為試點進行開發。

首先我們選擇某一城市作為試點在這個城市建立一個聯盟鏈。它的供貨方或者上下游企業都到鏈上,整個業態運轉比較良好,之後就準備向其他城市進行業務拓展。在拓展過程中,不可以讓其他城市加入原來的鏈,因為每個城市的業務是獨立的。接下來那我們需要在其他每個城市都建立一條聯盟鏈。這樣就造成每個城市都是獨立的,鏈和鏈之間數據無法共享。考慮到他們具體的業務模型,我們專門設計了基於異構分片的雙層鏈式架構,也就是由一條主鏈負責協調各個城市聯盟鏈的數據共享,做數據驗證。單獨的城市,包括新拓展的城市,都運行著一條鏈,可以被稱為子鏈。一旦有業務進入到新城市,我們就部署一條子鏈,然後子鏈會自動進入主鏈的管理。由於每個城市的情況千差萬別,所以每一條子鏈之間也存在一定的差異性。通過主鏈實現了幾個不同子鏈之間的跨鏈交易。

我們推出的雙層鏈式結構不僅滿足了該企業獨特的業務模式和快速發展業務的需求,而且通過技術創新,使我們從某種程度上解決了區塊鏈的可擴展性問題,讓區塊鏈真正能滿足千變萬化的商業環境。

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