区块链有什么了不起

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舆论是一件有趣的事情。 从去年年底到今年年初，我们听到了对区块链技术的各种赞美，到现在，我们听到了各种对这项技术的负面评价。 最近在不同的地方看到了不同的文章，点击率很高，被人转发的也很多。 这些热门文章都有一个主题，强调区块链技术的无用论据，列举各种与区块链相关的问题。 技术相关的骗局。

其实这也很正常。 市场研究公司 Gartner 早在 1990 年代就总结出一个名为“炒作周期”的模型来概括一项新技术如何在各种炒作和贬值以及人们的希望和失望中成熟和演变的过程。

Gartner Technology Cycle Curve 的基本周期，揭示了新技术所经历的周期：诞生的动力期-过度期望的顶峰-泡沫形成的低谷-稳步攀升的光明期-大量生产（Image Credit :)

Gartner 更新了 2018 年技术周期曲线的最新状态，列出区块链技术正从“夸大预期的高峰”进入“泡沫低谷”（图片来源：）

对于一个非资深技术背景的人来说，要想从技术发展初期杂乱无章的市场表现中梳理出技术价值的本质，更是难上加难。 技术越是基础发展，造成的信息不对称就越严重，就越容易被用来构建骗局。 需要更深入的研究，才能透过现象看清本质。 同样的情况也出现在互联网的早期。 .

作为一名计算机科学博士，我花了将近十年的时间才瞥见了这个过程。 我看到了区块链技术固有的优势，以及现有技术和基础设施及其组合无法实现的优势。 在中本聪比特币论文发表十周年之际，我想梳理一下我在区块链领域的经历，以及为什么我认为区块链技术是一项了不起的技术。 通过这篇文章分享给大家。

第一个十年

记得2009年，我还在微软亚洲研究院（MSRA）写论文，投稿到ACM SIGGRAPH年会（计算机图形学领域的顶级会议）时，无意中看到了中本聪的论文比特币并发现它非常有趣。 ，安利和身边的朋友一起去我的。 当然，几周后它就被遗忘了。

那时，我还没有开始研究分布式系统。 我没有意识到在整个网络上发生的无授权共识协议有多么伟大。 我当时距离拜占庭容错（BFT）算法只有几个街区，没想到这东西是几年后的事情。 我会改变我的财务轨迹，却没有意识到这份工作是一个全新世界的开始。

我很感激我经历的这10年，虽然大多数时候，我只是一个旁观者。

很多朋友问我，区块链是什么技术，靠谱吗？ 这里先说结论。 对于前半部分的问题，我的回答是：区块链是一种独特的技术，它实现了前所未有的能力，这是现有技术组合所无法实现的。 关于后半部分的问题，我这里不做任何投资建议，但我的回答是肯定的：区块链技术必须有实际的场景，能够满足以前无法满足的需求，带来前所未有的收益。 推动。 但是，我必须指出，在我看来，区块链技术最可靠的场景不是你现在看到的，也不是对现有解决方案的改进，而是新范式模式下的新业务，新的盈利模式。 评价一项技术本身的正确性相对容易，但评价一项技术所能产生的社会影响和经济价值就更难了。 一项技术的变革越彻底知乎以太坊初始价格，其发展轨迹就越难以捉摸。 区块链就是一个例子。

2013年在微软总部领导设计开发基于GPU集群的机器学习计算平台。 我使用这种架构在家里挖了一段时间的莱特币 (LTC)。 现在看，我还是第一次“脱贫”，摘下“无钱人”的帽子。 然后，我也进入了坑交易所，以新韭菜的身份入市。 然后在被砍了几次之后，痛定思痛，终于开始了量化交易这个专业分支。 在这个过程中，对技术的认识并没有帮助我对加密货币的币价有任何有效的认识。 一项尚未实施的技术有什么价值？ 只需使用量化程序来发现短期价格趋势。 那时候还不明白区块链带来的是什么。 2017年，我以EIR（Entrepreneur-in-Residence）和投资人的身份来到创新工场。 看了无数的区块链商业计划书，各种花哨的白皮书，各种从底层技术到上层应用漏洞百出的技术架构。 ，自言自语的经济模型，荒唐的应用场景，简直百花齐放。 幸运的是，在这一年里，我们投资了比特大陆，稍微认真地完成了我作为投资人的角色。 矿机业务确实赚钱，交易所也很赚钱，但这一切都是基于对数字货币未来的预期，而不是基于目前任何区块链的实际业务。

这旷日持久的击鼓传能走多远？ 如果上面还是没有大规模的实际业务，相信总会有落幕的那一天。 但是谁知道呢，就像2016年的以太坊传销一直没有崩盘，而是被2017年更大的ICO延续了下来。不过，在这期间，市场上的DApps给了我一些提示。

核心技术价值

我相信区块链技术会带来一些特别的东西，一些以前从未做过的事情。

时间来到2018年，7月份出现了一款游戏，玩家人数众多，再次严重堵塞了以太坊网络。 Fomo3D是一款典型的基金桌游。 玩家以更高的价格购买钥匙。 如果一段时间内没有人购买钥匙，则游戏停止。 最后一位关键买家赢得累积资金的一半，另一半资金以平均价格买回所有钥匙。 .

这是一个精心设计的庞氏游戏，第一轮结束时价值 180 万美元的以太币等值。 有趣的不是游戏本身，而是它的执行方式。 这个基金没有任何价值包装，只是赤裸裸的描述规则，项目方也是完全匿名，没有任何背景可查，一副分分钟跑路的样子。 然而，当游戏在完全没有信任和背书的情况下上线，无数玩家相信并涌入。然后一切都如预料的那样发生，之前约定的规则被严格执行，没有任何意外。 通常庞氏骗局总是和骗局联系在一起，但这个游戏是“庞氏骗局”，而不是“骗局”。

这就是我想说的区块链技术的核心价值（也许是一个），它是一种前所未有的能力，是以往任何一种信息技术都无法实现的：

只要所有的商业信息都可以形式化，这个计算系统就可以证明它的清白。

回到上面提到的游戏，正是因为它运行在以太坊上，区块链技术才意识到规则一旦制定和部署就无法修改，即使是运营商和开发者也是如此。 只要以太坊不被 51% 攻击破坏知乎以太坊初始价格，这些预设规则将被严格执行，不受任何人的干扰和控制。 规则将以开源方式部署，任何人都可以检查并确定规则的每个细节。 即使原开发者突然消失，也不会影响游戏的正常运行。 这样的游戏系统证明了它的清白，一切都会按照预设的方式发生，不会出现任何意外。 所有玩家无需相信游戏的开发者不会作恶，也不必担心相信游戏的运营会有什么花样。 如果信息服务系统能够证明自己的清白，那么它所承载的业务就能够赢得大家的信任。 在这种情况下，实际上并没有建立信任，而是业务的运行不需要信任（trustless）。 同时，这样的业务所传递的价值，大家也很容易认同，不需要各种预信任建立流程，节省了大量的时间和精力。 这就是共识的价值。

但是，区块链技术并不是万能的，自证清白是有前提的：

1.相关业务信息必须能够形式化并在系统中体现。 因此，比特币的存储、支付、发行过程是有保障的，不需要信任，但比特币兑法币的价格不在系统内，系统本身无法保证此事，完全依赖外部信任（或信仰……）

2. 系统的物理计算设备必须是去中心化的，参与系统的过程可以有障碍，但不能有授权的控制者（missionless）。 与传统的支付接入相比，比特币作为一种支付系统。 任何接入方都不需要申请，也不需要与任何一方签订协议，也不会受到资费歧视或担心哪天被撤销。

3、系统承载的业务逻辑代码必须是开源的，可以证明在实际系统中运行的代码是源代码开源的。 结合上一篇文章，这意味着系统的运营将不再属于任何一方。 在这个系统中，没有人比既定规则之外的其他人（包括开发人员）具有特殊优势。

脱离特定物理计算设备的图灵机

1936年，艾伦·图灵提出图灵机这一高度抽象的计算模型，开启了计算机科学时代。 1945年，在图灵机的基础上，冯诺依曼给出了工程上可以实现的冯诺依曼架构。 直到现在，大多数计算机从CPU到GPU，从Intel到ARM，都沿用了这种架构，并通过半导体技术，将其规模、速度、性能功耗比提升到了当时难以想象的高度。 但它的基本原理始终是下图中的结构。

冯·诺依曼架构，这是计算机的基本原理（图片来源：）

如果从计算机体系结构的角度来看区块链，它是冯诺依曼体系结构的延伸。

在区块链中，“输入”是无序且未确认的交易，“输出”是有序的已确认交易，“内存”是账本的状态。 其中央处理器执行区块链节点软件中硬编码的交易逻辑，或第三方部署的智能合约。

从计算机架构的角度看区块链，本身也是冯诺依曼架构

我在这里从这个角度来呈现区块链，是为了用最简洁的方式介绍区块链的工作原理，并不是说区块链本身也是一台通用计算机，或者是世界上最大的计算机。

冯·诺依曼体系结构最初是在完全集中的环境下给出的。 今天的单机、大型机，甚至集群和云服务，本质上都是这样的模型。 他们关心的是计算是否高效完成，状态是否正确更新，以及是否获得了预期的输出。 整个系统的输入、执行逻辑和原始状态都由可信的单一方控制。

区块链是在去中心化的设置下赋予的，整个计算系统长期不受任何一方控制。 区块链关心的是如何计算，系统输入是否合法，执行逻辑是否被篡改。 至于它所承载的实际计算量，过去十年的所有历史交易都可以用一台计算机以分钟计算。 在现有的冯·诺依曼架构计算系统中，计算过程总是在一个固定的物理计算设备上完成，而这个计算设备只有一个控制器。 它可以是一部手机、一台电脑，甚至是一个数据中心。 至于这个系统的控制者，只要防备黑客，他就可以信任这个计算系统。 别人没有信任的基础，系统的控制者无法向第三方证明系统是可信的。 就算开源也行不通，就算用SGX技术也无济于事。

而这正是区块链解决的问题。 区块链进一步扩展了冯·诺依曼架构的计算架构，将其与具体的物理计算设备分离，从根本上杜绝了计算过程被单一控制器控制，让每个人都可以信任这个计算系统。 无论是工作量证明（PoW）、权益证明（PoS）还是拜占庭容错（BFT）等共识机制，上述计算过程的实际步骤都是在全球不同的物理基地（节点）上完成的。 不同共识算法的本质是提供一个选择这些物理基础的方案，以保证它们的公平性和安全性。 同时，在数据传输层面（提交输入和获取输出），利用现有的点对点网络技术，通信没有固定的接入点，不依赖于特定的IP地址。 这样一来，这个计算系统就可以在所有人的监督下可信地完成计算过程，很难被篡改或封锁。

为了脱离特定的物理计算设备，区块链在性能上付出了巨大的代价。 计算步骤在不同的节点上间歇性地完成，要求每个节点都准备好​​计算所需的上下文和输入数据。 一个计算步骤完成后，每个节点都需要获取最新的输出数据并更新上下文。 在此期间，涉及到大量冗余的信息传输和存储以及相应的计算。 当然，后续会有很多优秀的团队对这个设计进行改进，提升其性能和容量，但无论设计如何优化，这些冗余的通信、存储和计算都无法完全避免。 然而，这些成本是值得的。 它赋予了冯·诺依曼架构一种新的计算本质：一种可以脱离特定物理基础的计算方式，一种可以被任何第三方信任的计算过程。

区块链的计算本质

区块链基础计算模型

上图剥离了基于区块链技术构建的数字货币的应用，展示了区块链的本质计算模型。 与传统的冯·诺依曼体系结构最大的区别在于与特定物理计算设备的分离。 一旦部署了代码，初始化了状态，整个网络开始工作，这个计算系统就会开始运行，不受任何控制方的控制，永远不会停止。 系统不断获取外界提交的试图改变系统状态的操作（OP），依次确认这些操作，有序输出这些合法的操作，并同步执行这些操作来改变系统的状态。

所以：

分类帐不是区块链的本质。 这个系统维护的状态可以是账本以外的东西，当然不一定是数据库。 它可以是社交关系图谱，但可以是网页的相关性和排名，也可以是每个人的信用评分和历史记录等。它的规则执行的可能不是交易，而是任何可以形式化和数字化的信息. 交易不可篡改并不是区块链的本质。 在这个系统中不可篡改的是既定的规则（代码）和不可篡改的初始状态（比如比特币的传世区块）。 如果上层业务需要，我们完全可以在规则中包含翻转或取消交易的内容。 有序的链式区块打包并不是区块链的本质。 有很多方法可以有序地输出数据。 区块的批量打包只是在当前系统的性能和交易确认延迟之间做出的折衷。 理论上，一个一个出去是没问题的，只要按顺序就行。 输出交易的顺序可能不是严格的全局和完整的单一线性顺序。 比如DAG这样的结构也是一种可能的区块链实现方式，只要这种不完整的顺序不混淆状态重构即可。 同样基于异步共识的分片技术没有全局秩序，但不妨碍它成为高性能区块链的一种可能的解决方案。 当然，我们暂时还是可以称之为“区块链”。

世界计算机并不是区块链的本质。 区块链的核心诉求是关注计算过程的可信度，而不是获取计算结果。 这一点不同于云计算的本质是为了高效地完成计算并获得结果。 云计算无法向第三方证明其计算过程是可信的，区块链无法像云计算那样高效低成本地完成计算任务。

简而言之，区块链的计算本质是一个可以与特定计算设备分离的冯·诺依曼架构。 它是一种可以向第三方证明的可信计算范式。 业务逻辑的自我证明纯真给世界带来了可计算的信任。

沿着这个技术的本质，我们可以进一步探讨区块链应该做什么，承载什么样的需求和业务。 我会节省一些时间，并在以后的文章中继续与您讨论 :)。 欢迎大家通过我的微信公众号“王家平”和知乎专栏“对去中心化数字世界的思考”展开更多关于这个话题的讨论。

作者简介： 王家平博士曾任微软总部雷蒙德研究院研究员，专注于分布式系统、计算机图形与视觉、机器学习GPU集群等领域的研究。 数十项研究成果发表在ACM SIGGRAPH/ToG国际顶级期刊，已授权十余项美国专利。 师从沉向阳博士（现微软全球执行副总裁），获中国科学院计算技术研究所博士学位。 博士论文获得2009年全国百篇优秀博士论文奖，是当年计算机专业唯一获奖者。 王家平博士现任创新工场执行董事，投资方向为区块链和人工智能。 曾领投比特大陆首轮机构投资，成为首轮三大投资人之一。