区块链热潮来袭 数学研究匹马当先

　　中共中央政治局10月24日下午就区块链技术发展现状和趋势进行第十八次集体学习。中共中央总书记习近平在主持学习时强调，区块链技术的集成应用在新的技术革新和产业变革中起着重要作用。我们要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，明确主攻方向，加大投入力度，着力攻克一批关键核心技术，加快推动区块链技术和产业创新发展。

　　作为一项信息技术，区块链自诞生之日起，就与数学有着千丝万缕的联系。当区块链热潮再度袭来之时，数学研究是否也迎来又一个“春天”？

　　数学：区块链的DNA

　　经济学家朱嘉明曾指出，数学孕育了区块链，区块链推动了数学，数学又将进一步改造区块链。

　　“区块链包含了多种关键技术，比如密码学、数据结构、共识算法等，但其底层结构都是数学，可以说数学是区块链的DNA。”致力于区块链技术与应用研究的北京太一云科技有限公司战略研究院执行院长甘国华告诉《中国科学报》。

　　区块链本质上是一个实现去中心化的分布式存储的数据库系统，是点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。其最大的特点是多备份、防篡改和信息透明。

　　中科院数学与系统科学研究院研究员吴凌云介绍，作为底层基础，数学决定了区块链技术的安全性。比如进行个人信息验证的公钥、私钥技术使用的非对称加密技术涉及了数论和密码学知识，将数据区块串联的逻辑链使用了哈希函数，区块链的共识机制用到了博弈论。

　　数学还将推动未来区块链技术的发展。区块链按照参与节点的数量和类型可以分成私有链、联盟链和公有链。吴凌云解释，以比特币为例的公有链只有一条主链，将主链以外的区块全部抛弃。但随着容量加大，能形成主链的有效区块占区块总量的比例越来越少，不仅效率降低，还易引发安全风险。未来对于这类问题的解决，有向无圈图（DAG）等图论模型和算法可能会发挥重要作用。

　　“近年来，我国经济已从粗放型向高质量发展转型，各行各业都急需数学的帮助，越来越多的数学专业毕业生进入企业从事研发工作，获得较高待遇。不管有没有区块链，当前，数学研究的春天都已经到来了。”吴凌云表示。

　　区块链应用推动数学研究发展

　　事实证明，区块链几乎成为数学与应用结合得最为密切的信息技术之一。区块链的发展和应用也势必推动应用数学发展。

　　甘国华表示，当前区块链技术中仍面临诸多瓶颈问题，比如算法的效率和性能。“我们希望在保证正确性的前提下提高效率、节省能耗，但目前共识达成过程中仍存在时间延迟。在智能合约方面，还需要加强形式化证明研究，以证明智能合约的正确性和合理性。”

　　另外，区块链中的加密、解密、验证等技术，急需我国自己的国家标准。“加强密码算法技术，保障区块链的信息安全，就必须要实现关键核心技术的自主可控。发展需求促进了应用数学的发展。”甘国华说。

　　为了实现技术的自主可控，目前，越来越多从事区块链信息技术企业开始与高校和科研院所进行底层技术的研发合作。甘国华表示，企业出资支持、从业务和产业发展角度提出需求，借助科研单位的基础研究力量共同开展课题研究，共享科研成果。

　　热潮退去 回归技术本身

　　此前受野蛮生长的加密货币牵连，区块链技术备受打击，近两年甚至跌入“低谷”，回归区块链技术本身的呼声愈加强烈。

　　当前，全球主要国家都在加快布局区块链技术发展。甘国华提到，区块链相关的知识产权基本由中、美两国主导。“与欧美国家相比，我国在区块链应用方面的投入非常积极，但在底层技术层面还有一定差距。从长远来看，我们必须强化基础研究，加快核心技术突破。”

　　吴凌云指出，事实上很多关键技术都是在行业低潮期做出来的，比如对于这一波人工智能热潮而言很重要的深度神经网络。“还是要沉下心来开展基础研究，解决核心问题。”他表示，这一次，区块链技术优势能够得到国家肯定，也离不开行业内科技人员脚踏实地地默默耕耘。

　　“在可预见的未来，成熟的区块链技术会在金融行业、无形资产的产权保护、物流溯源等应用场景发挥重要作用。”吴凌云说。

　　作者： 韩扬眉 池涵　

　　来源：中国科学报 2019年10月31日 　　

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