区块链技术和行业发展七个新趋势:新架构、新网络、新商业模型

2021-05-06 17:00:04

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背景

新型数字货币战争实际上可分为三部曲:第一阶段与支付相关,第二阶段是银行改革,而第三阶段则是各行各业改革。2021年,由于美国财政部批准银行参与区块链作业,并且可以发行稳定币,美国正式进入第二阶段。但是很明显,美国许多行业正在进行第三阶段的布局。在第三阶段,各行各业都采用区块链技术,社会各界开始全面进入区块链和数字货币世界。

在2020年11月以前,区块链发展遵循币圈先行、合规市场跟随的模式,因为合规市场需要考虑法律问题。可是在如今区块链发展形势下,这种模式恐怕已不再合适。

2020年6月之后,币圈在悄然发生着重大改变:1)很多数字代币开始合规化;2)许多交易所也服从旅行规则(要求交易者进行个人身份验证);3)大批合规金融机构开始投资数字货币(只能投资合规项目),这使得数字货币市场迅猛发展。2021年4月,全球最大的比特币和数字货币交易平台Coinbase在美国纳斯达克成功上市,代表该币圈交易所全面合规化,而美国监管单位也同意让其股票上市 。

于是,币圈开始抛弃过去一些常见的行为,例如以前零知识证明协议的数字代币可以在交易所交易,现在已被要求下架。现在交易所也进行“了解你的客户”(Know Your Customer, KYC)和反洗钱(Anti-Money Laundering, AML)分析,以前这都是不需要的。

数字代币交易不再匿名,因为美国监管单位已经全面追踪“匿名的”数字代币,这些“匿名的”代币早已透明。现在几乎所有的数字货币交易都已被监管,连国外暗网也不接受比特币,因为如果使用比特币,由于监管的缘故,暗网已不复是暗网了。整个区块链领域发生了翻天覆地的变化:

2021年2月,据美国媒体报导,IBM公司区块链部门重组,超级账本不再是公司产品。美国区块链产业分析师表示纯IT形式的区块链发展模式已经证实不行。而这发生在全球央行、银行、金融机构、大型科技公司全力进入区块链行业之际,说明区块链蓬勃发展的新路线已经找到,其中一个路线就是非同质化代币(Non-Fungible Tokens, NFT),但这并不是唯一,现在是百花齐放的时代。

2021年4月13日,美国著名高科技公司Palantir表示美国国税局已和其签约,将使用高科技来追踪比特币交易,这可能就是连暗网都不接受比特币交易的重要原因。

2021年4月14日, Coinbase 在美国成功上市。

2021年4月15日,预言机公司ChainLink发布第2代系统白皮书(以下简称ChainLink白皮书,部分章节译稿见附件)。

2021年4月16日,美联储表示美国央行数字货币(Central Bank Digital Currency, CBDC)是高优先级的项目,这是美联储第一次这样表示。在这以前,2021年2月,美联储曾表示,美国CBDC项目会使用区块链技术(这也是第一次明确表示),而2021年3月,美联储和麻省理工学院表示两个CBDC实验平台会在2021年7月出现。

2021年4月20日,英国开启数字英镑特别工作组(Task Force),支持金融科技公司开展相关科技包括上市计划,提供数据服务。

在不到一个月的时间里,这么多重要事件密集发生,表示数字货币竞争正在紧锣密鼓的进行中。在2021年4月25号,笔者在人民大学重阳金融研究院就以“百花齐放,极速进展”来形容这种激烈的竞争场景。

经过我们的分析,认为区块链行业将出现七个新趋势,包括合规化(第1节),新系统架构(第2,3,4节),新信任网络(第5节),新软件工程(第6节),新商业模型(第7节)。

1.区块链界走向合规化、学术化,数字货币战争第三阶段开启

ChainLink白皮书作者来自美国/欧洲著名大学,包括伯尔尼大学、康纳尔大学、加州大学圣地亚哥分校、伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校的教授,也有毕业于哈佛大学或斯坦福大学,和即将入学杜克大学的博士研究生。这几所大学都是享誉全球的著名大学,所以说币圈也开始进入合规化、学术化。

ChainLink白皮书有科技含量,也提出了具体技术,与2017-2018年白皮书泛滥的时代大不相同。这代表区块链领域开始走向成熟,传统币圈开始合规化,以前胡编乱造的白皮书正在消失。这属于数字货币战争第三部曲,币圈现在是从不合规向合规转移,这样,新型数字货币战争的三个阶段等于同时在进行。

图1 原来数字货币战争三部曲

虽然还需要磨合,但是第三阶段已经开启,所以现在是制定规则的时候。监管规则不是仅为监管,而是为市场引导方向——“定义新市场”,看起来中立的监管规则却能改变一些市场规则。由于监管起到了规则制定的作用,成了非常有用的工具。监管的战略目标是引导开发新市场,并通过科技手段来执行。所以我们应以新市场的布局来决定监管机制和监管政策,这是一个重要概念。

2.广义区块链定义

2020年3月,我们在中国提出重新定义的区块链,把传统区块链系统扩展到账本系统(Ledgers, BC),加上智能合约系统(Smart Contracts, SC)及预言机系统(Oracle Machines, OM),而且这些系统之间可以有多对多的关系出现。例如一个账本系统可以有多个SC系统,一个SC系统可以和多个账本系统合作,一个OM可以和多个SC系统连接。

2020年10月,我们又发表了LSO(Ledgers账本, Smart contracts智能合约, Oracles预言机)模型的英文文章,再度延伸这个定义,让这些系统可以经过注册而动态调整。在《智能合约:重构社会契约》书中提到,这样的新模型方便统一管理和监管。如许多股票交易系统,可以使用标准化SC,这样监管单位可以制定统一监管规则,建立一个可以共用的SC库。

这些研究成果改变了人们对于区块链的认知,区块链的定义也发生了改变,从此变成多对多的模型,区块链是多系统且可以动态调整的,这跟传统的区块链定义有着云泥之别。

而现在币圈、链圈和主流学术界也在走同一路线。以前狭义的区块链定义都开始改变,例如一个BC支持一个SC系统,BC和SC绑定,共识和交易绑定。

3.新型预言机架构

未来的区块链系统会是复杂系统,比如,一个区块链应用系统可以有一个BC、3个SC、2个OM,而其中一个OM又有自己的BC和SC。所以这将是一个复杂系统,与2016、2017年提出的所谓“区块链网络”或“区块链操作系统”等概念差异巨大。以前这些概念都是单一机制而全网布局的系统,系统虽大但却是单一的(每个节点上都是相同的软件和数据),上面的资产也只是一种代币,交易机制只有一种,难以被监管,也不符合现代金融交易流程。

早期预言机单纯收集数据,并将数据以安全的方式送到区块链系统。后来预言机的定义范围扩大,可以是复杂系统,可以使用区块链和智能合约,还可以进行验证和隐私计算,来保证数据正确。如LSO架构,允许多个BC、SC和OM相互协作,甚至可以通过协作层(CL)动态创建它们的关系,并且CL位于多个BC、SC和OM之间。一个OM可与多个SC交互,也可以和多个BC交互。每个OM必须先向BC注册,然后才能向BC发送数据或从BC接收数据。

OM可以提供及时且正确的信息,也可以提供不正确甚至误导或恶意的信息。因此,LSO系统需要具有动态评估机制来跟踪参与的OM的可靠性。与OM关联的还有几种设计模式:立即读取,发布-订阅和请求-响应。所有这些都与观察者设计模式,事件驱动架构(EDA)有关。

这样就会出现一个复杂的区块链网络,上面有多个BC、SC和OM系统。由于多个系统的出现,出现事件模型,由多个OM向多个BC和SC传送事件。事件模型注册合同参与者的事件,并将自然语言合同标准化为事件,即,在合同的内部处理逻辑下(以软件代码的形式表示,大致为条件声明),对合同进行预处理,包括对事件属性和合同属性的数据分别包装和存储,并通知司法当局进行公证。事件开始后,根据事件ID查找相应的事件数据包和合同数据包,并将其提交给SC系统以进行自动交易处理。同时,与账户资产相关的信息会提前提交到BC系统进行资产验证或证明,如果涉及资产欺诈或参与者在不信任方列表中,则会搜索对应账户的信用记录。可以通知合同参与者或监管机构终止合同并启动终止事件。

而OM的功能也被扩充。例如,2021年4月,ChainLink提出一个分权式(或是分布式)OM网络(Decentralized Oracle Networks,DON),使用其他资产(网络,存储,计算)和区块链系统合作完成应用,扩充了传统OM的系统规模。

DON由OM节点组成,可以和BC合作,也可使用SC,但也可以使用非区块链系统的服务,例如传统互联网服务,如下图表示。

图2 ChainLink 分权式OM

图2是一个概念图,说明了DON如何实现OM基本功能,即将链下数据转发到一个合约。可执行文件使用适配器获取链下数据,并在其上进行计算,通过另一个适配器将输出发送到目标区块链。(适配器由DON中的代码启动,用蓝色小框表示;箭头表示此特定示例的数据流方向。)可执行文件还可以读取和写入本地DON存储,以保持状态和/或与其他可执行文件通信。

4.新型sc架构

传统上,SC在BC上执行,和BC连接,SC的数据需要来自BC,才能使数据有保障。LSO机制打破这一传统,引入OM,OM是提供与外部信息的智能合约的第三方服务。它们是BC与外部世界之间的桥梁,是一种可以在不同BC之间提供互操作性并与外部数据源进行通信的工具。

LSO提出了一种支持隐私计算的可伸缩OM,它不仅可以确保数据收集过程合理,而且可以进行隐私计算并维护系统服务的可伸缩性。并为每个节点设计了信誉评估策略,以确定每个节点是否为恶意节点。每次提交之后,将更新每个节点的信誉值。另外,OM使用BC来保存数据以保护内容提供者。作为SC的数据馈送服务,它可以忠实地提供离线数据,从而确保账本上数据的真实性,并实现SC与外界的交互。

而ChainLink提出一个新概念——链上与链下合作的混合型SC。这里链上数据由BC保障,链下数据由OM系统保障,而OM系统可以有自己的BC和SC。因此,链上链下数据都经过验证流程,这样,SC作业可由链上和链下合作完成。

这里一共有三套系统:

  • BC保证送上来的数据不会被更改,会被节点诚实地记录;但是BC不担保被送上来的数据本身就是正确的,这个由OM负责。BC保证数字资产的所有权;

  • OM保证送上去的数据是正确的;

  • SC保证它所从事的计算是正确的,同时从事监管工作,并且以验证数据的机制来保护系统,抵抗外面的攻击。

也就是说,三者各负其责,数据提供商(可以是金融机构、新闻媒体、物流、天气预测中心等)即OM保证数据本身正确,SC保证数据的计算行为和操作正确,而BC则保证数据的存储正确和存储安全。

混合智能合约(简称混合合约)的核心是使智能合约能安全地结合链上和链下优势。

链上部分以SC表示,链下部分以Exec表示。DON提供多种链下服务来实现链上功能的安全组合。

图3 新型智能合约由链上和链下合作完成

除了BC、OM和SC外,还需要其他辅助系统,如事件处理(Event Processing)系统、大型大数据监管系统、监管注册系统如STRISA系统等。

SC的发展历史发展可见下表:

表1 智能合约历史发展

照此发展下去,区块链网络系统越来越复杂,链上和链下一起完成SC。由于传统链上系统比较有信誉,这种混合SC的信誉度会比较低。这样,网络系统会出现动态信誉度评估系统(Dynamic reputation evaluation system, DRES),对参与的BC、SC和OM系统来进行评估。而这些DRES也被其他DRES评估或客户评估,维持一个互相评估的闭环系统。

这种动态信誉评估机制是我们在2017年贵阳数博会上提出的,当时主要是评估BC系统,现在还需要评估SC和OM系统。

5.新型区块链网络:信任网络

2020年,美国财政部提出,三至五年后,美联储乃至全美国的支付网络都会被区块链网络全面取代,并且该网络系统会开放给企业开发和经营,在其上盈利。如果这得到实施,将会是重大变革,代表以美联储为中心的支付系统会出现新型区块链网络,一个划时代的网络出现。

根据这一计划,传统互联网时代的金融体系将会全部被区块链网络所取代,而银行将附属在此区块链网络上,这个观点源自普林斯顿大学数字货币区(Digital Currency Areas, DCA)理论。

这将会是哪一种区块链网络?可能是新型区块链网络,例如互链网。从2017到2018年开始,美国、中国、瑞士都提出新型互联网概念,美国提出加密宇宙思想(Cryptocosm),中国提出互链网(ChainNet)。

2017年,《经济人》杂志提出区块链系统是“信任机器”(Trust Machine),但现在已变成“信任网络”(Trust Network),不但区块链定义扩展了,网络定义也更新了。

2017年贵阳数博会上,我们提出区块链网络必定会改革成为下一代互链网,并于2018年将这写成第一个区块链中国梦,开启了我们的区块链中国梦系列。这一新型信任网络就是互链网,每一层上的系统都会更新,有些还有结构性的改变,应用方式也发生改变。互链网实际项目始于2020年初,该项目将BC和相关技术用于信息和通信系统。换言之,这些系统将被区块链化。例如,将修改操作系统(OS)、数据库、网络协议以直接支持BC操作。我们已经在互链网中提出了一些关于OS、数据库、网络协议以及应用程序体系结构的新设计。

互链网上不但有价值网络,还有并行的“监管网络”,这代表信任网络包含价值网络和监管网络。老百姓们可以在价值链网上做交易、做公证,监管网络则监视价值链网活动,保证系统和交易不发生风险——一个新的可信的网络社会将会出现。

新型区块链网络并非传统跨链技术

系统之间需要有复杂的交互,但是交互并不等同于跨链,交互的本质是从多条BC或多个OM、多个SC,获取数据进行融合计算。这和传统跨链思想不同,跨链交易是两个以上的链交换价值,这些链或有不同结构,或是同一结构,交易时,交易双方的链都需要有共识。因此跨链需要进行多次共识,速度肯定会慢下来。一些跨链技术为了加快速度,牺牲了交易性和可监管性,使其很难在合规金融市场使用。

现在Chainlink所提的不是跨链,而是多链合作的机制,多BC、多SC、多OM合作的应用系统。比如说每个应用都需要有“区块链家”(Homebase blockchain),这就是它的主要区块链系统。这种应用可以使用许多BC或OM的数据,而这些BC和OM都必须签名以保证提供数据的正确性,这样区块链网络系统就变成了一种复杂的、可信任的网络系统,而不是传统的跨链网络系统。

6.基于区块链的新型软件工程出现:新型数字金融出现

传统软件工程工具包括编译器、数据库系统、操作系统、云、容器等,但不是可信软件工程机制,而是属于系统或应用;现在,BC(自带不可篡改性)、SC、OM,都自带可信机制,加上动态STRISA、LSO工具,新型软件工程架构出现。

传统软件可信的评判标准包括可靠性(Reliability)、安全性(Safety)、保密性(Security)、容错性(Fault Tolerance)、时效性(Real Time),这在新型软件工程中仍然成立,但是会出现更多的工具。以后,这些新工具都可以是软件工程标配,和操作系统、数据库一样,和设计模式(Design Patterns)、框架(Frameworks)一样是标配;和互联网的网络一样也是基础设施。

深度学习的发展可以帮助我们理解这一点。因为有好的深度学习软件工具出现,开展深度学习实验和应用的门槛降低,许多本科生或是高中生都可以从事深度学习实验和应用。

而按照现在美联储等的布局,以后必定会出现区块链网络,相关的软件工具也会出现。这些软件工具可以助力SC的建模、开发和验证,并且运行在区块链网络上。这就是可编程的数字金融,也是新型货币战争的第三阶段。那时,由于大量工具出现,本科生或是高中生,都可以使用网上(更正确一点是链上)的软件工具,开发可编程的数字金融。建立一个新区块链应用系统,以后可能只需要几天,而不是像现在这样需要许多人年才能完成。

最近SC上的工作已经出现软件工程思想,例如国际掉期交易协会(International Swaps and Derivatives Association, ISDA)竟然在没有使用任何代码的情况下提出SC标准,这表示大量的SC工作和代码没有任何关系,而是和法律、金融交易相关,这符合软件工程的原则——软件需求不同于软件代码;美国和英国合作的雅阁项目(Accord Project),也是从法律出发,且又使用形式化语言,属于法律和高科技结盟的SC产品;而中国的比格犬模型(Beagle Model),也是结合法律、金融和软件工程的方法,例如领域工程;美国斯坦福大学的CodeX计划中的可计算的合同(Computable contracts)项目也是大量使用逻辑学和机器学习方法。

形式化方法对可信软件工程的发展与推进起到至关重要的作用,它以一种标准化的模式对可信软件进行规范化,提供一个高效、统一的结构框架能够同时支持多种可信性质,能够将关键性质进行有机集成。这就是皋陶模型的精神(参见《智能合约:重构社会契约》第19章)。

7.新型商业模型出现:数字资产时代来临

区块链技术已经让许多行业的商业模型改变,例如新版权商业模型NFT出现,是最近的热点。2021年第一季度NFT的成长倍数竟然是去年一整年的8倍,是目前区块链应用发展最快速的热点领域。

过去版权产业一直被认为无法盈利,起码在中国是如此,但现在却是全球金融市场最热门的领域。NFT包括治理、经济学设计、技术设计和价值主张等多个层次,将是未来价值竞争的新赛道。

NFT和传统数字代币不同,同样的两个数字代币之间没有差异,而NFT是独一无二、不可分割的(而传统数字货币是可以分割的),可以代表特定的数字产权,这等于开创一个全新的数字经济。而这不可分割的代币和可以分割的代币可以合作,建立新商业模型。

NFT大火带来一个重要信息,区块链可以带来新型商业模型。传统上平常的领域,在区块链时代可以一夜之间“麻雀变凤凰”,打破传统思维。

需要指出的是,国外NFT项目还是和发币相关,而在中国发展对应的NFT项目,需要遵守国内法律不能发币的约束。

由于超级账本系统在国外出状况,国际数字经济分析师立刻表示一个新时代已经来临了,一个基于数字资产和商业结合的新盈利模型正在强力出现,由于大笔合规基金的资金在2020年第4季开始进入数字资产领域。而这种新商业模型和传统商业模型不同,NFT只是一个例子。这数字货币会是合规稳定币,合规数字资产,或是CBDC。

英国CBDC特别工作组成立的时候,媒体的报导非常有趣。媒体表示英国已经没有时间再等了,大量时间都花在研究上,而其他国家现在都跑在英国前面(他们还记得2015年英国是世界第一个国家推出CBDC计划,当时领先世界),必须马上有重大改革。

8.总结

整个区块链领域已经发生翻天覆地的改变,区块链界走向合规化、学术化,数字货币战争第三阶段已开启;广义区块链定义得到认可;新型OM出现;链上与链下合作的一种新型的、混合型智能合约出现;新型区块链网络“信任网络”正在形成;新型可信软件工程出现;NFT等新型商业模式出现。未来已来!

   
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