第1章 塊鏈：新技術(shù)革命的起點(diǎn)

1.1 人類新一代通用技術(shù)的希望

自從18世紀(jì)60年代英國發(fā)生第一次工業(yè)革命以來，人類已經(jīng)經(jīng)歷了三次產(chǎn)業(yè)革命。2008年全球性金融危機(jī)的發(fā)生意味第三次產(chǎn)業(yè)革命的能量已經(jīng)接近釋放完畢，各工業(yè)化國家必須加快新一輪科技研發(fā)和產(chǎn)業(yè)革命的步伐。2013年4月，德國“工業(yè)4.0小組”在漢諾威工業(yè)博覽會上正式提出了“工業(yè)4.0”的概念。在這之前，德國政府已經(jīng)于2010年7月正式通過了《思想·創(chuàng)新·增長——德國2020高技術(shù)戰(zhàn)略》。而在此前后，美國、英國、日本、韓國等也紛紛制定了相應(yīng)的國家戰(zhàn)略。我國也于2015年4月提出了《中國制造2025》，以期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級，在新一輪產(chǎn)業(yè)革命中占據(jù)有利的位置。

在人類科技史上有一類重要的技術(shù)，它能夠被應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域，產(chǎn)生持久的影響，從而徹底改變?nèi)祟惿鐣纳a(chǎn)方式，改變個人和家庭的生活方式，并改變連接生產(chǎn)和消費(fèi)的商業(yè)運(yùn)作模式。這類技術(shù)被稱為通用技術(shù)（General Purpose Technology，GPT），其具有以下共同的特征：

（1）普適性，即該項技術(shù)具有廣泛的潛在用途，并能夠在整個經(jīng)濟(jì)中得到廣泛的實(shí)際應(yīng)用；

（2）長期可改進(jìn)性，即技術(shù)本身能在較長時期內(nèi)實(shí)現(xiàn)持續(xù)的改進(jìn)；

（3）創(chuàng)新互補(bǔ)性，即該項技術(shù)在改進(jìn)過程中能夠不斷地產(chǎn)生溢出效應(yīng)，與其他技術(shù)相結(jié)合，從而提升技術(shù)本身的規(guī)模報酬；

（4）顛覆效應(yīng)性，即該技術(shù)的應(yīng)用最終將引發(fā)社會生產(chǎn)和生活模式的基礎(chǔ)性變化。

工業(yè)革命以來，能夠稱得上通用技術(shù)的并不多，比較典型的有五個，分別是蒸汽動力、電力、內(nèi)燃機(jī)、個人電腦和互聯(lián)網(wǎng)。

蒸汽動力

蒸汽動力的廣泛應(yīng)用是第一次工業(yè)革命的標(biāo)志性特征。1763年開始開發(fā)的瓦特蒸汽機(jī)在傳統(tǒng)蒸汽機(jī)的基礎(chǔ)上做出了重要改進(jìn)，從而成功地開啟了蒸汽動力在工業(yè)上的應(yīng)用時代。蒸汽機(jī)以水蒸氣為工質(zhì)，將煤炭中蘊(yùn)藏的化學(xué)能按一定的熱循環(huán)方式轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。蒸汽動力的廣泛應(yīng)用給人們的生產(chǎn)生活帶來了巨大的影響。一方面，相對于人力、畜力等，它大大提高了工具使用的效率，并使大型機(jī)器的制造和使用成為可能；另一方面，相對于水力、風(fēng)力等，它擺脫了這些自然力資源在地理上不可轉(zhuǎn)移的限制，使工業(yè)生產(chǎn)得以集中化和規(guī)模化。

瓦特蒸汽機(jī)是第一個獲得廣泛商業(yè)成功的蒸汽動力裝置。此后，各種更加精巧和復(fù)雜的蒸汽動力裝置被發(fā)明出來，在石油、天然氣等非煤炭化學(xué)能、核能、地?zé)崮芗疤柲艿饶茉吹睦蒙系玫狡毡閼?yīng)用。而在工質(zhì)選擇上，也從最初的水蒸氣向其他物質(zhì)拓展。

瓦特蒸汽機(jī)的第一個應(yīng)用場景是在煤礦的抽水泵上。后來經(jīng)過不斷改進(jìn)，瓦特蒸汽機(jī)在陶瓷廠得到了應(yīng)用，此后又在紡織業(yè)、冶金業(yè)、造紙業(yè)等工業(yè)部門得到了廣泛應(yīng)用，并使機(jī)器制造業(yè)成為一個重要的經(jīng)濟(jì)部門，為蒸汽船、火車的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。正是因為能夠高效、持續(xù)地使用蒸汽動力，圍繞著大型機(jī)械的大型工廠得以產(chǎn)生，大型的工業(yè)城市也開始出現(xiàn)。工業(yè)資本發(fā)展成為所有類型資本中的主導(dǎo)力量，同時使企業(yè)家替代了封建時代的武士和封建主，開始成為歷史的主角。為了尋找更好的工作機(jī)會，農(nóng)民紛紛涌入城市、進(jìn)入工廠、成為工人。從此，人類從農(nóng)業(yè)文明進(jìn)入工業(yè)文明，城市化成為不可阻擋的歷史潮流。

電力

如果說第一次工業(yè)革命在能源上的主要特征是蒸汽動力的利用，那么第二次工業(yè)革命在能源上的主要特征就是電力的發(fā)明和應(yīng)用。1875年，法國巴黎建成了第一座用于照明的火電站。從此，電力這種二次能源供給方式使人類能源的生產(chǎn)和消費(fèi)系統(tǒng)發(fā)生了革命性的變化，人類歷史從蒸汽時代跨入了電氣時代。

在電氣時代，從生產(chǎn)端來看，能源的生產(chǎn)變成了發(fā)電。從最早的火力發(fā)電（通過燃燒煤等燃料）、水力發(fā)電，到后來的核能發(fā)電、太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐能發(fā)電、氫能發(fā)電等，人類通過把自然界的能源轉(zhuǎn)化為電力，極大地提高了能源的利用效率和范圍。電力生產(chǎn)出來以后，再通過輸電、變電、配電系統(tǒng)傳輸?shù)接脩舳耍瑥亩纬闪艘粋€完整的能源網(wǎng)絡(luò)。從消費(fèi)端來看，由于電能的高泛用性，電力很快成為現(xiàn)代社會的必需品，在方方面面都得到了應(yīng)用，不管是普通的工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)經(jīng)營、交通通信網(wǎng)絡(luò)，還是人們的日常生活，都已經(jīng)離不開電了。

電力對人類社會的深刻影響在其最初的應(yīng)用——照明上得到了很好的體現(xiàn)，如果沒有電力所帶來的照明，大部分人一到晚上就仍將生活在黑暗之中。目前，電力對人類生產(chǎn)生活的滲透仍在深化。例如，隨著化石燃料日益減少和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，電動汽車又開始受到人們的重視，并在2008年以后日益成為一個重大的熱門投資領(lǐng)域。

內(nèi)燃機(jī)

第二次工業(yè)革命的另一個重要表現(xiàn)是內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用。

將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器有兩種，一種是外燃機(jī)，另一種是內(nèi)燃機(jī)。前者主要指蒸汽機(jī)和汽輪機(jī)，它的燃燒過程發(fā)生在發(fā)動機(jī)外部，熱能通過工質(zhì)進(jìn)入發(fā)動機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。而后者的燃燒直接在發(fā)動機(jī)內(nèi)部，工質(zhì)被加熱后膨脹做功，熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。兩者比較，后者對燃料的要求更高，主要適用燃料汽油或輕柴油，缺點(diǎn)是單機(jī)功率不易提高、環(huán)境污染較嚴(yán)重等。但其優(yōu)點(diǎn)也是明顯的，即熱效率高、比重量（內(nèi)燃機(jī)重量與其標(biāo)定功率的比值）小、操作簡便、運(yùn)維簡單。相對于缺點(diǎn)，內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是更主要的，特別適合應(yīng)用在汽車等交通工具上。

從19世紀(jì)70年代德國發(fā)明家奧托發(fā)明第一臺往復(fù)活塞式、單缸、臥式、3.2千瓦的四沖程煤氣燃料內(nèi)燃機(jī)時起，內(nèi)燃機(jī)就成了交通工具的發(fā)動機(jī)，使人類交通領(lǐng)域發(fā)生了革命性的變革。19世紀(jì)80年代，本茨和戴姆勒發(fā)明了以汽油機(jī)為動力的汽車，從此開啟了汽車工業(yè)時代。發(fā)展至今，汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成長為除房地產(chǎn)以外，鏈條最長、產(chǎn)值最大的產(chǎn)業(yè)。汽油車的發(fā)展帶動了內(nèi)燃機(jī)車、遠(yuǎn)洋輪船、拖拉機(jī)、裝甲車和飛機(jī)等的制造和使用，同時也使石油開采與煉制業(yè)迅速發(fā)展起來，并引發(fā)了基于石油煉制的化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。因此，內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明極大地拓展了人類的活動范圍，也給人類的生活帶來了很多便利。

20世紀(jì)50年代以后，人們?nèi)找孀⒅丨h(huán)境保護(hù)，20世紀(jì)70年代又出現(xiàn)了嚴(yán)重的世界石油危機(jī)，這些都促使內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的研究轉(zhuǎn)向高效節(jié)能及開發(fā)利用潔凈的代用燃料。在汽油機(jī)和柴油機(jī)的基礎(chǔ)上，以天然氣、液化石油氣、甲醇、乙醇、合成汽油、合成柴油、二甲醚和氫氣等為燃料的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)被開發(fā)出來。其中，氫燃料汽車以其完全無污染、熱效率高等優(yōu)勢成為未來汽車發(fā)展路線的一項重要選擇。

個人電腦

計算機(jī)是第三次工業(yè)革命的產(chǎn)物。1946年2月，美國軍方定制的電子數(shù)字積分式計算機(jī)（ENIAC）在美國賓夕法尼亞大學(xué)問世，這標(biāo)志著世界上第一臺電子計算機(jī)誕生了。如果說蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)讓人類得以自由地利用外部的能源，增強(qiáng)自身的力量，那么計算機(jī)則讓人類得以利用外部的計算能力，增強(qiáng)自身的思考力。如果說前者實(shí)現(xiàn)了人手的延伸，那么后者則實(shí)現(xiàn)了人腦的延伸。

隨后幾十年，計算機(jī)的硬件不斷趨向于小型化和集成化。20世紀(jì)70年代，美國硅谷誕生了世界上第一臺微處理器，從而開啟了個人電腦時代。原來的計算機(jī)一般應(yīng)用于科學(xué)計算、事務(wù)管理、過程控制等領(lǐng)域，當(dāng)個人電腦時代到來以后，計算機(jī)走進(jìn)家庭，變成了普通人的生產(chǎn)工具和娛樂工具。計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也拓展到了設(shè)計、教育、娛樂等各個方面。同時，個人電腦的發(fā)展也促成了半導(dǎo)體等電子產(chǎn)業(yè)的興起。另外，為了配合計算機(jī)的深入應(yīng)用，軟件系統(tǒng)也得到充分的發(fā)展。

就計算機(jī)技術(shù)的未來而言，一方面，在CPU方面，目前的半導(dǎo)體技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入7nm時代，接近了半導(dǎo)體制造的物理極限；另一方面，量子計算的進(jìn)一步發(fā)展有望開辟出一條新的計算機(jī)發(fā)展之路，從而擺脫傳統(tǒng)硅處理器的限制。量子計算機(jī)一旦正式實(shí)現(xiàn)商用，相對于傳統(tǒng)計算機(jī)，將使人類的計算能力再一次實(shí)現(xiàn)飛躍。

互聯(lián)網(wǎng)

20世紀(jì)60年代末期，美國軍方的ARPA（阿帕網(wǎng)，美國國防部高級研究計劃署）項目和美國國家科學(xué)基金會資助建設(shè)的NSF網(wǎng)開啟了計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)時代。這兩個項目都屬于公共領(lǐng)域的項目，前者是為了實(shí)現(xiàn)軍事信息的共享，后者是為了實(shí)現(xiàn)科研信息的共享。為了共享計算機(jī)上的資源，20世紀(jì)70年代早期，瑟夫等科學(xué)家開發(fā)出了TCP/IP協(xié)議，定義了計算機(jī)如何接入因特網(wǎng)以及數(shù)據(jù)如何在計算機(jī)之間傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。20世紀(jì)80年代末至20世紀(jì)90年代初，蒂姆·博納斯-李和歐洲粒子物理實(shí)驗室的一些研究者開發(fā)出了基于超文本協(xié)議的互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)，這個協(xié)議后來被稱為萬維網(wǎng)。萬維網(wǎng)通過統(tǒng)一資源標(biāo)識符，建立了一個全球網(wǎng)絡(luò)資源統(tǒng)一的認(rèn)證系統(tǒng)。作為一種訪問Internet上資源的有效工具，萬維網(wǎng)出現(xiàn)以后迅速被推廣開來，從而推動了互聯(lián)網(wǎng)在商業(yè)和家庭中的普及。

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是建立在計算機(jī)硬件基礎(chǔ)上的。簡單地說，計算機(jī)實(shí)現(xiàn)了對信息的高效處理，而互聯(lián)網(wǎng)則實(shí)現(xiàn)了對信息的高效傳輸。如今，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為人類進(jìn)行信息傳輸?shù)囊环N主要方式，它具有成本低、速度快、不受空間限制、可以即時互動的特點(diǎn)，而且信息交換能以多種形式實(shí)現(xiàn)，如文字、聲音、圖片、視頻等。正是互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，推動了電子商務(wù)、數(shù)字娛樂等數(shù)字產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。2018年5月，全球市值排名前10的公司中，有6家是互聯(lián)網(wǎng)公司，其中前5位全部是互聯(lián)網(wǎng)公司，分別是Alphabet、微軟、亞馬遜、騰訊、Facebook，阿里巴巴名列第7位。

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展大大促進(jìn)了數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。根據(jù)“互聯(lián)網(wǎng)+”指數(shù)估算，2017年我國的數(shù)字經(jīng)濟(jì)體量為26.7萬億元人民幣，較去年同期的22.77萬億元增長了17.24％。數(shù)字經(jīng)濟(jì)占GDP的比重由30.61％上升至32.28％。而且，互聯(lián)網(wǎng)對傳統(tǒng)行業(yè)的生產(chǎn)和銷售模式也帶來了很多改變，例如，電子商務(wù)的快速發(fā)展就是一個很明顯的變化。

雖然互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展仍在繼續(xù)，但總體而言，它在技術(shù)上已經(jīng)成熟，在應(yīng)用上也已經(jīng)非常普及，很可能已經(jīng)到了中后期。那么，在互聯(lián)網(wǎng)之后，有什么技術(shù)能夠成為新一代通用技術(shù)呢？目前已經(jīng)出現(xiàn)并有望成為新一代通用技術(shù)的候選技術(shù)有6種，分別是人工智能、區(qū)塊鏈、智能物聯(lián)網(wǎng)、量子計算、清潔/可持續(xù)能源和虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。

從近代史來看，國家之間的競爭說到底是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的競爭，也就是新科技的競爭。在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的歷史關(guān)口，誰掌握了新科技及其應(yīng)用的主導(dǎo)權(quán)，誰就在未來的全球競爭中占據(jù)了優(yōu)勢地位。從這個意義上說，未來圍繞著上述潛在的通用技術(shù)，各國之間將發(fā)生激烈的競爭，這個競爭涉及人才團(tuán)隊、監(jiān)管環(huán)境以及資本整合的方方面面。區(qū)塊鏈技術(shù)及其應(yīng)用就是其中之一。