第1章 塊鏈：新技術革命的起點

1.1 人類新一代通用技術的希望

自從18世紀60年代英國發生第一次工業革命以來，人類已經經歷了三次產業革命。2008年全球性金融危機的發生意味第三次產業革命的能量已經接近釋放完畢，各工業化國家必須加快新一輪科技研發和產業革命的步伐。2013年4月，德國“工業4.0小組”在漢諾威工業博覽會上正式提出了“工業4.0”的概念。在這之前，德國政府已經于2010年7月正式通過了《思想·創新·增長——德國2020高技術戰略》。而在此前后，美國、英國、日本、韓國等也紛紛制定了相應的國家戰略。我國也于2015年4月提出了《中國制造2025》，以期實現產業升級，在新一輪產業革命中占據有利的位置。

在人類科技史上有一類重要的技術，它能夠被應用于廣泛的領域，產生持久的影響，從而徹底改變人類社會的生產方式，改變個人和家庭的生活方式，并改變連接生產和消費的商業運作模式。這類技術被稱為通用技術（General Purpose Technology，GPT），其具有以下共同的特征：

（1）普適性，即該項技術具有廣泛的潛在用途，并能夠在整個經濟中得到廣泛的實際應用；

（2）長期可改進性，即技術本身能在較長時期內實現持續的改進；

（3）創新互補性，即該項技術在改進過程中能夠不斷地產生溢出效應，與其他技術相結合，從而提升技術本身的規模報酬；

（4）顛覆效應性，即該技術的應用最終將引發社會生產和生活模式的基礎性變化。

工業革命以來，能夠稱得上通用技術的并不多，比較典型的有五個，分別是蒸汽動力、電力、內燃機、個人電腦和互聯網。

蒸汽動力

蒸汽動力的廣泛應用是第一次工業革命的標志性特征。1763年開始開發的瓦特蒸汽機在傳統蒸汽機的基礎上做出了重要改進，從而成功地開啟了蒸汽動力在工業上的應用時代。蒸汽機以水蒸氣為工質，將煤炭中蘊藏的化學能按一定的熱循環方式轉換成機械能。蒸汽動力的廣泛應用給人們的生產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，并使大型機器的制造和使用成為可能；另一方面，相對于水力、風力等，它擺脫了這些自然力資源在地理上不可轉移的限制，使工業生產得以集中化和規模化。

瓦特蒸汽機是第一個獲得廣泛商業成功的蒸汽動力裝置。此后，各種更加精巧和復雜的蒸汽動力裝置被發明出來，在石油、天然氣等非煤炭化學能、核能、地熱能及太陽能等能源的利用上得到普遍應用。而在工質選擇上，也從最初的水蒸氣向其他物質拓展。

瓦特蒸汽機的第一個應用場景是在煤礦的抽水泵上。后來經過不斷改進，瓦特蒸汽機在陶瓷廠得到了應用，此后又在紡織業、冶金業、造紙業等工業部門得到了廣泛應用，并使機器制造業成為一個重要的經濟部門，為蒸汽船、火車的發明奠定了基礎。正是因為能夠高效、持續地使用蒸汽動力，圍繞著大型機械的大型工廠得以產生，大型的工業城市也開始出現。工業資本發展成為所有類型資本中的主導力量，同時使企業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會，農民紛紛涌入城市、進入工廠、成為工人。從此，人類從農業文明進入工業文明，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，那么第二次工業革命在能源上的主要特征就是電力的發明和應用。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和消費系統發生了革命性的變化，人類歷史從蒸汽時代跨入了電氣時代。

在電氣時代，從生產端來看，能源的生產變成了發電。從最早的火力發電（通過燃燒煤等燃料）、水力發電，到后來的核能發電、太陽能發電、風力發電、潮汐能發電、氫能發電等，人類通過把自然界的能源轉化為電力，極大地提高了能源的利用效率和范圍。電力生產出來以后，再通過輸電、變電、配電系統傳輸到用戶端，從而形成了一個完整的能源網絡。從消費端來看，由于電能的高泛用性，電力很快成為現代社會的必需品，在方方面面都得到了應用，不管是普通的工業生產、商業經營、交通通信網絡，還是人們的日常生活，都已經離不開電了。

電力對人類社會的深刻影響在其最初的應用——照明上得到了很好的體現，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，電力對人類生產生活的滲透仍在深化。例如，隨著化石燃料日益減少和環境污染的日益嚴重，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域。

內燃機

第二次工業革命的另一個重要表現是內燃機的發明和應用。

將熱能轉化為機械能的機器有兩種，一種是外燃機，另一種是內燃機。前者主要指蒸汽機和汽輪機，它的燃燒過程發生在發動機外部，熱能通過工質進入發動機內轉化為機械能。而后者的燃燒直接在發動機內部，工質被加熱后膨脹做功，熱能轉化為機械能。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，缺點是單機功率不易提高、環境污染較嚴重等。但其優點也是明顯的，即熱效率高、比重量（內燃機重量與其標定功率的比值）小、操作簡便、運維簡單。相對于缺點，內燃機的優點是更主要的，特別適合應用在汽車等交通工具上。

從19世紀70年代德國發明家奧托發明第一臺往復活塞式、單缸、臥式、3.2千瓦的四沖程煤氣燃料內燃機時起，內燃機就成了交通工具的發動機，使人類交通領域發生了革命性的變革。19世紀80年代，本茨和戴姆勒發明了以汽油機為動力的汽車，從此開啟了汽車工業時代。發展至今，汽車產業已經成長為除房地產以外，鏈條最長、產值最大的產業。汽油車的發展帶動了內燃機車、遠洋輪船、拖拉機、裝甲車和飛機等的制造和使用，同時也使石油開采與煉制業迅速發展起來，并引發了基于石油煉制的化學工業的發展。因此，內燃機的發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50年代以后，人們日益注重環境保護，20世紀70年代又出現了嚴重的世界石油危機，這些都促使內燃機技術的研究轉向高效節能及開發利用潔凈的代用燃料。在汽油機和柴油機的基礎上，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燃發動機被開發出來。其中，氫燃料汽車以其完全無污染、熱效率高等優勢成為未來汽車發展路線的一項重要選擇。

個人電腦

計算機是第三次工業革命的產物。1946年2月，美國軍方定制的電子數字積分式計算機（ENIAC）在美國賓夕法尼亞大學問世，這標志著世界上第一臺電子計算機誕生了。如果說蒸汽機、內燃機讓人類得以自由地利用外部的能源，增強自身的力量，那么計算機則讓人類得以利用外部的計算能力，增強自身的思考力。如果說前者實現了人手的延伸，那么后者則實現了人腦的延伸。

隨后幾十年，計算機的硬件不斷趨向于小型化和集成化。20世紀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。原來的計算機一般應用于科學計算、事務管理、過程控制等領域，當個人電腦時代到來以后，計算機走進家庭，變成了普通人的生產工具和娛樂工具。計算機的應用領域也拓展到了設計、教育、娛樂等各個方面。同時，個人電腦的發展也促成了半導體等電子產業的興起。另外，為了配合計算機的深入應用，軟件系統也得到充分的發展。

就計算機技術的未來而言，一方面，在CPU方面，目前的半導體技術已經進入7nm時代，接近了半導體制造的物理極限；另一方面，量子計算的進一步發展有望開辟出一條新的計算機發展之路，從而擺脫傳統硅處理器的限制。量子計算機一旦正式實現商用，相對于傳統計算機，將使人類的計算能力再一次實現飛躍。

互聯網

20世紀60年代末期，美國軍方的ARPA（阿帕網，美國國防部高級研究計劃署）項目和美國國家科學基金會資助建設的NSF網開啟了計算機聯網時代。這兩個項目都屬于公共領域的項目，前者是為了實現軍事信息的共享，后者是為了實現科研信息的共享。為了共享計算機上的資源，20世紀70年代早期，瑟夫等科學家開發出了TCP/IP協議，定義了計算機如何接入因特網以及數據如何在計算機之間傳輸的標準。20世紀80年代末至20世紀90年代初，蒂姆·博納斯-李和歐洲粒子物理實驗室的一些研究者開發出了基于超文本協議的互聯網信息服務系統，這個協議后來被稱為萬維網。萬維網通過統一資源標識符，建立了一個全球網絡資源統一的認證系統。作為一種訪問Internet上資源的有效工具，萬維網出現以后迅速被推廣開來，從而推動了互聯網在商業和家庭中的普及。

互聯網的發展是建立在計算機硬件基礎上的。簡單地說，計算機實現了對信息的高效處理，而互聯網則實現了對信息的高效傳輸。如今，互聯網已經成為人類進行信息傳輸的一種主要方式，它具有成本低、速度快、不受空間限制、可以即時互動的特點，而且信息交換能以多種形式實現，如文字、聲音、圖片、視頻等。正是互聯網產業的高速發展，推動了電子商務、數字娛樂等數字產業的高速發展。2018年5月，全球市值排名前10的公司中，有6家是互聯網公司，其中前5位全部是互聯網公司，分別是Alphabet、微軟、亞馬遜、騰訊、Facebook，阿里巴巴名列第7位。

互聯網的發展大大促進了數字經濟的發展。根據“互聯網+”指數估算，2017年我國的數字經濟體量為26.7萬億元人民幣，較去年同期的22.77萬億元增長了17.24％。數字經濟占GDP的比重由30.61％上升至32.28％。而且，互聯網對傳統行業的生產和銷售模式也帶來了很多改變，例如，電子商務的快速發展就是一個很明顯的變化。

雖然互聯網的發展仍在繼續，但總體而言，它在技術上已經成熟，在應用上也已經非常普及，很可能已經到了中后期。那么，在互聯網之后，有什么技術能夠成為新一代通用技術呢？目前已經出現并有望成為新一代通用技術的候選技術有6種，分別是人工智能、區塊鏈、智能物聯網、量子計算、清潔/可持續能源和虛擬現實/增強現實。

從近代史來看，國家之間的競爭說到底是現代產業的競爭，也就是新科技的競爭。在新一輪科技革命和產業革命的歷史關口，誰掌握了新科技及其應用的主導權，誰就在未來的全球競爭中占據了優勢地位。從這個意義上說，未來圍繞著上述潛在的通用技術，各國之間將發生激烈的競爭，這個競爭涉及人才團隊、監管環境以及資本整合的方方面面。區塊鏈技術及其應用就是其中之一。