作為一項信息技術(shù)，區(qū)塊鏈自誕生之日起，就與數(shù)學(xué)有著千絲萬縷的聯(lián)系。當區(qū)塊鏈熱潮再度襲來之時，數(shù)學(xué)研究是否也迎來又一個“春天”？
數(shù)學(xué)：區(qū)塊鏈的DNA
經(jīng)濟學(xué)家朱嘉明曾指出，數(shù)學(xué)孕育了區(qū)塊鏈，區(qū)塊鏈推動了數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)又將進一步改造區(qū)塊鏈。
“區(qū)塊鏈包含了多種關(guān)鍵技術(shù)，比如密碼學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、共識算法等，但其底層結(jié)構(gòu)都是數(shù)學(xué)，可以說數(shù)學(xué)是區(qū)塊鏈的DNA。”致力于區(qū)塊鏈技術(shù)與應(yīng)用研究的北京太一云科技有限公司戰(zhàn)略研究院執(zhí)行院長甘國華告訴《中國科學(xué)報》。
區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個實現(xiàn)去中心化的分布式存儲的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術(shù)的新型應(yīng)用模式。其最大的特點是多備份、防篡改和信息透明。
中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院研究員吳凌云介紹，作為底層基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)決定了區(qū)塊鏈技術(shù)的安全性。比如進行個人信息驗證的公鑰、私鑰技術(shù)使用的非對稱加密技術(shù)涉及了數(shù)論和密碼學(xué)知識，將數(shù)據(jù)區(qū)塊串聯(lián)的邏輯鏈使用了哈希函數(shù)，區(qū)塊鏈的共識機制用到了博弈論。
數(shù)學(xué)還將推動未來區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展。區(qū)塊鏈按照參與節(jié)點的數(shù)量和類型可以分成私有鏈、聯(lián)盟鏈和公有鏈。吳凌云解釋，以比特幣為例的公有鏈只有一條主鏈，將主鏈以外的區(qū)塊全部拋棄。但隨著容量加大，能形成主鏈的有效區(qū)塊占區(qū)塊總量的比例越來越少，不僅效率降低，還易引發(fā)安全風(fēng)險。未來對于這類問題的解決，有向無圈圖（DAG）等圖論模型和算法可能會發(fā)揮重要作用。
“近年來，我國經(jīng)濟已從粗放型向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型，各行各業(yè)都急需數(shù)學(xué)的幫助，越來越多的數(shù)學(xué)專業(yè)畢業(yè)生進入企業(yè)從事研發(fā)工作，獲得較高待遇。不管有沒有區(qū)塊鏈，當前，數(shù)學(xué)研究的春天都已經(jīng)到來了。”吳凌云表示。
區(qū)塊鏈應(yīng)用推動數(shù)學(xué)研究發(fā)展
事實證明，區(qū)塊鏈幾乎成為數(shù)學(xué)與應(yīng)用結(jié)合得最為密切的信息技術(shù)之一。區(qū)塊鏈的發(fā)展和應(yīng)用也勢必推動應(yīng)用數(shù)學(xué)發(fā)展。
甘國華表示，當前區(qū)塊鏈技術(shù)中仍面臨諸多瓶頸問題，比如算法的效率和性能。“我們希望在保證正確性的前提下提高效率、節(jié)省能耗，但目前共識達成過程中仍存在時間延遲。在智能合約方面，還需要加強形式化證明研究，以證明智能合約的正確性和合理性。”
另外，區(qū)塊鏈中的加密、解密、驗證等技術(shù)，急需我國自己的國家標準。“加強密碼算法技術(shù)，保障區(qū)塊鏈的信息安全，就必須要實現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)的自主可控。發(fā)展需求促進了應(yīng)用數(shù)學(xué)的發(fā)展。”甘國華說。
為了實現(xiàn)技術(shù)的自主可控，目前，越來越多從事區(qū)塊鏈信息技術(shù)企業(yè)開始與高校和科研院所進行底層技術(shù)的研發(fā)合作。甘國華表示，企業(yè)出資支持、從業(yè)務(wù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度提出需求，借助科研單位的基礎(chǔ)研究力量共同開展課題研究，共享科研成果。
熱潮退去 回歸技術(shù)本身
此前受野蠻生長的加密貨幣牽連，區(qū)塊鏈技術(shù)備受打擊，近兩年甚至跌入“低谷”，回歸區(qū)塊鏈技術(shù)本身的呼聲愈加強烈。
當前，全球主要國家都在加快布局區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展。甘國華提到，區(qū)塊鏈相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)基本由中、美兩國主導(dǎo)。“與歐美國家相比，我國在區(qū)塊鏈應(yīng)用方面的投入非常積極，但在底層技術(shù)層面還有一定差距。從長遠來看，我們必須強化基礎(chǔ)研究，加快核心技術(shù)突破。”
吳凌云指出，事實上很多關(guān)鍵技術(shù)都是在行業(yè)低潮期做出來的，比如對于這一波人工智能熱潮而言很重要的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。“還是要沉下心來開展基礎(chǔ)研究，解決核心問題。”他表示，這一次，區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)勢能夠得到國家肯定，也離不開行業(yè)內(nèi)科技人員腳踏實地地默默耕耘。
“在可預(yù)見的未來，成熟的區(qū)塊鏈技術(shù)會在金融行業(yè)、無形資產(chǎn)的產(chǎn)權(quán)保護、物流溯源等應(yīng)用場景發(fā)揮重要作用。”吳凌云說。
摘自《中國科學(xué)報》
