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作為一項(xiàng)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(wàn)縷的聯(lián)系。當(dāng)區(qū)塊鏈熱潮再度襲來(lái)之時(shí)，數(shù)學(xué)研究是否也迎來(lái)又一個(gè)“春天”？ 

數(shù)學(xué)：區(qū)塊鏈的DNA 

經(jīng)濟(jì)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(dòng)了數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)又將進(jìn)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(shí)算法等，但其底層結(jié)構(gòu)都是數(shù)學(xué)，可以說(shuō)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(zhǎng)甘國(guó)華告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。 

區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個(gè)實(shí)現(xiàn)去中心化的分布式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式。其最大的特點(diǎn)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(jìn)行個(gè)人信息驗(yàn)證的公鑰、私鑰技術(shù)使用的非對(duì)稱(chēng)加密技術(shù)涉及了數(shù)論和密碼學(xué)知識(shí)，將數(shù)據(jù)區(qū)塊串聯(lián)的邏輯鏈?zhǔn)褂昧斯：瘮?shù)，區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制用到了博弈論。 

數(shù)學(xué)還將推動(dòng)未來(lái)區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展。區(qū)塊鏈按照參與節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和類(lèi)型可以分成私有鏈、聯(lián)盟鏈和公有鏈。吳凌云解釋?zhuān)员忍貛艦槔墓墟溨挥幸粭l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(lái)越少，不僅效率降低，還易引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)。未來(lái)對(duì)于這類(lèi)問(wèn)題的解決，有向無(wú)圈圖（DAG）等圖論模型和算法可能會(huì)發(fā)揮重要作用。 

“近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(lái)越多的數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生進(jìn)入企業(yè)從事研發(fā)工作，獲得較高待遇。不管有沒(méi)有區(qū)塊鏈，當(dāng)前，數(shù)學(xué)研究的春天都已經(jīng)到來(lái)了。”吳凌云表示。 

區(qū)塊鏈應(yīng)用推動(dòng)數(shù)學(xué)研究發(fā)展 

事實(shí)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(shì)必推動(dòng)應(yīng)用數(shù)學(xué)發(fā)展。 

甘國(guó)華表示，當(dāng)前區(qū)塊鏈技術(shù)中仍面臨諸多瓶頸問(wèn)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(shí)達(dá)成過(guò)程中仍存在時(shí)間延遲。在智能合約方面，還需要加強(qiáng)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(yàn)證等技術(shù)，急需我國(guó)自己的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。“加強(qiáng)密碼算法技術(shù)，保障區(qū)塊鏈的信息安全，就必須要實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)的自主可控。發(fā)展需求促進(jìn)了應(yīng)用數(shù)學(xué)的發(fā)展。”甘國(guó)華說(shuō)。 

為了實(shí)現(xiàn)技術(shù)的自主可控，目前，越來(lái)越多從事區(qū)塊鏈信息技術(shù)企業(yè)開(kāi)始與高校和科研院所進(jìn)行底層技術(shù)的研發(fā)合作。甘國(guó)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(kāi)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(zhǎng)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(qiáng)烈。 

當(dāng)前，全球主要國(guó)家都在加快布局區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展。甘國(guó)華提到，區(qū)塊鏈相關(guān)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)基本由中、美兩國(guó)主導(dǎo)。“與歐美國(guó)家相比，我國(guó)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(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我們必須強(qiáng)化基礎(chǔ)研究，加快核心技術(shù)突破。”

吳凌云指出，事實(shí)上很多關(guān)鍵技術(shù)都是在行業(yè)低潮期做出來(lái)的，比如對(duì)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(lái)開(kāi)展基礎(chǔ)研究，解決核心問(wèn)題。”他表示，這一次，區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)勢(shì)能夠得到國(guó)家肯定，也離不開(kāi)行業(yè)內(nèi)科技人員腳踏實(shí)地地默默耕耘。 

“在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，成熟的區(qū)塊鏈技術(shù)會(huì)在金融行業(yè)、無(wú)形資產(chǎn)的產(chǎn)權(quán)保護(hù)、物流溯源等應(yīng)用場(chǎng)景發(fā)揮重要作用。”吳凌云說(shuō)。 

摘自《中國(guó)科學(xué)報(bào)》