《区块链理论与方法》首部教材级书目重磅发布

2019 年 10 月 27 日 德先生

来源丨平行区块链

《区块链理论与方法》一书目前已由清华大学出版社正式出版，并将于11月2日上午在北京中航资本大厦召开的“第三届区块链与知识自动化研讨会”期间举行新书发布会。中国数字资产研究院院长朱嘉明，中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室主任、青岛智能产业技术研究院院长王飞跃，清华大学出版社常务副总编、副社长卢先和，中科院计算所博导、上海证券交易所前总工程师白硕，财讯传媒集团首席战略官段永朝，武汉大学教授张俊，中国科学院自动化研究所副研究员袁勇等国内区块链行业权威专家将出席本次发布会，共同见证这本新书发布！

《区块链理论与方法》序——

区块链智能：新时代智能产业之“真”与“道”

为什么要写这本书？为什么要学习和研究区块链方法与技术？

显然，人们对区块链的第一反应一定是比特币、ICO、以太坊、EOS等形形色色、狂起狂落的数字“货币”，以及不久前还声势浩大差不多耗去全世界千分之一电量的“挖矿”运动。这些现象使得区块链成为社会“热”点，其热度之高，几乎达到“梦想与忽悠齐飞，理性共疯狂一色”的境地，以至有人感叹:“傻子太多，骗子太少。”从这个角度上考虑，在众多的区块链商业与普及类书籍之外，我们迫切需要一本深入系统地介绍科学方法和基本技术的区块链专著，帮助大家从本质上理解和认识区块链及相关应用的意义。

其实，这是一个世界性的迫切需求。2018年初，著名的科技杂志《麻省理工技术评论》(MIT Technology Review)改变风格，每一期只专注一个课题；而选择的第一个专题就是区块链(见图1)，力图在“Hype(忽悠)”和“Hope(希望)”之间找出区块链的真实价值。该杂志权威齐聚，洋洋万言，结论十分形象:脑洞大开之后，尽快砍掉“y”底下的长尾，补全其上之脑，通过进一步完善区块链的方法、技术、体系和应用案例，化“y”之叉为完整完美无缝连接之“o”链；如此，区块链的忽悠“Hype”就自然成为区块链的希望“Hope”，最终一定是“落霞与孤鹜齐飞，秋水共长天一色”的智能产业美境!这正是写作本书的目的。

学习研究区块链有重要意义，因为这不仅是支撑比特币的基础技术，也不单是一种分布式的记账方法，更为重要的是，区块链与智能技术结合成为区块链智能之后，必将催生新的智能产业形态，同时成为变革世界、构建智慧社会的基石。

为什么这样认为？按照20世纪最伟大的科学哲学家之一卡尔·波普尔的理论，我们的世界由物理世界、心理世界和人工世界三部分组成。社会发展的历史也表明，一个经济体系的革命和新旧转化的升级，只能在一个新的市场空间中实现。例如，从农业到工业的革命，正是由于开发了心理世界，把心理世界中原来不是商品的“时尚”，通过纺织品变为可大批量生产和全面流通的商品；再加上工业技术的兴起，使社会专业分工和大规模生产成为可能，一举突破了农业生产经济的边际效用递减诅咒和“粮食增产、人口暴涨”的马尔萨斯“贫困陷阱”，使人类从农业社会跃入工业社会。这就是为什么工业经济始于英国的纺织业，而不是当时以食品业见长、更为发达的荷兰。因为纺织品不同于农业经济中既不能少也不可多的食品，不但可以保存更久，而且其市场的规模取决于心理，具有无限大的发展潜力，本质上就是心理世界的初级开发。

图1《麻省理工技术评论》区块链专刊封面

工业经济发展到现在，我们又遇到了诸如“全球变暖”“生态保护”“技术奇点”等各色各样的“瓶颈”和“陷阱”，其进一步的发展和升级，同样必须有新的增长方式和市场空间。发展智能技术，开发人工世界，扩大商品范畴，围绕健康、安全、教育、能源、制造和交通等领域，形成有效个性化的知识产品及其智能经济，从传统的专业分工转化为人机分工，并进一步走向虚实分工，是工业经济升级转型的必由之路。

为此，我们必须将物理、心理和人工三个世界融合在一起，确保其和谐发展。实际上，有史以来，人类就像“蜘蛛”一样，一直围绕着这一目标结“网”，向“大5G”进军:从物理世界的交通网和物流网(Grids 1.0)开始，到电力网和能源网(Grids 2.0)，再到心理世界的互联网、信息网(Grids 3.0)，以及目前的物联网(Grids 4.0)，人类已从“被联”到了“在联”，正走向人工世界可以“主联”的智联网(Grids 5.0)。这五张网，通过区块链智能进一步深度融合，将三个世界紧密地联系在一起，形成人、机、物一体化的新空间CPSS(Cyber-Physical-Social Space)，从而为智能经济无限市场的兴起奠定基础。

这一切的本质原因，是区块链智能将传统上不是商品的两样重要东西变成了商品。人工智能的创始人之一，诺贝尔经济学奖得主司马贺曾称:“信任”和“注意力”不能转移、不能大规模生产，所以不能成为商品。区块链加智能技术恰恰推翻了司马贺的认识:区块链智能使传统上难以流通和商品化的“注意力”与“信任”成为可以批量化生产并且流通的商品，革命性地扩展了经济活动的范围与提高效率的途径，形成社会发展之新“北(BEI)”，即智能大经济(Big Economy of Intelligence)。这就是有人称区块链是“信任机器”(Trust Machines)和“真相机器”(Truth Machines)的根本原因，更是区块链智能的本质、意义和“真(TRUE)道(DAO)”:

真(TRUE)=可信(Trustable)+可靠(Reliable)+可用(Usable)+效益(Effective，Efficient)

道(DAO)=分布式去中心化(Distributed，Decentralized+自主式的自动化(Autonomous，Automated)+组织式的有序化(Organized，Ordered)

单从技术层面，区块链智能可以使智能技术牢固地架构在区块链内外。链内，人工智能可使今日既不智能也不合约的“智能合约”以智慧的方式既合规又合约，保证通证(Token)运营的可信与可靠；链外，智能科技能使DAPP普及深入产业和社会的每个角落，产生可用且高效的社区经济，形成智能产业和智慧社会。相当程度上，区块链智能为构造智能产业和社会提供了“水泥钢筋”基础，我们可以放心高效地在此地基上盖几十甚至几百层的智能大厦。否则，直接利用非结构碎片化的“大数据”，就会像在土基或沙基上盖房，只能盖一两层，低效而且不安全。

如此一来，区块链智能必将引发智能产业的熊熊大火。长期以来，人工智能因为“火力”不够，只能解决“玩具”规模的“小”问题，以至被讥为“炼金术”“用爬树的方式登月”:可以高些，但无法达到目标。如果区块链智能可使“智能合约”和DAPP实现其预期的目标，“炼金术”将成为科学，“爬树”将化为火箭飞船一般的新技术。结果就是“大数据改变生产资料，机器人变革生产力，区块链革命生产关系”，智能产业将主导新时代。

这是不是颠覆现有的世界？如果你认为今天的人类与两千多年前的人类无本质区别，那么这就是进步，不是颠覆。但相对于古人，今天的每个人都有他们脑中诸神才有的“顺风耳”“千里眼”“风火轮”等，我们不但吃住比古时帝王还好，就连走的道路都比昔日的皇宫更奢侈!这是不是颠覆？其实，颠覆还是进化，已不应再是焦点，问题该是实践与实效。这必然是一个过程，可长可短，是一个国家、一个社会自己的选择。

就是基于上面的认识，我们组织专门队伍开展了区块链技术的研究和应用，并撰写了这本《区块链理论与方法》，力图系统和深入地介绍区块链的基础理论和关键方法，目的是推动区块链的教学、研究和应用。本书以区块链“六层”基础架构模型为主线，内容涵盖区块链的数据结构、P2P网络、跨链互操作、共识算法、经济激励、智能合约、扩容技术、安全与隐私保护、数字货币及分布式账本等。第1章概述；第2章介绍区块链的链式数据结构，并阐述时间戳、哈希函数、默克尔树、非对称加密和数字签名等关键技术；第3章讨论区块链底层的网络结构与通信协议，以及实现多条区块链之间互联互通的跨链技术；第4章介绍区块链共识算法的分布式计算理论基础，并简要概述区块链发展历程中出现的各类共识算法；第5章从经济和管理学的视角，探讨区块链生态系统的经济模型、激励机制及参与者的各类策略性行为；第6章给出智能合约的概念、模型与核心要素，并探讨智能合约面临的挑战和适用的场景；第7章阐述区块链扩容的关键技术、制约因素和衍生问题；第8章探讨区块链安全与隐私保护的理论和方法；第9章主要介绍数字货币的相关技术；第10章介绍以有向无环图DAG为基础结构的分布式账本，并给出典型的应用案例。

在区块链研究过程中，本书的第一作者袁勇博士不但成为我们团队区块链研究的领军人物，更成长为国内和国际区块链基础研究的核心权威之一。袁勇除了组织中英文学术杂志出版区块链专刊和相应研讨学术会议外(见图2)，还推动成立了中国自动化学会“区块链技术专业委员会”、IEEE SMC和IEEE CRFID等国际学会的区块链专业委员会及“IEEE Blockchain Initiative”，为建立区块链学术研究生态体系做出了杰出的贡献。特别是在本书的写作过程中，袁勇更是付出了极大的心血和努力，是成书的最大贡献者，对此我衷心地表示感谢。此外，感谢复杂系统管理与控制国家重点实验室平行区块链团队的倪晓春、韩璇、李娟娟、曾帅、秦蕊、王帅、黄辰辰、欧阳丽炜和张晓婧在本书素材整理和编写过程中的帮助，感谢武汉大学张俊教授、中国数字资产研究院院长朱嘉明教授在本书成稿过程中的建设性的建议和讨论。最后，特别感谢清华大学出版社薛慧和贾斌两位老师对本书出版的热情和细致的帮助。

图2 第一届区块链与知识自动化国际研讨会部分主讲和参会人员合影(2017年4月，美国丹佛大学)

目前，区块链技术的发展尚处于初期阶段，相关理论和方法也处于持续发展和快速演进过程中，未来路远且长，因此本书的内容不可能完备全面。限于水平，书中不妥之处在所难免，诚望读者指正。希望本书的出版，能够让更多的学者和创业者加入到新兴的区块链领域中来，早日将区块链智能技术建成“可信、可靠、可用、高效”的智能产业和智慧社会之“真(TRUE)·道(DAO)”。

王飞跃

中国科学院自动化研究所

复杂系统管理与控制国家重点实验室

2019年3月11日

于北京怀德海学院

本书目录

作者介绍

王飞跃

王飞跃教授，1990年获美国伦塞利尔理工学院（RPI）计算机与系统工程博士学位。1990年起在美国亚利桑那大学先后任助教授、副教授和教授，机器人与自动化实验室主任，复杂系统高等研究中心主任。1998年作为国家计划委员会“引入海外杰出人才计划”和中国科学院“百人计划”人才回国工作，2011年追溯为首位国防领域“千人计划”国家特聘专家。曾任中国科学院自动化研究所副所长，现为中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室主任，国防科技大学军事计算实验与平行系统技术研究中心主任，中国科学院大学中国经济与社会安全研究中心主任，青岛智能产业技术研究院院长。

袁勇

袁勇，中国科学院自动化研究所副研究员。主要研究兴趣为计算经济学与区块链技术，在国内外重要期刊及会议上发表学术论文100余篇，完成专著2部；现为中国自动化学会区块链专委会主任，IEEE SMC学会区块链技术委员会共同主席，IFAC经济、商业与金融系统专业委员会副主席。现为IEEE高级会员、IEEE计算社会系统汇刊编委、自动化学报编委、智能科学与技术学报编委。研究成果曾获5项最佳论文奖（均为第一作者），包括IEEE SMC学会最佳汇刊论文奖、科技部F5000精品期刊顶尖论文奖、自动化学报年度优秀论文奖等，曾获中国自动化学会青年科学家奖。

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