Estado y perspectivas de desarrollo de la tecnología Blockchain
El estado de desarrollo y las perspectivas de la tecnología blockchain
La tecnología Blockchain se originó en 2008 por un académico con el seudónimo "Satoshi Nakamoto" en el grupo de correo electrónico de criptografía. Publicó el artículo fundacional "Bitcoin: A Sistema de efectivo electrónico peer-to-peer". En los últimos dos años, la investigación y aplicación de la tecnología blockchain ha mostrado un crecimiento explosivo. Se considera la quinta innovación disruptiva en el paradigma informático después de las computadoras centrales, las computadoras personales, Internet y las redes móviles/sociales. evolución del crédito humano. El cuarto hito de la historia después del crédito de parientes consanguíneos, el crédito de metales preciosos y el crédito de billetes del banco central. La tecnología Blockchain es el prototipo de la próxima generación de computación en la nube. Se espera que remodele completamente la forma de las actividades sociales humanas como Internet y realice la transformación de la Internet de la información actual a la Internet de valor. Características técnicas de blockchain
Blockchain tiene las características de descentralización, datos de series de tiempo, mantenimiento colectivo, programabilidad, seguridad y confiabilidad. Descentralización: los procesos de verificación, contabilidad, almacenamiento, mantenimiento y transmisión de datos de blockchain se basan en la estructura del sistema distribuido, se utilizan métodos matemáticos puros en lugar de instituciones centrales para establecer relaciones de confianza entre nodos distribuidos, formando así un sistema descentralizado. y sistema distribuido confiable: Blockchain utiliza una estructura de bloques de cadena con marcas de tiempo para almacenar datos, agregando así una dimensión temporal a los datos y teniendo una fuerte verificabilidad y trazabilidad. Mantenimiento colectivo: el sistema blockchain utiliza un mecanismo de incentivo económico específico para garantizar; que todos los nodos del sistema distribuido pueden participar en el proceso de verificación de bloques de datos (como el proceso de "minería" de Bitcoin) y mediante el algoritmo de reconocimiento *** Seleccione nodos específicos para agregar nuevos bloques a la cadena de bloques Programable: Blockchain; la tecnología puede proporcionar un sistema de código de script flexible para ayudar a los usuarios a crear contratos inteligentes avanzados, monedas u otras aplicaciones descentralizadas. Seguro y confiable: la tecnología Blockchain Chain utiliza principios de criptografía asimétrica para cifrar datos. formado por prueba de trabajo y otros algoritmos de consenso de cada nodo del sistema distribuido para resistir ataques externos y garantizar que los datos de la cadena de bloques no puedan ser manipulados ni falsificados, teniendo así mayor seguridad. Blockchain y Bitcoin Bitcoin es, con diferencia, el escenario de aplicación de blockchain más exitoso. La tecnología Blockchain ha resuelto el problema del doble pago y el problema de los generales bizantinos que el sistema Bitcoin ha enfrentado durante mucho tiempo en el campo de las criptomonedas digitales. A diferencia del mecanismo de respaldo crediticio de las instituciones centrales tradicionales (como los bancos centrales), la cadena de bloques de Bitcoin forma crédito definido por software, lo que marca un cambio fundamental del crédito nacional centralizado al crédito algorítmico descentralizado. En los últimos años, Bitcoin se ha basado en su ventaja de ser el primero en actuar para formar un ecosistema completo y una cadena industrial que cubre los mercados de emisión, circulación y derivados financieros. Esta es también la razón principal por la que ha ocupado la gran mayoría de la cuota de mercado de las criptomonedas digitales. mucho tiempo. El contexto de desarrollo y las tendencias de blockchain
La tecnología blockchain es un marco tecnológico subyacente universal que puede traer cambios profundos en diversos campos como las finanzas, la economía, la tecnología e incluso la política. De acuerdo con la tendencia de desarrollo actual de la tecnología blockchain, la tecnología blockchain experimentará el modelo blockchain 1.0 con un sistema de moneda de cifrado digital programable como característica principal, el modelo blockchain 2.0 con un sistema financiero programable como característica principal y el modelo blockchain 2.0 con sistema financiero programable. sistema como característica principal. El modelo blockchain 3.0 se caracteriza por una sociedad programable. Sin embargo, los modelos antes mencionados en realidad se están desarrollando en términos paralelos y no evolutivos. El sistema de criptomonedas digitales del modelo blockchain 1.0 aún está lejos de estar maduro y, de hecho, está más lejos y es más difícil de su visión de la integración monetaria global. En la actualidad, el campo de la cadena de bloques ha mostrado una evidente tendencia de desarrollo impulsada por la innovación tecnológica e industrial, y la investigación académica pertinente está muy retrasada y es necesario realizar un seguimiento urgente. Modelos básicos y tecnologías clave de blockchain
En términos generales, un sistema blockchain consta de una capa de datos, una capa de red, una capa de conciencia, una capa de incentivos, una capa de contrato y una capa de aplicación.
Entre ellos, la capa de datos encapsula los bloques de datos subyacentes y las tecnologías de marca de tiempo y cifrado de datos relacionados; la capa de red incluye mecanismos de red distribuidos, mecanismos de difusión de datos, mecanismos de verificación de datos, etc., y la capa de identidad encapsula principalmente la información de los nodos de la red. tipos de algoritmos de identificación; la capa de incentivos integra factores económicos en el sistema de tecnología blockchain, incluyendo principalmente el mecanismo de emisión y el mecanismo de distribución de incentivos económicos, y la capa de contrato encapsula principalmente varios scripts, algoritmos y contratos inteligentes, y es la base del área; características programables de blockchain; la capa de aplicación encapsula varios escenarios de aplicación y casos de blockchain. En este modelo, la estructura de bloques de cadena basada en marcas de tiempo, el mecanismo de identificación de nodos distribuidos, los incentivos económicos basados en la potencia informática de identificación y los contratos inteligentes programables flexibles son los puntos innovadores más representativos de la tecnología blockchain. Escenarios de aplicación de la tecnología blockchain
La tecnología Blockchain no solo se puede utilizar con éxito en el campo de las criptomonedas digitales, sino que también tiene una amplia gama de escenarios de aplicación en sistemas económicos, financieros y sociales. De acuerdo con el estado actual de las aplicaciones de la tecnología blockchain, este artículo resume ampliamente las principales aplicaciones actuales de blockchain en seis escenarios: moneda digital, almacenamiento de datos, autenticación de datos, transacciones financieras, gestión de activos y votación electoral: Moneda digital: Representada por Bitcoin, Es esencialmente una moneda digital generada por un sistema de red distribuido, y su proceso de emisión no depende de una institución centralizada específica. Almacenamiento de datos: las características de blockchain, como el almacenamiento altamente redundante, la descentralización, la alta seguridad y la protección de la privacidad, la hacen particularmente adecuada para almacenar y proteger datos privados importantes para evitar ataques causados por instituciones centralizadas o una gestión inadecuada de permisos. Autenticación de datos: los datos de Blockchain tienen marcas de tiempo, son verificados y registrados unánimemente por nodos de identificación independientes y no pueden ser alterados ni falsificados. Estas características hacen que Blockchain se utilice ampliamente en diversos escenarios de auditoría y certificación notarial de datos. Por ejemplo, blockchain puede almacenar de forma permanente y segura diversas licencias, formularios de registro, licencias, certificados, certificaciones y registros emitidos por agencias gubernamentales. Transacciones financieras: La tecnología Blockchain tiene un grado muy alto de compatibilidad con las aplicaciones del mercado financiero. Blockchain puede generar crédito espontáneamente en un sistema descentralizado y puede establecer un mercado financiero sin el respaldo crediticio de una institución central, logrando así en gran medida la "desintermediación financiera". Al mismo tiempo, blockchain se puede utilizar para automatizar contratos inteligentes y transacciones confiables; Las características de la programación pueden reducir en gran medida los costos y mejorar la eficiencia. Gestión de activos: Blockchain puede realizar la confirmación, autorización y seguimiento en tiempo real de activos tangibles e intangibles. La gestión de activos intangibles se ha utilizado ampliamente en la protección de la propiedad intelectual, la gestión de nombres de dominio, la gestión de puntos y otros campos; la gestión de activos tangibles se puede combinar con la tecnología de Internet de las cosas para formar "activos digitales inteligentes" para lograr autorización y control distribuidos basados en blockchain. Votación electoral: Blockchain puede implementar aplicaciones como elecciones políticas y votación de accionistas corporativos de manera eficiente y de bajo costo. Al mismo tiempo, la votación puede usarse ampliamente en campos como los juegos de azar, los mercados de predicción y la fabricación social. Problemas existentes con la tecnología blockchain
Las amenazas a la seguridad son los problemas más importantes que enfrenta blockchain hasta ahora. Entre ellos, la cadena de bloques basada en el proceso de autenticación PoW enfrenta principalmente el problema de ataque del 51%, es decir, el nodo tiene la capacidad de manipular y falsificar datos de la cadena de bloques con éxito al controlar más del 51% de la potencia informática de toda la red. Otros problemas incluyen las amenazas potenciales de las tecnologías informáticas emergentes para descifrar mecanismos de cifrado asimétrico y problemas de protección de la privacidad. La eficiencia de blockchain también es un factor importante que restringe su aplicación. Blockchain requiere que cada nodo del sistema guarde una copia de seguridad de los datos, lo que hace extremadamente difícil almacenar la creciente masa de datos. Aunque los nodos livianos pueden resolver parcialmente este problema, aún es necesario desarrollar soluciones de grado industrial adecuadas para escalas más grandes. Actualmente, la cadena de bloques de Bitcoin solo puede procesar 7 transacciones por segundo, y el tiempo de confirmación de la transacción es generalmente de 10 minutos, lo que limita en gran medida la aplicación de la cadena de bloques en escenarios comerciales de alta frecuencia en la mayoría de los sistemas financieros. El proceso de reconocimiento de PoW depende en gran medida de la potencia informática aportada por los nodos de la red blockchain. Esta potencia informática se utiliza principalmente para resolver hash SHA256 y búsquedas de números aleatorios. Por lo tanto, en general, no producen ningún valor social. En cierto sentido, estos recursos informáticos se "desperdician" y también se desperdician una gran cantidad de recursos de energía. Cómo agrupar eficazmente la potencia informática de la red de los nodos distribuidos para resolver problemas prácticos es una cuestión importante que la tecnología blockchain debe resolver. Como sistema distribuido descentralizado, la red blockchain inevitablemente tendrá relaciones de juego de competencia y cooperación entre sus nodos durante el proceso de interacción, como el juego de ataque de interceptación de bloques del grupo de minería de Bitcoin.
El proceso de consenso de blockchain es esencialmente un proceso de crowdsourcing. ¿Cómo diseñar un mecanismo de consenso compatible con incentivos para que los nodos interesados en un sistema descentralizado puedan implementar espontáneamente la verificación de datos en bloque y el trabajo de contabilidad, y aumentar el costo del comportamiento irracional dentro del sistema? Suprimir los ataques y amenazas a la seguridad son cuestiones científicas importantes que deben resolverse en la cadena de bloques. Contratos inteligentes y tecnología blockchain
Los contratos inteligentes son un conjunto de reglas y lógica programadas que responden a escenarios. Son programas descentralizados, confiables y compartidos implementados en el código blockchain. Por lo general, después de que todas las partes firman el contrato inteligente, se adjunta a los datos de la cadena de bloques (como una transacción de Bitcoin) en forma de código de programa y se registra en un bloque específico de la cadena de bloques después de propagarse a través de la red P2P. y verificado por nodos. Los contratos inteligentes encapsulan una serie de estados predefinidos y reglas de transición, escenarios que desencadenan la ejecución del contrato (como alcanzar un momento específico o la ocurrencia de un evento específico, etc.), acciones de respuesta bajo escenarios específicos, etc. La cadena de bloques puede monitorear el estado de los contratos inteligentes en tiempo real y activar y ejecutar el contrato verificando fuentes de datos externas y confirmando que se cumplan las condiciones de activación específicas. Los contratos inteligentes son de gran importancia para la tecnología blockchain. Por un lado, los contratos inteligentes son los activadores de la cadena de bloques, que brindan mecanismos y algoritmos flexibles y programables a los datos estáticos subyacentes de la cadena de bloques y sientan las bases para construir sistemas financieros y sistemas sociales programables en las eras de la cadena de bloques 2.0 y 3.0. Por otro lado, la automatización y las características programables de los contratos inteligentes le permiten encapsular el comportamiento complejo de cada nodo en el sistema blockchain distribuido y convertirse en un robot agente de software en el mundo virtual compuesto por blockchain, lo que ayuda a promover la aplicación de la tecnología blockchain en varios Se hacen posibles sistemas distribuidos de inteligencia artificial, que permiten la construcción de diversas aplicaciones descentralizadas (Aplicaciones descentralizadas, Dapps), organizaciones autónomas descentralizadas (Organizaciones autónomas descentralizadas, DAO) y Corporaciones Autónomas Descentralizadas (DAC) e incluso Sociedades Autónomas Descentralizadas (DAS). La principal tendencia de desarrollo de la tecnología blockchain y de contratos inteligentes es de la automatización a la inteligencia. La lógica esencial de varios contratos inteligentes existentes y sus aplicaciones todavía se basa en su mayor parte en reglas de respuesta condicional de tipo "SI-ENTONCES" basadas en escenarios predefinidos, que pueden satisfacer las necesidades actuales de las transacciones automatizadas y el procesamiento de datos. Los futuros contratos inteligentes deberían tener deducciones "QUÉ SI" basadas en escenarios desconocidos, experimentos computacionales y un cierto grado de funciones de toma de decisiones autónomas, logrando así un salto de los actuales contratos "automatizados" a verdaderos contratos "inteligentes". Sociedad paralela impulsada por blockchain
En los últimos años ha surgido una sociedad paralela basada en CPSS (Cyber-Physical-SocialSystems). Su característica central y esencial es la interacción virtual-real y la evolución paralela. Blockchain es una de las infraestructuras para realizar la sociedad paralela CPSS. Su principal contribución es proporcionar un conjunto de estructuras de datos descentralizadas efectivas, mecanismos de interacción y modelos informáticos para sistemas sociales distribuidos y la investigación de inteligencia artificial distribuida. base crediticia para la realización de una sociedad paralela. En lo que respecta a la base de los datos, el científico administrativo Edward Deming dijo una vez: Todos, excepto Dios, deben hablar con datos. Sin embargo, en los sistemas sociales centralizados, los datos suelen estar en manos de "unas pocas personas", como los gobiernos y las grandes empresas. "Hablan" en nombre de unas pocas personas, y es posible que no se garantice su equidad, autoridad e incluso seguridad. Los datos de Blockchain se almacenan en nodos distribuidos altamente redundantes y están en manos de "todos", lo que permite una verdadera "democracia de datos".
En términos de la base del crédito, los sistemas sociales centralizados inevitablemente tendrán las características de los "sistemas mertonianos" debido a su alta complejidad de ingeniería y complejidad social, es decir, incertidumbre, diversidad y complejidad, que son centrales en las instituciones y el gobierno. los creadores pueden comportarse de manera deshonesta debido a intereses individuales; la tecnología blockchain ayuda a realizar un sistema social definido por software. Su idea básica es eliminar las instituciones centralizadas y convertir comportamientos impredecibles en códigos programados de contratos inteligentes. avance, y no puede ser falsificado ni manipulado posteriormente y se ejecuta automáticamente. Esto puede, hasta cierto punto, transformar el sistema social "Merton" en un "Newton" que puede ser completamente observado, controlado activamente y predicho con precisión. sistema. El método ACP (Sociedades artificiales, experimentos computacionales y ejecución paralela) es hasta ahora el único marco de investigación sistemático y completo en el campo de la gestión de sociedades paralelas. Es la extensión lógica y la extensión lógica de la ciencia de la complejidad en el entorno social paralelo en el nuevo. era. Innovación. El método ACP se puede combinar naturalmente con la tecnología blockchain para lograr una gestión social paralela impulsada por blockchain. En primer lugar, mecanismos como las redes P2P de blockchain, la colaboración de conocimiento distribuido y los incentivos económicos basados en contribuciones son en sí mismos modelos naturales de sistemas sociales distribuidos, en los que cada nodo servirá como un agente autónomo en el sistema distribuido y agentes autónomos. Con la mejora del ecosistema blockchain, varios nodos de conocimiento en blockchain y contratos inteligentes cada vez más complejos y autónomos formarán formas organizativas específicas de DAC y DAO al participar en varias formas de Dapp y, en última instancia, formarán DAS, es decir, la Sociedad Artificial en ACP. . En segundo lugar, la naturaleza programable de los contratos inteligentes permite que la cadena de bloques lleve a cabo varios tipos de diseño experimental virtual "QUÉ SI", deducción de escenarios y evaluación de resultados. A través de este proceso de experimento computacional, las decisiones óptimas se obtienen y ejecutan de forma automática o semiautomática. Finalmente, los activos inteligentes formados por la combinación de blockchain e Internet de las cosas permiten conectar el mundo físico real y el ciberespacio virtual, y pueden lograr una optimización colaborativa de la gestión social y la toma de decisiones a través de la interacción virtual-real y la sintonización paralela de lo real. y sistemas sociales artificiales. No es difícil predecir que en el futuro, cuando todos los activos físicos en el mundo físico real estén registrados como activos inteligentes en la cadena, llegará la sociedad paralela impulsada por blockchain.