發(fā)布時間：2020-03-11所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要 本文提出了平行區(qū)塊鏈的概念框架、基礎(chǔ)理論和研究方法體系，并探討了平行區(qū)塊鏈的內(nèi)涵.平行區(qū)塊鏈技術(shù)是平行智能理論方法與區(qū)塊鏈技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，致力于通過實(shí)際區(qū)塊鏈系統(tǒng)與人工區(qū)塊鏈系統(tǒng)的平行互動與協(xié)同演化，為 目前的區(qū)塊鏈技術(shù)增加計(jì)算實(shí)驗(yàn)與
摘 要 本文提出了平行區(qū)塊鏈的概念框架、基礎(chǔ)理論和研究方法體系，并探討了平行區(qū)塊鏈的內(nèi)涵.平行區(qū)塊鏈技術(shù)是平行智能理論方法與區(qū)塊鏈技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，致力于通過實(shí)際區(qū)塊鏈系統(tǒng)與人工區(qū)塊鏈系統(tǒng)的平行互動與協(xié)同演化，為 目前的區(qū)塊鏈技術(shù)增加計(jì)算實(shí)驗(yàn)與平行決策功能，實(shí)現(xiàn)描述、預(yù)測、引導(dǎo)相結(jié)合的區(qū)塊鏈系統(tǒng)管理與決策.平行區(qū)塊鏈這一新型研究范式可望為下一步區(qū)塊鏈研究和未來產(chǎn)業(yè)應(yīng)用提供有益的啟發(fā)與借鑒.
關(guān)鍵詞 區(qū)塊鏈，平行區(qū)塊鏈，平行智能，計(jì)算實(shí)驗(yàn)，知識自動化
區(qū)塊鏈技術(shù)起源于 2008年末 的 “比特幣”，一種 由化名為 “中本聰”的學(xué)者設(shè)計(jì)的新型數(shù) 字加密貨幣，是 比特幣的底層支撐技術(shù)【1j.在 比特幣的誕生之初，其關(guān)注范圍僅局限于少數(shù)加密貨 幣研究人員， 2013年前后隨著 比特幣價(jià)格飛漲 曾經(jīng)掀起過短暫的熱潮，引起眾多專家學(xué)者的研究興趣.盡管其后 比特幣的關(guān)注度隨著其價(jià)格下跌而逐漸回落，但研究者發(fā)現(xiàn) 比特幣底層的區(qū)塊鏈 技術(shù)具有更為重要 、甚至是顛覆性的應(yīng)用 價(jià)值.2015年起，區(qū)塊鏈技術(shù)逐漸走入公眾 視野，成為近兩年 來金融科技和互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的新研究熱點(diǎn).
區(qū)塊 鏈技 術(shù)具有 諸多其 他技 術(shù)不可 比擬 的優(yōu)勢：首 先，區(qū)塊鏈系統(tǒng) 的根 本特征是去 中心化，采用點(diǎn)對點(diǎn) (Peer—to—Peer，P2P)對等網(wǎng)絡(luò)，各節(jié)點(diǎn)地位對 等且通 過分布 式共識機(jī) 制實(shí)現(xiàn)相 互 間的協(xié)調(diào)與 協(xié)作，同時節(jié) 點(diǎn)基于各 自貢 獻(xiàn)獲得 經(jīng)濟(jì)激勵，這使得區(qū)塊鏈 系統(tǒng)具有很強(qiáng) 的健壯性，因而也被認(rèn)為是 構(gòu)建 未來 去 中心化 社會 的核 心技 術(shù)之 一;其次，區(qū)塊鏈 系統(tǒng)通 過數(shù) 學(xué)算 法形 成節(jié) 點(diǎn)之 間的共識，新數(shù) 據(jù)必 須獲 得全 部或 者大 多數(shù) 節(jié)點(diǎn) 的驗(yàn)證方 可寫入 由全 體節(jié) 點(diǎn)共 同維 護(hù)的 區(qū)塊鏈 賬本 ，因而極 難篡 改和偽 造;這使 得 區(qū)塊鏈 成為 依靠 共識機(jī)制 和密 碼學(xué) 算法 自動 產(chǎn)生信 任 的系統(tǒng)，可 以實(shí)現(xiàn)信息 流、資金流 和物質(zhì) 流等 要素 的去 中介化 自由流通;第三，區(qū)塊鏈系統(tǒng) 采取建立 在隱私保護(hù)基礎(chǔ)上 的 、公 開透 明 的數(shù)據(jù) 讀取 方 式，區(qū)塊鏈 賬本數(shù)據(jù) 以零成 本方 式 向全 體節(jié) 點(diǎn)公開 查詢，從 而可以降低 節(jié)點(diǎn) 的信 任成本 和系統(tǒng)不 確定性.這 些顯著優(yōu)勢在 現(xiàn)代社 會系統(tǒng) 中有 著重 要且廣泛 的應(yīng)用前 景 2.
然而，作為一項(xiàng)新興技術(shù)，區(qū)塊鏈相關(guān)理論研究與產(chǎn)業(yè)實(shí)踐仍然處于起步階段，諸如共識算法 、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 、智能合約、激勵機(jī)制等微觀層面 的核心技術(shù)要素尚處于探索 、實(shí)驗(yàn)和持續(xù)優(yōu)化的狀態(tài)，而宏觀層面的區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)生態(tài)及其對社會經(jīng)濟(jì)的影響也迫切需要實(shí)驗(yàn) 、分析 、評估和必要的監(jiān)管
.例如，技術(shù)層面上，共識機(jī)制 的切換對于區(qū)塊鏈系統(tǒng)通常具有重要影響.由于缺乏實(shí)驗(yàn)和評估 的有效手段，目前主流區(qū)塊鏈 (特別是公有鏈)通常采用漸進(jìn)式實(shí)驗(yàn)方式.以太坊計(jì)劃采用的 “PoW+PoS” fProofof、Ⅳ0rk+ProofofStake工作量證明 +權(quán)益證明)混合共識機(jī)制即是典型案例：由于 PoW 共識直接切換為 PoS共識可能為 以太坊生態(tài)系統(tǒng)帶來難 以估量的潛在風(fēng) 險(xiǎn)，因而不得不采用相對安全的混合機(jī)制 即 99% 的絕大多數(shù)交易區(qū)塊采用傳統(tǒng)的比特 幣挖礦式 PoW 共識，而僅有 1% 的區(qū)塊鏈采用仍處于實(shí)驗(yàn)階段 的 Casper式 PoS共識.在此基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)驗(yàn)效果決定后續(xù)的共識切換策略.產(chǎn)業(yè)生態(tài)層面上，區(qū)塊鏈技術(shù)與生俱來的顛覆性潛質(zhì)也為各行各業(yè)帶來深刻變革 迫切需要國家和行業(yè) 的監(jiān)管和調(diào)控.例如，基于 區(qū)塊鏈技術(shù)的 IC0 (Initial CoinOfering，首次代幣發(fā)行1通過公開發(fā)行 區(qū)塊鏈系統(tǒng) 內(nèi)置的加密貨 幣來籌措 資金，近一兩年 來 已對傳統(tǒng)金 融和資本市場形成強(qiáng)力沖擊.2014年 ，基于以太坊的區(qū)塊鏈項(xiàng) 目TheDAO通過 ICO 在短時間內(nèi)籌集到 1.5億美元，成為網(wǎng)絡(luò)眾籌歷史上的里程碑之一.然而，ICO 技術(shù) 的快速發(fā)展勢必會影響國家經(jīng)濟(jì)和金融穩(wěn)定，因而涌現(xiàn) 出面向 ICO 技術(shù) 的實(shí)驗(yàn)和監(jiān)管需求的各類 “沙盒”機(jī)制.
從學(xué)術(shù)研究角度來說，現(xiàn)有 的區(qū)塊鏈技術(shù)本質(zhì)上仍然是一種新型的鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和分布式計(jì)算架構(gòu)，能夠有效實(shí)現(xiàn)復(fù)雜社會、經(jīng)濟(jì)與金融系統(tǒng)的描述性建模和計(jì)算，但是欠缺對于區(qū)塊鏈系統(tǒng)在 自身不同配置條件下和各類應(yīng)用場景中的計(jì)算實(shí)驗(yàn)與預(yù)測解析能力，同時也欠缺虛實(shí)結(jié)合、以虛擬引導(dǎo)現(xiàn)實(shí)、以人工引導(dǎo)實(shí)際的引導(dǎo)與決策能力.這是導(dǎo)致 目前區(qū)塊鏈技術(shù)只能依靠真實(shí)系統(tǒng) 的 “鏈 上”增量 式試錯實(shí)驗(yàn)、或者利用沙盒監(jiān)管等 “摸著石頭過河”的經(jīng)驗(yàn)性 決策方法，來實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè) 生態(tài)優(yōu)化的根本原因.為解決這一問題，當(dāng)前迫切需要發(fā)展一套面 向區(qū)塊鏈 的建模、實(shí)驗(yàn)與決策 的新理論與新方法，旨在 為區(qū)塊鏈技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供一套可計(jì)算、可 實(shí)現(xiàn)和可 比較的描述建模 、預(yù)測解析與引導(dǎo) 決策 方法
平行區(qū)塊鏈?zhǔn)怯行Ы鉀Q 區(qū)塊鏈建模 、實(shí)驗(yàn)與決策相關(guān) 問題 的理論方法，是平行智 能這一本世紀(jì)初提 出的原創(chuàng)性研 究范式與 新興區(qū)塊鏈 技術(shù)的深度結(jié)合[-5].目前，平行智能理論 已在國防安全【6-7]、平行交通[引、平行經(jīng)濟(jì)[9-10】、平行控制【11】、平行視覺[12]、平行圖像[13]和平行數(shù)據(jù)[14]等十余個典型應(yīng)用領(lǐng)域有 了顯著 的實(shí)踐效益和初步的理論結(jié)果.平行智能研究主要面 向 “人在環(huán)路中”、兼具高度社會復(fù)雜性和工程復(fù)雜性 的社會物理信息或人機(jī)物三元系統(tǒng) (Cyber—physical-socialsystems，CPSS1通 過研究數(shù)據(jù)驅(qū)動的描述智能、實(shí)驗(yàn)驅(qū)動的預(yù)測智能，以及互動 反饋 的引導(dǎo)智能，為不定、多樣和復(fù)雜 問題提供靈捷 、聚焦和收斂的解決方案 15.平行區(qū)塊鏈的首次提出是在 2017年 4月美 國丹佛大學(xué)召開的第一屆區(qū)塊鏈與知識 自動化國際研討會.會上，本文作者之 一王 飛躍教授作 了 “ParallelBlockchain： Concept，Techniquesand Applications” 主 旨報(bào)告，首 次提 出并解 讀 了平行 區(qū)塊 鏈 的概念 、技術(shù)及其在金融、交通、健康和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域 的初步應(yīng)用實(shí) 踐[16】.
具 體說來，平行 區(qū)塊鏈 基 于平行 智 能理論 和 ACP 方 法 fArtificialsystems+ Computational experiments+ Parallelexecution，人 工系 統(tǒng) + 計(jì)算實(shí)驗(yàn) + 平行執(zhí)行1，其基本思想是通過形式化地描述區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)核心要素 (例如計(jì)算節(jié)點(diǎn)、通信 網(wǎng)絡(luò) 、共識算法、激勵機(jī)制等1的靜態(tài)特征與動態(tài)行 為來 構(gòu)建人工區(qū)塊鏈 系統(tǒng)，利用計(jì)算實(shí)驗(yàn)對特 定區(qū)塊鏈 應(yīng)用場景進(jìn)行試錯實(shí)驗(yàn)與優(yōu) 化，并通過人工區(qū)塊鏈 系統(tǒng)與實(shí)際區(qū)塊鏈系統(tǒng) 的虛實(shí)交互與閉環(huán)反饋實(shí)現(xiàn)決策尋優(yōu) 與平行調(diào)諧.本質(zhì)上，平行區(qū)塊鏈系統(tǒng)是以人工區(qū)塊鏈系統(tǒng)作為 “計(jì)算實(shí)驗(yàn)室”，利用常態(tài)情況下人工區(qū)塊鏈系統(tǒng)中 “以萬變應(yīng)不變”的離線試錯實(shí)驗(yàn)與理性慎思，實(shí)現(xiàn)真實(shí)區(qū)塊鏈系統(tǒng)在非常態(tài)情況下 “以不變應(yīng)萬變”的實(shí)時管理與決策.
本文的主要 目的是研究、發(fā)展和完善平行區(qū)塊鏈 的理論方法與關(guān)鍵技術(shù)體系.該體系致力于通過充分利用互聯(lián) 網(wǎng)開源情報(bào)大數(shù)據(jù)和新興的知識 自動化手段[" ，結(jié)合人工智能前沿的 ACP 方法、平行學(xué)習(xí)和平行動態(tài)規(guī)劃等計(jì)算模式【 以平行智能方法論為基礎(chǔ)，制造面 向各類應(yīng)用場景的、算法和智 能 合 約驅(qū) 動 的 “平 行 區(qū) 塊鏈 ”;進(jìn) 而 基于 特 定 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 、交互機(jī)制與共識協(xié)議實(shí)現(xiàn)各類 “平行區(qū)塊鏈” 智 能系統(tǒng)或平臺;最 終實(shí)現(xiàn)大規(guī)模分布式節(jié)點(diǎn)的群集與涌現(xiàn)驅(qū)動的 “平行區(qū)塊鏈”智能生態(tài)系統(tǒng)，建立理論 、技術(shù)、應(yīng)用和生態(tài) 的完整鏈條，實(shí)現(xiàn) 區(qū)塊鏈與平行智能深度耦合的區(qū)塊鏈平行實(shí)驗(yàn)與決策模式，為區(qū)塊鏈技術(shù)在交通 、農(nóng)業(yè) 、健康、教育和金融等社會經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的重大決策奠定新的理論與方法基礎(chǔ) .
本文組織結(jié)構(gòu)如下：第 1節(jié)闡述平行 區(qū)塊鏈的概念框架;第 2節(jié)探討平行區(qū)塊鏈 的基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵問題 、研究方法與平臺架構(gòu);第 3節(jié)討論和辨析平行區(qū)塊鏈在三個不 同層次上的內(nèi)涵及其異同之處：第 4 節(jié)總結(jié)本文并提 出未來的研究方 向.
1 平行 區(qū)塊鏈 的概念框架
一 般說來，區(qū)塊鏈可 以狹義地定義為一種按照時間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊 以鏈條 的方式組合成特 定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、并 以密碼學(xué)方式保證不可篡改和 不可偽造的去中心化共享總賬 fDecentralizedsharedledger).該賬本可 以安全地存儲簡單的、有先后關(guān)系 的、能在系統(tǒng) 內(nèi)驗(yàn)證 的數(shù)據(jù).相對應(yīng)地，廣義 的區(qū)塊鏈則是 由數(shù)據(jù)鏈路 、通信網(wǎng)絡(luò) 、共識算法 、激勵機(jī)制、智能合約和應(yīng)用場景等要 素共 同組成 的新技術(shù)框架 、以及 由此衍生 出的新興產(chǎn)業(yè)和生態(tài)系統(tǒng).這種新技術(shù)框架 能夠利用加密鏈?zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)來驗(yàn) 證與存儲數(shù)據(jù)、利用分 布式節(jié)點(diǎn)共識算法來 生成和更新數(shù)據(jù) 、利用 自動化腳本代碼 (智能合約)來編程和操作數(shù)據(jù)，是一種全新的去中心化基礎(chǔ)架構(gòu)與分布式計(jì)算范式【22].
由此可見，區(qū)塊 “鏈”本身僅僅是數(shù)據(jù)存取的客觀載體和表現(xiàn)形式，更為本質(zhì)和復(fù)雜的是區(qū)塊鏈 背后 由各 節(jié)點(diǎn)、各要素深度耦合與相互反饋而構(gòu)成 的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng).因此，平行區(qū)塊鏈不是多條相互獨(dú)立的區(qū)塊鏈 的簡單疊加與 互動，而是 以一種 “人機(jī)結(jié)合、虛實(shí)一體”的方式、通過人工區(qū)塊鏈系統(tǒng)與實(shí)際區(qū)塊鏈系統(tǒng)的協(xié) 同演化與平行反饋來實(shí)現(xiàn) 區(qū)塊鏈系統(tǒng)建模、預(yù)測與引導(dǎo)的新型研究框架.
平行 區(qū)塊鏈的概念框架如 圖 1所示，其核心思想是基于 ACP 方法來 實(shí)現(xiàn) 區(qū)塊鏈系統(tǒng) 的建模、實(shí)驗(yàn)與決策，即：利用人工系統(tǒng) (A)方法建立與實(shí)際區(qū)塊鏈系統(tǒng)相對應(yīng) 、能夠 反映實(shí)際系統(tǒng)的狀態(tài)與演化規(guī)律的人工區(qū)塊鏈系統(tǒng);利用計(jì)算實(shí)驗(yàn) (C)方法，在人工系統(tǒng)中對實(shí) 際區(qū)塊鏈系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 、分析和評估，從而掌握實(shí)際區(qū)塊鏈系統(tǒng)在各種可能場景下的演化規(guī)律;利用平行執(zhí)行 (P)方法，通過人工系統(tǒng)和實(shí)際系統(tǒng) 的平行 執(zhí)行與協(xié)同演化，實(shí)現(xiàn)對實(shí)際區(qū)塊鏈系統(tǒng)的管理和控制.
具體說來，平行區(qū)塊鏈技術(shù)通過綜合考慮物理、網(wǎng)絡(luò)和社會三元空 間的各種復(fù)雜因素，采用理論建模、經(jīng)驗(yàn)建模和數(shù)據(jù)建模有機(jī)結(jié)合的方法，建立與實(shí)際區(qū)塊鏈系統(tǒng) “伴 生”的一個或多個人工 區(qū)塊鏈系統(tǒng).實(shí)際區(qū)塊鏈系統(tǒng)中因缺乏有效的建模、實(shí)驗(yàn)和評估手段而 引發(fā) 的問題，可 以在人工區(qū)塊鏈系統(tǒng) 中構(gòu)建相對應(yīng) 的實(shí)驗(yàn)場景，通過對于區(qū)塊鏈系統(tǒng)個體 f如礦 工節(jié) 點(diǎn)或 交易節(jié) 點(diǎn))特 征與行為 的準(zhǔn)確建模，以自底 向上 的涌現(xiàn)方式實(shí)施大量的計(jì)算 實(shí)驗(yàn)，模擬并 “實(shí)播”區(qū)塊鏈系統(tǒng)的各種狀態(tài)與發(fā)展特性，從而輔助推理和預(yù)測實(shí)際區(qū)塊鏈系統(tǒng)各核心要素在常態(tài)和非常態(tài)情況下 的演化規(guī)律與相互作用關(guān)系;實(shí)際區(qū)塊鏈系統(tǒng)在其整個生命周期內(nèi)與人工區(qū)塊鏈系統(tǒng)協(xié)同演化，二者通過特定的平 行交互機(jī)制與協(xié)議相互連接，在數(shù)據(jù) 、模 型、場景和決策等要素的實(shí)時同步基礎(chǔ)上，通過 人工系統(tǒng)中 “W hat—if”形式 的場景推演和實(shí)驗(yàn)探索，實(shí)現(xiàn)對各 自未來狀態(tài)的 “預(yù)估”及其相互 “借鑒”，并相應(yīng)地調(diào)節(jié)各 自的控制與管理方式.
平行區(qū)塊鏈 的核心優(yōu)勢在于其 能夠有效實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與培 訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)與評估、以及管理與控制.
11學(xué)習(xí)與培訓(xùn)：新興的區(qū)塊鏈技術(shù) 已經(jīng)衍生出巨大 的市場培育和技術(shù)培訓(xùn)需求.一般來說，學(xué)習(xí)者隨著對 區(qū)塊鏈技術(shù) 由淺入深 的熟悉和掌握，勢必會經(jīng)歷由離線到在線 、由鏈下到鏈上的演進(jìn)過程：而鏈上的在線操作一方面可 能為真實(shí)區(qū)塊鏈系統(tǒng)帶來安全性風(fēng)險(xiǎn)，另一方面也可能 由于執(zhí)行特定操作 f如執(zhí)行鏈上代碼)產(chǎn)生實(shí)際成本;平行區(qū)塊鏈則可 以安全、靈活和低成本方式實(shí)現(xiàn)場景化甚至游戲化的學(xué)習(xí)與培訓(xùn)過程;平行 區(qū)塊鏈可在真實(shí)區(qū)塊鏈 系統(tǒng) 的基礎(chǔ)上，根據(jù)特 定學(xué) 習(xí) 目標(biāo)來實(shí)例化一個或多個人工區(qū)塊鏈 系統(tǒng)，通過人工與實(shí)際系統(tǒng)的適 當(dāng)連接組合，使得學(xué) 習(xí)者在人工系統(tǒng) 中快速掌握 區(qū)塊鏈系統(tǒng)的各項(xiàng)操 作及其可 能的效果，并量化考 核學(xué)習(xí)與培訓(xùn) 的實(shí) 際效 果.
21實(shí)驗(yàn)與評估：真實(shí)區(qū)塊鏈系統(tǒng)通常由于成本、安全和法律等原因而無法進(jìn)行某些重要 的破壞性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性 實(shí)驗(yàn)，平行 區(qū)塊鏈則可 以計(jì) 算實(shí)驗(yàn) 的方式實(shí)施這些實(shí)驗(yàn)，從而為量化評估區(qū)塊鏈系統(tǒng)性能、實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈要素創(chuàng)新提供決策依據(jù)。例如，通過在一個模擬真實(shí)系統(tǒng)的人工區(qū)塊鏈和 多個不同配置的人工區(qū)塊鏈 中同時實(shí)施各類 “壓力”實(shí)驗(yàn)、“極 限”實(shí)驗(yàn)和 “攻擊”實(shí)驗(yàn)，可 以在測試評估真實(shí)區(qū)塊鏈的安全性 能的同時，搜索能夠有效抵御此類破壞性攻擊的區(qū)塊鏈優(yōu)化配置：此外，平行區(qū)塊鏈可有效支持類似 “Tradingagentcompetition[0]”模式 的開源實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新，其基本思路是根據(jù)特定需求 定義合適 的實(shí)驗(yàn)場景和 目標(biāo)，構(gòu)建相應(yīng)的人工區(qū)塊鏈系統(tǒng)環(huán)境、固定某些 區(qū)塊鏈控制變量的同時向社會公眾或科研人員開放若干 實(shí)驗(yàn)變量 f例如共識機(jī)制、激勵機(jī) 制等)，通過競賽或者眾包等形式、匯集集體智慧實(shí)現(xiàn)特 定實(shí)驗(yàn)變量的評估與優(yōu)化，從而推動 區(qū)塊鏈技術(shù)的創(chuàng) 新和 發(fā)展 .
3)管理與控 制：平行 區(qū)塊鏈 可 以作為政府 機(jī)構(gòu)和行業(yè)組織實(shí)施宏觀監(jiān)管與趨勢預(yù)測 的 “平行沙盒”，以虛實(shí)結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)的管理與控制.一方面，區(qū)塊鏈領(lǐng)域涌現(xiàn)出的新技術(shù)、新模式和新業(yè)態(tài)可首先在一個或多個盡可能逼近實(shí)際狀態(tài)的人工區(qū)塊鏈系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)、測評和完善，達(dá)到特定監(jiān)管 目標(biāo)和性能要求后方可應(yīng)用于實(shí)際區(qū)塊鏈系統(tǒng)，從而以 “人工逼近實(shí)際”的方式實(shí)現(xiàn)平行沙盒的 “孵化”功能：另一方面 實(shí)際區(qū)塊鏈系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn) 的新問題 、新需求和新趨勢也可 以實(shí)時導(dǎo)入人工區(qū)塊鏈系統(tǒng)，通過人工系統(tǒng)中大量的計(jì)算實(shí)驗(yàn)和搜索尋優(yōu)，獲得最優(yōu)化 的新解決方案，并據(jù)此引導(dǎo)實(shí)際區(qū)塊鏈系統(tǒng)的發(fā)展和演變，從而以 “實(shí)際逼近人工”的方式實(shí)現(xiàn)平行沙盒的 “創(chuàng)新”功能.
2 平行區(qū)塊鏈的研究框架
簡言之，區(qū)塊鏈的核心特點(diǎn)是基于分布 式共識和鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的多智能體系統(tǒng).一方面，區(qū)塊鏈共識是多智能體社會網(wǎng)絡(luò) 中的大規(guī)模群體協(xié)調(diào)與協(xié)作過程.受經(jīng)濟(jì)激勵等因素影響，共識過程中存在著高度不確定性 fUncertainty)的心理與行為 f如 自私挖礦 、惡意粉塵攻擊等)、高度多樣化 (Diversity)的共識機(jī)制與策略、以及高度復(fù)雜化 fComplexity)的智能體競爭與合作博弈.這是 由 “人”參與而為區(qū)塊鏈帶來 的社會復(fù)雜性;另一方面，區(qū)塊鏈 的鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)集成 了多種特殊技術(shù)處理 以實(shí)現(xiàn)安全可信和不可篡改等特性，例如時問戳 、Hash運(yùn)算、密碼學(xué)算法和去中心化的 P2P 網(wǎng)絡(luò)等.這是區(qū)塊鏈在技術(shù)層面上原生的工程復(fù)雜性.由此可見，區(qū)塊鏈系統(tǒng)是典型的 “人在環(huán)路中”、兼具社會復(fù)雜性與工程復(fù)雜性的復(fù) 雜系 統(tǒng).
不確定 、多樣化和復(fù)雜性特征 fUDC)使得基于機(jī)理分析的傳統(tǒng)理論與方法難 以直接應(yīng)用于區(qū)塊鏈系統(tǒng)研究，必須通過實(shí)驗(yàn)方法來解決.然而，由于 “人”的心理、行為和策略性交互博弈等復(fù)雜因素的引入，研究和優(yōu)化區(qū)塊鏈系統(tǒng)的本質(zhì) 困難是在很難甚至無法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的情況下，如何定量、實(shí)時地對區(qū)塊鏈系統(tǒng) 內(nèi)部的行為、機(jī)制、策略、結(jié)構(gòu)等要素進(jìn)行建模 、分析和評估.本質(zhì)上，這就是應(yīng)對 “建模不可建模者”、“預(yù)測不可預(yù)測者”和 “決策不可決策者” 的 矛盾 .平 行 智 能是 解 決這 一 本質(zhì) 矛 盾 的有效 理 論和方法.本節(jié)將詳細(xì)闡述平行區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)理論、研究問題 、以及研究方法和平 臺體系.
2.1 基礎(chǔ) 理論
平行 智能理論是復(fù)雜 自適應(yīng)系統(tǒng)理論和復(fù)雜性科學(xué)在新時代 CPSS復(fù)雜環(huán)境下的邏輯延展和創(chuàng)新，是 實(shí) 際 與人 工相 結(jié) 合 、整體 與 還 原 相 結(jié)合 、定 性 與定量相結(jié)合 的新型研究范式.基于平行智能理論 的平行區(qū)塊鏈研究主要解決如下三個關(guān)鍵 問題：
研究問題 1.區(qū)塊鏈復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng) 的整體建模與還原建模的有機(jī)集成與統(tǒng)一
復(fù)雜系統(tǒng)的整體建模與還原建模是既對立又統(tǒng)一 的兩種研究方法，前者強(qiáng)調(diào)宏觀系統(tǒng)層面的高層涌現(xiàn)與演變規(guī)律，而后者則注重微觀個體層面的特征刻 畫與行 為交互.平行區(qū)塊鏈理論必須將二者有機(jī)結(jié)合.一般說來，區(qū)塊鏈 (特別是公有鏈)系統(tǒng)通常包含大量的個體參 與者，例如挖礦節(jié)點(diǎn)、交易節(jié)點(diǎn) 、礦池等.這些參與者通過區(qū)塊鏈 網(wǎng)絡(luò)相互連接，并遵循特定交互協(xié)議和共識算法共 同維護(hù)和更新數(shù)據(jù)鏈條.因而，必須首先針對大量個體參 與者節(jié)點(diǎn)進(jìn)行微觀層面的還原建模，全面 、精準(zhǔn)地刻畫參與者的靜態(tài)特征 、動態(tài)行為及其交互機(jī)制.還原建模越精準(zhǔn) 、粒度越細(xì)，則后續(xù)整體建模 的復(fù)雜度越高，但獲得 的高層涌現(xiàn)與演變規(guī)律更為準(zhǔn)確可信.因此，區(qū)塊鏈 系統(tǒng)建模必須有機(jī)地集成兩種研究方法，兼顧還原建模粒度和整體建模復(fù)雜度、并尋求二者 的最優(yōu)均衡 .
研究問題 2.“人在環(huán)路 中”的區(qū)塊鏈計(jì)算實(shí)驗(yàn)與 預(yù)測解 析
受經(jīng)濟(jì)成本 、技術(shù)條件和法律法規(guī)等因素的制約，區(qū)塊鏈領(lǐng)域 的新思想和新技術(shù)很難直接應(yīng)用于實(shí)際區(qū)塊鏈系統(tǒng)，這也是 目前許 多比特 幣改進(jìn)提議 fBitcoinimprovementproposal，BIP)仍然處于提出和草 案狀 態(tài) 、無 法真 正激 活和落 地 的主要 原 因.利用計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法來測試其可行性 、評估其效率和效果是解決該 問題的有效途徑，其關(guān)鍵研 究問題在于：區(qū)塊鏈系統(tǒng)并不是 由可控制和可預(yù)測 的簡單工程技術(shù)構(gòu)成的 “牛頓系統(tǒng)”，而是 “人在環(huán)路中”、人和社會因素深度影響系統(tǒng)行為規(guī)律、具有 自我實(shí)施特征的 “默 頓 系統(tǒng)”[24-25].因此，區(qū)塊 鏈 實(shí)驗(yàn) 不能局 限于比特 幣測試 網(wǎng)絡(luò)這類 以盡可能 “仿真”為 目的的實(shí)驗(yàn)場景與環(huán)境，而是應(yīng)該基于各類實(shí)際或虛擬 的計(jì)算實(shí)驗(yàn)場景 、利用 自適應(yīng)演化算法、平行學(xué) 習(xí)等算法來驅(qū)動實(shí)驗(yàn)，從而觀察和量化評估各類參數(shù)配置、新技術(shù)方案和體系架構(gòu)等在不 同實(shí)驗(yàn)場景下的效果性能，并預(yù)測其演變規(guī)律.
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