發布時間：2020-04-01所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 技術創新是社會與經濟發展的核心驅動力.繼以大數據、云計算、物聯網和移動互聯網為代表的信息技術時代之后，新興的區塊鏈技術和知識自動化有望成為正在到來的智能技術時代的新動能和新引擎，并在金融、經濟、科技和政務等諸多領域產生顛覆性變革. 1區塊鏈：
技術創新是社會與經濟發展的核心驅動力.繼以大數據、云計算、物聯網和移動互聯網為代表的信息技術時代之后，新興的區塊鏈技術和知識自動化有望成為正在到來的智能技術時代的新動能和新引擎，并在金融、經濟、科技和政務等諸多領域產生顛覆性變革.
1區塊鏈：理想與現實的博弈、
近兩年來，區塊鏈技術的發展和普及呈現出爆發式增長態勢，其速度之快超出許多專家學者的預期.2015年，區塊鏈的關注者仍局限于少數比特幣愛好者;2016年7月，區塊鏈技術已經快速攀升到Gartner技術成熟度曲線的頂端，即過高期望峰值期(Peakofinflatedexpectations);基于區塊鏈技術的智能合約(Smartcontract)和智能資產(Smartasset)技術也處于該曲線中的快速上升期.2016年末，國務院印發“十三五”國家信息化規劃，明確指出要加強區塊鏈等技術的基礎研發和前沿布局，正式從國家科技戰略層面肯定了區塊鏈的技術與社會價值;各國中央銀行也高度重視區塊鏈技術，通過借鑒研究或直接應用區塊鏈來設計各自的法定數字貨幣.市場層面上，以區塊鏈為底層技術的加密貨幣價格持續上漲，總市值已經突破1000億美元，最具代表性的比特幣單價已超過3000美元.幣價上漲的背后，反映出市場對區塊鏈技術日益高漲的熱情和對其發展前景的持續看好.
作為一種全新的去中心化基礎架構與分布式計算范式，區塊鏈技術能夠為自動化和智能化相關產業的發展奠定堅實的數據安全和信任基礎，助力打造去中心化、安全可信和可靈捷編程的智能產業新生態[1』.更為重要的是，區塊鏈代表著新興智能技術對于傳統社會組織和運作方式的一種顛覆性變革和挑戰，是邁向具有“平等自由、共識共治、公開透明”鮮明特色的新產業形態的一次極有意義的嘗試.這些特色主要體現在區塊鏈的三個本質性技術特征：
首先，區塊鏈采用去中心化的組織方式，系統中不存在自上而下的中心化或層級結構的管理與控制，而是通過自下而上的、網絡節點之間的微觀交互和競爭博弈來實現宏觀系統的自適應組織和高層涌現.這種組織方式代表著系統結構和計算模式在其分合循環與演變過程中，由完全中心化模式向完全去中心化模式的演進，因而體現出“平等和自由”的技術特色.
其次，區塊鏈技術采用基于共識的數據更新機制.新生成的數據必須獲得全部或大多數節點驗證通過后，才能寫入由全體區塊鏈節點共同維護的共享賬本，因而極難篡改和偽造.這也是區塊鏈技術形成去中心化信任的重要基礎.區塊鏈采用共識競爭的方式確定節點記賬權限、按照概率或算力/權益比例來選擇記賬節點，一定程度上避免了中心節點對共享賬本的控制，因而體現出“共識和共治”的技術特色.
第三，區塊鏈系統采取建立在隱私保護基礎上的公開數據讀取方式.區塊鏈系統數據受密碼學技術保護，且帶有不同程度匿名性，但數據在寫入區塊前需全體節點驗證，寫入后也可以零成本方式向全體節點公開查詢，從而有助于消除信息優勢、降低系統節點的信任成本，因而體現出“公開和透明”的技術特色.
由此可見，區塊鏈的上述技術特征實際上更適用于“烏托邦”式的社會形態和應用場景，而這與現實社會的內在運行規律勢必存在著根本性的矛盾和沖突，因而極有可能限制區塊鏈技術的應用場景和范圍，并在一定程度上阻礙區塊鏈技術的發展.學術研究和產業實踐相關人員已經開始思考甚至質疑“現實社會是否真正需要這三個特點的區塊鏈技術?”這無疑是區塊鏈技術引發的一次理想與現實的博弈，而此博弈目前的“均衡狀態”則是激進的區塊鏈新技術向傳統技術的妥協與折中，并由此衍生出諸多針對現實應用場景的、融合傳統技術的區塊鏈解決方案.
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例如，與中心化集權體制的計算模式相比，去中心化的區塊鏈分權體制雖然有著更好的魯棒性和安全性，但不可避免地會導致其共識控制的效率低下，因而這種“失控”狀態的區塊鏈系統目前尚難以全面應用于類似金融系統等關系國計民生的重要領域.為此，多中心化甚至完全中心化的聯盟鏈和私有鏈相繼出現，旨在通過削弱系統的去中心化程度來增強區塊鏈“主權”的控制能力.目前，這些形態的區塊鏈技術正在快速發展，并涌現出以超級賬本fHyperledger1等為代表的相對成熟的企業級應用解決方案.然而，這類針對特定應用需求改造后的區塊鏈技術是否還是真正的“區塊鏈”目前仍然尚存爭論.
再如，區塊鏈系統強調全體節點的共識并以此維護歷史數據的不可(或極難)篡改性，這種基于集體智慧的民主共治思想和價值觀通常會在節點決策失誤或歷史數據存在問題時陷入窘境.2016年6月，基于區塊鏈技術的以太坊眾籌項目TheDAO由于其智能合約存在重大缺陷而遭受攻擊，以太坊社區在是否維護“區塊鏈數據不可更改”這一本質特征的爭論中未能達成共識，通過硬分叉方式形成兩條獨立運行的區塊鏈.這次分叉無疑是區塊鏈理想向現實妥協的例證.
最后，區塊鏈技術公開和透明的特點使其特別適合精準扶貧、慈善捐款等政務領域.然而，對于強調隱私保護和通過構筑信息優勢獲利的商業領域來說，區塊鏈可能并非最佳解決方案
.綜上所述，區塊鏈被產業界視為引發第四次產業革命的核心要素之一，其技術特色、發展前景乃至對現實社會帶來的深刻影響都已經獲得廣泛認可.然而迄今為止，區塊鏈的“殺手級應用”仍然是比特幣和以太坊等局限于純虛擬經濟體系的加密貨幣，現實社會中解決實際需求的區塊鏈系統雖為數眾多、百花齊放，但均是小規模探索和嘗試，成功者寥寥無幾.毫無疑問，區塊鏈與生俱來的革命性技術特色所引發的理想與現實的博弈正在成為限制其從虛擬走進現實的鴻溝.如何充分利用區塊鏈的新技術特色，發掘適合區塊鏈技術的現實場景，并從區塊鏈底層的數據結構、密碼學技術、通信網絡、共識博弈、經濟激勵和可編程合約等方面取得突破和創新，促使區塊鏈技術真正落地，是目前學術界和產業界共同的任務.
2知識自動化：從UDC到AFC
與區塊鏈技術類似，知識自動化也是近年來隨著智能技術的快速發展而誕生的熱點研究領域.一般而言，區塊鏈是知識自動化的重要基礎和關鍵技術之一，能夠在底層數據層面保障知識自動處理流程的安全性、去信任性與不可f或極難)篡改性;知識自動化則在此基礎上為基于數據的知識產生、傳播、獲取、分析和影響方式帶來重要而深刻的變革，促使我們從物理世界的工業自動化，走向面向數據和CyberSpace的知識自動化[2】.為此，本專刊同時面向區塊鏈和知識自動化兩個研究領域征文，以期促進相關領域理論、方法、技術與應用研究的深入開展.
近年來，現實世界與虛擬社會融合發展的態勢日趨明顯，使得現代社會在物理、心理和虛理空間(Cyberspace)均呈現出深度耦合與強力反饋的態勢，形成各種具有不確定性、多樣性和復雜性特征的信息一物理一社會系統fCyber—physical—socialsystems，CPSS);新形勢下，海量數據處理與深度知識解析成為新常態，傳統的專家系統等高度依賴專家智慧的知識處理方式已經難以為繼，自動化和智能化的知識處理成為必由之路.CPSS環境下，社會與人的因素的引入，更使得社會復雜系統由可全面觀察、可精確預測和可主動控制的“牛頓系統”，演進為“人在環路中”、兼具高度社會復雜性與工程復雜性的“默頓系統”_3J.正如工業時代中物理空間需要“實”的工業自動化一樣，目前的知識時代或者“智業”時代自然需要虛擬網絡和社會空間中“虛”的知識自動化.
在此背景下，本文作者王飛躍教授最早撰文提出知識自動化這一嶄新的領域_4J.指出實現知識自動化的主要途徑之一是研究數據驅動的描述智能(Descriptiveintelligence)、實驗驅動的預測智能(Predictiveintelligence)以及互動反饋的引導智能(Prescriptiveintelligence1，通過“描述一預測一引導”三位一體形成的平行智能，實現從具有不確定性(Uncertainty)、多樣性(Diversity)和復雜性fComplexity)特征的CPSS系統向靈捷(Agile)、聚焦(Focus)和收斂(Convergent)的智能系統的轉化，即從UDC邁向AFC.
知識自動化是處理面向CPSS的復雜系統的新研究框架，其研究范疇涵蓋知識處理流程中的獲取、驗證、建模、解析、實驗、實施、反饋和影響力評估等諸多環節，是新IT技術的集合.實際上，目前人工智能領域新興的熱點方法生成對抗網絡fGenerativeadversarynetworks，GAN1就是知識自動化研究體系的關鍵技術之一，是沒有引導功能的平行智能的一種實施方式【5]I
特別地，區塊鏈驅動的智能合約也是實現知識自動化的技術之一.智能合約本質上并不局限于區塊鏈保障實施的現實世界的合同條文，而可以是更為靈活的預定義的“IF—THEN”類型的條件響應規則，可由區塊鏈節點確認后自動實施.該特點對于研究和約簡CPSS系統復雜性具有十分重要的意義.從博弈角度講，“人在環路中”的社會復雜性很大程度上源自于人在協調與協作過程中普遍存在著空頭威脅、相機行動甚至事后抵賴等不確定因素;傳統博弈論研究基于理性人假設，通過博弈剪枝來消除不可置信的威脅等人為因素，這在有限理性甚至非理性的現實世界中可能并不適用.不可更改和自動執行的智能合約技術則可以在技術層面上最大程度地降低甚至消除這些由人導致的社會復雜性，將不可置信的空頭威脅轉變為可置信的、自動執行的承諾，從而有助于將不確定的動態博弈規約為可預測的靜態博弈、將默頓系統規約為牛頓系統，最終提高社會協調與協作的效率.
3未來發展趨勢：平行區塊鏈
近兩年來，區塊鏈和知識自動化技術已經引起高度重視與廣泛關注，大量行業聯盟、咨詢機構和創業公司如雨后春筍般涌現出來，學術組織也密集探討其發展趨勢.
2017年4月，第一屆區塊鏈與知識自動化國際研討會fThe1stInternationalSymposiumonBlockchainandKnowledgeAutomation，ISBKA)在美國丹佛大學成功召開，旨在探討區塊鏈與知識自動化領域的熱點問題和前沿技術進展.會上，本文作者王飛躍教授作了“ParallelBlockchain：Con—cept，TechniquesandApplications”主旨報告，首次提出并解讀了“平行區塊鏈”的概念、技術及其在交通、健康和農業等領域的應用實踐[6】.報告指出，以比特幣區塊鏈為典型代表的區塊鏈和分布式賬本技術本質上是一種新型的數據結構和系統架構，能夠實現去中心化、去信任、安全可靠的描述智能;而未來以“人機結合、虛實一體”為典型特征的智能社會系統，更多地是需要基于預測智能和引導智能的實驗、分析與決策【7].平行區塊鏈技術即是平行管理與控制理論方法與區塊鏈技術的有機結合，致力于通過實際系統與人工系統的“鏈上”平行互動與協同演化，為目前的“描述性”區塊鏈技術增加計算實驗與平行決策功能，從而更好地服務于未來的智能社會系統.由此可見，通過區塊鏈與知識自動化技術的深度融合，實現從目前的源自比特幣的區塊鏈、智能合約和深度學習技術，演進到未來基于ACP方法的平行區塊鏈、平行動態規劃[】、“描述一預測一引導”平行智能【0，是區塊鏈技術驅動的智能產業的必然發展趨勢.
4專刊論文概覽
為促進國內區塊鏈和知識自動化技術的研究，我們特組織本專干U，針對區塊鏈技術的數據安全與加密機制、信任產生機理、分布式協調與博弈機制，以及大數據和知識的自動化與智能化實時采集、深度分析與靈捷交互等具有重要研究價值和實踐意義的基礎問題，面向國內研究者征文.本次專刊共收到26篇稿件.應該說，在被稱為“區塊鏈元年”、國內學術研究尚處于萌芽狀態的2016年，能夠收到這么多稿件是出乎專刊客座編輯的意料之外的.經同行評議，我們共收錄了其中的l1篇稿件，研究內容涉及到比特幣、共識博弈、智能合約等基礎研究;區塊鏈在能源、醫療等領域的應用研究;以及知識自動化領域的自動問答、深度/增強學習、專家知識系統和協同過濾等理論方法研究.
目前，區塊鏈和比特幣領域的研究尚處于起步階段，特別是相關主題的知識結構定量化研究尤為缺乏.為此，由華南理工大學李牧南等撰寫的《區塊鏈和比特幣相關主題的知識結構分析：共被引和耦合聚類分析視角》致力于對區塊鏈和比特幣的知識結構進行深入分析，發現其知識基礎和潛在的研究前沿，為后續相關研究提供有價值的參考.該文基于WebofScience數據庫，用主流的文獻計量方法和CiteSpace工具組合，對相關文獻進行了描述性統計分析、共被引聚類分析、文獻耦合聚類分析和主題詞共現分析，從多種維度探討了區塊鏈和比特幣相關主題的知識結構：不僅從定量的角度反映出區塊鏈和比特幣領域研究的近況，同時結合定量分析結果進行了概括的定性描述，從一定程度上對本領域的知識基礎和研究前沿進行了刻畫.本文旨在促進新興科學主題的交叉和知識擴散，對未來區塊鏈和比特幣的相關研究具有一定的參考價值.
浙江師范大學唐長兵撰寫的(PoW共識算法中的博弈困境分析及優化》探討了區塊鏈系統的共識算法這一核心問題，主要從策略博弈角度來研究如何在區塊鏈系統中高效地達成共識，即礦工們在開放礦池中應如何選擇合作或攻擊行為.該文針對工作量證明(Proofofwork，PoW)類共識算法中存在的“囚徒困境”問題，基于博弈均衡理論分析了PoW共識過程中礦工策略選擇的純策略及混合策略納什均衡存在條件.文章采用了近年來新興的零行列式(Zerodeterminant，ZD)策略方法來優化“囚徒困境”中的礦工策略，使得系統收益達到最大化，并通過數值仿真對算法的有效性進行了驗證.本文從理論研究角度對共識算法的設計提供了新的思路和方法，并從實踐應用角度對區塊鏈系統的資源優化提供了積極的參考和支持.
智能合約隨著區塊鏈技術的強勢崛起而獲得突破性進展并應用于眾多領域，使得鏈上合約代碼信息與日俱增.龐大的智能合約數量使得用戶從中選擇自己需要的服務變得十分困難，如何管理與組織海量智能合約代碼的需求尤為迫切.構建智能合約的自動分類系統無疑是解決該問題的有效方案.然而，傳統的文本分類算法一般基于人工定制的特征來實現分類，存在難以跨領域分類和特征稀疏等問題.浙江大學黃步添等撰寫的《基于語義嵌入模型與交易信息的智能合約自動分類系統》認為，以詞嵌入模型為代表的神經網絡算法可以有效解決上述問題，并以以太坊平臺的智能合約為例，提出了一種基于語義嵌入模型與交易信息的智能合約自動分類系統;通過用詞嵌入模型對智能合約代碼的語義信息建模，并且用智能合約的交易信息來更深入地理解智能合約的邏輯行為最后用神經網絡來組合兩方面的信息輸出最終的類標簽概率分布.本文實現了一個智能合約的瀏覽器與智能合約的檢索系統，實驗結果顯示該系統取得了超出基準算法的分類效果，具有良好的應用前景.
應用研究方面，大規模分布式智能電力能源系統是區塊鏈的熱點應用領域之一.美國丹佛大學張俊等撰寫的《運行于區塊鏈上的智能分布式電力能源系統：需求、概念、方法以及展望》致力于運用區塊鏈技術構建分布式智能能源系統，以解決傳統智能能源系統的中心化運營導致的一系列管理問題.鑒于電力能源系統的社會和技術雙重屬性，運用區塊鏈實現運營的過程中需要構建不同的區塊鏈來描述和建模不同的屬性，由此本文提出了一個“區塊鏈群”的實現方式以及依存于其上的各類運行機制.不同層次和功能的區塊鏈群基于區塊鏈技術、分布式文件服務技術、分布式電力系統分析與管理技術等進行自我組織、相互協助，最終構建一個分布式自主的電力能源運行系統，通過頻繁而深度的計算與交互衍生出系統智能，并期望其能帶來穩定、可靠、有效的電力能源生產、傳輸與消費.本文所提出的區塊鏈群的概念是對未來的平行區塊鏈管控技術的有益探索.
醫療健康是區塊鏈技術的另一熱點應用領域.在當前醫療健康數據共享機制下，病人、醫生以及研究人員在訪問和共享醫療數據時受到嚴格的限制，這一過程需要花費大量的資源和時間用于權限審查和數據校驗，卻不能杜絕數據篡改、數據傳輸不安全等問題，從而嚴重阻礙了智慧醫療和醫療大數據的發展;醫療數據的校驗、保存和同步成為亟待解決的一大難題.北京郵電大學薛騰飛等撰寫的《基于區塊鏈的醫療數據共享模型研究》提出了一個基于區塊鏈的醫療數據共享模型，利用區塊鏈技術幫助病人、醫生以及研究人員實現快速安全的認證權限、安全便捷的數據訪問和分享.該模型基于改進的授權股份證明(Delegatedproofofstake，DPOS)共識機制，建立有效、去中心化、靈活的共享機制：同時利用代理重加密機制來實現對醫療數據的訪問控制和共享，可望為目前在隱私與安全、醫療數據濫用和詐騙、用戶參與度、互操作性、可訪問性、數據完整性等方面存在的問題提供有效的解決方案.
知識自動化研究領域中，自動問答技術隨著人工智能、大數據、移動互聯網和個人攜帶智能設備的快速發展而獲得廣泛關注.中國科學院自動化研究所曾帥等撰寫的《面向知識自動化的自動問答研究進展》認為，新智能技術時代中，自動問答的技術形態和應用場景正在經歷深刻變化，使得用戶的行為與需求模式也發生了極大的變化.在自動問答系統發展的前兩個階段f即，數據庫自然語言接口、以信息檢索為中心的階段)，其本質是對已有信息的檢索，因此回答問題的能力受限于信息的完備性：而將信息升華為知識，實現知識自動化才可以賦予自動問答系統像人類一樣的思考能力，對虛擬空間的大數據進行深度的開發和智力挖掘.該文回顧了自動問答領域的發展歷史，按照知識表示方法的不同，對近年來的自動問答系統進行分析和總結，并介紹了典型英文和中文系統應用、以及自動問答系統的主要評估方法.可以看出，雖然當前還沒有自動問答系統可以達到用戶理想的狀態，它已經在朝著智能化、個性化的知識機器人發展.
深度學習是知識自動化的代表性技術之一.2016年，基于深度學習技術的AlphaGo以4：1的比分戰勝韓國棋手李世石，隨后在網絡圍棋平臺上以60連勝的優勢戰勝眾多人類棋手，預示著以自我博弈、深度強化學習和虛實互動等為典型特征的知識自動化將成為新常態，這與復雜系統與人工智能研究中的平行管理思想不謀而合.中國科學院自動化研究所秦蕊等撰寫的《基于深度強化學習的平行企業資源計劃》將深度強化學習應用于企業管理(Enterpriseresourceplanning，ERP)，提出了基于深度強化學習的平行ERP3.0研究框架，來解決知識自動化時代復雜企業ERP所面臨的不確定性、多樣性和復雜性困難，實現了企業ERP中大數據、知識與人三者之間的動態閉環反饋及實時交互.ERP3.0概念的提出為企業ERP的發展提供了新的建設思路，開啟了平行企業ERP時代.
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