区块链赋能环境领域应用创新的思考

-2020年实习生技能提升第四课-

区块链赋能环境领域应用创新的思考

生态环境部环境规划院气候变化与环境政策研究中心

主讲人：王浩

北京亦庄国际工业互联网研究院首席数据科学家

MIT CSAIL 访问科学家

1.了解现在，预见未来

我们发现，相对于地球的历史，人类的进化是非常短暂的。 自从2016年AlphaGo与当时的世界棋王对决获胜，直到去年AlphaGo在与《星际争霸2》职业棋手的对决中再次获胜，我们发现人工智能正从各个领域进入我们的生活，而这种技术进步也促使我们思考人类发展。 如果我们站在未来人的角度来看现在，可能会发现我们生活在一个硅基世界，很多大数据、算法等都在逐渐成为人们关注的焦点。 科学家们开始思考，这个趋势会发展到什么程度，我们后续的话题会不会包括人工智能和人类的对立甚至混合。 技术的发展对我们来说既是机遇，也是挑战。 比如我们提到的区块链最早是以比特币的形式出现的，它是对当前金融体系的挑战。 投入使用是否会导致大量失业等等，无论我们如何应对，都无法阻止变革的趋势。 我们所能做的就是顺应它，但我们希望我们的位置可以是领导者和跟随者的前者。

在《G20数字经济发展合作倡议》中，数字经济是指“以数字化知识和信息为关键生产要素，以现代信息网络为重要载体，以有效利用信息通信技术提高效率和发展经济”。 “一系列经济活动是结构优化的重要驱动力”提到了生产要素的概念，但数据经济不仅是提高生产力的因素，也是改变生产关系的动力。 为了抓住数字经济的机遇，俄罗斯总统普京计划到2024年将国内用于数字经济发展的支出增加两倍； 为所有机构和家庭搭建稳定、安全的信息通信基础设施，保障数据的高速传输和存储； 政府机关、地方自治机关和组织优先使用国产软件； 同时，为确保上述目标的实现，俄罗斯将建立灵活的数字经济法律监管体系，将数字技术应用于民政事务。

那么数字经济究竟是如何构成的呢？ 在互联网中，我们关注流量如何转化并形成交易在比特币领域区块链式，存在于市场中的价值单元逐渐被数据呈现，并被数据赋能。 数据也来自价值网络，即感知和认知决策，适用于个体，但在社会中，需要不同的个体达成共识才能形成交易。 因此，共识是实现价值转移或分配的基础。 这时候，就变成了共享。 我们发现通过数据的方式，我们把互联网变成了一个价值网络。 这个价值网络如何实现成为此时的一大难题，也是区块链要解决的问题。

我们比较平台网络和价值网络，平台的功能是“3+1”，“3”包括拉动供需双方，促进互动，撮合交易双方； “1”表示实现自身利益。 上层基础结构是核心交互层，由参与者（生产者和消费者）、价值单元和过滤器组成，其中价值单元可以简单理解为产品或服务，过滤器可以根据需要匹配生产者和消费者在平台，生产者用来创造内容的工具和服务，平台运营者用来运营内容的工具和服务，平台运营者或用户用来个性化的工具和服务，消费者用来消费价值单元的工具和服务; 在价值实现层，平台通过货币将价值转化为收益。

我们可以大致把世界分为碳基世界和硅基世界。 在碳基世界的市场中，我们关注价值单元在组织中的流动性。 一个组织的效率来自于它的信息流、利益链和动员。 资源的能力和共生协同的能力导致了共生体的存在。 我们开始想象是否可以在硅基世界中嵌入治理机制来提高效率。 如前所述，在平台网络中，是通过价值传递来实现的，而这种价值传递可以直接在硅基世界中形成价值网络，而数字协同共生是价值网络的核心。 数字化协同共生有四个关键环节支撑价值网络，即价值预期、价值创造、价值评价和价值分配。

价值期望策略：价值统一策略、协同期望管理策略、协同互补策略； 价值创造战略：“主体为中心”战略、价值点汇聚战略、目标嵌套战略、集体智慧战略； 价值评价策略：协同激励策略、双向价值创造策略、个体激活策略； 价值分配策略：协同价值显式策略、协同跟踪控制策略、协同溢价分配策略

硅基世界的东西如何支撑碳基世界的东西？ 底层是信息互联网，上层是信息流。 信息不对称会形成权力，信用不会传递。 之后就是物流了。 我们可以将其中的力量数字化。 ，其次是资金流，这个系列的一部分可以通过硅基世界实现，即可编程的信息流、物流和价值流，形成一个可编程的世界，可以解决信用传递和价值网络的形成和用于金融等领域。

2. 区块链及其应用价值

2.1

比特币和区块链

中心化系统有很多弊端，包括中心可以随意发行“货币”，篡改数据； 管理员可以窃取别人的“币”，随意修改自己的金额等。但是，在“去中心化”的公共账本体系下，这些问题大可不必担心，但同时又牵扯到另外一个问题，也就是在没有人整合的情况下如何达成共识。 在点对点结构下，当每个节点对一个事物进行认证时，就相当于达成了共识，但这会带来效率。 之后，P2P（点对点）共识机制被建立来解决这个问题。 在P2P共识机制下，可以完全杜绝人为因素（共识机制）的规则，即可以在没有信任基础的情​​况下进行合作。

比特币系统背后的区块链技术包括极度哈希、非对称加密、工作量证明等，本质上是一系列技术组合（如下图）

链式数据结构

比特币中的区块链技术融合了以下五个特点，让人们开始意识到区块链技术对于资产的所有权和流通管理非常重要，可以实现在线交换价值，从而极大地改善当前的互联网结构。

2.2

区块链（Block chain）的定义及分类

(1) 区块链是一系列技术的创新组合

包括：P2P动态组网、基于密码学的共享账本、共识机制、智能合约技术等；

(2) 区块链是一个共同维护的账本系统

交易信息周期性收集并批量化，加密打包成块，联合验证后依次链接。 这是一个去中心化的公共分类账系统

（三）区块链是一种新型的互联网系统

对于各种互联网资产的分布式管理系统，可以确认在线权利，实现点对点交易。

2.3

区块链开发

2013 年，19 岁的 Vitalik Buterin 在一本名为《以太坊白皮书：下一代智能连接和去中心化应用平台》的书中首次提到了以太坊的想法，并于 2015 年完成了该系统。

以太坊是一个开源的公共区块链平台，具有智能合约功能，以及开发的编程语言和去中心化的虚拟机。

*智能合约是一种事件驱动的、有状态的、多方认可的程序，运行在可信共享的区块链账本上，可以根据预设条件自动处理账本上的资产。 它可以用计算机语言代替法律语言来记录合同条款，用程序算法代替人工仲裁和执行合同。 （下图为智能合约模型）

此外，以太坊还产生了一种代币，即“代币”。 在以太坊ERC-20标准下，每个人都可以发行自定义代币，可以代表任何权力和价值，也就是说，每个人都可以建立自己的货币体系。

近年来，区块链系统得到进一步发展。 它在比特币的基础上，进一步提高了效率，增加了容量，使原有的共识机制和去中心化更加灵活，扩展了“货币”的内涵，从而提高了处理复杂业务的能力。

同时，区块链的应用价值也越来越广泛。

习近平总书记在主持召开中共中央政治局第十八次集体学习时强调，区块链技术的集成应用在新技术创新和产业变革中具有重要作用。 要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，明确主攻方向，加大投入，着力攻克一批关键技术，加快推进区块链技术发展和产业创新。

近年来，国家对区块链的相关政策包括：

2016年10月，工信部发布《中国区块链技术与应用发展白皮书（2016年）》

2016年12月，“区块链”被列入《国务院关于印发“十三五”国家信息化规划的通知》

2017年1月，“区块链”被列入工信部《软件和信息技术服务业发展规划（2016-2020年）》

2017年8月，“区块链”写入国务院《关于进一步扩大和提升信息消费持续释放内需潜力的指导意见》

2017年10月，国务院提出研究利用区块链、人工智能等新兴技术建立基于供应链的信用评价机制

2018年3月，工信部提出推动成立全国区块链与分布式记账技术标准化委员会

2018年5月，工信部发布《2018年中国区块链产业白皮书》

3、区块链赋能各行各业

区块链可以赋能新的商业模式。 如前所述，协同共生是数字经济的核心，基于协同共生的理念建立创新的分布式商业模式。 这种新型的“分布式”商业模式是由多个自组织的、地位平等的商业利益共同体建立的新型生产关系。这种利益共享的新型经济活动行为，在主要特征上表现出多方参与、资源共享、智能协同、价值整合、模型透明、跨国界等特点，成熟的分布式业务场景要求生产资料由多方持有，产品和服务能力由多方共同构建各方，业务过程中的相互关系是平等的，产品和利益分配规则是透明的，这种模式的一个应用就是中国奇云链。

区块链的各种特性不仅可以为数字经济赋能，还可能在保险、政务、银行、农业等各个领域继续发挥作用，最终形成“可编程社会”。 我们可以通过一个过程来判断区块链是否适用于某个问题的解决。

示例：环境领域的垃圾分类

目前的生活垃圾精细化管理系统是让用户对垃圾进行分类，按照垃圾的种类进行收集和运输，然后根据垃圾的特性进行不同的处理。 其中，用户通过垃圾分类可以获得一定的信用推广或商场积分奖励，而为了通过垃圾分类改善用户的生活，目前的模式有以下六个改进方向。

基于以上问题，区块链可以从以下两个方面进行改进：

1、鉴于生活垃圾全流程精细化管理的主要业务系统是核心业务系统，建议构建基于区块链的生活垃圾数据溯源与监管体系；

前提是保证全流程各个环节关键数据的识别，链上区块链系统采用联盟链分布式部署，保证数据存储在多组织、多节点的分布式账本中，实现全球共识; 构建基于区块链的数据服务，支持上层应用接入，包括但不限于：数据索引服务、数据验证服务、数据溯源服务。 即通过智能垃圾桶等相应设备识别信息，记录在区块链中。 记录的信息包括主题和数据。

2、为形成垃圾分类“人人有责、人人参与、人人受益”的社区治理新面貌，建议充分利用智能合约和价值网络的特性，构建区块链基于积分管理模块，优化积分商城系统。

需要建立激励机制，相当于分布式商城。 基于区块链的特性，可以构建代币在比特币领域区块链式，可以发行积分，在垃圾分类时根据数据发行积分。 这些居民变成了商人，这些积分变成了商品，政府的补贴变成了储备，这一切都构成了一个生态，形成了一个经济体，实现了稳定的增长。

四、问题与讨论

1、是否可以认为碳基世界是真实世界，硅基世界是虚拟世界？

如果我们把计算机世界定义为狭义的硅基世界，我们离虚拟世界还有很远的距离，虚拟世界几乎都是建立在现实之上的。

2、多人记账，如何实现防篡改？

在区块链的链式数据结构中，我们可以看到，在区块体之间，前一个区块会携带自己的信息进入下一个区块，所以要修改一个区块，需要更新前一个区块中的所有信息block被修改，后面的block也同时被修改。 任务太大，几乎不可能实现。

3.如何理解可编程？ 可编程货币（金融、社交等），意味着每个人都可以修改和发布？ 如果有，如何控制？

以智能合约为例，上层可以驱动智能合约在区块链上的运行。 如果使用公链，在达成共识版本后，可以生成并发布新的合约，但不能称为“修改”。 合适的。 至于监管机制，虽然大家可以发布，但是发布之后需要以太坊维护，所以其实是通过另外一个平台来控制的。 而且，虽然线上几乎是免费的，但线下也会有一些委员会等机构来保障这方面的安全。

4、例子中使用区块链技术进行垃圾分类，有没有应用？ 在哪里可以看到实际应用？

正在开发中，涉及到智能垃圾桶，也就是物联网，让你的垃圾信息上传到平台。 目前，区块链正在整合中，可能在几个月内投入应用。

5、区块链相对于传统中心化平台服务最大的优势是什么？

两者能解决的问题是不一样的。 事实上，区块链并不能取代中心化平台。 比如在金融征信查询中，如果一个人有多家银行的交易信息，这些信息会汇总到央行里面，给出整体印象。 乡亲们利用网贷协会存储的客户信息，根据每个对象给的印象综合一个整体印象，所以两者各有千秋。 但因为达成共识非常困难，这也是区块链发展缓慢的原因。

结尾

整理：崔秀珍

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