区块链与物联网、互联网虽然都是万物互联,但却有本质区别。它从大数据、安全性和透明性三个角度彻底解决了后两者的核心难题,既节约成本,又提高效率,只不过现在还只是刚起步。
共识机制提高私密性
区块链降低物联网成本
区块链让物联网脱胎换骨
区块链推动互联网上台阶
共识机制提高私密性
区块链在物联网和互联网领域的应用,一大优势就是它的去中心化共识机制,能够大大提高系统的安全、私密性,而这无论是物联网还是互联网都是非常重视并迫切需要的。
究其原因在于,区块链中的智能合约机制,能够把每一台智能设备都变成可以自我维护调节的网络节点,并按照事先确定的规则交换信息、核实身份并进行交易,这种点对点能够最大限度地摒弃人为干扰。
以电缆网络为例。区块链下的每一根电缆都是有身份的,否则就不能加入这个网络、无法参与运行。而这样做,就构成了一个“实名制”闭环系统。每一根电缆桥架都拥有特定线路,并且这种电缆桥架和特定线路的身份也会一并存储在分布式账本中。
在区块链所构成的物物相连系统中,无论大小设备都会被接入其中,不但去中心化,而且规模可以不断拓展;即使如此,依然能确保足够的隐私和安全。原因就是上面提到的,其中都是“有身份”的“自己人”,所以彼此之间无需建立信任就能进行交易。相比之下,没有这道门槛的普通互联网和物联网就不一样了,因为缺少某种形式的验证和共识机制,所以在接入其中的上百亿台设备中,不但有许多不值得信任,而且还有不少是专门来捣乱的,让你防不胜防。
可以相信,随着互联网、物联网的高速发展,未来全球所有人和所有设备都会被接入同一个系统,如果还是像过去那样缺乏共识机制来进行过滤和验证,这个行业要想获得健康发展简直不敢想象。在这种大背景下,区块链的突出优越性就呈现出来了,而且可以说是势在必行。
根据参与者对象划分,区块链可分为公有链、私有链和联盟链三大类。
所谓公有链,是所有人都可以参与使用和维护,所有信息都是完全公开的,其中最典型的便是比特币区块链。
所谓私有链,是在引入许可机制后,该区块链只有特定少数人可以使用,其信息只对这部分人公开,属于相对封闭状态。
所谓联盟链,是在引入许可机制后,由若干组织一起合作维护该区块链。也就是说,无论是供应链机构还是银行联盟等,都必须要有访问权限才能使用该区块链。而实际上,这就意味着联盟链介于公有链和私有链两者之间,它既不是所有人都能访问,也不是只限少数人可以访问,而是相对灵活和宽松。
从财富价值角度看,虽然公有链更能吸引媒体和市场关注,但私有链和联盟链因其具有一定私密性才会价值倍增。
区块链只要能很好地维护这种私密性,就能不断提高自身价值;而这一点它现在已经做到了,其基础就是它特有的共识机制。
区块链降低物联网成本
所谓物联网,是指建立在互联网基础之上、把所有物理对象联系在一起的网络。
从全球来看,国际数据公司的研究表明,2020年全球物联网市场的规模将会增长到3万亿美元,物联网设备将会增至300亿台。从我国来看,2015年中国互联网产业的规模已经达到7500亿元,预计2020年将会增长到1.5万亿元;公众网络机器到机器连接数超过1亿台,占全球总量的31%,从而将成为全球最大的市场[1]。
但即使如此,物联网依然难以实现大规模商业应用,究其原因在于其中心化的云服务器接入设备越多,负载就越大,维护成本就越高。这就是过去几十年里物联网主要通讯形式是“中心化的云服务器+小范围部署”的原因。可是区块链在物联网体系中得到应用后,能够将全网达成的交易记录在分布式账本中,从而取代中央服务器,这样便能大大降低运营和维护成本,更不用说还能确保数据安全了。
以电缆网络为例。在区块链下,如果电缆遭到雷击而发生事故,那么这个节点就会立刻生成事故报告,同时通知工人携带工具前往维修,这是目前人工条件下还无法做到的。
不但如此,因为这个网络节点遭到破坏,所以智能合约会自动将信号传输任务暂时分配给附近的同一网络内的电缆线路。这样,对于电信公司来说,就无需一项项去检查线路,现场检修成本会大大降低;而对于用户来说,也不再需要等线路抢修完成后才能恢复通讯,这其中蕴藏的经济效益和社会效益不可估量。
成立于2012年的美国工业区块链创业公司filament,2015年8月宣布已经筹集到500万美元的a轮融资,投资方是三星电子等三家企业。值得一提的是,这是电子消费产品巨头三星公司下属投资部门三星风投第一次投资区块链行业;不过在这之前,它已经因为投资ibm公司利用比特币和以太坊打造去中心化物联网的adept项目而轰动一时。
2017年2月,该公司又筹集到950万美元的资金;2017年4月,filament完成了1500万美元的风险融资。该轮投资由通讯巨头verizon的风险投资部门和专注种子轮后期公司的bullpen capital领投,英特尔公司、美国航空公司jetblue、芝加哥商品交易所等参投。
这里请特别注意两点:一是英特尔投资公司在该公司董事会中拥有席位,认为这一参投将会与英特尔所追求的区块链业务链接在一起,“英特尔正在创造转型技术,以实现大规模的工业物联网部署,而我们对filament的投资将有助于支持这一愿景。”二是jet blue是美国第六大航空公司,它过去一直偏好支持以互联网为重点的创业公司,认为“filament的技术有可能为航空公司及其他航空公司开辟更智能、更高效运营的新世界。”[2]那么,filament究竟是何方神圣、从事的是什么业务呢?该公司联合创始人兼首席执行官艾瑞克·詹宁斯解释说,主要是使用区块链去中心化的物联网软件堆栈,促使公共分类总账上的设备持有独特身份。换句话说就是,通过创建一个智能设备目录,使得物联网设备可以进行安全沟通、执行智能合同以及发送小额交易。
然后,该公司在此基础上又通过远程无线网络,实现了更大范围内的工业基础设备物物相连,这些设备中就包括自动售货机的存货和运行状态、检测铁轨损耗、基于安全帽或救生衣等紧急情况监测等。
在他看来,这与adept项目在本质上是一样的,只不过它针对的是工业行业,能够在石油、天然气、制造业和农业等行业的大公司实现效率上的新突破。无论这些大企业是否清楚自己的物联网战略是什么,都会需要通过网络来提高工作效率。而filament要做的恰好有两点:一是开发出一个传感器装置,允许与周边10英里范围内的电话、平板电脑和电脑系统进行沟通;并且可以坐在办公室里进行操作,在短短20分钟内就可立即开始监控各项基础设施。二是用一种可以延伸该技术的硬件,来实现硬件项目定制。所有设备制造出来时都会在网络地址中存储唯一的哈希值,当一台设备和另一台设备需要对话时,其中的智能合约会告诉它们怎么做。这样一来,就能通过区块链更好地管理采矿作业、农业灌溉等,而不再需要沿袭过去效率低下的中心化方案了。当然,使用这种设备是要付费的,而这种付费也是通过智能合约来处理的,其本身支持小额交易。
詹宁斯自信地说,“jabber通信协议的成功给我们的启示是,去中心化系统对于使用它的公司和用户来说更有价值。这是我们从中学到的精神,更为宝贵的是,这种去中心化系统可以实现用户之间的平等地位”“去中心化系统对与之互动的人更有价值……这点值得注意。为什么使用区块链?因为它可以使系统更强大,更有价值。”[3]
可以说,filament技术的应用在降低成本方面作用十分惊人;甚至完全可以说,离开了它许多事情将一筹莫展。
以其中的自动售货机遥控监测为例。如果这台售货机离你有20公里甚至50公里远,那么,你要了解该自动售货机内是否还有存货、有多少存货、各种存货的结构和在途情况,就必须亲自跑那么多远的路;而且这还不算,你总不可能做到24小时都在那里监看。
而现在,有了区块链技术下的物联网就方便了。你坐在家里或办公室里就能24小时监控上述数据,甚至可以由机器来代替你进行记录,这方面节省的人财物力,实际上也就意味着为你创造了这么多盈利。
再例如,在紧急情况和危险情况下的安全帽和救生衣监测,一般都是人力无法到达和胜任的;可是有了物联网设备分配地址的监测,事情就会变得异常简单。
区块链让物联网脱胎换骨
区块链不但能降低物联网运营成本,更能令其脱胎换骨。
原因在于物联网领域非常适合区块链技术的应用,尤其是在租赁、物流等特定场景。只不过,由于区块链自身技术的限制,短期内还可能不会出现大规模的落地应用。两者之间的关系可以这样来比喻:如果说物联网是大数据时代的基础,那么区块链便是物联网时代的基础。
举例说,物联网中的每一台设备在分配地址时都会关联一个相应账户。用户向该账户支付费用,便能租借该设备来进行某种操作。不用说,这实际上就是租借物联网了。
租借物联网有什么用呢?用场可大了。例如,气象部门租借该关联账户,就能在相应的设备分配地址监测pm2.5数据,不仅如此,还可以测量温度、湿度和风速;交通部门租借该关联账户,就能通过网络摄像头数据来实时调看流量及路面监控情况。
与此同时不得不一提的是,随着物联网络中的设备数量越来越多,这些设备之间便形成分布式自组织管理模式,从而对容错率的要求也越来越高。在传统模式下,这是很难做到的,可是在区块链下却相对容易,这就是区块链的分布式和抗攻击性功能在起作用。
举个不很恰当的例子说就是,在过去没有ct、核磁共振背景下,许多疾病单靠肉眼和经验是难以判断的;而自从有了这两项技术,简单的一扫描,孰是孰非就原形毕露了。
以ibm公司为例。该公司在物联网领域已经有了几十年的持续投入和研发,毫无疑问是区块链领域的先行者。2015年初,它与三星公司宣布合作研发“去中心化p2p自动遥测系统”,正式采用区块链来作为物联网设备共享账本,打造去中心化物联网,最大限度地降低物联网应用成本。
ibm公司发起的这个名叫adept的自主分散式点对点遥测项目,采用了分布式云网络来实现设备的自我管理和智能交互,而这就是在用区块链解决物联网的关键问题。
该公司在题为《设备民主》的报告中认为,由于物联网中存在着海量的联网设备,所以无法对这些设备进行集中跟踪和管理,这就为这些设备遭遇黑客攻击创造了机会;可是,区块链却能很好地解决这些节点之间的信任问题。也就是说,区块链能够让这些设备之间进行自我管理和交互协作,不再需要人为的集中管理,这种“去中心化的自治物联网”能够较好地克服过去的弊端。
2018年7月30日,ibm公司又与外汇市场基础设施公司cls合作,面向大型金融服务机构创建了一个名叫ledger connect的概念平台,目标是要把区块链应用于多个金融领域,包括了解客户流程、筛选、抵押品管理、衍生品交易后处理和市场数据等,并且它还联合巴克莱银行、花旗集团等9家金融服务机构进行了测试[4]。
从其原理看,该平台托管在一个单一网络上,通过区块链应用商店,把上述9家金融服务机构全都囊括在里面,待以后在完成概念验证、监管批准后会在更大范围内全面推广。
致力于推广区块链技术,已经让ibm公司在经济上尝到甜头。2018年第二季度已经是该公司连续第三个季度实现营业收入增长;可是要知道,在此之前该公司已经连续五年出现了营业收入同比下滑的局面[5]。
而其实,早在2015年9月,9家金融机构就联合创建了区块链联盟“r3 cev”,致力于区块链的研究和应用。很快地,扩大到全球40多家金融机构如高盛集团、花旗银行、摩根大通、德意志银行、瑞士银行、法国巴黎银行等,其中也包括中国的平安银行。据西班牙桑塔德银行估计,到2022年时区块链每年将会为银行业节省200亿美元的中介费用。
再来看中国。2016年5月31日,包括银行、证券、保险等金融机构和科技企业在内的25个成员,共同发起创建了中国版r3 cev金融区块链合作联盟,推动区块链和行业标准在国内的应用和落地;随后,国内就出现了asch和小蚁等区块链应用平台。
2018年9月,国内第一个区块链与物联网融合应用的地方标准已经出台。在当时以“物联世界·链接未来”为主题的区块链与物联网融合发展峰会上,中国电子技术标准化研究院与江苏省无锡市高新技术产业开发区签订协议,立项编制《区块链与物联网融合技术指南》和《区块链与物联网融合应用指南》两项地方标准;并以无锡为试点地区,开展为期两年的区块链地方标准、测试测评、人才培养和应用示范等工作。这对无锡引领全国突破区块链关键技术、加快区块链技术应用落地起到有力的推动作用[6]。
之所以选择无锡,是因为无锡的物联网产业经过7年多的发展,已经从概念层面走向实际应用、从技术研发走向成果转化、从政府倡导走向市场主导,示范区引领带动作用开始显现。区块链作为一项去中心化、公开透明的互联网迭代创新技术,能够为物联网产业的脱胎换骨和突破性发展提供安全、有效的技术支撑,无锡这方面走在全国前列。
区块链推动互联网上台阶
从三者关系看,物联网时代是互联网时代的更高层次,而区块链时代又是物联网时代的更高层次,区块链在推动物联网、互联网上台阶。
究其原因在于,互联网解决的主要是信息不对称问题(信息互联),物联网解决的主要是物体不衔接问题(物联互动、人工智能),而区块链解决的是主要是价值不对称问题(价值互联,价值分配方式不再依靠职位和工资等,每个人创造的价值随时可以得到精准记录并及时兑现)。
从创富形式来看,区块链在互联网技术方面的应用,依据的主要是大数据和云计算的价值驱动与成本驱动原则。通俗地说就是,利用大数据可以把你的数据变成资产和财富,并为你挣钱;利用云计算可以降低管理成本,提高资源利用率。归根到底,并不是某项技术好就一定能得到推广,更重要的是这种技术能带来什么样的价值和利益。
除此以外,区块链和互联网还有一个根本区别,那就是后者把商业模式平台化,而前者却反其道而行之。所以能看到,互联网时代的应用叫app,谁的手机里没有几个app实际上就意味着他与时代的脱节,可是区块链时代的应用则叫dapp。
这里多出的一个d,英文是decentralized,即“分布式应用/去中心化应用”。不同的dapp会采用不同的底层区块链开发平台和共识机制或自行发布通证。
dapp分布式应用运行原理
例如,目前有各种互联网阅读平台,作者把作品放到平台上去,读者付费后就可以在网上阅读这些作品,然后平台与作者分享这笔收入,这就叫app。因为这种平台是中心化组织,所以它必定要从中获取分成,否则就无法正常运转;可是在区块链下,就根本不存在这种中心化组织,作者从读者那里得到的阅读付费无需与人分享,这个就是dapp。
举个真实案例:一位旅行家在以太坊上建立了自己的一个dapp,上传一本自己关于欧洲旅游的书。他发行了1万个通证(令牌,即服务端生成的一串字符,用来作为进行请求的标识),每个1美元,就这样,他轻而易举地就收到1万美元,而无需与人分成[7]。
不仅仅局限于此,互联网的应用范围非常广,包括互联网本身及其他相关领域。就互联网本身领域而言,最常见的是网络数据信息、通讯和社交领域等。在区块链下,由于其分布式和安全保密的特点,所以能提供一些独特功能,并且这些功能还有许多。
正如2018年7月万向区块链实验室董事长肖风博士在美国旧金山举行的一个内部会议上发言说,与其说区块链是颠覆了某些东西,不如说它是创造了一个新的世界。
他说,就像当年哥伦布发现新大陆,给欧洲带来几百年的财富累积,造就了现代欧洲一样;区块链带给我们的也并非物理空间而是数字空间的新发现。数字空间与物理空间不是取代关系,也不是颠覆关系;可是人类在数字空间里所创造和挖掘的财富要比在物理空间里大得多,这就是数字资产。而他自己则能看到5万亿美元公链的可能。
他说,传统商业被区块链改造后,现在大家所熟悉的商业中介将会被区块链所取代,从而呈现出点对点、去中心化重组后的“分布式商业”形态。这时,原来的商业中介、信任中介、信用中介,就都被数学算法所取代了。数学算法这东西没有边际成本,一个人算和一亿人算是一样的,而这就意味着这种分布式商业形态具有无限可扩展性。
以互联网企业腾讯和脸书公司为例,腾讯服务10亿人,脸书服务20亿人,并没有看到这两家公司有“多么吃力、多么累”,这是传统商业社会下任何一家商业服务机构所不可望其项背的。
区别在哪里呢?就在于边际成本。它的边际成本几乎是零,所以理论上说可以无限扩大。什么叫几乎是零呢?这是因为互联网和区块链之间还是有很大不同的。互联网毕竟有中心化的商业组织,所以必定会抽取其中一部分费用,而这就体现为某种成本。相反,区块链因为没有这种中心化组织,所以边际成本更趋近于零。
从道理上说,未来有一天,当公有区块链发展到非常成熟后,全球都凝成同一条公有链,能够同时服务全球70多亿人,那时候或许只要从每人身上赚取1分钱就能维持正常运转。这就是所说的“几乎没有”成本。
打个比方说,工业时代最多只能出现5000亿美元左右市值的企业,互联网时代规模则放大到了1万亿美元,而区块链时代完全有可能出现5万亿美元级别的大企业。具体是,工业时代市值规模最大、最有代表性的制造业是美国通用电气公司(ge),它的市值最高时曾经达到过六七千亿美元。2018年8月,美国苹果公司一跃成为第一家市值突破1万亿美元的互联网企业。有人预测,用不了10年、20年,区块链行业中便会出现5万亿美元级别的大企业。理由呢,就看它们的服务规模——工业时代一家企业的服务能力边界最多只能是5000万人,而互联网时代则可以多达10亿、20亿人,区块链时代也许就会是50亿、70亿人[8]!
1 国家工业和信息化部信息中心:《2018年中国区块链产业白皮书》,2018年5月,p85。
2 《通讯巨头verizon与风投机构bullpen capital领投区块链公司filament1500万美元》,网易网,2017年4月5日。
3 pete rizzo文、printemps译:《filament区块链物联网项目a轮融资500万美元》,巴比特资讯,2015年8月19日。
4 《ibm面向金融机构推出区块链平台,花旗巴克莱参与测试》,钛媒体,2018年7月30日。
5 《ibm面向金融机构推出区块链平台》,搜狐网,2018年7月30日。
6 过国忠:《无锡:国内首个区块链与物联网融合应用地方标准诞生》,载《科技日报》,2018年9月18日。
7 米阿特myate:《万向肖风最新演讲:区块链行业可能出现5万亿美元级别的公司》,百度网,2018年7月21日。
8 米阿特myate:《万向肖风最新演讲:区块链行业可能出现5万亿美元级别的公司》,百度网,2018年7月21日。