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数字经济时代区块链领域创新应用研究，区块链作为经济增长的新动能，正在引领当下全球新一轮技术革命和产业变革。目前，区块链快速发展并渗透到我国经济的各个领域，不仅强化了数字经济的资源配置能力，而且对于推动经济高质量发展、提升国家治理体系和治理能力现代化水平具有重大意义。
区块链是驱动数字发展新引擎
随着区块链在数字经济中的作用越来越大，其创新应用不断拓展。据《中国移动互联网发展报告(2021)》显示，“去年全国共有近2000个区块链项目，区块链市场规模超32亿元。”
中国信通院工业互联网与物联网研究所副总工程师刘阳曾表示，区块链是经济活动开展所必需的信任基础设施，为金融、农业、工业、能源等行业及公众提供普惠性的公共服务，它还是一种协作工具，变革生产关系，与实体经济融合将提高协作效率，降低成本。
事实上，区块链因其颠覆式创新而被称为“下一代互联网级的技术”，被认为是战略性新兴技术中最具革命意义的。2019年10月，区块链被上升到国家战略高度。2020年4月，区块链被纳入新基建，在“十四五”规划中，被列入七大“数字经济重点产业”之一。未来，区块链将迎来创新发展新机遇。
不过，张超表示，目前，在全球范围层面，区块链上的数据治理仍然是一个巨大的挑战。首先是数据治理需要有明确的管制主体，但是在除了联盟链的区块链或分布式账本（或者称为公链）中可能找不到一个相对明确的对象作为管制主体区块链领域创新应用研究；其次，由于区块链上的数据无法被轻易篡改，导致数据治理过程中，数据所属主体对数据进行修改及删除等权利或无法被充分保障。
区块链创新应用场景不断拓展
在政策利好与市场需求的推动下，区块链创新应用场景不断拓展。近年来，除金融、政务两大集中爆发场景外，在赋能法治领域方面更是大有可为。一方面通过“区块链+法治”的多方位、多领域应用，能有效提高法治建设效率；另一方面，区块链技术也能给公检法机关破获新型犯罪案件提供帮助。
业内人士认为，正是基于海量链上数据分析与追踪，区块链技术为政府、企业和用户提供了链上数据监控、交易图谱和链上地址分析。针对涉嫌虚拟货币等犯罪活动，区块链浏览器提供链上数据追踪，打击虚拟货币犯罪，维护国家金融安全，为数字中国建设提供“区块链力量”。
区块链技术发展现状与展望
区块链技术起源于2008年由化名为 “中本聪” （Satoshi Nakamoto）区块链领域创新应用研究的学者在密码学邮件组发表的奠基性论文《比特币：一种点对点电子现金系统》。近两年来区块链领域创新应用研究，区块链技术的研究与应用呈现出爆发式增长态势，被认为是继大型机、个人电脑、互联网、移动/社交网络之后计算范式的第五次颠覆式创新，是人类信用进化史上继血亲信用、贵金属信用、央行纸币信用之后的第四个里程碑。区块链技术是下一代云计算的雏形，有望像互联网一样彻底重塑人类社会活动形态，并实现从目前的信息互联网向价值互联网的转变。区块链的技术特点
区块链具有去中心化、时序数据、集体维护、可编程和安全可信等特点。 去中心化：区块链数据的验证、记账、存储、维护和传输等过程均是基于分布式系统结构，采用纯数学方法而不是中心机构来建立分布式节点间的信任关系，从而形成去中心化的可信任的分布式系统； 时序数据：区块链采用带有时间戳的链式区块结构存储数据，从而为数据增加了时间维度，具有极强的可验证性和可追溯性； 集体维护：区块链系统采用特定的经济激励机制来保证分布式系统中所有节点均可参与数据区块的验证过程（如比特币的“挖矿”过程），并通过共识算法来选择特定的节点将新区块添加到区块链； 可编程：区块链技术可提供灵活的脚本代码系统，支持用户创建高级的智能合约、货币或其它去中心化应用； 安全可信：区块链技术采用非对称密码学原理对数据进行加密，同时借助分布式系统各节点的工作量证明等共识算法形成的强大算力来抵御外部攻击、保证区块链数据不可篡改和不可伪造，因而具有较高的安全性。区块链与比特币 比特币是迄今为止最为成功的区块链应用场景，区块链技术为比特币系统解决了数字加密货币领域长期以来所必需面对的双重支付问题和拜占庭将军问题。与传统中心机构（如中央银行）的信用背书机制不同的是，比特币区块链形成的是软件定义的信用，这标志着中心化的国家信用向去中心化的算法信用的根本性变革。近年来，比特币凭借其先发优势，目前已经形成体系完备的涵盖发行、流通和金融衍生市场的生态圈与产业链，这也是其长期占据绝大多数数字加密货币市场份额的主要原因。区块链的发展脉络与趋势
区块链技术是具有普适性的底层技术框架，可以为金融、经济、科技甚至政治等各领域带来深刻变革。按照目前区块链技术的发展脉络，区块链技术将会经历以可编程数字加密货币体系为主要特征的区块链1.0模式，以可编程金融系统为主要特征的区块链2.0模式和以可编程社会为主要特征的区块链3.0模式。然而，上述模式实际上是平行而非演进式发展的，区块链1.0模式的数字加密货币体系仍然远未成熟，距离其全球货币一体化的愿景实际上更远、更困难。目前，区块链领域已经呈现出明显的技术和产业创新驱动的发展态势，相关学术研究严重滞后、亟待跟进。区块链的基础模型与关键技术
一般说来，区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。其中，数据层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等技术；网络层则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等；共识层主要封装网络节点的各类共识算法；激励层将经济因素集成到区块链技术体系中来，主要包括经济激励的发行机制和分配机制等；合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约，是区块链可编程特性的基础；应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。该模型中，基于时间戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、基于共识算力的经济激励和灵活可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新点。区块链技术的应用场景
区块链技术不仅可以成功应用于数字加密货币领域，同时在经济、金融和社会系统中也存在广泛的应用场景。根据区块链技术应用的现状，本文将区块链目前的主要应用笼统地归纳为数字货币、数据存储、数据鉴证、金融交易、资产管理和选举投票共六个场景：数字货币：以比特币为代表，本质上是由分布式网络系统生成的数字货币，其发行过程不依赖特定的中心化机构。数据存储：区块链的高冗余存储、去中心化、高安全性和隐私保护等特点使其特别适合存储和保护重要隐私数据，以避免因中心化机构遭受攻击或权限管理不当而造成的大规模数据丢失或泄露。数据鉴证：区块链数据带有时间戳、由共识节点共同验证和记录、不可篡改和伪造，这些特点使得区块链可广泛应用于各类数据公证和审计场景。例如，区块链可以永久地安全存储由政府机构核发的各类许可证、登记表、执照、证明、认证和记录等。金融交易：区块链技术与金融市场应用有非常高的契合度。区块链可以在去中心化系统中自发地产生信用，能够建立无中心机构信用背书的金融市场，从而在很大程度上实现了“金融脱媒”；同时利用区块链自动化智能合约和可编程的特点，能够极大地降低成本和提高效率。资产管理：区块链能够实现有形和无形资产的确权、授权和实时监控。无形资产管理方面已经广泛应用于知识产权保护、域名管理、积分管理等领域；有形资产管理方面则可结合物联网技术形成“数字智能资产”，实现基于区块链的分布式授权与控制。选举投票：区块链可以低成本高效地实现政治选举、企业股东投票等应用，同时基于投票可广泛应用于博彩、预测市场和社会制造等领域。区块链技术的现存问题
安全性威胁是区块链迄今为止所面临的最重要的问题。其中，基于PoW共识过程的区块链主要面临的是51%攻击问题，即节点通过掌握全网超过51%的算力就有能力成功篡改和伪造区块链数据。其他问题包括新兴计算技术破解非对称加密机制的潜在威胁和隐私保护问题等。 区块链效率也是制约其应用的重要因素。区块链要求系统内每个节点保存一份数据备份，这对于日益增长的海量数据存储来说是极为困难的。虽然轻量级节点可部分解决此问题，但适用于更大规模的工业级解决方案仍有待研发。比特币区块链目前每秒仅能处理7笔交易，且交易确认时间一般为10分钟，这极大地限制了区块链在大多数金融系统高频交易场景中的应用。 PoW共识过程高度依赖区块链网络节点贡献的算力，这些算力主要用于解决SHA256哈希和随机数搜索，除此之外并不产生任何实际社会价值，因而一般意义上认为这些算力资源是被“浪费”掉了，同时被浪费掉的还有大量的电力资源。如何能有效汇集分布式节点的网络算力来解决实际问题，是区块链技术需要解决的重要问题。 区块链网络作为去中心化的分布式系统，其各节点在交互过程中不可避免地会存在相互竞争与合作的博弈关系，例如比特币矿池的区块截留攻击博弈等。区块链共识过程本质上是众包过程，如何设计激励相容的共识机制，使得去中心化系统中的自利节点能够自发地实施区块数据的验证和记账工作，并提高系统内非理性行为的成本以抑制安全性攻击和威胁，是区块链有待解决的重要科学问题。智能合约与区块链技术
智能合约是一组情景-应对型的程序化规则和逻辑，是部署在区块链上的去中心化、可信共享的程序代码。通常情况下，智能合约经各方签署后，以程序代码的形式附着在区块链数据（例如一笔比特币交易）上，经P2P网络传播和节点验证后记入区块链的特定区块中。智能合约封装了预定义的若干状态及转换规则、触发合约执行的情景（如到达特定时间或发生特定事件等）、特定情景下的应对行动等。区块链可实时监控智能合约的状态，并通过核查外部数据源、确认满足特定触发条件后激活并执行合约。 智能合约对于区块链技术来说具有重要的意义。一方面，智能合约是区块链的激活器，为静态的底层区块链数据赋予了灵活可编程的机制和算法，并为构建区块链2.0和3.0时代的可编程金融系统与社会系统奠定了基础；另一方面，智能合约的自动化和可编程特性使其可封装分布式区块链系统中各节点的复杂行为，成为区块链构成的虚拟世界中的软件代理机器人，这有助于促进区块链技术在各类分布式人工智能系统中的应用，使得基于区块链技术构建各类去中心化应用（Decentralized application, Dapp）、去中心化自治组织（Decentralized Autonomous Organization, DAO）、去中心化自治公司（Decentralized Autonomous Corporation, DAC）甚至去中心化自治社会（Decentralized Autonomous Society, DAS）成为可能。 区块链和智能合约技术的主要发展趋势是由自动化向智能化方向演化。现存的各类智能合约及其应用的本质逻辑大多仍是根据预定义场景的“ IF-THEN”类型的条件响应规则，能够满足目前自动化交易和数据处理的需求。未来的智能合约应具备根据未知场景的“ WHAT-IF”推演、计算实验和一定程度上的自主决策功能，从而实现由目前“自动化”合约向真正的“智能”合约的飞跃。区块链驱动的平行社会
近年来，基于CPSS（Cyber-Physical-SocialSystems）的平行社会已现端倪，其核心和本质特征是虚实互动与平行演化。区块链是实现CPSS平行社会的基础架构之一，其主要贡献是为分布式社会系统和分布式人工智能研究提供了一套行之有效的去中心化的数据结构、交互机制和计算模式，并为实现平行社会奠定了坚实的数据基础和信用基础。 就数据基础而言，管理学家爱德华戴明曾说过：除了上帝，所有人必须以数据说话。然而在中心化社会系统中，数据通常掌握在政府和大型企业等“少数人”手中，为少数人“说话”，其公正性、权威性甚至安全性可能都无法保证。区块链数据则通过高度冗余的分布式节点存储，掌握在“所有人”手中，能够做到真正的“数据民主”。就信用基础而言，中心化社会系统因其高度工程复杂性和社会复杂性而不可避免地会存在“默顿系统”的特性，即不确定性、多样性和复杂性，社会系统中的中心机构和规则制定者可能会因个体利益而出现失信行为；区块链技术有助于实现软件定义的社会系统，其基本理念就是剔除中心化机构、将不可预测的行为以智能合约的程序化代码形式提前部署和固化在区块链数据中，事后不可伪造和篡改并自动化执行，从而在一定程度上能够将“默顿”社会系统转化为可全面观察、可主动控制、可精确预测的“牛顿”社会系统。 ACP（人工社会Artificial Societies、计算实验Computational Experiments和平行执行ParallelExecution）方法是迄今为止平行社会管理领域唯一成体系化的、完整的研究框架，是复杂性科学在新时代平行社会环境下的逻辑延展和创新。 ACP方法可以自然地与区块链技术相结合，实现区块链驱动的平行社会管理。首先，区块链的P2P 组网、分布式共识协作和基于贡献的经济激励等机制本身就是分布式社会系统的自然建模，其中每个节点都将作为分布式系统中的一个自主和自治的智能体（agent）。随着区块链生态体系的完善，区块链各共识节点和日益复杂与自治的智能合约将通过参与各种形式的Dapp，形成特定组织形式的DAC和DAO，最终形成DAS，即ACP中的人工社会。其次，智能合约的可编程特性使得区块链可进行各种“ WHAT-IF” 类型的虚拟实验设计、场景推演和结果评估，通过这种计算实验过程获得并自动或半自动地执行最优决策。最后，区块链与物联网等相结合形成的智能资产使得联通现实物理世界和虚拟网络空间成为可能，并可通过真实和人工社会系统的虚实互动和平行调谐实现社会管理和决策的协同优化。不难预见，未来现实物理世界的实体资产都登记为链上智能资产的时候，就是区块链驱动的平行社会到来之时。
河北省委网信办总工程师张平介绍区块链领域创新应用研究，区块链是本届博览会聚焦区块链领域创新应用研究的热点之一，去年河北省发布区块链领域创新应用研究的《河北省区块链专项行动计划（2020-2022年）》，明确区块链领域创新应用研究了河北省区块链技术及产业应用发展目标——到2022年末河北省区块链相关领域领军企业和龙头企业达到20家，培育一批区块链应用产品，力争打造出1-3个全国知名区块链品牌，形成3个具有区域影响力的区块链产业集聚园区，区块链产业竞争力位居国内前列。为此，河北省正致力于引进国内外知名企业，聚集最先进的技术、最前沿的创新理念、最高端的人才资源，培育出河北区块链产业发展的创新力量。
“河北省特色农产品区块链溯源平台”由河北省科学院应用数学研究所和华烨冀科有限公司合作开发。河北省科学院应用数学研究所副所长王志强介绍，该平台将区块链与大数据、物联网、人工智能等技术充分融合，实现特色农产品的生产、物流和销售信息全链条可追溯，使生产经营者、 社会 公众和监管部门能够共同参与，进而建立品牌、提升产品价值，促进农业经济的高质量发展。
据悉，“河北省特色农产品区块链溯源平台”最为突出的是三个特色：
首先是一票一码，物码锁定。把经营主体信息与销售单据进行智能识别与匹配，有效解决了数据来源多、质量差、上下游不一致等问题。
再就是全链存证，精准追溯。以追溯码为载体，以责任和流向管理为核心需求，将农产品流通数据、电子凭证等信息上链，实现数据不可篡改、交易可追溯等功能，并通过数据储存与交换的标准化来提升数据吞吐量、系统响应速度等关键性能指标。
第三个是多源融合，靶向监管。在区块链系统的基础上，面向特色农产品产业链，建立了生产、流通和检验大数据的融合模型，实现了基于大数据分析的靶向监管和智能决策，全方位提升上链产品品牌的可信度。
“经过三个月的试用，该平台已接入农产品交易市场212家，入网商户9807家，上链品种3484个，展现出了强劲的应用需求与发展潜力。”王志强介绍，河北省科学院还在 探索 另一种精品路线，与巨鹿县政府合作推进“一花托百业”工程，以“区块链赋能农业”为切入点，开创农业数字庄园建设，继而带动县域一二三产业融合发展，最终实现“一花开，百业兴”。
本次区块链标准化与应用创新峰会由中国国际数字经济博览会组委会主办，中国电子技术标准化研究院、中国科学院软件研究所、河北省科学院承办。
区块链创新最重要的是底层技术开发：
1、分布式账本，就是交易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成，而且每一个节点都记录的是完整的账目，因此它们都可以参与监督交易合法性，同时也可以共同为其证实。
2、非对称加密和授权技术，即在区块链中储存的交易资讯可以被公开，但是账户身份信息是高度加密的，必须经过数据拥有者授权的情况下才能访问到，从而保证了数据的安全和个人的隐私。
3、共识机制，就是所有记账节点之间怎么达成共识，去认定一个记录的有效性，这既是认定的手段，也是防止篡改的手段。区块链技术为解决各种应用场合提供了四种不同的共识机制，以求达到高效与安全的均衡。
4、智能合约，是建立在这种可靠、不可更改的基础上，能够自动地实现某些预先设定的规则和条款。以保险为例，如果说每个人的信息包括医疗信息和风险发生的信息、都是真实可信的，那就很容易在一些标准化的保险产品中，去进行自动化的理赔。
一、区块链系统
作为比特币的底层技术，区块链系统一般由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。
1.数据层
数据层封装了底层数据区块及相关的数据加密和时间戳等基础数据和基本算法，主要描述区块链的物理形式，是区块链上从创世区块起始的链式结构。它包含了区块链的区块数据、链式结构，以及区块上的随机数、时间戳、公私钥数据等，是整个区块链技术中底层的数据结构。
2.网络层
网络层主要通过P2P技术实现分布式网络机制，包括P2P组网机制、数据传播机制和数据验证机制。因此，从本质上来说，区块链是一个P2P网络，具备自动组网的机制，节点之间通过维护一个共同区块链结构来保持通信。
3.共识层
共识层包括共识算法、共识机制。共识层能让高度分散的节点在去中心化的区块链网络中高效地针对区块数据的有效性达成共识，是区块链的核心技术之一，也是区块链社群的治理机制。目前共识机制算法有数十种，包括工作量证明、权益证明、权益授权证明、燃烧证明、重要性证明等。
4.激励层
激励层主要包括经济激励的发行制度和分配制度，其功能是提供一定的激励措施，鼓励节点参与区块链中安全验证工作，并将经济因素纳入区块链技术体系中，激励遵守规则参与记账的节点，惩罚不遵守规则的节点。
5.合约层
合约层主要包括脚本、代码、算法机制和智能合约，是区块链可编程的基础。它将代码嵌入区块链或令牌中，可以实现自定义的智能合约，在达到某个确定的约束条件的情况下，不用经由第三方就能自动执行，是区块链去信任的基础。
6.应用层
应用层封装了各种应用场景和案例，类似于计算机操作系统上的应用程序、互联网浏览器上的门户网站、搜索引擎、电子商城或是手机端上的APP。它将区块链技术应用部署在以太坊、EOS、QTUM等上，并在现实生活场景中落地。未来，可编程金融和可编程 社会 会搭建在应用层上。
数据层、网络层、共识层是构建区块链技术的必要元素，缺少任何一层都不能称之为真正意义上的区块链技术；激励层、合约层和应用层不是每个区块链应用的必要因素，一些区块链应用并不完整地包含此三层结构。
从商业的角度来讲，区块链技术有它自身的一个特点，就是足够数字化，它是跨境的，是跨时空的，是跨组织的。数据的流动是没有边界的，所以区块链同时是分布式的，它是自组织的和去中心化的。
所以区块链的由来，任何新的颠覆式技术的应用，历来就有两条路线，或者说两种方法。一种方法，是把它视为一种工具，用它来改善传统的商业模式，得到一种边际效益上的提升。另外一种是把它当作一套制度，用来重构商业的底层逻辑。
这两种应用方法，在过去几年就有一个很好的案例。当互联网公司在推广“互联网+”的时候，我们也看到很多传统的商业机构说，不是“互联网+”，而是“+互联网”。那么现在那些喊“+互联网”的人到哪去了？有人认为，互联网只是用来改善的一项技术，传统的东西可以加上一些互联网技术，好比把互联网当电子邮件使用，你弄了一套电子邮件系统，就以为是互联网了。但是有人却把互联网当作制度，从底层重构了商业，最后你会发现你失业了。
第二是去中心化的。为什么要去中心？商业上的区域中心技术带来了商业的去中心化，这个是 历史 的必然趋势。这个趋势在哪里？我觉得是两点，一个是经济全球化，进入2.0版本。现在通过互联网，已经不是公司在全球化，不是公司把自己变成跨国公司，而是任何一个个人互联网都赋能给它，让它可以在一个中国的小县城，通过互联网把它的产品卖给全世界。经济全球化发展到个人全球化的时候，解决点对点的交易，点对点的服务，成为一个突出的问题。那么区块链技术所带来的实时清算结算，点对点交易交收这些特点，正好可以帮助个人商业活动的全球化。
第三是经济的数字化。当数据集合到一定程度之后，它的流通基本上是跨时空的，商业活动对金融支付的需求，是随时随地随身的，而做不到随时随地随身随需提供场景化、虚拟化的支付清算服务，终究会被技术和市场所淘汰。
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区块链技术在高等教育领域、自然科学研究领域能有何应用？
区块链应用有大量应用软件，教育培训行业亦是如此。在过去几年里，区块链公司和发烧友一直在科学研究改进高等职业教育行业解决方案，以下属于区块链技术运行全世界教育部门全局性革新的一些方法。纪录储存区块链技术在教育行业最大的一个运用之一是教育证书的智能化，包含学士学位、资格证书、学历等。这类纪录储存能够明显提升凭证的安全系数，以确保不用中介公司来验证这种凭据。除此之外，区块链应用能够用于培训机构的验证。
现阶段，这一过程涉及到一些国家的一些繁杂流程。应用数据纪录非常容易替代这类费时间且没有成本效益分析程序。提高工作效率不容置疑，区块链存储的大学证书早已比普通的教育局的办法有了很大改善。但是，这样的运用方式的一个更新无疑是创建虚似转录本。这种成绩表将包含关于一个人的教育活动及成就全部信息。该申报将降低个人简历诈骗，加速学生转学过程。该应用软件的另一个极大优势就是降低了与凭据认证相关的负责人的需要。总体来说，区块链技术驱动的虚似成绩表将优化很多内部流程，并提升教育培训机构效率。
简单化支付程序流程用数字货币付款高等职业教育花费听上去很有可能像疯了一样。但是，若干年后，它很有可能变成现实。实际上，纽约国王学院(King’s College)就成为这一领域内的先行者，它接纳BTC做为支付方式，也意味着它成为了国外第一家接纳BTC收取的权威认证。解决培训费需要大量工作与时间。它还涉及到许多方面，包含爸爸妈妈，金融企业，授于学业奖学金的企业，教育培训机构和政府。根据简单的用数字货币付款学生们花费，大家就能解决对中介的要求，并降低处置花费并节约很多时间。
一个新的运营模式除开关心于改善纪录储存、可靠性和的效率测试用例以外。区块链应用还有一些发展潜力可用作教育局。区块链技术的开创性运用之一是建立一个新的业务模型。遵照这一对策，伍尔夫高校（Woolf University）的目的是变成第一个由区块链技术驱动的无界限高校。该高校由来源于剑桥大学和剑桥的一群专家学者创立。这一非营利性组织将基于区块链和智能手机联系人（smart contact）。这种将成为师生之间关系的前提。
关于区块链领域创新应用研究和区块链应用与创新的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。
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