作為一項信息技術，區塊鏈自誕生之日起，就與數學有著千絲萬縷的聯系。當區塊鏈熱潮再度襲來之時，數學研究是否也迎來又一個“春天”？
數學：區塊鏈的DNA
經濟學家朱嘉明曾指出，數學孕育了區塊鏈，區塊鏈推動了數學，數學又將進一步改造區塊鏈。
“區塊鏈包含了多種關鍵技術，比如密碼學、數據結構、共識算法等，但其底層結構都是數學，可以說數學是區塊鏈的DNA。”致力于區塊鏈技術與應用研究的北京太一云科技有限公司戰略研究院執行院長甘國華告訴《中國科學報》。
區塊鏈本質上是一個實現去中心化的分布式存儲的數據庫系統，是點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式。其最大的特點是多備份、防篡改和信息透明。
中科院數學與系統科學研究院研究員吳凌云介紹，作為底層基礎，數學決定了區塊鏈技術的安全性。比如進行個人信息驗證的公鑰、私鑰技術使用的非對稱加密技術涉及了數論和密碼學知識，將數據區塊串聯的邏輯鏈使用了哈希函數，區塊鏈的共識機制用到了博弈論。
數學還將推動未來區塊鏈技術的發展。區塊鏈按照參與節點的數量和類型可以分成私有鏈、聯盟鏈和公有鏈。吳凌云解釋，以比特幣為例的公有鏈只有一條主鏈，將主鏈以外的區塊全部拋棄。但隨著容量加大，能形成主鏈的有效區塊占區塊總量的比例越來越少，不僅效率降低，還易引發安全風險。未來對于這類問題的解決，有向無圈圖（DAG）等圖論模型和算法可能會發揮重要作用。
“近年來，我國經濟已從粗放型向高質量發展轉型，各行各業都急需數學的幫助，越來越多的數學專業畢業生進入企業從事研發工作，獲得較高待遇。不管有沒有區塊鏈，當前，數學研究的春天都已經到來了。”吳凌云表示。
區塊鏈應用推動數學研究發展
事實證明，區塊鏈幾乎成為數學與應用結合得最為密切的信息技術之一。區塊鏈的發展和應用也勢必推動應用數學發展。
甘國華表示，當前區塊鏈技術中仍面臨諸多瓶頸問題，比如算法的效率和性能。“我們希望在保證正確性的前提下提高效率、節省能耗，但目前共識達成過程中仍存在時間延遲。在智能合約方面，還需要加強形式化證明研究，以證明智能合約的正確性和合理性。”
另外，區塊鏈中的加密、解密、驗證等技術，急需我國自己的國家標準。“加強密碼算法技術，保障區塊鏈的信息安全，就必須要實現關鍵核心技術的自主可控。發展需求促進了應用數學的發展。”甘國華說。
為了實現技術的自主可控，目前，越來越多從事區塊鏈信息技術企業開始與高校和科研院所進行底層技術的研發合作。甘國華表示，企業出資支持、從業務和產業發展角度提出需求，借助科研單位的基礎研究力量共同開展課題研究，共享科研成果。
熱潮退去 回歸技術本身
此前受野蠻生長的加密貨幣牽連，區塊鏈技術備受打擊，近兩年甚至跌入“低谷”，回歸區塊鏈技術本身的呼聲愈加強烈。
當前，全球主要國家都在加快布局區塊鏈技術發展。甘國華提到，區塊鏈相關的知識產權基本由中、美兩國主導。“與歐美國家相比，我國在區塊鏈應用方面的投入非常積極，但在底層技術層面還有一定差距。從長遠來看，我們必須強化基礎研究，加快核心技術突破。”
吳凌云指出，事實上很多關鍵技術都是在行業低潮期做出來的，比如對于這一波人工智能熱潮而言很重要的深度神經網絡。“還是要沉下心來開展基礎研究，解決核心問題。”他表示，這一次，區塊鏈技術優勢能夠得到國家肯定，也離不開行業內科技人員腳踏實地地默默耕耘。
“在可預見的未來，成熟的區塊鏈技術會在金融行業、無形資產的產權保護、物流溯源等應用場景發揮重要作用。”吳凌云說。
摘自《中國科學報》
