郭迅華：區塊鏈的邊界

本文來源｜《清華管理評論》2018年第11期

作者：郭迅華

  郭迅華 

清華大學經濟管理學院管理科學與工程系副教授。2000 年獲得清華大學管理信息系統專業學士學位及計算機科學與技術專業學士學位，2005 年獲得清華大學管理科學與工程專業碩士學位和博士學位。主要研究領域為管理信息系統、電子商務、社會網絡、商務智能。講授課程包括管理信息系統、信息技術與組織、計算機系統原理、計算機網絡。

學術論文發表于 MIS Quarterly、 Journal of Management Information Systems、 Communications of the ACM、Decision Sciences、INFORMS Journal on Computing、Information Systems Journal、Journal of Information Technology、Information Sciences、Information and Management、Decision Support Systems、Computers in Human Behavior等信息系統領域重要國際期刊，以及《管理科學學報》、《管理世界》、《中國管理科學》、《系統工程理論與實踐》等重要國內期刊，作為負責人或骨干承擔了多項國家自然科學基金項目和企業項目。曾獲得清華大學學術新秀、優秀博士畢業生榮譽稱號。

曾于 2008 年在德國 RWTH Aachen University 做訪問學者以及在MIT斯隆管理學院擔任國際教職研究員。現任國際信息系統協會中國分會（CNAIS）常務理事兼副秘書長，《信息系統學報》主編助理，Electronic Commerce Research、Journal of Global Information Management等國際學術雜志編委會成員。

那臺陳舊的臺式電腦開足馬力運轉了三天三夜，挖出了我最初的一點比特幣。我被這無政府主義者的奇思妙想所激起的強烈好奇心得到了滿足，同時也無法再忍受呼呼作響的電腦風扇帶動機箱震動所發出的巨大噪音，于是我關閉了挖礦程序。那時的我完全沒有意識到，生平最大的一次發財致富的機會，就這樣與我擦肩而過了。

數年之后，比特幣以波瀾壯闊的漲跌吸引了全世界的目光。其身后的區塊鏈技術隨即走上前臺，成為眾所追捧的熱點。許多人將區塊鏈視為繼互聯網之后的新一輪革命，宣稱其將沖擊和重塑各行各業。在諸多的媒體文章中，區塊鏈被描繪為一種快速、安全、跨平臺、低成本的交易環境，干凈而徹底地解決了交易中的信任問題，從而為各種經濟活動提供了一個高度可信賴的“價值網絡”，在此基礎上給經濟社會各個領域帶來顛覆性的創新。

在我看來，區塊鏈技術無疑具有其獨特的魅力。然而，技術本身并不具有顛覆性，真正具有顛覆性的，是人們運用技術的方式。比特幣所追求的不受任何個體控制的“對等”（peer-to-peer）貨幣系統，具有其顛覆性色彩。而區塊鏈技術只是為對等貨幣系統這一顛覆性的理念，提供了可能的實現手段。除了貨幣之外的其他領域是否能夠利用區塊鏈技術實現顛覆性的創新，則取決于領域的具體特征，以及區塊鏈的技術特性與這些特征之間的契合度。換言之，區塊鏈并非是一種普遍性的革新方案，其影響力的范圍，受限于其自身的技術性質和領域的具體需求。

本質上說來，區塊鏈的技術目標，是創造一種開放、對等的信息環境，使得參與者之間可以直接交易，無需依賴于中介平臺。在傳統的中心化信息環境中，交易需要通過中介平臺來完成。例如支付交易需要銀行或支付寶之類的支付中介，購物交易需要淘寶之類的買賣平臺。之所以需要擺脫中介平臺，是因為中介平臺可能是不可靠的。交易者為了實現交易，必須信任中介平臺。一旦中介平臺出現問題（不論是技術故障、人為錯誤還是欺詐），交易者就會蒙受損失。這種由于中介平臺的可靠性問題所帶來的可能的損失，可以稱作“信任風險”。在區塊鏈環境中，由于中介平臺不復存在，這種對于中介平臺的信任風險，也就可以被消除。

但是，需要指出的是，區塊鏈所消除的，僅僅是交易者對于中介平臺的信任風險，而絕不是像許多人所認為的那樣，可以大幅度地降低“信任成本”，甚至是完全解決交易中的信任問題。首先，區塊鏈只能消除交易者對于中介平臺的信任風險，而不能消除交易者相互之間的信任風險。其次，區塊鏈通過在交易環境中去除中介平臺來消除信任風險，即通過“去中介化”來實現“去信任化”。而以這種方式實現“去信任化”，必然需要付出額外的成本。在許多情形下，這種成本可能是十分巨大的。

從這種意義上說來，“去信任化”所需要付出的成本與信任風險之間的大小對比，決定了區塊鏈應用的邊界。在這樣的邊界條件下，至少在很長的一段時間內，區塊鏈應用的范圍是十分有限的。在社會經濟各個領域實現這種開放、對等的信息環境，即便是一種未來的方向，也還需要漫長的歷史進程。

區塊鏈源于比特幣。比特幣的目標，在于建立一套開放、對等的貨幣系統。從信息技術的角度看來，貨幣存在于交易之中，貨幣系統的實質是交易的記錄，也就是賬簿。一個可靠的貨幣系統，必須確保其交易賬簿是不可篡改的。在以往的一切體系中，交易賬簿由特定的人或機構維護。賬簿的維護者具有修改賬簿的能力，以其自身的信用和外部的監管擔保賬簿不被篡改。在網絡環境中，中介平臺就是賬簿的維護者。區塊鏈技術為比特幣提供了一個開放、對等的賬簿，不依賴于特定的維護者。為了確保交易能夠被準確記錄且賬簿不可被篡改，區塊鏈需要有大量的參與者，并且依賴于兩個關鍵性的機制：對等分布式存儲和基于投票的共識。

所謂對等（peer-to-peer）分布式存儲機制，就是將整個交易賬簿完整地保存在每一個參與者的計算機上。所有參與者所保存的交易賬簿都是完全相同的。每一筆交易，不論其發生在哪兩個交易者之間，都會被廣播給所有的參與者，從而被記錄在每一個參與者的賬簿上。在這樣的情形下，中心化的賬簿維護者不復存在，每一個參與者都是賬簿的維護者。這樣的賬簿是開放的，每一個參與者都可以隨時查閱賬簿的內容；這樣的賬簿也是對等的，每一個參與者都擁有與其他人完全相同的信息。

對等分布式存儲的一個潛在問題，在于不同的參與者所保存的賬簿可能出現不一致。一方面，網絡傳輸的延遲和中斷，可能會使得不同的參與者接收到不同的交易信息；另一方面，試圖進行欺詐的攻擊者可能有意地發送虛假的或是篡改過的信息。這些情況都會導致區塊鏈網絡中一部分參與者所保存的賬簿內容與其他人不一致。為了消除這種不一致現象，區塊鏈使用了基于投票的共識機制，通過參與者的投票來決定哪一份賬簿內容應該被接受。投票中勝出的賬簿被所有參與者所保存，失敗的則被舍棄。比特幣區塊鏈采用了一種被稱為“工作量證明”（proof-of-work，PoW）的方式來實現賬簿共識?！肮ぷ髁孔C明”本質上是一種基于計算能力的投票，參與者的計算機通過計算繁瑣的數學題來證明自己的計算能力，獲得最多計算能力支持的賬簿在投票中勝出。

在擁有大量獨立參與者的條件下，對等分布式存儲和基于投票的共識機制保證了區塊鏈賬簿的不可篡改性，使得網絡中的任何單獨的參與者，都無法對賬簿進行隨意的修改。任何單獨的參與者的賬簿出現錯誤或是丟失，都不會影響整個體系的可靠性。換句話說，區塊鏈賬簿的不可篡改性依賴于三個要素：一是大量的獨立參與者，二是對等存儲，三是基于投票的共識。削弱其中的任何一個要素，區塊鏈賬簿體系的可靠性都會被弱化。

作為一種賬簿系統，區塊鏈的核心特征，是不再有中心化的賬簿維護者。賬簿保存在所有的參與者手中，攻擊者對區塊鏈賬簿的惡意修改，會在投票機制中被否決。從而，交易的參與者不再面臨對賬簿維護者的信任風險，通過“去中介化”實現了“去信任化”。

但是，如果據此認為區塊鏈大幅度地降低了交易成本，甚至是干凈徹底地解決了交易中的信任問題，則是謬以千里了。區塊鏈僅僅是消除了交易者對于中介平臺的信任風險。其對于解決交易者之間的相互信任問題，則并沒有實質性的作用。舉例說來，一個基于區塊鏈的二手車交易市場，能夠擺脫對中心化的在線交易平臺的依賴，從而，平臺的可靠性問題不會再對交易造成風險。區塊鏈可以確保賣家發布在市場上的信息是由賣家自己發布的，且沒有被篡改過，同時也可以確保在該市場中所進行的交易被忠實地記錄下來，并且不會再被更改。然而，區塊鏈卻無法確保賣家所發布的信息是真實準確的，無法核實賣家對車況的描述是否與實物相符。要實現交易，買家必須信任賣家。這種信任當然會存在風險，而這樣的風險并不能被區塊鏈所消除。也許有人會爭辯說，如果一輛汽車從出廠開始的所有交易、使用和維修信息都被記錄在區塊鏈中，那么當這輛汽車被出售時，賣家就可以輕而易舉地全面準確掌握車輛的真實狀況了。然而，我們如何保證生產商、銷售商、用戶、維修廠全都主動、及時、準確的把每一個環節的信息提交給區塊鏈呢？區塊鏈能夠忠實地記錄參與者提交給它的信息，但并不能主動采集信息，更不能確保信息與實物相匹配。要確保賣家所發布信息的真實性和準確性，其關鍵性的挑戰在于實時可靠的信息采集技術和嚴格的制度規范，這些都不是區塊鏈所能夠解決的問題。恰恰相反，與區塊鏈相比，中心化的在線交易平臺反而更具備主動采集并核實信息的能力和動力。從這種意義上說來，一個高度可靠的中介平臺，能夠有效地降低交易者之間的信任風險，這樣的作用是區塊鏈所難以具備的。

更值得注意的是，區塊鏈以“去信任化”的方式來消除交易者對于中介平臺的信任風險，其代價可能是巨大的。信任風險存在的原因，在于中介平臺可能是不可靠的。區塊鏈并不是通過提高中介平臺的可靠性來降低信任風險，而是完全取消了中介平臺。在區塊鏈中，每個參與者都是賬簿的維護者，且每個參與者都有可能試圖篡改賬簿。是大量獨立參與者、對等分布式存儲、基于投票的共識這三個關鍵要素，確保了那些篡改賬簿的企圖能夠被有效地阻止。從這種意義上說來，區塊鏈的一個基本假設是，每個參與者個體都是不可信任的。區塊鏈實際上是一種“無信任”的環境。

在這種“無信任”的環境中，每個人都可能是壞人。要阻止壞人干壞事，只能依靠群體機制（對等分布式存儲和基于投票的共識），并且這個群體要足夠大。在“無信任”環境這種“最差情況”基礎上建立群體機制，必然是需要付出成本的。這種成本可以被稱作“去信任化成本”。在討論區塊鏈是否能降低交易成本時，“去信任化成本”不應該被忽視。在當前的區塊鏈體系中，“去信任化成本”包括多個方面。

首先，對等分布式存儲需要耗費大量的存儲空間和網絡流量。以比特幣為例，到 2018 年初，一份完整的比特幣賬簿所占用的存儲空間已經超過了 150GB，且以每年數十 GB 的速度增長。全球數百萬比特幣用戶的每一臺計算機上，都需要保存這一巨大賬簿的完整拷貝。此等規模的賬簿僅僅是承載了比特幣每年 3000 萬筆左右的交易量。對于一個交易支付系統而言，這樣的交易量其實是微不足道的。相比之下，支付寶在 2017 年雙 11 一天的交易量，就達到了 14.8 億筆。如果比特幣交易量快速增加，那么其賬簿體量很快就會超出普通用戶計算機的存儲能力。為了解決這一問題，新的比特幣客戶端軟件允許用戶只保存賬簿的摘要信息，而不保存完整的賬簿。然而，如果大量參與者都不保存完整的賬簿，那么對等分布式存儲機制就會被大幅削弱，區塊鏈體系的可靠性，也就會被嚴重地降低。

其次，基于投票的共識機制需要耗費大量時間和計算資源，并制約交易確認的速度。仍以比特幣為例，每一筆交易都需要被打包到區塊當中，每一個區塊都需要經過“工作量證明”（PoW）投票才能得到確認，因而區塊生成的速度嚴重限制了交易確認的速度，使得整個比特幣網絡只能支持每秒 3-7 筆的交易確認速度，這與支付寶每秒數千筆的交易速度相比，存在著天壤之別。盡管后來的技術改進（如以太坊等）可以通過提升區塊的規模上限、加快區塊的生成速度等手段提升交易確認速度，但只要仍采用 PoW 這類基于計算能力的投票機制，那么為了保證該機制的有效性，必然需要足夠的時間來完成投票過程。另一方面，PoW 投票機制耗費了巨大的計算資源。據估計，在當前的規模下，比特幣網絡的 PoW 運算每年大約需要消耗 730 億度電，占全球總耗電量的 0.33%，相當于 670 萬個美國普通家庭的用電總量，超過數十個國家全國的用電總量。為了克服這些問題，新的區塊鏈設計引入了“股權證明”（Proof-of-Stake，PoS）和“授權股權證明”（Delegated Proof-of-Stake，DPoS）等機制來取代PoW。然而，放棄了基于計算機能力的 PoW 投票機制，參與投票的用戶計算機就不再具有對等性，擁有更多股權的少量用戶在投票中能夠具備更強的話語權，從而嚴重削弱區塊鏈的去中心化屬性，降低區塊鏈體系的可靠性。

第三，無中心的結構使得區塊鏈系統難以修改升級。區塊鏈的賬簿通過對等存儲和投票機制來維護，因而對賬簿規則的任何修改，也只能通過投票機制來實現。仍以比特幣為例。在運行了一段時間、影響力急劇擴大之后，比特幣最初設計形式中的兩個缺陷迅速暴露出來。第一個缺陷是區塊大小上限設置過低（1MB），且區塊生成速度設定過慢（每10分鐘一個區塊），這導致了比特幣的交易確認速度緩慢（每秒3.3-7筆）。區塊大小上限和區塊生成速度其實只是賬簿結構中的兩個參數，在最初的比特幣軟件實現過程中被人為地設定，所有的參與者計算機都采用了這兩個參數值。只要能夠調整這兩個參數，交易確認的速度就能得到提升。然而，由于區塊鏈系統的無中心結構，這兩個參數難以被改變。在少量的參與者計算機中修改這兩個參數，只能導致這些修改后的計算機所生成的賬簿區塊在投票中被否決。只有在超過 50% 的參與者計算機中修改了這兩個參數，新的參數值才能夠在投票中勝出。這種軟件更新的過程被稱為“分叉”（fork），其實現往往是極為艱難的。比特幣最初設計形式中的第二個重要缺陷，是對比特幣的總量設置了一個上限（大約 2100 萬）。這一上限設置導致了比特幣具有通縮屬性。通縮屬性使得人們對比特幣產生升值預期，從而傾向于持有而非使用比特幣。這一致命的缺陷決定了比特幣不可能成為一種真正的流通貨幣（在我看來，比特幣已成為一種收藏品和投資品，其作為一種流通貨幣的實踐已經失?。?。與區塊大小、區塊生成速度相似，總量上限同樣只是比特幣系統中人為設置的一個參數。但這一參數無法通過軟件的修改升級來進行調整。改變或取消總量上限的唯一途徑，是放棄比特幣，重新設計并推廣新的網絡貨幣系統。這樣的問題絕不僅在比特幣中存在。從一般意義上說來，只要是具備大規模用戶群體和完整的投票共識機制的區塊鏈系統，都會面臨部署后難以修改調整、難以升級的困境。

第四，“無信任”的環境取消了中介平臺，導致一些原本可以由中介平臺提供的交易服務無法得到實現。在上文所討論的二手車交易市場的例子中，如果存在中介平臺，則該中介平臺可以負責對賣家所發布的車輛信息進行評估和核實。在取消了中介平臺的區塊鏈市場中，買家只能自行考察車輛狀況。對于大多數缺乏足夠專業知識的買家而言，這一方式無疑是高成本的。這種服務的缺失，實質上增加了買家和賣家之間的信任風險，增加了交易成本。

由此可見，“去信任化成本”可能是十分巨大的。在討論區塊鏈是否能降低交易成本時，“去信任化成本”是不容忽視的。

信任能夠降低交易成本，同時也帶來風險。如果信任所產生的收益（交易成本的降低）高于其所帶來的風險，人們就會選擇信任。我們選擇信任銀行、信任支付寶、信任微信錢包，因為信任這些機構可以幫助我們更快捷地實現支付交易、大幅度地降低交易成本。盡管這種信任存在著風險（銀行可能會出錯，支付寶可能會停機，微信錢包可能會被篡改），但因為風險低于收益，所以我們仍然會選擇信任。今天，當一名快遞員把包裹交到顧客手中時，他很可能不會要求顧客簽字確認，而是隨即轉身離開。快遞員選擇信任顧客，因為這種信任能夠為他節約時間，降低成本。盡管這種信任存在風險（顧客可能會賴賬），但因為風險低于收益，所以他仍然會選擇信任。以這樣的形式，信任創造價值。

從這種意義上說來，區塊鏈放棄了信任的價值，建立在不信任中介平臺的基礎上。區塊鏈中的交易不依賴于對中介平臺的信任，從而消除了信任風險，但也相應不可避免地帶來交易成本的上升。

當“去信任化成本”小于“信任風險”時，區塊鏈應用具有業務價值；反之，在“信任風險”小于“去信任化成本”的情境中，區塊鏈并不適合?！叭バ湃位杀尽迸c“信任風險”之間的大小對比，決定了區塊鏈應用價值的邊界。

技術的發展可能會降低區塊鏈的“去信任化成本”，例如縮小賬簿數據存儲量，提高交易確認速度，減少計算資源的耗費，提高區塊鏈網絡體系的可調整性等。但同時，技術的發展同樣也可能以多種不同的形式降低中心化體系的信任風險，例如提高中介平臺的數據透明性等。從而，“去信任化成本”與“信任風險”之間的力量對比會隨著時間的發展而動態地變化。但在可以預見的未來，區塊鏈的適用場合始終是有限的。在那些“信任風險”顯著低于“去信任化成本”的領域中，刻意地追求區塊鏈的應用，恐怕不是一種明智的選擇。

對于銀行、電商平臺等中介機構而言，區塊鏈無助于強化其地位和作用。區塊鏈是對現有交易體系的否定，而非發展。只要能夠控制和降低信任風險，中心化體系的效率優勢，是區塊鏈所難以企及的。

區塊鏈所追求的開放、對等的信息環境，的確與現有的中心化體系有著本質的不同。但區塊鏈并不總是能有效地降低總交易成本。只有在信任風險高于去信任化成本的情境下，區塊鏈才能有真正的用武之地。

近年來的區塊鏈熱潮，既有業務應用的積極探索，也不乏建立在似是而非的概念標簽上的資本游戲。概念炒作和資本游戲在不遠的將來即會退潮，業務應用仍需漫長的探索。推動區塊鏈業務應用實質性發展的動力，主要將來自于產業及社會信息環境的建設者和管理者，而不會是中心化的交易機構，也不會是追逐商業利益的創業企業。

許多人將區塊鏈與 TCP/IP 網絡相類比。在我看來，區塊鏈所致力于創造的新型信息環境組織形態，其作用和影響，更類似于上世紀八九十年代興起的開源軟件運動。開源軟件經過三十余年的發展，重新定義了軟件的價值，重塑了軟件行業的生產形式，其思想理念輻射滲透諸多領域，催生了大量改變世界的創新。區塊鏈或許也具有同樣深厚的潛在影響力，但很可能需要經過同樣漫長的演化滲透，才能夠真正地開花結果。