区块链与数据共享 课件 【ch01】引论

引论第一章区块链与数据共享01数据的前世今生数据的前世今生数据，这个词对我们来说既熟悉又陌生。以前，数据只是事物的度量衡，经过千百年的

发展，数据已然发展成为当下及未来的“新石油”。尤瓦尔

·赫拉利在《未来简史》

一书中提到，人类并不擅长表达数据。因此可以推测，

数据的诞生和使用也经历了相当长时间的发展。在遥远的史前文明时代，或许数据的起源是

由于我们的祖先可能在一次偶然的机会中发现了三株果树出现在了东方草原上，两株果树出

现在了西方草原上。此时，他们需要通过一些特殊的记录方法，把果树的数量记录下来，以

便下一次采摘时精确地到自己应该去的地方，这样才能更准确、更快捷，把信息损失和口口

相传造成的误差尽量减少。而数据，就是这样一种媒介，用来对客观世界进行测量和记录，

以帮助人们更好地生活在这颗星球上。由于在开始时，数据最重要的作用是描述客观世界，

因此数据主要是指基本的数字。1.1朴素的记录时代数据的前世今生进入现代社会，物质和数据都得到了极大丰富。因此，需要存储和展示的内容开始变得

更加多样化，数据的范围也得到了进一步的扩大，不再只是数字，还包括文字、字符、图形、

图像、视频、音频等，这些都具有一定的意义。而当计算机出现时，数据的表达得以抽象和

简短，以二进制信息单元0、1的形式在计算机系统中表达。这种记录方式不仅能很好地抽象

出每个物体，还能使计算机直接识别数据，使数据计算的效率大大提高。而这样的计算和存

储方式也成为当今所有大数据的基础，成为计算机世界与人类世界之间快速沟通的一种方式。回溯数据的整个前世今生，数据的演变经历了三个主要阶段，分别是：朴素的记录时代、

以数据驱动的数字经济时代和数据与事物高度融合的数字孪生时代。1.1朴素的记录时代1.1朴素的记录时代楔形文字的雏形产生于公元前3400年左右，也代表着人类开始有了手动存储和记录数据

的能力。后来，人们发明了结绳记事的方法，然后逐渐发展出一些辅助工具，如算盘，以记

录或计算更多的数据、进行更复杂的操作。20世纪20年代末，

IBM公司发明了一种80列打孔卡，使

那个时代的计数效率又一次得到了提高，成为当时计算效率最高的机器。

进入现代社会，由于物质社会的快速发展，人们逐渐发现现有的记录和处理数据的效率

还是比较低，1725年，人们发明了穿孔卡带纸存储的方法。1888年，

HermanHorles教授改

进了这个方法，并且升级为第一台使用

Pack

Card技术的数据处理机器。这台机器在美国人口

普查中得到了广泛的使用和推广，并取得了巨大的成功。数字经济时代当我们谈到当前大数据时代时，不可避免地必然联想到两个不可或缺的催化剂，

一个是

计算机的发明，另一个则是互联网的发展。

1946年，世界上第一台通用计算机ENIAC

诞生于美国宾夕法尼亚大学。

一开始，ENIAC

主要用于美国国防部弹道计算的大规模科学计算。它在诞生之时身形巨大，使用了18000个

电子管，占地170m²,

重达30吨，消耗约150kw

的功率，能够进行每秒5000次的计算。尽管这种计算量现在看来微不足道，但在当时是前所未有的突破。

此后，计算机经历了晶体管

数字机时代(1958—1964,主要进步体现在运算速度的提高，可达300万倍)、集成电路数字

机时代(1964—1970,运算速度进一步提高，

一般每秒几百万到几千万次，可靠性明显提高，

价格进一步下降，产品走向通用化、系列化和标准化)和大规模集成电路机时代(1970

年至

今。1.2数字经济时代数字经济时代互联网则是另一种催化剂。它于1969年诞生于美国。互联网又称为因特网，是全球性的网络，是当代社会最重要的公共信息载体，为信息的传播提供了重要的媒介。1969年10月29日，美国国防部高级研究计划局的研究人员在加州大学洛杉矶分校和斯坦福研究所的实验室之间发送了第一个主机对主机信息。这标志着互联网的诞生。如今，全球一半以上的人口都可以上网，每年为全球经济的贡献高达数万亿美元。计算机互联网时代，也称为数字时代，是比特(bit)高度抽象并描述原子(物理世界)的过程。比特，即计算机通过0和1存储信息，物理世界用简化为0和1的串来表示。该方法可以提高描述客观世界的效率，进而提高数据计算的效率。基于计算机和互联网的应用，人类逐渐进入了数字经济时代。1.2数字经济时代01数据驱动的决策的步骤确定主要目标。首先，了解任务的上游和下游目标。这可能是一个非常具体的目标(以网站的产品销售为例，目标是增加销售量和网站流量),也可能是一个更模糊的目标(如增加品牌知名度)。03数据驱动的决策的步骤收集和准备所需的数据。如果业务信息分散在相互隔离的多个数据源中，那么访问高质量的可信数据也需要克服重大障碍。02数据驱动的决策的步骤对关键数据源进行调查。为了确保成功，必须从整个组织中收集意见和建议，以便了解短期目标和长期目标，因此数据源的调查和挖掘尤为重要。1.2数字经济时代04数据驱动的决策的步骤形成见解。如果只是没有分析过的数据，相当于没有经过提炼的原石，没有足够

的使用价值。真正有价值的是通过这些数据总结出来的真知灼见，提炼出来的规律。上述步骤就是一种典型的数据驱动的思考方式，当我们在遇到具体的问题时，也可以参考这样的流程进行思考和分析。05数据驱动的决策的步骤根据见解采取行动并分享见解。发现规则后，需要总结和提取规则，采取行动，或与他人分享见解以进行协作。1.2数字经济时代数字孪生时代人类对世界的探索，很大程度上源于对自身和周围环境的认知的不确定性，这带来了不安全感，进而促使人类不断前行。可见和可控始终是人类对未知事物的最大诉求。因此，发明创造是人类独有的，是用来抵抗外界不确定性的重要手段。技术，也是这样的一个产物，是人类这种生物在一个未知星球上探索的坚实拐杖，陪伴着一代又一代的人类砥砺前行。当技术发展的浪潮达到新的高峰时，计算机描述的世界能够无限接近于物理现实世界，即“数字孪生”。数字孪生(DigitalTwin)是物化事物的软件定义及其在客观世界中的发展规律的结果，这个概念最早出现在美国密歇根大学的产品生命周期管理课程中。2010年，美国国家航空航天局(NationalAeronauticsandSpaceAdministration,NASA)提出的开展航空科学和空间科学研究的技术报告中正式提出了“数字孪生”。1.3数字孪生时代01数字孪生时代2012年，美国宇航局和美国空军联合发表了一篇关于数字孪生的论文，指出数字孪生是驱动未来飞行器发展的关键技术之一问。03数字孪生时代各界对“元宇宙”表现出极大的热情和兴趣。产业界和学术界纷纷讨论了元宇宙的起源、实现路径，并畅享了未来可以实现的宏伟蓝图。02数字孪生时代2021年，“元宇宙”(Metaverse)一词突然引起各界的广泛关注，就像一块石头扔进平静的湖中，激起无尽的涟漪。1.3数字孪生时代01数字孪生时代确定主要目标。首先，了解任务的上游和下游目标。这可能是一个非常具体的目标(以网站的产品销售为例，目标是增加销售量和网站流量),也可能是一个更模糊的目标(如增加品牌知名度)。03数字孪生时代两者的交叉范围在于，数字孪生和元宇宙共同构成了人、自然和社会的闭环系统。数字孪生与工业化的需求和场景更加接近，主要是满足制造业的需求(如用于航天器设计的NASA),因此必然下沉并垂直延伸到产品设计和生产。02数字孪生时代对关键数据源进行调查。为了确保成功，必须从整个组织中收集意见和建议，以便了解短期目标和长期目标，因此数据源的调查和挖掘尤为重要。1.3数字孪生时代02共享是怎么发展的共享-古老的美德以交通工具、住宿、办公等共享为代表的共享经济是近年来被频繁提及的热门行业。虽然这看起来是一个新词，但共享这种行为实际上是一种有着悠久历史的美德，因为共享这种行为可能与人类的社会行为和基因选择有关。托马塞洛在《人类交往的起源》一书中提到，人类交往在根本上是合作的。托马塞洛指出，由于早期人类的原始社会缺乏物质条件，加上环境恶劣，人类必须互相帮助才能有更大的生存机会。因此，更愿意分享资源帮助他人的人可以得到更多的欢迎。在帮助他人度过了一些特殊的生存困难之后，一旦他们可能不幸陷入了某种危险的环境，也会有较大的概率获得他人的帮助。2.1共享-古老的美德共享-古老的美德因此可以说，共享这样一种看似非常文明和先进的行为，其实在很早之前就已经印在了人类的基因中。直到最近几年，“共享”才与商业社会紧密相关，并产生了一些现象级的产品。除了基因的不断自然选择，在人类生产力的早期发展和探索中，人们已经为未来的数据共享充分积累了相应的基础。生产力是社会发展的最终决定力量。谁拥有先进的生产力，谁就能更好地推动社会进步。生产力形态的变化与工业革命的进程密切相关。到目前为止，包括以chatGPT为代表的正在发生的工业4.0和智能化革命，人类社会进行了四次工业革命(如图1-1所示),其影响像水滴一样不断渗透和浸润到各行各业，改变着社会形态，推动着历史、文化和技术的更替。2.1共享-古老的美德共享-古老的美德2.1共享-古老的美德第一次工业革命起源于18世纪60年代的英国。英国虽然远离文艺复兴较为热烈的欧洲大陆板块，但是独树一帜，在当时宛如一颗冉冉升起的新星，迅速成为超级大国。第一次工业革命并非发生在这些主要的欧洲大陆国家，而是发生在当时的英国，主要有如下原因。第一，一个国家对开放和创新的容忍程度。英国是第一个建立君主立宪制的国家。当其他国家仍然笼罩在严格的封建等级制度中时，英国已然开始酝酿一场革命。2.1共享-古老的美德第二，灵活的金融政策。工业革命带来的伟大思想迅速转变为可以执行和产生经济的企业，这离不开资金的支持。英国政府鼓励各种私人资本进入，并组建皇家海军，为英国商人服务。从18世纪开始到第二次世界大战时，英国已经拥有世界上最大的舰队。商业迅速发展，劲头强劲。共享-古老的美德2.1共享-古老的美德第三，基础设施建设。16～17世纪，英国的道路系统极差，但道路是商业发展中最不可缺的重要资源之一。要想致富，必须先修路。1706年，英国议会颁布了一项法律，鼓励当地商人修建永久性道路，并允许他们向路人收费。这项法律和政策的出台引起了当地商人的极大兴趣。在很短的时间内，大量的道路开始修建。此后，人们外出旅游或送货的时间也大大减少，这些举措进一步刺激了工商业的繁荣发展。不久，英国在全国开凿运河，使船只成为货物运输的手段，运河的建成将运费又降低了一半。2.1共享-古老的美德1860年至1950年，电力、钢铁、铁路、化工、汽车等重工业兴起，石油成为新能源，世界进入第二次工业革命“电气时代”。随着全球信息和资源的快速交流，第三次工业革命“信息时代”(1950年至今)的进程开始，人类文明达到了前所未有的高度。第三次工业革命以电子计算机、航空航天技术、原子能技术(核能)的应用为代表，人类文明发展进入了一个空前繁荣的时代。科学转化为生产力的速度进一步加快，各领域的科学技术紧密结合，相互促进。大多数发达国家抓住了第三次工业革命时期巨大的发展红利期，并成为世界舞台上举足轻重的政治和经济力量。第四次工业革命特点一些领域或行业已经进入可编程时代，数字化介入极大地提高了行业的生产效率，进而指导实际生产和市场运作。第四次工业革命特点在第四次工业革命时期，通过互联网分散收集是一种长尾需求，低成本的个性化定制将满足人们的个性化需求。第四次工业革命特点一是人工智能的高度智能化，即劳动、生产力、生产工具都可能发生重大变化，而人工智能与提供生产力的机器人不仅充当生产工具，也有可能成为生产者，或与人类一起参与生产过程。第四次工业革命特点低成本个性化。第三次工业革命时期，机械化和批量流水线的快速发展，使生产成本大大降低，物质生产空前繁荣。2.1共享-古老的美德2.2数据孤岛信息是现代社会赖以生存和发展的基础。作为信息的载体，数据的重要性不言而喻。1969年，美国国防部创立了ARPANET,标志着互联网的诞生。建立互联网的初衷是创造一个与现实世界平行的虚拟世界，追求“开放、平等、合作、快速、共享”。在运营初期，互联网确实提供了极大的沟通便利，也为更加多元化的文化的出现提供了必要的生存土壤。然而，基于TCP/IP的传统互联网在实现上述目标的过程中遇到了一些问题，出现了一些负向影响。造成这种现象的一个最重要原因是，随着互联网应用领域的不断扩大，各领域的应用不断深入挖掘，各行业主体开始产生大量数据，但数据存在于独立的数据库中，各主体不会主动将数据分享给他人；同时，数据的流通缺乏动力和必要的有效保护措施，最终形成了“数据孤岛”现象。2.2数据孤岛数据作为一种资产形式，逐渐显现出“马太效应”(MatthewEffect),即富人更富、穷人更穷。具有第三方担保资质的银行、政府、大数据公司等，在马太效应下，海量数据聚集，而广大中小企业或公众个人或基本没有数据，或者即使有数据也没有分析数据的能力。这样，大多数人没有办法直接分享数据的红利，互联网的发展与它的初衷产生了距离。区块链技术的本质是分布式账本(DistributedLedger)的一种形式，可以实现底层数据之间的互联互通，从根本上解决“数据孤岛”问题，推动互联网向进一步创新的方向发展。因此，很多学者做出了这样的判断，区块链技术可能是打破当前数据“马太效应”的最佳技术工具。2.2数据孤岛在当代社会，各行各业的数据仍然以井喷的形式被生产，以维持个人或机构的运转，并做出科学的决策判断，逐渐从“以人为中心的决策”向“以数据为中心的决策”转变。数据已经成为个人、组织、社会乃至国家的重要战略资源。从企业运营的角度，数据量的大小直接代表其在特定行业中拥有的客户资源，既是维护现有客户资源的重要宝典，也是开拓更大版图的“羊皮书”。可以说，未来无论是一家企业还是一个国家，要保持强劲的发展势头，数据是重要资源之一。而数据的重要性加剧了数据垄断的问题，各数据拥有者所拥有的数据成为汪洋大海中的孤岛，就像不相连的屋顶上的烟囱。2.2数据孤岛在过去的十年中，各行业在信息领域取得了长足的进步，各行业积累了大量的数据。由于各方根据封闭系统进行系统设计开发，在较长时期内形成了孤立的数据孤岛。从客观世界的角度，每个独立的系统只能代表单个数据源系统的情况，而不能真正外推到现实世界。另一方面，早期的信息系统更侧重于如何通过软件来减少重复性工作，从而提高工作效率，而较少关注特定行业相关业务的核心问题。2.2数据孤岛当一个骰子被随机向上抛出有限的次数时，我们能得到的各点出现的次数不一定是均匀的。但是只要我们无限次掷骰子，各点出现的次数会无限接近。在数学和统计学中，这是一个专有定律，称为大数定律(LawofLargeNumber),是描述相当数量重复实验结果的定律。根据这个定律，样本数量越多，算术平均值接近期望值的概率就越高。大数定律之所以重要，是因为它说明了一些随机事件均值的长期稳定性。而且人们发现，在重复测试中，随着测试次数的增加，事件发生的频率趋于稳定值。比如无限次掷硬币，当次数达到几万甚至几十万、百万次时，硬币每面向上的次数约占总次数的1/2。但是前提必须是重复无限次且数字足够大。2.2数据孤岛类比当前的信息系统，单一的、独立的系统和一个系统内现有的数据不能代表现实世界的情况，不能真正发挥数据的价值。只有当数据能够自由流通时，才能补偿由个体的、独立的主体数据所造成的随机误差，从而尽可能地接近现实世界。在这个由数据驱动的决策时代，我们需要获得更多的数据，以帮助我们的决策尽可能正确，尽可能接近现实。因此，探讨数据孤岛的解决方案并不断尝试通过政策保障和技术支持来解决这个问题，将是从现在到未来持续探索的重要课题。2.3共享经济在当今社会，共享甚至发展出了一种新的经济模式——共享经济。开放、包容、高效的特点使得共享经济跨越了传统产品供给和服务的时间和空间限制。共享经济的最大意义之一就是有效提高了低频资源配置的效率，从而缓解了供需矛盾。通过一定的机制和机构在资源所有者和用户之间进行共享、交换、借用、租赁等行为，依托互联网平台的充分放大效应，实体产品(如商品)、服务或虚拟产品(数据、知识和技能等)的共享才可以实现。在整个宏观经济层面，共享经济带来了生产、消费、经营和使用等方面的颠覆性变革，将有效盘活存量并提高商品的使用率。由于增加了共享行为，提供共享对象的购入成本明显低于产品的再生产成本，边际成本递减具有显著的资源节约效果。共享经济保障所有权与使用权分离共享经济需求与供给的匹配共享经济中介平台的服务构建共享经济信任机制的建立共享经济的建立也很大程度上依赖于信任机制的建立，信任机制实质上遵循契约。2.3共享经济2.3共享经济保障所有权与使用权分离：要使共享经济顺利发生，首先要针对其所属商品或服务进行标记，使其所属商品或服务的所有权和使用权暂时分离，并可临时授权第三方使用资源。当约定的使用期限届满时，共享商品可以及时收回，不会发生欠费、恶意留存等不良事件。这就需要一定的政策保障和技术支持，授权时有效分离，恢复时顺利恢复，充分保护被授权用户充分享有共享物品的使用权。所有权与使用权的分离可以有效提高商品的单位时间利用率，使闲置资源或服务得以充分流通，同时在生产层面不增加额外的生产负担，但对整个社会的经济总值能够产生新的增量。所以，从经济学的角度，这是一种有效的、低成本的经济扩张手段。2.3共享经济需求与供给的匹配：共享经济通常起源于单个物品在所有者手中低频使用，这意味着单个所有者需要支付高的单价(如共享数码相机、镜头、汽车、自行车甚至移动电源),而物品共享可以显著降低使用单价。同时，可以共享的物品的使用有明显的使用高低波峰，共享可以有效地错开物品的使用，从而提高物品的利用率，这也为闲置物品或服务的共享和充分利用奠定了基础。由于这类商品或服务是市场上的长尾需求，消费者相对分散，需要通过一定的匹配手段进行有效匹配，因此，这在很大程度上需要依托现有的互联网平台。由于互联网平台能够有效地聚合这些分散的、低频的需求，从而使需求与供给的匹配成为可能。可以说，互联网的发明甚至是能够产生共享这种经济行为的充分和必要条件。2.3共享经济中介平台的服务构建：在互联网不普及的时代，信息的不对称使得资源所有者和需求者之间形成了天然的鸿沟，而信任危机无疑是共享行为发生困难的重要原因，所以共享就是一个难以展开的话题。互联网普及后，中介平台能够充分扩大商品和服务的使用边界，同时一系列智能算法(最优匹配、智能匹配等)可以保证资源的充分利用和流通。而国家层面对共享经济也是非常重视，出台了相关政策，对共享经济和相应行业进行刺激和促进，以互联网为信息中介平台的服务在短时间内迅速蓬勃发展。供需双方的高效匹配可以有效提高商品和服务的利用率，实现“物尽其用”。此外，由于共享经济带来的经济促进效用，也促使国家、行业、企业将注意力集中在共享经济领域深挖用户需求与相应的产品研发上。2.3共享经济

区块链技术中也有一种智能合约技术，即“代码即法律”(CodeisLaw)。将相应的执行合约写入智能合约，当程序运行时，代码会自动执行合约中包含的内容。因此，信任人成为一个自动化的程序，很大程度上可以降低人为误判的风险，从而建立更有效的信任机制。所以，区块链技术也可以成为支撑和保障共享经济的基础技术。以共享单车为例。截至2019年7月，小黄车一天退费约3500人，网上退押金人数近1600万人。2020年12月14日晚间，摩拜单车App和小程序正式停止运行。曾经蓬勃发展的自行车共享模式面临着巨大困境，更糟糕的是，这几声惊雷让市场开始看跌共享经济模式。可以说，这对共享经济模式造成了巨大的打击，甚至各种关于共享经济的负面评论开始此起彼伏。没有明显的预期盈利模式、盲目扩张和高昂的运营维护成本，都是共享单车市场的痛点。03当数据成为生产要素3.1当数据成为生产要素在经济学中，生产要素又称为生产投入，是人们生产商品和劳务必需的基本资源，包括

土地、劳动力、资本、信息、技术、数据等。生产要素的作用主要是促进生产，但不成为产

品和服务的一部分，也不因生产过程而发生重大变化。在几千年的农业社会中，经济发展的

决定性因素是土地和劳动力。就像政治经济学之父威廉

·佩蒂的经典名言：“土地是财富之母，

劳动是财富之父。”生产要素具有一定的时代特征。最初的生产要素只有土地、劳动力、资本和信息。然而，

在第三次工业革命后，人们逐渐认识到技术的重要性，并将其纳入生产要素的范畴。但与土

地、劳动力和资本不同，技术需要依附于人才上，它并不会凭空独立产生。近年来，技术转

让和交易如火如茶。3.1当数据成为生产要素

2019年11月，在党的十九届四中全会记者会上，中央财经委员会办公室副主任韩文秀在介绍坚持和完善社会主义基本经济制度的有关情况时指出，“要鼓励勤劳致富，完善劳动、资本、土地、知识、技术、管理、数据等生产要素按贡献参与分配的机制……”首次公开提出数据可以作为生产要素按贡献参与分配，这也标志着国家层面对数据作为生产要素的认可。2020年4月，《中共中央国务院关于构建更加完善的要素市场化配置体制机制的意见》(以下简称《意见》)向社会公布。作为中央关于要素市场化配置的第一个文件，它的作用是明确了要素市场体系建设的方向和重点改革任务。这对于引导各种要素集聚先进生产力，加快完善社会主义市场经济体制，具有十分重要的意义，同时标志着新的市场要素的形成，将推动人类社会进入更高的发展阶段。3.1当数据成为生产要素数据之所以被公认为生产要素，其中一个原因是，各行各业积累了海量的数据，但要想真正利用和挖掘这些数据背后的价值，还有两个亟待解决的问题。一是这些数据各自的所有权归谁。回答这个问题可以有效消除关于数据所有权的争议和讨论，并提示后续数据产生的收入应该属于谁。二是各行各业的数据应该用什么样的标准来规范。这个问题的解决可以有效形成行业共识，更高效、更快速地完成数据共享。意见要素在土地要素方面，重点增强土地管理的灵活性，建立健全城乡统一的建设用地市场。意见要素在劳动要素方面，注重引导劳动要素合理、顺畅、有序流动。意见要素在资本要素方面，重点完善多层次资本市场体系。意见要素在技术要素方面，着力激发技术供给活力，促进科技成果转化。3.1当数据成为生产要素3.1当数据成为生产要素在土地要素方面，重点增强土地管理的灵活性，建立健全城乡统一的建设用地市场。采取灵活的工业用地方式，探索增加混合工业用地的供给。此外，省级政府将被赋予更多权力。建议由省级政府负责城乡建设用地供应指标的使用。同时，探索建立全国建设用地和补充耕地指标跨区域交易机制。3.1当数据成为生产要素在劳动要素方面，注重引导劳动要素合理、顺畅、有序流动。一是畅通落户渠道，探索推动长三角、珠三角等城市群率先实现户籍准入年限同城累计互认。放开和放宽除个别特大城市以外的城市落户限制，对经常居住地尽量实行户籍登记制度。二是畅通职称评审渠道。完善职称评审制度，制定以职业能力为核心的职业标准，畅通非公有制经济组织、社