第1章 块链：新技术革命的起点

1.1 人类新一代通用技术的希望

自从18世纪60年代英国发生第一次工业革命以来，人类已经经历了三次产业革命。2008年全球性金融危机的发生意味第三次产业革命的能量已经接近释放完毕，各工业化国家必须加快新一轮科技研发和产业革命的步伐。2013年4月，德国“工业4.0小组”在汉诺威工业博览会上正式提出了“工业4.0”的概念。在这之前，德国政府已经于2010年7月正式通过了《思想·创新·增长——德国2020高技术战略》。而在此前后，美国、英国、日本、韩国等也纷纷制定了相应的国家战略。我国也于2015年4月提出了《中国制造2025》，以期实现产业升级，在新一轮产业革命中占据有利的位置。

在人类科技史上有一类重要的技术，它能够被应用于广泛的领域，产生持久的影响，从而彻底改变人类社会的生产方式，改变个人和家庭的生活方式，并改变连接生产和消费的商业运作模式。这类技术被称为通用技术（General Purpose Technology，GPT），其具有以下共同的特征：

（1）普适性，即该项技术具有广泛的潜在用途，并能够在整个经济中得到广泛的实际应用；

（2）长期可改进性，即技术本身能在较长时期内实现持续的改进；

（3）创新互补性，即该项技术在改进过程中能够不断地产生溢出效应，与其他技术相结合，从而提升技术本身的规模报酬；

（4）颠覆效应性，即该技术的应用最终将引发社会生产和生活模式的基础性变化。

工业革命以来，能够称得上通用技术的并不多，比较典型的有五个，分别是蒸汽动力、电力、内燃机、个人电脑和互联网。

蒸汽动力

蒸汽动力的广泛应用是第一次工业革命的标志性特征。1763年开始开发的瓦特蒸汽机在传统蒸汽机的基础上做出了重要改进，从而成功地开启了蒸汽动力在工业上的应用时代。蒸汽机以水蒸气为工质，将煤炭中蕴藏的化学能按一定的热循环方式转换成机械能。蒸汽动力的广泛应用给人们的生产生活带来了巨大的影响。一方面，相对于人力、畜力等，它大大提高了工具使用的效率，并使大型机器的制造和使用成为可能；另一方面，相对于水力、风力等，它摆脱了这些自然力资源在地理上不可转移的限制，使工业生产得以集中化和规模化。

瓦特蒸汽机是第一个获得广泛商业成功的蒸汽动力装置。此后，各种更加精巧和复杂的蒸汽动力装置被发明出来，在石油、天然气等非煤炭化学能、核能、地热能及太阳能等能源的利用上得到普遍应用。而在工质选择上，也从最初的水蒸气向其他物质拓展。

瓦特蒸汽机的第一个应用场景是在煤矿的抽水泵上。后来经过不断改进，瓦特蒸汽机在陶瓷厂得到了应用，此后又在纺织业、冶金业、造纸业等工业部门得到了广泛应用，并使机器制造业成为一个重要的经济部门，为蒸汽船、火车的发明奠定了基础。正是因为能够高效、持续地使用蒸汽动力，围绕着大型机械的大型工厂得以产生，大型的工业城市也开始出现。工业资本发展成为所有类型资本中的主导力量，同时使企业家替代了封建时代的武士和封建主，开始成为历史的主角。为了寻找更好的工作机会，农民纷纷涌入城市、进入工厂、成为工人。从此，人类从农业文明进入工业文明，城市化成为不可阻挡的历史潮流。

电力

如果说第一次工业革命在能源上的主要特征是蒸汽动力的利用，那么第二次工业革命在能源上的主要特征就是电力的发明和应用。1875年，法国巴黎建成了第一座用于照明的火电站。从此，电力这种二次能源供给方式使人类能源的生产和消费系统发生了革命性的变化，人类历史从蒸汽时代跨入了电气时代。

在电气时代，从生产端来看，能源的生产变成了发电。从最早的火力发电（通过燃烧煤等燃料）、水力发电，到后来的核能发电、太阳能发电、风力发电、潮汐能发电、氢能发电等，人类通过把自然界的能源转化为电力，极大地提高了能源的利用效率和范围。电力生产出来以后，再通过输电、变电、配电系统传输到用户端，从而形成了一个完整的能源网络。从消费端来看，由于电能的高泛用性，电力很快成为现代社会的必需品，在方方面面都得到了应用，不管是普通的工业生产、商业经营、交通通信网络，还是人们的日常生活，都已经离不开电了。

电力对人类社会的深刻影响在其最初的应用——照明上得到了很好的体现，如果没有电力所带来的照明，大部分人一到晚上就仍将生活在黑暗之中。目前，电力对人类生产生活的渗透仍在深化。例如，随着化石燃料日益减少和环境污染的日益严重，电动汽车又开始受到人们的重视，并在2008年以后日益成为一个重大的热门投资领域。

内燃机

第二次工业革命的另一个重要表现是内燃机的发明和应用。

将热能转化为机械能的机器有两种，一种是外燃机，另一种是内燃机。前者主要指蒸汽机和汽轮机，它的燃烧过程发生在发动机外部，热能通过工质进入发动机内转化为机械能。而后者的燃烧直接在发动机内部，工质被加热后膨胀做功，热能转化为机械能。两者比较，后者对燃料的要求更高，主要适用燃料汽油或轻柴油，缺点是单机功率不易提高、环境污染较严重等。但其优点也是明显的，即热效率高、比重量（内燃机重量与其标定功率的比值）小、操作简便、运维简单。相对于缺点，内燃机的优点是更主要的，特别适合应用在汽车等交通工具上。

从19世纪70年代德国发明家奥托发明第一台往复活塞式、单缸、卧式、3.2千瓦的四冲程煤气燃料内燃机时起，内燃机就成了交通工具的发动机，使人类交通领域发生了革命性的变革。19世纪80年代，本茨和戴姆勒发明了以汽油机为动力的汽车，从此开启了汽车工业时代。发展至今，汽车产业已经成长为除房地产以外，链条最长、产值最大的产业。汽油车的发展带动了内燃机车、远洋轮船、拖拉机、装甲车和飞机等的制造和使用，同时也使石油开采与炼制业迅速发展起来，并引发了基于石油炼制的化学工业的发展。因此，内燃机的发明极大地拓展了人类的活动范围，也给人类的生活带来了很多便利。

20世纪50年代以后，人们日益注重环境保护，20世纪70年代又出现了严重的世界石油危机，这些都促使内燃机技术的研究转向高效节能及开发利用洁净的代用燃料。在汽油机和柴油机的基础上，以天然气、液化石油气、甲醇、乙醇、合成汽油、合成柴油、二甲醚和氢气等为燃料的内燃发动机被开发出来。其中，氢燃料汽车以其完全无污染、热效率高等优势成为未来汽车发展路线的一项重要选择。

个人电脑

计算机是第三次工业革命的产物。1946年2月，美国军方定制的电子数字积分式计算机（ENIAC）在美国宾夕法尼亚大学问世，这标志着世界上第一台电子计算机诞生了。如果说蒸汽机、内燃机让人类得以自由地利用外部的能源，增强自身的力量，那么计算机则让人类得以利用外部的计算能力，增强自身的思考力。如果说前者实现了人手的延伸，那么后者则实现了人脑的延伸。

随后几十年，计算机的硬件不断趋向于小型化和集成化。20世纪70年代，美国硅谷诞生了世界上第一台微处理器，从而开启了个人电脑时代。原来的计算机一般应用于科学计算、事务管理、过程控制等领域，当个人电脑时代到来以后，计算机走进家庭，变成了普通人的生产工具和娱乐工具。计算机的应用领域也拓展到了设计、教育、娱乐等各个方面。同时，个人电脑的发展也促成了半导体等电子产业的兴起。另外，为了配合计算机的深入应用，软件系统也得到充分的发展。

就计算机技术的未来而言，一方面，在CPU方面，目前的半导体技术已经进入7nm时代，接近了半导体制造的物理极限；另一方面，量子计算的进一步发展有望开辟出一条新的计算机发展之路，从而摆脱传统硅处理器的限制。量子计算机一旦正式实现商用，相对于传统计算机，将使人类的计算能力再一次实现飞跃。

互联网

20世纪60年代末期，美国军方的ARPA（阿帕网，美国国防部高级研究计划署）项目和美国国家科学基金会资助建设的NSF网开启了计算机联网时代。这两个项目都属于公共领域的项目，前者是为了实现军事信息的共享，后者是为了实现科研信息的共享。为了共享计算机上的资源，20世纪70年代早期，瑟夫等科学家开发出了TCP/IP协议，定义了计算机如何接入因特网以及数据如何在计算机之间传输的标准。20世纪80年代末至20世纪90年代初，蒂姆·博纳斯-李和欧洲粒子物理实验室的一些研究者开发出了基于超文本协议的互联网信息服务系统，这个协议后来被称为万维网。万维网通过统一资源标识符，建立了一个全球网络资源统一的认证系统。作为一种访问Internet上资源的有效工具，万维网出现以后迅速被推广开来，从而推动了互联网在商业和家庭中的普及。

互联网的发展是建立在计算机硬件基础上的。简单地说，计算机实现了对信息的高效处理，而互联网则实现了对信息的高效传输。如今，互联网已经成为人类进行信息传输的一种主要方式，它具有成本低、速度快、不受空间限制、可以即时互动的特点，而且信息交换能以多种形式实现，如文字、声音、图片、视频等。正是互联网产业的高速发展，推动了电子商务、数字娱乐等数字产业的高速发展。2018年5月，全球市值排名前10的公司中，有6家是互联网公司，其中前5位全部是互联网公司，分别是Alphabet、微软、亚马逊、腾讯、Facebook，阿里巴巴名列第7位。

互联网的发展大大促进了数字经济的发展。根据“互联网+”指数估算，2017年我国的数字经济体量为26.7万亿元人民币，较去年同期的22.77万亿元增长了17.24％。数字经济占GDP的比重由30.61％上升至32.28％。而且，互联网对传统行业的生产和销售模式也带来了很多改变，例如，电子商务的快速发展就是一个很明显的变化。

虽然互联网的发展仍在继续，但总体而言，它在技术上已经成熟，在应用上也已经非常普及，很可能已经到了中后期。那么，在互联网之后，有什么技术能够成为新一代通用技术呢？目前已经出现并有望成为新一代通用技术的候选技术有6种，分别是人工智能、区块链、智能物联网、量子计算、清洁/可持续能源和虚拟现实/增强现实。

从近代史来看，国家之间的竞争说到底是现代产业的竞争，也就是新科技的竞争。在新一轮科技革命和产业革命的历史关口，谁掌握了新科技及其应用的主导权，谁就在未来的全球竞争中占据了优势地位。从这个意义上说，未来围绕着上述潜在的通用技术，各国之间将发生激烈的竞争，这个竞争涉及人才团队、监管环境以及资本整合的方方面面。区块链技术及其应用就是其中之一。