7月5日至7月7日，中国数字经济发展和治理学术年会首期“数字经济青年学者讲习班”在清华大学顺利举办，以专题讲座与研究交流等形式，助力数字经济领域青年学者成长。7月6日，本期讲习班领衔教授、美国芝加哥大学布斯商学院Fuji Bank and Heller金融学讲座教授何治国出席讲习班，并作题为《区块链经济学，数字颠覆和银行竞争》的讲座。清华大学计算社会科学与国家治理实验室执行主任、北京国际数字经济治理研究院院长、年会主席团秘书长孟庆国教授主持了本场讲座。本文根据现场讲座内容整理。
领衔教授何治国作专题讲座
感谢江小涓教授的邀请，很高兴能够重回清华大学与各位一起交流探讨。在座的都是青年学者，走上学术道路，最重要的是理解学术的脉络。有时我看到一些经济学家去外面培训了很短的时间，以为看到的就是最前沿，但实际上只是个“截面”。经济学不像工程学，工程学的知识积累使得现在的一台机器就能完成曾经机器所能达到的所有功能。经济学研究往往只能突出一两个特别尖锐、特别前沿的点，才能被接受。经济学研究会有意无意地把以前的知识抹掉，因为学者已经理解了先前的知识，但这另一方面也是对最前沿观点产生诸多误解的原因。对于经济学学者来说，需要开放的研究精神。需要知道以前的人走过的这条路的时候，为什么会选择往这边走、为什么觉得这样的思路可行。只有这样，我们才能回望世界技术变化到什么程度，思考从哪里再出发。
2015年的时候，我开始了解区块链，当时很痛苦，因为我的相关知识背景很有限，仅来自于我在清华学过的一些物理、电子工程课程。作为学者，我认为有必要真正懂得区块链的逻辑，而当时市面上的书达不到这个要求，因为大部分是记者写的，真正懂技术的人也难以形象地言说。相比之下，记者听了技术专家说了之后，很快就将知识内化，但传递这些知识时，不经意间使得下一拨人对区块链的理解发生些许偏差。
一些说法认为区块链上链后一般都改不了，这句话说的对吗？当时我就在想，所谓不能篡改，到底什么是不能篡改，篡改的时候又会出现什么问题？我之所以要提到这些问题，是因为我不觉得区块链技术目前在美国应用得很好，反而我觉得在中国，一些企业想做的联盟链其实具有很好的前景，但仍必要知道能够从区块链涉及的每一个技术上学到什么。
我们从哈希（Hash）开始讲。哈希是什么？哈希可以将任意长度的数据映射到固定长度的数字。这个映射规则已被确定，必须按照这条规则进行编码。输入的信息一旦改变，哈希值随之改变，这就是哈希的神奇之处。哈希值的长度很长，足以满足人类使用的范围。哈希是区块链的基本部分。什么叫做区块（Block）？区块是基于哈希值的，每个区块上都有时间戳，可以按顺序排列，不能倒换。区块可以记录信息。一旦信息改变，区块就会改变。一个区块是对的，换言之是大家公认的，就不能被随意改动，因为一旦改动，哈希值就会改变，大家就知道有人在篡改，所以篡改无效。
例如一张白纸加上这句话“某教授欠我两块钱”。一旦我这样写，大家看到字迹对不上，就知道明显有问题。怎么能让字迹对得上呢？至少模仿一下人家的笔迹。类似地，模仿一个区块链，至少要满足一些基本的共识，例如“哈希值前四位一定要是0”，才能让大家知道这是一个满足基本要求的区块。
那么区块链是什么？其实就是一个一个的区块连接起来，里面的数据信息也是连起来的。在区块链中，每个区块都包含前一个区块的哈希值。区块链技术一开始出现时，人们对其寄予了很多想象。它可以用于记录各种信息，比如你昨天吃了什么，但区块链技术最好的应用场景是支付。把区块链技术想象成一种事件记录工具，它本身能够更好地进行记账。区块链技术可以说是会计学的一个重要创新，因为它提供了一种去中心化、安全和透明的记账方式。这对于支付、金融交易和许多其他领域的应用都具有巨大的潜力。
在区块链中，Nonce（number used once）是一个数字，通过添加Nonce使得区块的哈希值满足特定条件（例如前4位为0）。在挖矿过程中，需要找到一个合适的Nonce，使得区块的哈希值满足这个条件。实际上，有很多Nonce可以满足这个条件，寻找能被最快找到并满足条件的那个Nonce即可。这个过程需要大量的计算，通常需要依赖计算机来完成。
区块链技术将所有的区块连接起来，形成一个不断增长的链条。这种技术在处理复杂交易记录时非常有用。然而，这里所描述的仅仅是区块链本身，并非分布式区块链。如果每个参与者手上都有一条区块链的副本，这就是所谓的分布式区块链。分布式区块链可以是公链、私链或联盟链。公链是任何人都可以参与的链，而私链和联盟链则限制了参与者的范围。在供应链金融等领域，联盟链可以发挥很好的作用。通过使用联盟链，每个参与者都有一个链的副本，一旦记录被添加到链上，就无法再更改。这样可以避免发票作假等问题，提高信任度。
分布式区块链的一个关键特点是它的去中心化特性。系统中有许多节点（peer A、peer B、peer C等），每个节点都有一份链的副本。当一个新参与者加入时，他可以从网络中的任意节点获取链的副本，而不需要信任某个特定的中心节点。为了确认自己手上的链是正确的，新参与者只需要检查链上最后一个区块的哈希值是否与其他节点一致。如果哈希值一致，那么可以认为链上的信息是可信的，否则可能存在问题。当你想要加入一个区块链网络时，首先需要找到一个节点，然后从该节点下载整个区块链。下载完成后，你的设备也将成为网络中的一个节点，参与到整个区块链社区中。作为社区的一部分，你的节点将与其他节点共同维护这个分布式账本。每当有新的交易发生时，所有节点都会共同验证交易并达成共识。一旦达成共识，新的交易将被添加到区块链上，所有节点的链将被更新。这样，整个网络的去中心化特性得以维持，没有单一的中心节点控制整个区块链。这种去中心化的特性使得区块链具有更高的安全性和透明度，为各种应用提供了可靠的基础。
此外，Wallet（钱包）是一个用于存储和管理数字货币的工具。钱包中的地址通常是一串复杂的字符，用于接收和发送数字货币。在区块链网络中，用户通过钱包进行交易，将数字货币从一个地址发送到另一个地址。相比而言，国际资金清算系统（SWIFT）是一个中心化的系统，依赖于一个内部网络进行信息传输，这种中心化的特性使得它在某种程度上容易受到攻击。
值得说明的是，在区块链诞生初期，我参加了很多会议，大家都在讨论什么是区块链。有一位行业巨头说过，争论什么是区块链其实并没有太大意义，就像汽车刚出现时，它将各种有零部件组合在一起形成了一个意义的整体。单独拿出一个部分来看，似乎并没有真正的创新，轮胎还是原来的轮胎，发动机还是原来的发动机。但当这些部分组合在一起时，汽车的性能得到了显著提升。
如何确保的安全性和真实性？在区块链中，确保交易的安全性和真实性涉及到一个称为公钥和私钥的加密技术。虽然今天时间有限无法详细讲解，但简要而言，公钥和私钥的设计确保交易发起方是真实的。例如，我给某老师两块钱，这笔交易的签名必须与我的私钥匹配。只有当签名验证成功时，交易才被认为是真实的。这部分技术在中国得到了广泛应用，因为它具有很强的实用性。区块链主要记录交易，交易通常涉及到付款方和收款方。为了确保交易的有效性，交易必须由付款方签名。公钥和私钥是如何发挥作用的呢？公钥相当于一个人的钱包地址，而私钥则是用于签名交易的密钥。当发起交易时，付款方将资金从自己的钱包发送到收款方的钱包。收款方可以提供他们的钱包地址或者类似于ID的信息。关键在于，在发送资金后，付款方需要对交易进行签名。签名的意义在于，签名必须与付款方的钱包地址相匹配。这样一来，通过这种方式，区块链技术可以确保记录在区块链上的交易信息没有被篡改。
一开始，区块链设定了10分钟的时间间隔，以解决延迟问题。这涉及到计算机科学中的共识机制（consensus mechanism）。共识机制在经济学和计算机科学中有不同的定义。在计算机科学中，共识机制旨在确保每个计算机节点的数据保持一致，即实现同步（synchronization）。为了保证足够的时间让所有节点同步并更新数据，需要设定一个合适的时间间隔。在经济学中，同步有另外一个含义。在早期区块链技术下，大约需要10分钟才能让每个节点达到同步，这个时间间隔是通过难度调整来实现的。一旦节点同步，大家达成了共识。最初，当全球算力较小时，可能只需要找到一个具有两个零的哈希值即可。当只有10个人在挖矿时，找到这样一个哈希值大约需要10分钟。但随着越来越多的人加入挖矿，例如20个或100个人，找到一个具有两个零的哈希值可能只需要一分钟。这样的速度太快了。因此，区块链会自动调整难度。如果挖矿速度过快，系统会自动调整难度，例如将哈希值前面的零的数量从2个增加到3个。这样，难度增加，挖矿时间又回到了大约10分钟。这是比特币调节挖矿难度的一种方法。
当然，你可以修改自己的区块链，甚至可以让修改看起来非常精细和完美，看似无懈可击。然而，当你将自己的链与其他人的链进行比较时，不一致之处便会暴露无遗。这在某种程度上类似于双重保险的概念。有人可能会设想联合他人共同修改区块链。在实际操作中，尤其是在经济学和商业领域，这种情况并非不可能发生。然而，区块链技术至少增加了实施这种欺诈行为的难度，从而提高了数据安全性和透明度。
我们来思考一个新的区块如何生成。首先，假设有10个区块已经同步，每个节点都花了10分钟完成同步。节点有激励去同步，因为如果不同步，它们的数据将不会被其他节点跟随。此时，有许多交易要加入区块链，每个交易都会支付一定的交易费用。因此，每个节点都希望争取记账权，因为记账会获得货币奖励。假设有20个节点在竞争记账权，谁能够获得奖励呢？第一个找到正确nounce的节点将获得记账权。一旦某个节点找到正确的nounce，它会将此信息告知其他节点，证明自己已经遵循了大多数节点的哈希值，这是第一点。第二，新生成的区块是有效的（valid）。第三，新区块的内容与前面的区块不冲突。这时，所有节点的激励是将新区块添加到自己的链上，使链向前发展。如果一个节点不这样做而其他节点都在更新，那么这个节点将会落伍，最终变得毫无价值。
区块链具备提供了防篡改的记录保管功能，这是其他方法难以实现的。某个国家可能有一个政府部门或者法官负责记录历史事件，该记录成为公认的事实。然而，这种方法存在操控的可能性，例如通过贿赂使记录被修改。在无政府监管的情况下，操控记录变得更容易。区块链技术并非万能，但至少在这方面提供了一个很好的解决方案。但如果区块链技术真的在日常事务中得到广泛应用，确实可能会遇到一些问题。例如，当出现分叉时，可能有一个领导者试图引导社区改变现有的规则。这个领导者可能会宣扬现有的比特币社区存在缺陷，提议创建一个新社区。他们可能会改变现有的协议，如将出块时间从10分钟减少到5分钟，或者将区块大小从1MB扩大到8MB。这些变更可能会引发一场分叉。在这种情况下，领导者的影响力和领导能力决定了他们的提议是否能够获得广泛支持。这是一个社会问题，因为最终是社区成员共同决定谁的观点占据主导地位。
随着区块链技术的发展，一些加密货币已经从基于工作量证明（Proof of Work，PoW）的挖矿机制转向了权益证明（Proof of Stake，PoS）机制。在 PoS 机制下，节点不需要竞争解决复杂的数学问题，而是根据其持有的货币数量和其他因素来选择记账节点。这种方式降低了能源消耗，使得挖矿变得更加可持续。对于想要加入加密货币社区并进行交易的人来说，他们确实需要一定的资金能力。在权益证明（PoS）机制下，这种资金需求可能会降低。在一些社区中，参与者可能只需要购买一块显卡就可以加入了。
我认为，加密货币和区块链技术可以被视为一种基础设施，类似于公共产品，因为它们为人们提供了一个可信赖的、去中心化的交易平台。从经济学家的角度来看，区块链技术与道路、桥梁等基础设施具有相似的属性。公共产品和基础设施对于整个社会的运作至关重要，它们为人们提供了便利和信任。我举一个简单的例子，有同学到芝加哥大学之前，在网上提前租房子，房东让我的学生用比特币交房租。首先，学生需要在交易所开设一个钱包（wallet），这通常是免费的，然后购买一定数量的比特币，例如0.1个比特币。购买完成后，比特币的余额将显示在钱包中。接下来，将比特币发送给房东。为此，需要发送一条消息，指明要发送0.1个比特币到房东的钱包地址。此外，还需要支付一定的交易费用，例如0.005个比特币。当交易发起后，它会进入交易池（Transaction Pool），等待矿工将其打包进区块。矿工会根据交易费用和数据大小来选择哪些交易进行打包。他们通常会优先选择单位数据大小（bit）的费用较高的交易，以便获得更多的收入。如果矿工成功地将交易打包进区块并将其添加到区块链上，交易就会被确认。一旦交易被确认，学生和房东都可以在区块链上查看交易记录。学生的钱包余额将减少0.1个比特币，而房东的钱包余额将增加相应的数量。
我回想起当我第一次阅读比特币的白皮书时，它大约只有10页。如今，区块链技术已经不仅局限于支付领域，还拓展到了许多有趣的应用场景。我一直认为，如果中国能够在政府的主导下，发展出一些高质量的联盟链应用，那么我们将看到更多实际应用场景。区块链技术确实能够提供许多有用的特性，但关键在于如何将这些特性应用到实际问题上，以实现更高效的记录和管理。
我认为区块链的核心特性是去中心化共识。在经济学中，去中心化共识有其独特的应用。2015年时，有人曾说过：“区块链技术真正促进了相互不信任的群体之间的协同，同时激励他们。”这句话在美国尚未看到广泛应用，我特别希望在中国能看到更多的实践。去中心化共识是如何生成的呢？答案是智能合约。这是当时讨论得很多的概念，当前智能合约这一想法，已经付诸实践。在这个过程中，链之间可以互联。
在我看来，如果理解了区块链的基本概念，你可以想象每个时间点上，都会存在一些信息，然后大家会确认这些信息，逐步向前发展。实际上，我与合作者的一系列发表的论文已经表明区块链会对市场竞争、开放银行带来的重要影响。总得而言，我认为区块链是一项充满应用前景的技术，将会为经济学的相关研究带来颠覆性的影响。
