《科学大家》|什么是钱:以人类基因和家谱为例详解区块链前世今生

2018年02月08日 08:05 新浪科技

  出品 |新浪科技《科学大家》

  撰文 |杨义先 北京邮电大学教授、《安全通论》和《安全简史》作者

  朋友,你知道“钱”是什么吗?虽然你是千万富翁,甚至亿万富翁,你可能真不知道什么是“钱”。那到底什么才是真正的“钱”呢?

  “钱”是什么?

  你可能会拿出美钞、英镑、加币等纸币。告诉你,它们不是钱!

  从理论上说,单位的饭票在内部虽可当钱用,但是,饭票却可以随便印,想印多少就要多少,直到公司破产为止。如果这个单位不是普通单位,而是大单位,大到是某个国家的“央行”,那么,它发的饭票就成为“钞票”了。当然,在非常时期,钞票可以变得一钱不值,甚至出现“一袋子钱,买半袋子米”的怪事。

  所以,白条、饭票、钞票、支票、汇票等都是一回事,它们本身不是钱,但在平常,又确实可以当钱用;可在特殊时期,却可能变得一文不值!为什么会出现这种翻天覆地的变故呢?关键就是信任基础不牢靠。

  真正的钱,应该以“最牢靠的东西”为信任基础。但是,什么东西才“最牢靠”呢?答案就是:除了上帝,就是自己!当然,这里的“上帝”,是会与时俱进的。这里的“自己”并不是个体的自己,而是“自己的群体”,或者说是“群体中的绝大多数”。

  朋友,别急!我知道你想单刀直入“区块链”,但是,不先把“上帝”说清楚,你就无法洞察本质,除非你是安全专家。

  钱是如何出现的?

  早期,由于人类对自己根本没信心,所以,肯定不敢想什么“基于信任自己”的真钱,而是,全力以赴,寻找“基于信任上帝”的真钱。

  话说在很久以前,那时人类刚开始有交换物品的需求,一开始“以物易物”也还勉强奏效,但是,能否有更好的办法找到“基于信任上帝”的钱呢?部落酋长沿着海岸线,一边走,一边想呀想。突然,沙滩上的一粒小齿贝跃入眼帘,这真是“踏破铁鞋无觅处,得来全不费工夫”!他赶紧回去与钱助理商量,两人一拍即合:上帝赐予的真钱,找到啦!

  于是,酋长办公室马上宣布:从即日起,本部落一律以“齿贝”为钱,作为“以物易物”的中间品,违者罚款!于是,“齿贝”便成为了首个“基于信任上帝”的真钱。

  但是,上帝也在变。如果今天仍使用“齿贝”的话,估计养殖户就要发财了。所有工厂除了仿制“齿贝”,也绝不会生产其它产品了。

  “齿贝”被淘汰后,人类又开始寻找新的“真钱”。先是用铜当“真钱”,按其重量来代表价值;但是,由于冶炼技术越来越高,结果却发现,铜太多了。于是,铜就变成了“基于信任国家”的“假钱”了,并被铸成了“孔方兄”。

  后来,铁又被用来当“真钱”,结果,历史又重演了一次。只不过,铁更惨,连当“假钱”的时间都不长,很快就被彻底赶出了货币圈,到军事等领域发挥作用了,一直延续至今。

  黄金成为公认的钱

  经过无数次探索,人类终于发现了一种长期有效的“基于信任上帝”的真钱。只可惜,这家伙太沉,分割又不方便,携带也麻烦。于是,包括你在内的大部分人都没把它当钱用,而只是将它打成小环,套在手指上,或将它熔成豆腐块,藏在保险柜里。国家也并不高明,也只是将“真钱”锁在库房里,还得派重兵把守,简直成了负担。也许你已经猜到了这个真钱是什么,对,它就是黄金!

  为什么说黄金是“基于信任上帝”的真钱呢?这里主要有两个原因:

  首先,除了神话中的“点石成金”外,人类至今没办法无中生有地制造出黄金来。因此,任何国家或组织,都无法根据自己的意愿来随意“印钱”了。

  其次,黄金确实是上帝赐予的。由于黄金比重大,所以,它们就化成“熔浆”沉入了地心。据估计,地球上的黄金总量约为48亿吨。初听起来,“48亿吨”好像非常庞大,但是,其中47亿吨还待在地核内,8600万吨待在地幔里。分布到地壳的黄金总数不足1亿吨。即使是这样,为了从含量极低的金矿中把黄金提取出来,也得花费九牛二虎之力。

  黄金确实是“真钱”,但直接使用确实不方便。各国政府便将这个“真钱”圈起来,并在和平时期,参考黄金储量的多少来发行钞票,因此绝大部分人误以为“钞票就是钱”。

  到目前为止,还没有比黄金更理想的“真钱”,即使是曾经与黄金比肩的白银,现在也不行了。看来,在“真钱”方面,上帝能帮人类的,也就只这些了。剩下的,只能依靠人类自己想办法,研制“自己信任自己”的“真钱”了。于是“区块链”就粉墨登场了。

  真钱具有的特性

  那么,“真钱”到底都有哪些特性呢,从当年的“齿贝”和现在的黄金,我们可以归纳出:

  1)除上帝外,没发行机构,其发行数量也就不可能被操纵。用行话说,就叫“完全去中心化”。注意:上帝是与时俱进的,比如,当养殖业发达后,“齿贝”的“发行量”就可操纵了。

  2)“真钱”的总量,既不能像白银那样过多,也不能像钻石那样太少。至于,到底多少才是最佳,可能与其使用人群的数量和财富有关,不能一概而论。

  3)能匿名,且保存方便。即无法像支票那样,追踪出使用者,否则人类就没了隐私。

  4)很健壮,且合并、分割等使用也很方便,而且,不容易被毁掉。

  5)可以跨国界流通、交易,甚至在全世界使用,可以买卖,操作方便。

  6)无法造假,而且还具有专属所有权,即“我的就是我的,不能莫名其妙地变成了你的”。

  以上条件,听起来非常苛刻,好像很难达到。但到目前为止,至少有某位神秘人物,化名“中本聪”,在网络这个虚拟部落中,利用复杂的密码算法,真的设计出了一种所谓的比特币,并声称能达到“真钱”的所有主要条件。

  比如,它没有货币机构发行,只能通过大量的计算产生。所有交易行为,都由全球的分布式数据库来确认并记录。网络本身的去中心化特性,确保了任何单位和个人,都无法“大量制造比特币,并以此来操控币值”。基于密码学的设计,又可确保“只有真正的拥有者,才能转移或支付比特币”,而且,还不影响其所有权和交易匿名性。比特币的总量非常有限,具有极强的稀缺性,它的数量永远不会超过2100万个等等。

  客观地说,比特币的原理相当巧妙,而且可行。当然,它不可能是唯一的数字货币,实际上已有了“莱特币”和“比特股”等。今后,不同的虚拟部落,也许会有各自的“真钱”。

  区块链的前世和今生

  本文只介绍设计比特币的最核心技术,区块链的前世和今生。

  如果你不懂数据库,不懂密码学,不懂算法理论,不懂网络……没关系,只要继续阅读此文,你就能懂“区块链”。

  关于“区块链”,百度百科的解释是:“分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。所谓共识机制是区块链系统中实现不同节点之间建立信任、获取权益的数学算法…。”

  即使是目前最通俗的解释是:“如果把数据库假设成一本账本,读写数据库就可以看成一种记账的行为,区块链技术的原理就是在一段时间内找出记账最快最好的人,由这个人来记账,然后将账本的这一页信息发给整个系统里的其他所有人。这也就相当于改变数据库所有的记录,发给全网的其他每个节点,所以区块链技术也称为分布式账本……”。

  怎么样?是不是仍然有点朦胧美的感觉。因为,就算是会计也可能搞不懂什么是“分布式账本”。账本为啥要分布呢?你肯定会莫名其妙。对普通百姓来说,对账本更是一头雾水,自己最多记过几次流水账而已,从来没就见过那传说中的“账本”。

  对区块链的理解非常容易。因为区块链就是虚拟部落的“家谱”。除了读写、存储、传输、验证、安全、共识等雕虫小技的IT细节外,“区块链”与你我家中,压箱底的传家宝“家谱”,其实并无本质差别。

  如果你不信,咱们就来逐一对比:

  第一是所谓的“去中心化”。你的“家谱”虽然作为宝贝,牢牢藏在箱底,但是,它的拷贝版,却在你七大姑、八大姨等家,每家都有一份,而且内容完全一样。

  每个小家在“家谱”的“核算”、“存储”、“维护”等方面的权利和义务,也都完全均等,都是通过家族开会,由“族长”领导大家,共同修订、补充新版本的。如果你偷偷修改了“自家的那份家谱”,当然不管用,只不过是自欺欺人而已:家族是不会承认的,甚至可能变成笑柄,严重时,还可能受到家法惩处。

  第二是“开放性”。有哪家的“家谱”是保密的!完全可以公开,而且,谁都乐意公开,因为,那上面都记载着祖先们的光荣事迹。

  第三是“自治性”。在同一家谱所系的整个家族中,哪个成员会怀疑自己家谱内容的真实性?就算是在天涯海角,偶然遇到的陌路人,如果发现同为家谱成员,那么,就绝不仅仅是“老乡见老乡,两眼泪汪汪”了。至于外族人,他爱信不信,反正与他无关。

  第四是“信息不可篡改性”。一旦相关事迹写入家谱,就会永久保存下去,除非某天召开家族大会,同意(或多数同意)某项修改。仅对少数几本家谱的篡改是完全无效的。就算是你要坚持做些修改,那么,后代通过对各家家谱内容的统计比较,仅仅采用“少数服从多数”的原则,就能轻松发现你的篡改。所以,“家谱”的数据稳定性和可靠性都极高。

  第五是“匿名性”。家谱的每次修改和补充,都是经过大家讨论同意的结果。至于这些内容是由谁抄上去的,其实并不重要。所以,在“区块链”这本“家谱”中,每次交易(即修改和补充“家谱”的工作),到底是由谁完成的,你永远不得而知。

  第六是“历史可追溯性”。这恰恰是家谱最基本的功能,每个人通过自己的家谱,都能够将自己的祖宗十八代,查得清清楚楚、明明白白。就像“区块链”中“通过任意一个区块,都可以追溯出与之相关的所有区块,了解整个信息的演变过程”一样。

  怎么样,请问区块链的哪条性质,家谱不具备?!如果你还要坚持说,区块链还有什么“私有区块链” “公有区块链”和“联合(行业)区块链”等的话,那么别忘了,家谱也有“小家家谱” “某地某姓族谱”和“全球某姓族谱”等等。

  好了,现在就以比特币为例,来重新写一本“中本聪家谱”吧。

  话说,公元2009年,有一位英雄母亲,名叫“中本聪”。他决定在网络虚拟部落中,生养2100万个儿子(即2100万个比特币)。而这些儿子,可能会死掉(即,比特币被用掉或转移),儿子也会生孙子(通过第一次转移获得的比特币),孙子也会死掉,孙子还会有重孙子(第二次转移获得的比特币),重孙子还会生重重孙子(第三次转移获得的比特币)……。。如此循环,永无止境。

  为了记录家族光荣,避免后代混乱,中本聪决定创立一部“家谱”,让子子孙孙们不忘记自己的血脉,然后,再传给后代。

  先说儿子们吧。为什么还没生完,就知道自己有多少个儿子呢?因为,每个儿子就对应于某种奇特数学方程的一个解,而从理论上看,解的个数就大约是2100万个。

  正如,线性方程只有一个解,二次方程最多有二个解,一般地,N次方程最多有N个解一样。但是,“知道有多少个解”和“求出相关解”可不是一回事,比如除极特殊情况之外,全世界的数学家们,至今还不知道“如何求出N次方程的解”。

  另外,虽然求解很难,但是“验证某个东西是否是解”却并不难。因为,只需将其代入方程,轻松计算一下,看看等式的左右两边是否相同就行了。若相同,则就是解,否则就不是。

  由于每个儿子都是“金娃娃”,所以,网民们都抢着要领养,行话叫做“挖矿”。怎么才能领养成功呢?没有捷径,只能按预先设计的程序,老老实实去做大量的运算。而且,大约每10分钟,才允许有50个金娃娃被领养,直到100年后,金娃娃们才能全部出生并被领养。

  也有这样一些网民,他们要么运气不好,要么没时间。总之,没能“领养”到金娃娃。如果他们也想得到金娃娃,那又怎么办呢?他们只能从领养者那里花钱去买。这时,儿子辈中就出现了死亡,孙子辈也就开始诞生了。

  再说孙子们吧。中本聪家族成员,有一个奇怪的特点:每个人死亡的同时,都会立即转世,成为家族下一辈的成员;每当有人死亡时,家族就会马上修订家谱;更奇特的是,每个人在死亡时,要“验证完新修订家谱的正确性”后,才最后断气。

  同样,每当有后辈出世时,家族也会马上修订家谱也。更奇特的是,每个人在出生前,也要“验证完新修订家谱的正确性”后,才呱呱坠地。孙子们何时诞生,就没有时间表了。

  比如,假若某个儿子的领养者,永远对手上的金娃娃爱不释手的话,那么,这个儿子就永远健康,永远不会有孙子了。如果某个领养者是投机分子,倒手就把金娃娃给卖了,那么,这个金娃娃马上就死了,它的儿子也同时诞生在“儿子买家”的家里了。当然,孙子的总数也不会超过2100万个。

  孙子被倒手后,就转世成了重孙子。至于重孙子和重重孙子们的情况,那就更简单了。反正,每个金娃娃一死,它的儿子就会马上出生。“中本聪家谱”也会马上修改,并及时将“新版本家谱”发放给全体家族成员,无论他是儿子、孙子、重孙子等。中本聪家族的成员,确实会越来越多,但是,儿孙总数加起来一定不会超过2100万。

  在任何时刻,任何网民,对自己的每个金娃娃,都可以通过“中本聪家谱”来确认:该金娃是真是假。而金娃娃的所有者,你的身份信息等,绝不会出现在“中本聪家谱”中,从而更不必担心泄露姓名。

  在结束比特币实例介绍时,我们还想强调两点:

  1)当用作货币时,金娃娃总数的有限性,只能确保在“中本聪虚拟部落”中,不会出现通货膨胀。但是,这并不意味着,明天“武大郞虚拟部落”也会利用“武大郞家谱”,开发出自己的“大郞币”。所以,不要过于迷信某种特定的数字货币的有限性。毕竟,在寻找“基于信任自己”的真钱方面,人类才刚刚开始,前方的道路还很长!

  2)“区块链”确实是数字货币的核心,但是,区块链的应用绝不仅限于此。实际上,它已经在诸如艺术、法律、保险、房地产等行业得到广泛重视,今后还将扩展到更多的领域。反正,你只需要记住:家谱能够发挥作用的地方,都是区块链的用武之地。没准,随着“区块链”的普及,“家谱”的用途也会越来越大,只是过去大家没在意而已。

  好了,至此我们已用“家谱”把“区块链”说清楚了。

  下面我们将介绍最古老的区块链,一个已经存在了38亿年的区块链。这个区块链的设计者,就是伟大的“上帝”!这个区块链“家谱”就写在你的脸上、手上、腿上……;血管里、头发里、鼻子里、眼睛里……;反正,在任何生物的体内的任何地方,甚至在其排泄物里,都“分布式存储着”这个区块链的“账本”。

  这个“区块链”就是生物学家们正在全力研究的“基因链”。为形象计,后面我们将称之为“上帝区块链”,或简称为“上帝链”。也为了让区块链专家们“惊掉下巴”,我们将借用区块链的部分专业术语,来介绍“基因链”,希望这些专业术语,不会给普通读者增添太多的麻烦。

  首先,“上帝链”这个账本中,都分布式存储了什么信息呢?说来吓你一跳!以人类基因为例,这些信息包括:你的种族、血型、孕育、生长、衰老、病死等一切生命现象的全部信息。你的体形、外貌、智力、繁衍、细胞分裂、蛋白质合成等生理过程的全部信息。你的器官基质、对疾病的敏感性、神经系统结构与功能等信息……反正,这些信息多得无法想象。

  如果非要对这些信息,来个公式描述的话,那么,据说,人类基因共有3~3.5万条,它们能组成一本长达100万页的浩繁“天书”。而正是这本“天书”,决定着你我的健康。

  更奇妙的是,如此海量的信息,却竟然存储在“小得连肉眼都看不见”的所谓DNA片段上!一克DNA,相当千亿张DVD光盘。咱们曾经引以为傲的所谓“摩尔定律”,在“上帝链”这个账本面前,简直可以羞得无地自容了!

  其次,“上帝链”是如何来记账的呢,即如何修订并传承“家谱”的呢?说来这又是一个奇迹,竟然只有两个字:遗传!即将有关自己的信息,老爹、老妈的信息,祖父、祖母、外祖父、外祖母的信息,以及他们的老爹、老妈等所有祖先的信息,还有你配偶及其祖先的信息等等,不知道是多大的海量信息,进行一个HASH,将其压缩成一个“短得可以忽略不计的”蛋白质,然后,将它传给自己的后代。后代们再如此接力下去,直到永远。

  “上帝链”所用的这个HASH,可不得了,没有任何一个“区块链”能与之媲美!想想看,数十亿年来,把一本本天书,压缩成“短得不能再短”的蛋白质,而竟然还不发生“碰撞”,这是何等的奇迹呀!

  如果你非要抬扛,逼我拿出“无碰撞”证据的话!那么,好吧,其实你本身就是一个活证据,不过,下面我还要给你更多的“遗传无碰撞”证据。其实,这些证据,大家都早就熟视无睹了,它们就是父母最容易遗传给孩子的十大特征:

  寿命:若家族中先辈长寿,那子女长寿的可能性就更大;因为,寿命具有“家族聚集倾向性”。最具说服力的统计显示:虽然受环境等因素影响,但是,在60-75岁死去的双胞胎中,男性双胞胎死亡的时间,平均相差4年。女性,则仅相差2年。

  身高:人的身高,70%取决于遗传,后天因素只占30%。一般来讲,如果父母都高(矮),那么,孩子也高(矮)的概率大约为75%。

  胖瘦:“代谢率”也会遗传,而“代谢率”低的人,就容易长胖。如果父母都胖,那么,孩子也胖的概率为50%-60%。如果父母中,只有一个胖子;那么,孩子也胖的概率是30%。请问那位不服气的胖专家,你是父母都胖呢,还是只有一方胖。

  肤色:遗传时,肤色会“不偏不倚”,它总是遵循“加权平均”的法则,给孩子打上父母“综合色”的烙印。黑人父母,绝对生不出白胖娃娃。如果父母中,一黑一白,那么,孩子的肤色将是“不黑不白”。

  眼睛:父母双方,只要有一个是“大眼睛”,那么,小孩也很可能是“大眼睛”。如果父母中,一个单眼皮、一个双眼皮,那么,孩子极有可能是双眼皮;如果父母都是单眼皮,孩子也会是单眼皮。父母中只要有一个长睫毛,孩子就很可能是长睫毛。“黑眼球”与“蓝眼球”的爱情结晶,绝不会再是“蓝眼球”。

  鼻子:父母双方中,只要有一个高鼻梁,孩子就很可能也是高鼻子。

  耳朵:大耳朵是显性遗传,小耳朵是隐性遗传。父母双方,只要有一个“大耳朵”,那么,孩子就很可能也是“大耳朵”。

  下颚:下巴绝对是显性遗传:父母中只要有一个“大下巴”,孩子也会长成“大下巴”。

  声音:若父母都是大嗓门,孩子也会是小喇叭。通常,儿子的声音像父亲,女儿的声音像母亲。这是因为,声音的高低、音量、音质等各方面,不仅与喉头有关,还要由鼻的大小、嘴巴的大小、舌头的长短、颜面的骨骼等各因素综合决定;而这些因素,几乎都具有很强的遗传性。

  智力:智力与遗传和环境都有关,两者各占的分量为60%和40%。特别是,“精神缺陷者”所生的孩子,也很可能(59%的概率)智力迟钝。在智力遗传中,不仅包括智商,还包括情商。

  “上帝链”HASH算法“无碰撞性”的最有力证据,简直多如牛毛,比如,指纹、声纹、掌纹、虹膜、脸型、视网膜、血管分布和DNA等。

  第三,“上帝链”的可追溯性体现在哪里呢?DNA亲子鉴定便是铁证。只需通过血液、毛发、唾液、口腔细胞等,就能够把你的血缘关系搞清楚。而且,生物学家们,还算出了非常精确的量化结果:任何两人具有相同DNA的概率,仅为5×10-19。这是什么概念呢?这样说吧,全世界人口约为50亿(=5×109),即,在100亿个地球上,才可能找得到两个DNA相同的人。怎么样,上帝的这个账本实在是太精细了吧!

  而且,生物专家已经证实:“DNA指纹图谱中,几乎每一条带纹,都能在其双亲之一的图谱中找到”,这种超级稳定的遗传性,确保了“上帝链”几乎完美的可追溯性。另一个更加震撼的数据是:疾病家庭的遗传史,是由“疾病易感基因的遗传”所造成的;而基因检测,能成功发现这些“遗传易感型基因”的准确率,可以高达99.9999%。

  另外,在追溯“上帝链”时,甚至根本不需要整个账本,而仅仅是账本中的“九牛一毛”就行了,哪怕它只是一滴血、一块肉、一根毛等。

  此外,“上帝链”与“区块链”的共通性实在太多了,就不再逐一详述了。仅在此对诸如“去中心化”、“开放性”、“共识机制”等特性简单介绍如下:

  与“区块链”一样,“上帝链”当然是无中心的了!如果非要说有中心的话,那么,也只有“上帝”这一个中心。请问,其它任何人,谁有本事修改这个账本?!就算是所谓的“转基因”,也只是对遗传的一种人工干预而已;况且,它也不能改变账本,更谈不上影响“去中心化”了。

  “上帝链”的开放性,也是尽人皆知的。只要你有本事,就可测出任何生物的DNA,它从来就不保密。连爱因斯坦都承认:上帝很精明,但是无恶意。

  “上帝链”的共识机制,更是天生的:各节点之间,不“彼此信任”好像都不好意思;时间顺序,一点也不会混乱,除非发生“返祖”现象!

  总之,一句话:区块链的所有特性“上帝链”都有,而且还更精、更妙!

  好了,下面我们按《安全简史》的惯例,借用宋代女诗人,李清照的《声声慢。寻寻觅觅》,来结束本文。

  寻寻觅觅,深深浅浅,区区块块链链。

  乍暖还寒难辨,真币假钱。

  饭票钞票白条,怎敌他换代改朝!

  雁过也,正伤心,财富一夜丢尽。

  满地黄金堆积,支票损,狂喜竟然哭泣!

  守着齿贝,独自怎生得意!

  真钱更像细雨,到黄昏,点点滴滴。

  求上帝,早促成电子货币!