上海市科学学研究所技术预见团队长期致力于区块链、人工智能、集成电路等领域的技术前瞻研究工作，长期跟踪国际顶尖智库对区块链等领域的最新观点。最近，上海市科学学研究所组织翻译了《Gartner 2019：区块链技术成熟度曲线》，该曲线发布于2019年7月底，指出实用的区块链用例正在全球范围内出现，并逐渐进入生产阶段，但要技术完全成熟并支撑场景应用，可能至少要到2028年才会实现。Gartner还对处于成熟度曲线上升阶段、顶峰阶段、下滑期的区块链关键技术进行排列、梳理和论证，对各个技术的成熟度、发展现状、发展模式等进行了深度解析。

区块链技术正在日益成熟。企业必须为“区块链”做好准备，一旦核心技术成熟并支持场景演进，会为企业带来显著的效益。Gartner（高德纳）的研究表明，实用的区块链用例正在全球范围内出现，并且逐渐进入生产阶段，但要实现技术完全成熟并支撑场景应用，可能至少要到2028年。

区块链所带来的突破性创新是消除了所谓信任权威。商业生态系统中诚信的建立和透明度的渐进改进，将推动新的社会和商业模式，虽然目前大多数企业区块链项目都停留在实验阶段。到2023年，区块链将在技术上具有一定的场景应用价值，并将强有力地支持对隐私的保护。经过许可的区块链将与公共区块链集成，支持提升被许可区块链的成员资格，满足公共治理和运营模型的要求。

2019年的技术成熟度曲线中新增条目包括:区块链管理服务、分布式网络、区块链和物联网、区块链UX/UI技术。

　　表1  2019年区块链关键技术评价表

图1 2019年Gartner 区块链技术成熟度曲线

一、处于曲线上升阶段的技术

1．区块链管理服务

区块链管理服务是专业服务和自动化服务的结合，是最终用户管理整个区块链基础结构和应用程序。当前最终用户更多的关注区块链云托管服务，设置控件来监视服务提供者的操作。

2．分布式网络

分散式Web(或Web 3.0)是一种正在开发的新技术，Web 3.0将实现支持最具革命性的协议区块链技术，特有的点对点分散性设计消除了中央权威，对用户控制自己的身份和数据的能力提出更高要求。服务提供商将不得不调整他们的商业模式，以适应新的模式。Web 3.0技术的新模式将在下一个十年延续Web 2.0的成功范例。

3．后量子区块链

后量子区块链提供能够抵御未来量子计算机攻击的密码算法。据估计实际的量子计算机应用程序将会在5到10年内出现。然而，真正用来实际破解目前的加密技术还需要20到30年的时间。区块链系统很可能会与金融界并行融合，成为量子防御系统。一般来说，量子计算会随着时间的推移产生巨大的影响，特别是一些计算密集的领域，如代码破解、DNA分析、分子建模、大数据库访问、结构应力分析等。前量子密码保护金融系统的安全性中如果没有加密货币，就会有崩溃的风险，就会对安全失去信心。

4．智能契约Oracle

智能契约Oracle是允许智能契约及运行契约的区块链和外部系统交互的软件机制。对Oracles的需求取决于业务应用程序智能契约技术的增长，这些应用程序需要与区块链网络之外的系统集成。由于分布式分类账和智能契约没有提供从外部系统获取数据的功能，因此，智能契约Oracle机制变得至关重要。目前的智能契约Oracle使用主体是区块链初创型企业。他们列出非区块链系统的所有集成和数据需求，了解哪些Oracle机制可用，以及能够通过Oracles提供此类服务的可行性，以便基于服务品质协议要求有效地执行智能契约。

5．区块链分布式存储

区块链分布式存储是一种将数据被加密并分解成碎片，并将碎片的详细信息和碎片的散列存储在网络的多台计算机上，并使用区块链进行管理的机制。这种新一代分布式存储的关键是使用区块链技术作为存储有关数据和访问代码的元数据的基础。在分布式计算机之间存储数据可以通过利用有存储空间的计算机来优化资源使用。然而，切分会对可用性和性能产生不利影响。Etalum目前正在考虑将碎片作为提高可伸缩性的一种选择。

6．零知识证明

零知识证明(zkp)是一种保护隐私的消息传递协议，使实体能够证明对双方都可用的信息是正确的，而不需要传输或共享底层信息。区块链平台已经发展到包括这种以隐私保护为导向的交互机制。利用zkps限制了对所有数据元素进行大规模解密和加密的要求，这对提高网络效率以及采用区块链/分布式分类账技术都有好处。最终，通过利用zkps，服务提供商和其他人可以减少他们对用户数据蜜罐的依赖，以帮助减少大规模数据泄露的可能。

7. 区块链与物联网

区块链和物联网是指与物联网设备、技术结合使用区块链，诸如物联网支付、物联网相关资产或服务的令牌化、身份确认、物源跟踪、利用记录或计费等目的，可以以多种方式组合，提供不可变审计跟踪，这些数据和相关业务在多个参与者之间共享，并且可以由每一方独立验证，以及支持智能契约和分布式应用程序。物联网与企业区块链的结合还很不成熟，区块链要成熟并支持这类应用将需要5至10年的时间。未来的应用场景包括：智能包装；高价值跟踪、敏感或受管制产品的供应链来源，如食品、药品、人体组织/生物材料、医疗运输；可靠跟踪设备使用情况的业务模式(例如卡车租赁或保险)；将物联网和令牌化相结合的业务模式（例如为回收提供信用值的智能垃圾桶）。

8. 数据安全区块链

启用区块链的数据安全应用程序，利用区块链的分散功能，提供建立数据保护的替代方法，同时尽量减少对集中仲裁者的依赖。区块链的核心是确保没有其他信任关系，区块链参与者能够访问相同的分类账。此属性为分类账数据提供两个关键的数据安全属性：完整性和可用性。因此，许多区块链安全解决方案主要关注数据完整性和可用性。

区块链具有强可追溯性、可靠性、透明性和提高陌生群体信任度等功能，可用于各种依赖于集中化的通用数据安全管理，如PKI、密钥管理和令牌化。应用于数据安全应用程序的区块链通过确保完整性和可用性，使企业能够进一步信任其数据。

9. 分类账数据库管理系统

分类账数据库管理系统是一个附加的、不可变的数据库管理系统，具有内置的密码可验证的审计跟踪。分类账数据库管理系统代表了一个更易于管理和更易于实现的选择，将使企业能够使用分类账技术，在诸如审计跟踪、数据沿袭、数字资产和共享数据等用例中保持不变性，同时也具有更好的性能，因为不需要大量公众参与加密过程。

10. 区块链BPaaS

区块链平台即服务(BPaaS)是一组由供应商提供给云中订阅者的区块链软件平台服务。服务可以包括部分或全部分布式分类账、节点或协商一致机制以及其他辅助服务，以管理供应商云基础设施上的分布式分类账网络。BPaaS是独立于区块链管理的服务，包括BPaaS之上的解决方案和应用程序的管理。

每个BPaaS供应商都试图在支持多个区块链平台、安全性、互操作性、分析性和性能方面添加独特的元素，以区别它们的产品，以换取公共执行和分类账存储的单一来源和集中化。

11. 区块链UX/UI技术

许多技术可以用作用户界面（UX/UI），提供用户和区块链技术之间的交互。应用程序和平台的区块链商业化还处于初级阶段。UX设计不仅是区块链达到主流应用所必需的，而且也是建立UX设计原则的必要条件，最终导致了区块链的全球标准界面。预计在不久的将来，区块链UX/UI技术将展开一场类似谷歌浏览器(Google Chrome)、火狐(Mozilla Firefox)、IE浏览器(Internet Explorer)等发起的互联网浏览器大战，区块链UX/UI技术将需要4到5年的时间才能达到实用的程度。企业架构和技术创新领导者应该意识到，诸如区块链这样的新兴技术有可能彻底改变UX的世界。因为，遵守数据保密法成为共识，如欧盟的GDPR。

12. 分散应用

分散应用程序(DAPP)是在P2P和区块链上运行的互联网应用，与传统的基于集中式服务器的Internet应用相比，最大区别是没有特定的实体作为系统的基点。目前的DAPP能力还不够强大，主要的商业应用将受到限制：一是DAPP和区块链技术成熟度不够；二是现有的法律、法规和合规标准的客观障碍。

DAPP一旦启动，就不能关闭，它不属于任何个人或机构，也不会有停机时间。DAPP可以帮助企业采用区块链，但也可以成为一种力量，创造分散的竞争对手，威胁他们的商业模式。

13. 第二层解决方案(侧链、通道)

第二层解决方案支持区块链技术的扩展。新出现的解决方案包括“离链”协议，该协议通常将事务从主链转移到第二层消息传递系统，不受主链协商一致协议和数据结构的限制，还包括侧链，它是处理主链外资产的区块链，并能够在将来的某个日期将其返回主区块链。

第二层解决方案是对区块链协议的扩展，通过将开发、测试和实现周期从主链卸载出去，从而支持各种价值交换场景，包括些微事务。

14. 隐私增强的多方计算

隐私增强的多方计算(MPC)是一种加密方法，其使得实体(应用程序、个人或设备)能够与数据一起工作，同时将数据保持在受保护的、机密的和私有的状态。具体地，MPC允许多方(即，贡献者)共享数据，同时保持机密性而不暴露加密密钥。MPC算法的安全性和信任对于其作为一种隐私保护技术的可靠性至关重要。MPC虽然学术界已经知道了几十年，但现在才开始在商业上可行。MPC可以缓解隐私问题，即在大数据分析、机器学习(ML)和人工智能(AI)领域，MPC有可能让领导者受益于从ML和AI导出的数据洞察力，同时保持数据的安全和私有性。随着ML和AI的成熟，MPC将需要考虑特定算法(如递归算法)的性能问题。到目前为止，许多供应商如sepior、anonos和unbinedtech，利用MPC为客户提供数据和云安全。在大数据分析方面，像Netnetica这样的供应商利用MPC提供类似的技术。总的来说，MPC允许安全地启用业务，使组织能够利用他们的数据，同时减轻安全和隐私方面的担忧。

二、处于曲线峰顶的技术

15. 区块链互操作

区块链互操作性是指区块链平台使用不同的分布式分类账，无缝地将资产和其他信息从一个区块链网络传递到另一个区块链网络和其他记录系统的能力。区块链分类账大多是离散的协议，但被认为是资产和交易的主要数据存储，其过程是在区块链网络上管理的。这就产生了对区块链互操作性的需求——有时被称为“互链”。这些功能将允许不同的链对其他链进行状态更改。互操作性还可以实现一种结对形式，在一条链上的资产可以复制到另一条链上，以提高流动性。这需要同步签名验证和复杂的证明。区块链价值交换互操作不同于典型的信息交换互操作,除了消息格式和协议转换之外，前者还必须实施措施，防止在事务从一个块链平台发布到另一个块链平台时出现双重开销问题。

TimeLinks已经确定了三种核心类型的互操作性。包括Aion、BlockChain互操作性联盟、Quant网络、超级分类账组、BlockNet协议、Wanchain、Lightning网络、COSMOS网络、Kodo、Ark、FusionFoundation和Polkadot等初创公司的阵列尝试支持系统、信息、身份和资产互操作性。智能契约和分散应用程序(DAPP)可能需要跨不同区块链网络的互操作性，并且必须与非区块链系统相互依赖。

16. 共识机制

共识机制是分布式网络中所有节点就拟议交易达成一致的过程，它确保了记录在分类账中的信息的完整性、不可变性和一致性。共识机制是分布式网络治理规则和协议，允许在特定条件下记录、完成和执行事务。

17. 分散识别

分散身份服务利用诸如区块链或其他分散分类账技术(DLT)等，通过在大量节点或参与者之间分发身份的技术。随着身份的分散，用户能够更多地控制自己的身份和相关属性(如地址、年龄和证书等个人信息)，服务提供者将能够以更快和更自信的速度与用户进行互动。在GDPR和注重隐私的消费者时代，服务提供商需要重新评估自己存储的身份数据信息。利用分散的身份有可能使服务提供者增加最终用户的安全和访问便利，同时减少数据泄露和潜在的隐私侵犯。

18. 智能合约

智能合约是通常在基于区块链的技术平台上运行的计算机程序或协议，其便于验证或执行相关事件、链上和非链交易或与其他智能合约的交互所触发的业务流程。智能合约也可以是传统合约过程的数字和自主表示，包括合约的形成、可执行的和不可改变的权利和义务的创建以及履行等。

智能合约是区块链技术中最不成熟的子系统，智能合约脚本语言、工具、框架和方法目前都处于开发的早期阶段，这在业界仍然是一个尚未解决的问题。自动化复杂协议并在不信任的环境中提供确定性编程语言的能力，是5到10年后的关键技术挑战。

19. 区块链（Metacoin）平台

区块链平台是用于实现可编程经济的广义分布式价值交换的新兴平台。区块链平台使用概念，如全球分布的分类账、对等分散网络、加密定义的身份以及在不受信任的环境中实现信任的理念、智能合同和可编程交易等。

区块链平台可以成为可编程经济的重要推动者，能够支持和促进自主的微交易、多样化的价值交换场景、按需市场、智能资产、智能合同和分布式自治组织(DAOS)的运作。它可以引入一种全新的经济和社会模式，其基础是能够代表个人或企业行事并做出决策或选择的平台。

20. 加密货币硬件钱包

加密货币硬件钱包使用加密货币(如比特币)访问和进行交易。硬件钱包是一个实体客户端系统，而不是软件服务器端数字钱包，在这个系统中，用户信任的第三方系统来保存用户的身份和价值记录。硬件钱包将信息保存在被保护以防止篡改或未经授权的访问的电子芯片中。硬件钱包可以连接到个人计算机，但是与可能存在于用户计算机上的病毒和恶意软件隔离。通常硬件钱包不是独立的，而是与提供数据恢复能力的服务器或基于云的服务结合使用，以及进行交易的其他信息。尽管2018年加密货币的价值下降，但随着新的供应商进入市场，硬件钱包的能力将继续发展。

21.加密货币软件钱包

加密货币软件钱包软件服务器端的数字钱包，钱包应用程序和从互联网连接的设备上访问的在线钱包。到目前为止，密码货币软件钱包的使用大多与投机用例有关，通常用于比特币和“阿尔特钱币”。除了它们提供的存储和保护数字私钥的方法的复杂性之外，大多数密码货币软件钱包的能力太窄，无法满足大众和机构市场的需求。为了获得采用，加密货币软件钱包将需要改进其界面，以创建、存储、交换和管理相关资产、ID、信息以及与智能契约的交互。

三、曲线上滑入低谷的技术

22. 区块链

这里所指区块链是P2P网络中所有参与者共享的加密签名、不可撤销的记录块的扩展列表。每个记录块都有时间戳，引用链接到以前的数据块。任何拥有访问权限的人都可以历史地跟踪数据或事件中属于任何参与者的状态变化。

23. 分布式账本

分布式分类账是所有网络参与者共享的加密签名、不可撤销的交易记录的扩展列表。每个记录都有时间戳，并与以前的交易相关联。任何拥有访问权限的人都可以跟踪属于任何参与者的事务性事件的历史记录。分布式分类账可以建立在关系数据库、区块链或两者之上。分布式分类账概念承诺通过自动化和规模经济来转变行业运营模式，以提高效率。联合体继续推动能够解决和解问题的协作互动。但是，多个业务使用案例尚未得到验证，且尚未精准预测的价值结果。技术和过程的互操作性是一项重要要求，同时行业内发展需要克服机密性问题。

24. 加密货币挖掘

采矿是一个成熟的过程，始于2009年的比特币。它起源于一种分散的活动，任何个人计算机都可以参与生成加密验证以确认交易并提供奖励。2018年的加密货币崩盘，已经改变了市场格局，采矿仍将是一个重要的概念，比特币仍占整个密码货币市场活动的44%左右。然而，加密货币的概念已经演变成多种形式的本地和非本地资产和令牌。

图2 2018年Gartner 区块链技术成熟度曲线

联系方式：上海市科学学研究所 科技发展研究中心 wuyy@siss.sh.cn；课题联系人孟海华 mhh@siss.sh.cn