自2012年以来，区块链和比特币逐渐成为世界特别是中国最热门的科技概念和应用领域。2008年，神秘的中本聪（Satoshi Nakamoto）在密码学邮件组第一次提出区块链的概念，同时区块链也成为电子货币比特币的核心技术。在麦肯锡的一份报告中，区块链技术被看作继蒸汽机、电力、信息和互联网科技之后，最有潜力触发第五轮颠覆性革命浪潮的核心技术。另外，区块链技术产生的比特币、山寨币、ICO（首次代币发售）项目导致的大量诈骗活动也引发了社会的批判浪潮。区块链技术究竟是同电子邮箱、TCP/IP协议、万维网、社交网络一样，是革命性的引领互联网未来的技术，还是一种被夸大的存在巨大缺陷的技术？
我们在前文中提到，伴随着谷歌、亚马逊、腾讯、阿里巴巴等商业巨头的快速发展，万维网B/S架构逐步在21世纪进化成为云计算，即互联网大脑的中枢神经系统，对人类的工作、生活、娱乐的影响越来越大，于是部分具有自由思想的互联网用户试图反抗这个趋势。就技术而言，区块链是将早已存在的对等式网络技术充分利用起来，希望每个互联网用户对自己的信息和应用保持控制权，并在互联网上拥有平等权利，进而瓦解互联网巨头和云计算的影响。
从生物神经系统近十亿年的进化看，区块链技术相当于一种古老的弥散性神经系统，在效率和存储能力上与后来诞生的中枢神经系统有巨大差距，如图1.18所示。因此我们的结论是，纯粹的区块链技术由于存在先天的不足，很可能只能作为互联网云计算架构的一种补充而无法成为主流。下面，我们就详细介绍区块链的来龙去脉以及其对互联网未来的意义。
图1.18 弥散性神经向中枢神经系统的进化
区块链应该是人类科学史上最异常和神秘的发明，因为除了区块链，到目前为止，现代科学史上还没有一项重大发明找不到发明人是谁。
2008年10月31日，比特币创始人中本聪在密码学邮件组发表了一篇论文——《比特币：一种点对点的电子现金系统》（Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System）。在这篇论文中，作者声称发明了一套新的不受政府或机构控制的电子货币系统。区块链技术是比特币运行的基础。
论文的预印本地址是http：//www.bitcoin.org/bitcoin.pdf，从学术角度看，这篇论文远不能算作合格的论文，文章的主体是由若干流程图和对应的解释文字构成的，学术定义和术语很少，论文格式也很不规范。
2009年1月，中本聪在开源版本（SourceForge）网站发布了区块链的应用案例——比特币系统的开源软件。开源软件发布后，据说中本聪大约挖了100万个比特币。一周后，中本聪发送了10个比特币给密码学专家哈尔·芬尼（Hal Finney），这成为比特币史上的第一笔交易。[34]
2009年到2010年年初，比特币毫无价值。在2010年开始交易的前半年，1比特币的价格低于14美分。2010年夏天，比特币交易开始进入黄金时期，由于供求量远小于需求量，网上交易价格开始上升。
2010年5月22日，美国佛罗里达州一位名为拉兹罗·翰耶斯（Lazio Hines）的程序员在论坛上发帖称，想用10000个比特币来换比萨吃。结果真的有人拿出两张价值25美元的棒约翰比萨券跟他交换。这笔交易使比特币世界的第一个公允价格诞生了。人们为了纪念这一历史性时刻，把5月22日定为比特币比萨日。
2017年12月6日，比特币的人民币价格飙升至79729元，而国际市场上的价格也基本稳定在11000美元以上。很多人对用10000个比特币购买比萨的程序员表示哀叹，称其为“史上最贵吃货”，肯定“肠子都悔青了”，因为当时10000个比特币只换了25美元。
伴随着比特币的蓬勃发展，有关区块链技术的研究也开始呈井喷式增长。向大众完整、清晰地解释区块链的确是一件困难的事情，我们以比特币为例，尽量深入浅出地介绍区块链的技术特征，同时也会从神经系统的发育角度看待比特币在互联网大脑中的地位和未来趋势。
区块链是一种P2P的软件应用。21世纪初，互联网形成了两大类型的应用架构，中心化的B/S架构和无中心的P2P架构，阿里巴巴、新浪、亚马逊和百度等互联网巨头采用中心化的B/S架构。简单地说，B/S架构就是数据被放在巨型服务器中，普通用户通过手机、个人电脑访问阿里巴巴、新浪等网站的服务器。
自21世纪初以来，出现了很多自由分享音乐、视频、论文资料的应用，它们大部分采用的是P2P架构，即没有中心服务器，用户的个人计算机既是服务器，也是客户机，身份平等，如图1.19所示。但这类应用一直没有流行起来，主要原因是资源消耗大、知识版权有问题等，区块链就是这一领域中的一种技术。
区块链是一种全网信息同步的P2P技术，对等网络也有很多应用方式，很多时候，并不要求每台计算机都保持信息一致，大家只存储自己需要的信息，需要时再到别的计算机去下载。
但是，区块链为了支持比特币的金融交易，要求发生的每一笔交易都写入历史交易记录中，并向所有安装比特币软件的计算机发送变动信息。每一台安装了比特币软件的计算机都储存着最新的全部比特币历史交易信息，区块链全网同步、全网备份的特征就是区块链信息安全、不可更改的来源。实际上，虽然这依然不是绝对的安全，但当用户量非常大时，其的确在防范信息被篡改上有一定的优势。
图1.19 对等网络架构
区块链是一种利用哈希（Hash）算法产生通证的全网信息同步的P2P技术。区块链的第一个应用是著名的比特币，讨论比特币时，人们经常会提到一个名词——挖矿，那么挖矿到底是什么呢？
形象的比喻是，区块链程序给矿工（游戏者）256个硬币，编号分别为1，2，3，…，256，每进行一次哈希运算，就像抛一次硬币，256枚硬币同时抛出，落地后如果编号排前70的硬币全部正面朝上，矿工就可以把这个数字告诉区块链程序，区块链程序会奖励50个比特币给矿工。
从软件程序的角度看，比特币的挖矿就是用哈希SHA256函数构建的数学小游戏。区块链在这个小游戏中首先规定了一种获奖模式：给出一个256位的哈希数，但这个哈希数的后70位全部是0，然后，游戏者（矿工）不断输入各种数字给哈希SHA256函数，看用这个函数能不能产生有70个0的数字，找到一个，区块链程序会奖励50个比特币给游戏者（矿工）。实际的挖坑和奖励要更复杂，但上面的举例表述了挖矿和获得比特币的核心过程。
在2009年比特币诞生的时候，每笔赏金是50个比特币。诞生10分钟后，第一批50个比特币生成了，而此时的货币总量就是50。随后比特币以每10分钟约50个的速度增长。当总量达到1050万（2100万的50%）个时，赏金减半为25个。当总量达到1575万（新产出525万，即1050的50%）个时，赏金再减半为12.5个。根据比特币程序的设计，比特币的总额是2100万个。
从上述介绍看，比特币的挖掘可以被看作一个基于P2P架构的猜数小游戏，每次正确的猜数结果奖励的比特币信息会传递给所有游戏者，并记录到每个游戏者的历史数据库中。
我们在前面关于TCP/IP协议的介绍中提到，区块链与浏览器、QQ、微信、网络游戏软件、手机App等一样，是互联网顶层——应用层的一种软件应用。它的运行依然要靠TCP/IP协议的架构体系传输数据，只是与大部分应用层软件不同，它没有采用B/S的中心软件架构，而采用了不常见的P2P架构，从这一点来说，区块链并不能颠覆互联网的基础结构，它试图颠覆的其实是1991年诞生的万维网的B/S架构。
由于1991年欧洲物理学家伯纳斯·李发明万维网并放弃申请专利，此后近30年中，谷歌、亚马逊、脸书、阿里巴巴、百度、腾讯等公司利用万维网的B/S架构，成长为互联网巨头。在这些互联网巨头的总部，它们建立了功能强大的中心服务器集群，存放海量数据，上亿用户从中心服务器中获取自己需要的数据，这也导致后来云计算的出现，而后互联网巨头把自己没有用完的中心服务器资源开放出来，进一步吸取企业、政府和个人的数据。中心化的互联网巨头对世界、国家和互联网用户的影响越来越大。
区块链的目标是通过把数据分散到每个互联网用户的计算机上，试图降低互联网巨头的影响，由此可见，区块链真正的对手和想要颠覆的对象是1990年诞生的B/S结构。但能不能颠覆，需要看区块链是否有技术瓶颈。
区块链的技术缺陷首先来自它的P2P架构，举个例子，目前淘宝应用的是B/S架构，海量的数据存放在淘宝服务器集群里，几亿消费者通过浏览器从淘宝服务器获取最新信息和历史信息。
如果淘宝应用区块链技术，那么就会让几亿人的个人电脑或手机都保留一份完整的淘宝数据库，每发生一笔交易，就同步给其他几亿用户。这在现实中是完全无法实现的。传输和存储的数据量太大，相当于同时建立几亿个淘宝网站。
因此，区块链无法应用到数据量大的项目上，甚至小一点的网站项目应用区块链技术也会感到吃力。到2018年，比特币运行了近10年，积累的交易数据已经让整个系统面临崩溃。
于是，区块链采用了很多变通的方式，如建立中继节点和闪电节点，这两个概念同样会让人一头雾水，通俗地说就是，区块链会向它要颠覆的对象B/S架构学习，建立数据服务器中心作为区块链的中继节点，也用类浏览器的终端访问，这就是区块链的闪电节点。
这种变化能够弥补区块链的技术缺陷，但让区块链变成它反对的对象的样子：中心化。由此可见，单纯的区块链技术由于有重大缺陷，无法像万维网一样广泛应用，如果技术升级，部分采用B/S架构，又会使区块链有了中心化的信息节点。
通过近20年的发展，依托万维网的B/S架构，腾讯QQ和微信、脸书、微博、推特、亚马逊等已经发展出类中枢神经系统的架构。互联网巨头通过中心服务器集群的软件升级，不断优化数亿台终端的软件版本。在神经学的体系中，这是一种标准的中枢神经结构。
区块链的诞生提供了另外一种神经元模式，不在巨头的集中服务器中统一管理数据信息，而是使每台终端，包括个人计算机和个人手机成为独立的神经元节点，保留独立的数据空间，信息相互同步，在神经学的体系中，这是一种没有中心、多神经节点的分布式神经结构。
有趣的是，在神经系统的发育过程中，出现过这两种不同类型的神经结构。在低等生物中，出现过类区块链的神经结构——弥散性神经系统，这种生物有多个功能相同的神经节，都可以指挥身体活动和做出反应，但随着生物的进化，这些神经节逐步合并，当进化成为高等生物时，中枢神经系统出现了，中枢神经系统中包含大量进行交互的神经元。由此可见，区块链和比特币的应用算是一种古老神经系统的复苏，试图反抗日趋中心化的互联网中枢神经系统。
但区块链并不是落后和无用的技术，而是有特定甚至关键的用途，如在大规模选举投票、对B/S架构巨头的监管投票等领域，有不可替代的用处。但在更多时候，区块链技术会依附于万维网的B/S架构，实现功能的扩展，总体依然属于互联网已有技术的补充。区块链目前设想的绝大部分应用场景，都可以通过B/S架构实现，效率可以更高，技术也可以更成熟。
无论是从信息传递效率和资源消耗的角度看，还是从神经系统进化的角度看，区块链很可能无法成为互联网的主流架构，也无法成为未来互联网的颠覆者和革命者。
但这不意味着谷歌、亚马逊、脸书等世界互联网巨头目前的垄断没有问题。全人类的数据、信息、服务、行踪、情绪、隐私和知识财富被少数几家公司控制，整个人类社会的中枢神经系统被这样的组织形式掌控，明显会引发越来越大的反弹。
这是人类历史上从没有出现过的企业形式，与工业时代的科技巨头不同，谷歌、亚马逊、脸书等互联网巨头因为其跨地域、跨行业、跨国家的特征，很难被拆分。
总体有三个结论：互联网大脑神经中枢化符合历史趋势；人类逐渐意识到不能让自己的神经中枢被少数人或公司掌控；互联网巨头很难或无法被拆分。(www.xing528.com)
这三个结论似乎是一个死结。如果去中心化不是互联网的未来架构，那么唯一的解决方案似乎就是人类社会逐步共同拥有这些互联网巨头的股权，将其彻底地基础设施化。
去中心化的区块链技术也许会在那时发挥真正的价值，对人类社会共同的互联网巨头进行监控和监督，也就是说，在需要对社交网络、搜索引擎、电子商务等巨头的重大事项进行投票时，区块链技术是最佳的选择。因为这是防止投票被大规模控制的唯一方式。
在未来人类社会的科技格局中，去中心化技术是权高而位轻，中心化技术和巨头是位高而权轻。它们的互补将使互联网稳健、灵活地发展，理清它们的关系也许可以避免误判带来的重大损失。
【注释】
[1]周丛乐.新生儿脑发育评价的意义与方法［J］.临床儿科杂志，2008（3）.
[2]李存山.莱布尼茨的二进制与《易经》［J］.中国文化研究.2000（3）.
[3]蒋立华.电话的发明与发展［J］.自动化博览，1995（4）.
[4]W.Richard Stevens.TCP for Transactions，HTTP，NNTP，and the UNIX Domain Protocols［M］.TCP/IP Illustrated，Volume 3：ISBN 0-201-63495-3.
[5]王善平.实现超文本梦想的万维网——2016年度图灵奖简介［J］.科学，2017（6）.
[6]腾讯.微信和WeChat合并月活达10.58亿.腾讯2017年第四季度报告.2017.
[7]Gartner.2017年云计算发展报告，2017.
[8]罗益锋.光导纤维的发展动向和新进展［J］.高科技纤维与应用，2010，35（3）：26-30.
[9]韦惠民，李白萍.蜂窝移动通信技术［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2002：134-156.
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[11]陈积明，林瑞仲，孙优贤.无线传感器网络通信体系研究［J］.传感技术学报，2006，2（1）：78-81.
[12]麦肯锡.2017年麦肯锡物联网研究报告，2017.
[13]WiFi是指基于IEEE 802.11b标准的无线局域网。
[14]Z-Wave是一种无线组网规格。
[15]这是一家全球行业物联网解决方案服务商。
[16]吴毅，夏婷婷、李润青.基于NB-IoT及LORA的技术分析和应用展望［J］.中国管理信息化，2018.
[17]https：//www.ctocio.com/ccnews/9954.html.
[18]张曙.工业4.0和智能制造［J］.机械设计与制造工程，2014.
[19]张恒.刘艳丽，刘大勇.云机器人的研究进展［J］.计算机应用研究，2014（9）.
[20]刘春晓.改变世界——谷歌无人驾驶汽车研发之路［J］.汽车纵横，2016（5）.
[21]崔丕胜.约翰·冯·诺伊曼［J］.世界经济，1985（3）.
[22]Thomas M Bartol Jr.Nanoconnectomic upper bound on the variability of synaptic plasticity.eLife，2015.
[23]贾焰，周斌.大数据分析技术发展迅猛，机遇挑战并存［J］.信息通信技术，2016（6）.
[24]IDC.IDC 2017—2018年大数据发展报告，2018.
[25]关于云反射弧，我们将在第六章进行详细介绍。
[26]刘寅斌，胡亚萍.从谷歌大脑看人工智能在知识服务上的应用［J］.图书与情报，2017（6）.
[27]https：//baike.baidu.com/item/2018百度AI开发者大会/22628496？fr=aladdin.
[28]http：//www.sohu.com/a/211669341_452858.
[29]https：//baike.haidu.com/item/360安全大脑/22594757？fr=aladdin.
[30]http：//tech.163.com/18/0524/15/DIJ48P PB00098IEO.html.
[31]http：//tech.163.com/18/0626/22/DL8RS9PG00097U7T.html.
[32]张明亿.颠覆世界的十大未来科技［J］.青海科技，2017.
[33]尹怀勤.旅行者1号：首个进入星际空间的探测器［J］.太空探索，2018.
[34]曹正军.漫谈比特币和区块链.blog.sciencenet.cn/blog-3224443-1110626.html，2018.
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