区块链或成智能造船新范式

本刊记者 赵苏丽

区块链或成智能造船新范式

本刊记者 赵苏丽

区块链在为云计算、大数据、移动互联网等新一代信息技术的发展带来新机遇的同时，也将为智能制造等领域带来更多的可能。

虽同属制造业，但与汽车厂内整齐划一的机器人设备有序操作不同的是，当走入中国船厂时，工人围绕在巨大的船舶分段周围紧张忙碌的工作场景更让观者印象深刻。

实际上，近年来，由于我国造船业的主要工序基本还是以机械化和半自动化为主，中国的造船业不得不为之付出大量的人力成本，在造船效率上也与日、韩等国家存有较大差距。而造船效率低无疑也是持续困扰我国造船业的主要问题之一。那难题如何破解？国家层面给出的答案是智能制造。

早在前年，我国政府制定的《中国制造2025》中就对制造业如何转型升级和跨越发展做出了整体部署，智能制造多次被提及。此后，为推动船舶工业的转型升级，工信部又先后印发了《智能制造科技发展“十二五”专项规划》《国务院2009—2011年船舶工业调整和振兴规划》等一系列文件，希望借由政策引导和支持来提升信息技术和制造业的深度融合，通过智能制造的持续推进提升船舶工业的核心竞争力。但在当前世界造船业的技术、体制上都已发生重大变革，市场竞争更趋激烈的背景下，中国造船业如何借由智能制造实现弯道超车？

“区块链(Blockchain)的应用有能力引发新一轮的技术创新和产业变革。”在工信部信息化和软件司司长谢开峰看来，已延伸到物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易等多个领域的区块链，在为云计算、大数据、移动互联网等新一代信息技术的发展带来新机遇的同时，也将为智能制造等领域带来更多的可能。

区块链——第五次颠覆性的新的计算范式

“每隔10年就会有一次新计算范式的出现。首先是大型机和个人电话的范式，然后互联网革新了世间万物，移动社交网络成为目前现行的范式，那么接下来的这十年，基于区块链加密协议的网络很有可能就是新兴的范式。”美国梅兰妮·斯万在《区块链新经济蓝图及导读》一书中称，区块链的发展是潜在的第五次计算范式颠覆性的创新。而计算范式的变更是社会现代化进程重要体现的理念早已被社会所接受。那可能再次颠覆现代化进程以及颠覆造船业的区块链是什么呢？

国际通说认为，区块链起源于化名为“中本聪”（Satoshi Nakamoto）的学者在2008年发表的奠基性论文《比特币: 一种点对点电子现金系统》。此后，《经济学人》对区块链给出的定义是：区块链是一个更加强有力的技术。它本质是一个可共享的、可信的、每个人都可以检查的公开账本，但是没有任何一个单一的用户能够控制它。整个区块链系统的参与者一起来不断更新，让这本总账本为最新，它能够且只能按照严格的规则和公开的协议来进行修订。

而国内目前较为官方的解释则来自于2016年10月，由工业和信息化部信息化和软件服务业司指导发布的《中国区块链技术和应用发展白皮书2016》（下称：《白皮书》）一书中，对区块链给出了狭义和广义两种定义：从狭义来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本；从广义来讲，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。换言之，区块链就是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的集成应用。

区 块链打个比方来说，就是一本所有船员和船长共同书写、共同阅读和监管的公共航海日记，这个说法可以让船舶行业更形象理解区块链。区块链最重要的优点、也是最具争议的性质就是去中心化。

现实中，区块链系统根据应用场景和设计体系的不同，一般分为公有链、联盟链和专有链。其中：公有链的各个节点可以自由加入和退出网络，并参加链上数据的读写，运行时以扁平的拓扑结构互联互通，网络中不存在任何中心化的服务端节点。联盟链的各个节点通常有与之对应的实体机构组织，通过授权后才能加入与退出网络。各机构组织组成利益相关的联盟，共同维护区块链的健康运转。专有链的各个节点的写入权限收归内部控制，而读取权限可视需求有选择性地对外开放。专有链仍然具备区块链多节点运行的通用结构，适用于特定机构的内部数据管理与审计。

目前，在诸多区块链的应用场景中，比特币无疑是最成熟也是最为我国公众所熟知的，一方面，其已被德国等多国央行所认可，且我国已成为目前比特币的主要市场；另一方面，目前学界通说认为，比特币只是区块链最初级的应用，研究者众。

图片来源：MANMAN

区块链正在改变世界

假想一下，如果有一天，仅仅在车钥匙中嵌入区块链，就可以准确的完成自动计价、自动支付甚至自动出租等工作，车辆信息可随时被追踪、定位，完全可以杜绝车辆使用过程中任何道德风险事件的发生。那对目前的汽车租赁等行业将产生多大的影响？现实中，“以太坊（Ethereum）”作为一个以区块链为基础的项目，为开发者提供了一个可灵活编程的区块链技术平台。开发者基于该平台可以快速地部署区块链应用，更加专注于商业逻辑开发，减少开发成本。它包含一个编程语言，允许用户编写更复杂的智能合约，当货物到达自动支付并打印发票，或如果利润达到一定水平，自动发送给业主股息。在此平台的基础上，企业只需给以太坊区块链设置一些运行的规则即可完成大量交易。在各种各样的方法规则下，区块链项目已经使实现上述假定成为可能。当然，得益于区块链技术的发展，改变的远不止于此。

实际上，区块链技术的发展大致经历了区块链1.0、区块链2.0和区块链3.0三个发展阶段。而“以太坊”区块链项目仅仅是区块链2.0阶段的一个侧影。在此之前，以比特币为代表的虚拟货币代表了区块链1.0阶段，这一阶段区块链的应用主要和现金有关，比如货币转移、汇兑和支付系统，为人们勾勒了一幅货币乌托邦——全球货币的统一。而区块链2.0阶段则是以合约为主，简单的理解就是，区块链技术的去中心化账本功能被用来注册、确认、转移各种不同类型的资产及合约等。比如，在这一阶段，区块链技术可在经济、市场、金融等方面得到应用，当然，其可延伸内涵远比简单的现金转移广得多，诸如期货、贷款、产权、智能资产和智能合约等。而即将到来的区块链3.0阶段就是超越货币、金融、市场之外的区块链应用，将有望覆盖人类社会生活的方方面面。

目前，区块链技术已被很多大型机构称为是彻底改变业务乃至机构运作方式的重大突破性技术。但值得注意的是，就像云计算、大数据、物联网等新一代信息技术一样，区块链技术并不是单一信息技术，而是依托于现有技术，加以独创性的组合及创新，从而实现以前未实现的功能，这期间应要经历一段相对漫长的过程，绝不会一蹴而就。

现实语境下，随着新一轮产业革命的到来，云计算、大数据、物联网等新一代信息技术在智能制造、金融、能源、医疗健康等行业中的作用愈发重要。自“十二五”被确立为七大战略性新兴产业之一以来，我国新一代信息技术的发展迅速，逐步成为各行业深化信息技术应用的方向。从国内外发展趋势和区块链技术发展演进路径来看，区块链技术和应用的发展需要云计算、大数据、物联网等新一代信息技术作为基础设施支撑，反之，区块链技术的应用发展也将对推动新一代信息技术产业发展起到重要的促进作用。

区块链造船渐行渐近

日前，工业和信息化部、财政部联合印发了《智能制造发展规划（2016～2020年）》（简称《规划》）。作为指导“十三五”时期全国智能制造发展的纲领性文件，《规划》提出全面落实《中国制造2025》和推进供给侧结构性改革部署，将发展智能制造作为长期坚持的战略任务，并且明确了我国智能制造“两步走”的发展目标和十大重点任务。业内专家指出，我国正处于由造船大国向造船强国转变的关键阶段，加快发展智能制造，对于船舶工业转型升级具有重要意义。《规划》中的内容与船舶工业密切相关，海洋工程装备及高技术船舶还被明确为实现智能转型的重点领域，全行业应当设法搭上这趟智能制造的“快车”，在《规划》的指导和推动下，以推进智能制造为主攻方向，不断做强做优做大。

实际上在经历了机械化、电气自动化、电子信息化、数控化制造等几个发展阶段后，当前，智能化早已成为世界制造业强国的主攻方向。智能化制造的优势，就是面向产品全生命周期，实现信息技术和智能技术与装备制造过程技术的深度融合，其基本特征是实时感知、优化决策、动态执行。而智能化制造也将使制造业从依赖经验走到基于科学。比如，《白皮书》中就提到，实施智能制造，重点任务就是要实现制造企业内部信息系统的纵向集成，以及不同制造企业间基于价值链和信息流的横向集成，从而实现制造的数字化和网络化。

当然，近十年来，我国船舶工业虽然在核心设施与技术能力上得到了大幅提升，但仍是大而不强。在智能造船方面，依然存在着较大差距。此前，在浙江舟山举行的首届智能造船论坛上，长期从事船舶先进制造技术研究的上海交通大学教授柳存根就曾指出，我国造船企业制造技术与信息技术的融合与集成程度还较低，国内船企信息共享困难，导致设计、计划、建造等各部门的协同性不高。柳存根强调，在智能造船上，我国还存在较大的差距。第一，我国船舶工业数字化工业设计能力严重不足，源自缺少有效的数据支撑、工艺信息不完整、三维数字建模不完整等问题。第二，装备与系统的自动化、智能化水平较低，体现在流水线作业水平上，与日本、韩国相比，差距尤为明显，日、韩可达68%，而我国骨干造船企业只达到20%。第三，由于工时、物量和质量等基础数据的完整性、准确性不足等原因，造船企业在生产管控中缺少有效的数据支持。

在现实的船舶制造过程中，一方面，由于制造设备和信息系统涉及多个厂家，原本中心化的系统主要采用人工或中央电脑控制的方式，实时获得制造环节中所有信息的难度大。另一方面，船厂所有的订单需求、产能情况、库存水平变化以及突发故障等信息，都存储在各自独立的系统中，而这些系统的技术架构、通讯协议、数据存储格式等各不相同，严重影响了互联互通的效率，也制约了智能制造在实际生产制造过程中的应用。以分段建造为例，国内船企普遍存在着大量分段堆放的现象，在生产过程中存在质量差、人工成本高、浪费时间、难以保证工作精度等问题。有媒体报道称，目前我国实施船舶智能制造的船厂可能不超过10家，因此，我国船舶工业智能化建设注定还有很长的路要走。

图片来源：ABBABB

尽管区块链技术还存在可扩展性、隐私和安全、开源项目不够成熟等问题，但是已有的应用充分证明了区块链的价值。未来一段时间内，随着区块链技术不断成熟，区块链将为船舶工业转型升级提供技术支撑。但鉴于区块链技术的不断发展，目前可期待的是区块链技术的引入可有效采集和分析在原本孤立的系统中存在的所有传感器和其他部件所产生的信息，并借助大数据分析，评估其实际价值，并对后期制造进行预期分析，能够帮助企业快速有效地建立更为安全的运营机制、更为高效的工作流程和更为优秀的服务。

“区块链最大的颠覆就是未来社会组织的成本会急剧地下降，传统的组织成本是很高的，而智能合约形成的关系成本要低得多。” 清华大学博士、icenter导师、网络教育实验室副主任韩锋在接受本刊记者采访时称，企业就应是为节约市场交易费用或交易成本而产生。而目前我国船舶制造业装备水平参差不齐，降本增效已经成为智能化船厂建设的共识，因此，区块链技术的应用或将成为未来智能造船新的计算范式，成为未来造船新技术的重要保障和支撑。

而对此，赛智时代CEO、赛智区块链创始人、《区块链：价值互联网的基石》作者赵刚博士在接受本刊记者采访时也表达了类似的观点，“区块链让跨国制造企业组织世界上各种各样的资源进行产品创造更加便捷，并将为产品的全生命周期的跟踪和服务提供技术保障。”在他看来，在不远的未来，区块链技术将可为船舶生产制造及船舶全生命周期跟踪和服务提供更透明化的数据，而数据的透明化也将使船舶研发设计、生产制造和流通使用更为有效，同时也将使船舶制造企业的运营成本、制造成本降低、良品率提升，使企业具有更高的竞争优势。智能制造的价值之一就是重塑价值链，而区块链则有助于提高价值链的透明度、灵活性，并能够更敏捷地应对生产、物流、仓储、营销、销售、售后等各环节存在的问题。★

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区块链的初级场景——比特币

为了更便于理解区块链，就不得不提到2009年1月份发行出的第一枚比特币。

比特币，一种虚拟货币，通过矿工进行挖矿获取。在比特币系统中，“币”的概念可用来联系社会公众所熟知的交换观念。现实生活中，钱只有很少一部分被捏在手里，大部分是银行卡、支付宝或者微信钱包中的数字。而比特币则将少量的钞票都不要了，全都记在账上。比特币系统就是一个基于互联网的大账本。“比特币”就作为账本的记账单位，记录的内容是一笔笔往来的交易。

跟现实中会计记账差不多，比特币系统每隔一段时间（现在定义是10分钟）把期间发生的所有转账指令记在一个新账页上。记新账页的时候，会把旧账页的信息写入新账页开头，这就像会计账页编号一样确定了所有账页的顺序。这样做的好处是使篡改账本很容易暴露，因为，篡改前面账页中的任何一点信息，都会导致后一账页的字符串对不上，产生连锁反应。这样的账页称为区块（Block），由编号穿起来的所有账页形成一个大账本，叫区块链（Blockchain）。比特币系统的核心就是这个大账本，而区块链就是这个账本的名字。

在比特币的世界里，大约每10分钟会记录一个数据块。所有的挖矿计算机都在尝试打包这个数据块并提交，而最终成功生成这个数据块的人，就可以得到一笔比特币报酬。最初，大约每10分钟就可以产生50个比特币的比特币报酬。但是该报酬每4年减半，如此类推，到最后，总共产生的比特币数量将被限制在2100万个。

比特币和法定货币最大的区别在于，比特币没有集中的发行方，其运营不依赖于一个类似中央银行的中心，而是通过遍布整合网络的节点分布式的数据库来管理货币。 比特币是一种电子现金，它是利用加密技术来实现独立于中央银行之外、协议地发行和验证支付有效性的电子货币和在线支付系统。

而这样去中心化的概念，其实就是源于其底层技术——区块链。可以说，比特币只是区块链应用中被大家最为熟知的一个，但区块链的可应用场景远不止于此。