区块链何去何从？——基于网络分析

王 江，束正琦

(北京化工大学经济管理学院，北京 100029)

1 研究背景

区块链是自互联网发明以来最吸引人和最具有颠覆性的发明。有人说它是全球最新的技术性变革，将在接下来的十几年里彻底改变世界，并会影响到人们的生活和工作。区块链的发展史一般可以归结为1.0、2.0、3.0 这3 个时代［1］。其中，1.0 时代是标志着比特币的诞生。2008 年，中本聪（Satoshi Nakamoto）一篇名为《比特币：一种点对点的电子现金系统》文章的问世揭开了区块链的帷幕［2］；2009 年比特币完成了第一笔交易，之后由比特币奠基人之一的Gavin Andresen 分散了账本的记账权。区块链1.0 发展阶段主要是创建了去中心化、公开透明的交易记录总账。2.0 时代主要解决的问题是市场的去中心化，期间具有智能合约特点的以太坊开始出现。3.0 时代则是区块链全面应用的时代，区块链技术被应用于社会治理。目前来说，社会还处于区块链2.0 的初级时代。

对于区块链的定义，尚未有一个统一的理念，从不同的角度理解也有不同的含义。从业务角度看，区块链是分布式数据库，分散共识机制和加密算法的组合，更具体的指事物数据储存在潜在无限序列的密码互联数据块中，这些块按分散时间戳算法排序，允许用户对数据库更新的有效性进行投标，并最终在任何给定的时间点对正确的事物顺序和共享系统状态达成一致；从技术角度看，区块链可以被认为是一种分散的网络，具有一个共享存储器，根据规定的规则处理来自外部的输入并进行更新［3］。从信任系统角度理解，区块链是为其用户之间共享的数据库，并允许他们在公共和加密设置中交易有价值的资产而不依赖于中间或中央权威机构［4］。总的来说区块链具有以下几个鲜明的特征：是一个分布式的账本；可以公共或私人；网络中每个节点都带有账本的副本；不存在单点故障和停机时间；数据具有不可篡改性；每个记录都称为区块，并指向链中的上一个区块；每个区块中都包含一组事物，且都被添加到区块链的末尾［5］。

近几年国内区块链的发展也是飞速。2019 年开始至今，国内建立区块链产业园超过20 家。根据世界经济论坛，到2025 年，世界生产总值（GDP）的10%可能是来自区块链［3］。虽然国内区块链发展迅速，但对于区块链的研究尚未完全形成一个系统的体系，主要对区块链知识网络与结构以及区块链研究现状等进行了分析［6-8］。为进一步把握区块链的最新发展，为未来区块链的发展作出合理的预测，有必要对区块链的国际研究进行充分的文献计量分析。

WOS 数据库历来被公认为是世界范围最权威的科学技术文献的索引工具,能够提供科学技术领域最重要的研究成果，因此本研究选取Web of Science的核心数据库作为主要研究数据来源。考虑到区块链的发展历史以及相关文献的发表时间，本研究选择的文献时间跨度为2010 年至2019 年5 月，一共检索出1 633 篇文献（以下简称“样本文献”）。本研究主要使用了BibExcel 和VOSviewer 软件工具，运用基于机器学习的文献计量工具和网络分析功能，全面回顾区块链领域研究，分析在特定时间和范围内所有包含区块链研究的出版物的特点及其相互之间的关系，并通过全面的网络分析确定了4 个主要的集群；最后基于研究结果，讨论提出区块链研究的未来方向。

2 研究方法

文献计量分析是通过评估和分析某一领域的文献主体，从而确定潜在的研究差距以及未来的研究趋势。2004 年Frances S 等人［9］提出一种结构化的方法进行文献计量，在充分考虑各种因素下采用三步分析法（数据获取、初步分析、数据分析）来确定最有影响的研究［10］。本研究选择了BibExcel 和VOSviewer 软件工具。BibExcel 软件可以灵活处理大型数据集和excel，并且还可以兼容VOSviewer 这种网络分析工具。本研究同时也充分参考了Fahimnia等［11］的文献计量方法，也辅助使用了excel 的相关功能。

通过共同引用分析，能够从所分析文献中确定最有影响力的作者，并了解这些作者如何在本地区相互关联。本研究采用基于引用的度量来确定样本文献的出版物之间相互关系的强度。VOSviewer 软件提供的是一种相似的可视化，即基于距离的科学知识图谱的可视化表达，将共现矩阵元素按照相似性分布在二维空间中，然后再使用网络聚类的方法对节点进行聚类，并给不同聚类添加不同的颜色进行标记，具备进行文献耦合、共被引、合作以及共词分析等等功能。VOSviewer 软件的主要原理是从共现矩阵中建立相似的矩阵，借助最小化加权做欧几里德距离平方和计算［12］。如果有n个对象（引用），用1，...，n和n为n阶相似矩阵S，元素为对象i和j之间的相似性；如果有一个n×m矩阵X，其中m为所用空间的维数，包含对象1，，n的坐标，向量为第i行的X并包含对象i的坐标，在VOSviewer 中最小化的目标函数由下式给出：

目标函数的最小化是在式（2）中的以下约束条件下进行的，其中距离为在约束中不是平方的。

本研究在整个文献计量过程中都选择VOSviewer默认的完整计数方法。

3 研究分析

3.1 关键词分析

首先在样本文献中，通过主题搜索Web of Science 的核心数据库中关键词为“blockchain”的文献，并且考虑到区块链的历史发展过程，将时间区间设置为2010—2019 年；考虑到数据的全面性，还使用了“bitcoin”和“smart contract”字段进行搜索，随后又进行了3 种关键词的组合搜索，结果如表1所示。可以看出，区块链与比特币和智能合约都有很大的联系，一方面人们提到区块链就会联想到比特币,甚至有人认为区块链就是比特币，但实际上区块链远远不止比特币［13］；另一方面对于区块链在前文介绍中也提到，其最鲜明的特点就是去中心化，也就是智能合同的一部分［14］。比特币与智能合约的文献都各占区块链总数的20%左右。可见对于区块链应该不仅仅只重视其基础性的研究，而是应该与多学科进行交叉联合，最大化发挥区块链技术效应。

表1 样本文献关键词搜索结果

另外，由于在样本文献中2010—2015 年的文献数量少到可以忽略，故图1 展示了从2015—2019 年文献数量的变化。从图1 可以清楚地看到，区块链相关文献数量从2015 年开始慢慢有了一定的变化，2017 年开始呈现喷发式增长，特别在2018 年更是达到了发表文献数量之最；分析数据背后的成因发现，2017 年区块链发生了很多大事，比如中国互联网开始进军区块链、迅雷推出玩客云，美国国会成立区块链委员会，韩国计划推行金融服务区块链试点等等，这些都促成了2017 年区块链相关研究数量的激增。2019 年的文献数据只记录到5 月份，但已经远远超过2016 年一年的数量。可见在世界范围内，对于区块链的研究热度仍呈现逐年增加的趋势。这些初步分析结果表明，区块链尚未进入成熟阶段，将会吸引更多的研究；并且区块链的研究发展也与政府政策有着很大关联。

图1 区块链文献发表年份分布

表2 反映的是2010—2019 年期间对区块链作出贡献的期刊。在IEEE 上有关区块链的文献数量为106 篇，遥遥领先，占到6.491%；同时可以看出，有关区块链的文献在计算机和传感器领域相关期刊的发表数量也占前几位。

表2 样本文献主要来源出版物分析

从样本文献中抽取了作者选定的2 876 个关键词以及作者和出版物选定的3 359 个关键词。在作者选定的关键词中，根据VOSviewer设置的默认条件，关键词最小的出现次数为5 次，有132 个关键词符合该条件，而将最小次数改为6 次时，有96 个关键词符合条件，故经权衡，选择默认的5 次得到排名。在作者和出版物选定的关键词中，选择关键词最小的出现次数为6 次得到排名，如表3 所示。观察表3 可以对比发现，作者选取的关键词和出版物选取的关键词大致一致，只是排名的顺序不同，除去第一的区块链，安全网络和智能合约还是发展的主要内容，云计算在现在这个大数据时代也成为区块链新的潮流。在出版物选取的关键词中出现了“建筑学”这个新的名词，虽然数量不多，但也可以看出房地产行业与区块链也存在发展的可能性。在作者选取的关键词中出现了“分权”这个名词，可见对于研究者来说，区块链是否真正能够实现权力的分散以及透明化也是关键之一。总的来说，无论是出版社还是作者，都可以在一定程度当作社会与个人对于区块链需求的代表，他们都把安全隐私放在很重要的位置，这也是区块链无论如何发展都最为重要的方面。

表3 样本文献作者和出版社选取的关键词排名

3.2 地区及组织分析

根据统计分析，结果由表4 得出，不同的地理位置对于区块链研究的热情和深入程度都不同。尽管区块链并不起源于中国，但中国仍然是区块链的一个重要发展地，国内发表的区块链相关文献数量占据了样本文献总数的1/4，也是亚洲国家中唯一文献数量排名前三的国家；其次，美国和英国也是区块链文献发表数量过百篇的国家，引领着欧洲的区块链研究。中国对于区块链的研究一直处于领先水平，在促进区块链发展中也制定了很多相关政策，这与中国的互联网发展迅猛有一定关系，因此从侧面可以看出互联网与区块链发展存在一定程度的关系。而美国作为区块链的起源国，其在科技方面一直坚持技术发明以及网络的领先。

表4 样本文献研究的核心国家及其发文量

表4 （续）

一般对于区块链的研究都是以组织团体为单位，样本文献中发表数量排名前十的组织机构中，中国就占了7 个（见表5），再一次证明了中国在区块链领域研究的领先程度。从整体上看，中国的高等院校对于区块链的研究较多，表明中国对于区块链研究的贡献巨大，但研究人员多在高校，在一定程度上缺乏对于实际的应用，更偏重于理论；另外，文献发表的数量与引用数量并不成正比，被高频引用的文献都来源于偏工业和理工类的研究机构。

表5 样本文献研究的核心组织及其发文数量

3.3 作者分析

不同作者之间的关系密切程度也有助于区块链研究分析。样本文献中，整个作者数据集包括了4 462 位作者，图2（a）以图形方式显示出VOSviewer 产生的作者共同引用关系网络，相交连结在一起程度越大的作者更可能存在联合引用的可能性，作者所在的圆圈越大，其被引用的频率越高。在设定阙值为55 后，形成图2（b），显示了作者共同引用的密度。可以看出Du 等［15］的研究相比较其他作者在区块链中共被引用次数最多、最具影响力，对于区块链的贡献最大。分析表明，作者与作者也直接存在同一领域的聚集性交流，但不同集体的直接交流相对较少。因此，可以通过加强和促进不同专业领域的专家进行交流，促进区块链的多领域结合发展。

图2 样本文献作者分析

表6 显示了样本文献中在引文数量上最有影响力的作者，可以容易看出Eyal 等［16］是最具影响力的作者，他发表了9 篇论文，共被引用了221 次，但他主要还是从事区块链的基础研究，重点放在比特币上；紧随其后的是Xu 等［17］，也发表了9 篇论文，被引用112 次，但他主要进行区块链应用方向的研究，例如安全、网络等等。从表6 还可以看出，区块链研究的论文数量与被引用的次数并不成正比，论文不仅数量要多，质量也要高。为了更好地衡量各个学者的科研产出，进而分析H 指数［18］。H 指数定义为“一位科学家指数为h的话，那么他的N篇论文中至少有h篇论文有h篇引文”［19］。除了衡量科学家的科研产出数量与产出水平，H 指数还广泛应用到期刊、国家、机构等等方面的相关评价。从表6 可见样本文献中H 指数排名前十的作者,其中Eyal 等［16］发表的区块链论文数量并不是很多，但其H 指数值很高，说明他在其他领域的学术造诣也很深。因此，可着重关注这类学者的研究，促成区块链的多学科交叉发展。

表6 样本文献核心作者统计

表6 （续）

3.4 出版机构分析

对样本文献来源期刊网络进行共被引分析，共涉及16 276 个出版机构，设置阙值为每个出版机构有20 个本地引用，得到211 个出版机构符合条件可纳入特定集群，通过分析形成了4 个聚类的编号。共被引的原理是通过两篇文献共同被引用的次数来检测文献之间的相似性。基于“更常被共引用的论文更可能呈现相似的主题领域”的假设，以及一个集群的论文可以定义该聚类的研究重点，本研究对每个集群进行整理，通过对各个集群的文献内容进行分析，确定每个集群内主要文献的研究领域，以确定区块链研究的重点领域［27］。通过对标题、关键词、摘要、作者等进行详细审查，从而识别特定主题（见表7），当然可能存在一些不全面的方面。其中，集群1 主要致力于区块链的理论发展研究，为区块链的后续发展奠定了基础，包括一些基本的概念如比特币、去中心化等等；从文献的被引用次数也看出，集群1 是所有集群中文献被引次数最多的。一个新兴领域的发展过程，必须要经历扎实深刻的理论研究才能更好地方便后面的应用。集群2、集群3和集群4 是在集群1 的基础上，朝不同方向上的延展。集群2 侧重于区块链技术在一些电力、能源、化学等工业行业的应用，通过区块链技术实现资源可持续化的效应最大化，应用区块链技术无疑是大大提高了资源利用率。集群3 侧重于基于当时网络时代大环境下的号召，区块链由此产生的巨大效益，在智能化时代，区块链与智能化融合是大势所趋，包括智能汽车、网络数据等等。集群4 则是关于安全隐私问题，在当今数字信息爆发的时代，安全隐私泄露是急需解决的大问题，比如医疗卫生信息、用户的注册信息等等，区块链技术不可篡改的特性可以很好地保护用户的隐私。

表7 样本文献的集群构成及其主要研究领域

4 结论

本研究旨在给出区块链研究领域的结构化表示，使用WOS 的权威数据库进行文献计量学研究。本研究借鉴了文献计量学研究和网络分析的强大结构和代表能力，尽量以最客观的方式呈现区块链领域最有影响力的作者以及可研究领域，结果表明2015—2017 年间的文献显得更具影响力，但主要是侧重于基础研究。本文使用的共引分析方法，在研究过去有影响力的知识基础方面有着显著效果。从文献贡献的地理位置分析表明，中国在区块链研究方面虽然起步不早，但其生产力占据世界第一，紧跟其后的是美国，然而最具有影响力的区块链研究的来源期刊、论文、作者等都来自于美国；文献的共被引分析表明区块链研究可分成4 个集群，主要表现了区块链发展的4 个主要的领域，其中区块链技术的基础性理论研究占据了大部分，区块链技术在安全、智能化和工业行业有一定的应用与发展，这在一定程度上预示着区块链未来的研究方向。

区块链未来的研究领域很多，如区块链与金融业的结合，利用区块链的去中心化特征使得未来金融可以不需要中央系统来维持和确保所有的交易过程，而任意双方之间进行交易，同时由于区块链不易篡改性，加强了交易过程中的可靠与透明性，也使得顾客账户具有高强度的安全性；区块链中的智能合约无需交易双方相互信任，因为其完全是由代码强行进行的，从长远的角度看，这有益于增加人们对于金融的信任度；区块链在交易过程中不需要公开身份的特点与金融业结合，会导致顾客无需担心自己的隐私会以任何方式泄露出去［28-29］。总的来说，区块链无疑是指引金融界朝着安全、透明、保护隐私的大方向发展。又如区块链与物流的结合，物流主要依靠数据和算法进行运行，就中国来看，电商发展迅猛对于物流行业提出了更高的要求，区块链拥有的分布式记账网络可以促使物流实名制，从而进一步保障了物流过程中物件的安全性以及可追踪性；再者，可以使得快递的交易双方都拥有自己的私钥，包括中间的快递员，这样只要出现问题即可以迅速查到相关的人员和地点［30-31］。再如区块链与“工业4.0”的结合，“工业4.0”时代是数字革命时代，一方面更多的机器人代替人工，从而实现无人工厂的状态，另一方面是数据流的自动化，在流水线上能够制造出定制的产品，同时能够保证高效率和高生产率，利用区块链技术把数据输入程序转变为数据自带程序，可以实现经济运行的自动化，使得数据不再变得无限，从而提高价值［32］。未来可以实现实物资产都转变为数字资产，并且在区块链中实现自由流动，这将为电商行业带来新的颠覆。

区块链的应用不仅仅限于以上几个方面，在农业、能源、数字娱乐和医疗等领域都能实现很好的效益。可以说，人类社会将迎来应用区块链的新的纪元。