32.1 引用
Fran Casino, Thomas K. Dasaklis, Constantinos Patsakis, "A systematic literature review of blockchain-based applications: Current status, classification and open issues," In Proceedings of Telematics and Informatics: 36 (20132) 55–81.
32.2 摘要
这项工作提供了一个系统的文献审查基于区块链的应用跨越多个领域。其目的是调查区块链技术及其应用的现状，并强调这种颠覆性技术的特定特性如何能够彻底改变“一切照旧”的做法。为此，本文综述了过去十年来在高排名科学期刊上发表的大量研究论文的理论基础，以及作为简化评估和获取不断扩大的区块链领域的手段的灰色文献的一些报告。基于对已发现文献的结构化、系统性回顾和主题内容分析，我们对支持区块链的应用程序进行了全面分类，涉及供应链、商业、医疗保健、物联网、隐私和数据管理等多个领域，并确定了研究的关键主题、趋势和新兴领域。我们还指出了相关文献中发现的缺陷，特别是区块链技术的局限性，以及这些局限性如何在不同的部门和行业中产生。在这些发现的基础上，我们确定了各种研究空白和未来的探索方向，预计对学术界和实践者都具有重要价值。
32.3 介绍
显然，文献缺乏对当前支持区块链的最先进应用程序的具体和系统的回顾，这是进行这项研究的主要驱动因素。特别是，我们试图通过回答以下三个问题来解决这个问题：（1）基于区块链的应用程序如何随着时间的推移而发展？（2）区块链架构的某些技术限制如何影响特定领域的过程/过程？这些限制是什么？（3）区块链技术在不同领域和主题领域的适用性如何？
我们的工作有助于全面理解区块链特性，并提供了当前跨部门启用区块链的应用程序的快照。基于内容分析方法，我们强调学术界日益增长的兴趣，并确定了三个主要的研究方向： （1）基于区块链的应用范围在各个领域的分类（2）考虑到该技术带来的各种限制，区块链技术的适用性，以及（3）指导研究人员通过提供一个路线图的研究途径，挑战和机遇，进一步的研究是必要的。值得注意的是，由于区块链技术正在以非常快的速度不断发展，因此无论如何不能认为这篇综述是详尽的。
32.4 描述性分析
本研究分析了2014年至2018年4月发表的260篇研究论文。描述性分析的目的有三个层面：（1） 它提供了有关区块链技术当前研究趋势的有趣见解及其应用（2） 它有助于可视化科学文献中迄今为止开发的多学科研究方法，和（3）进一步支持后文中给出的分类结构。为对现有文献进行分类，描述性分析根据两个关键标准：（1）出版物随时间和主题领域的分布；（2）出版物类型随时间的分布。对所选论文的年度分析如图32-1所示。
图32-1 每种出版物的选定文献的年度分析
260个研究项目随时间的领域特异性分布如图32-1所示。通过分析，确定了11个基于区块链的应用领域。面向业务的应用程序占所有可用应用程序的很大一部分（58个），其次是治理、物联网和数据管理应用程序。在过去的几年里，面向健康的应用也受到了科学界的广泛关注。图32-2显示，虽然区块链似乎至少在其早期阶段，在金融领域扮演了一个关键的角色，但研究界还没有产生大量面向金融的应用。此外，相对大量的杂项应用程序（不属于上述类别的应用程序）也突出了区块链技术的跨学科潜力。
图32-2 按确定的专题领域分配研究项目
32.7 基于区块链的应用程序分类
大多数作者将区块链应用程序分为金融应用程序和非金融应用程序。在本文中，我们提出了一个面向应用的分类。然而，我们的方法不同于其他类似的工作，因为它使用基于文献的严格的统计方法，因此它更适合当前区块链的发展，并能够说明未来区块链的趋势。因此，考虑到区块链解决方案的实际和即将出现的异构性，我们对基于区块链的应用程序进行了更加全面和深入的分类，如图32-3所示。在下面的小节中，我们将基于对现有文献的分析，对支持区块链的可用应用程序进行合理的分类。
图32-3 不同类型的区块链应用程序的抽象思维导图
1．金融应用程序
目前，区块链技术应用于广泛的金融领域，包括商业服务、金融资产结算、预测市场和经济交易。区块链有望在全球经济可持续发展中发挥重要作用，为消费者、当前银行体系和整个社会带来利益。
全球金融系统正在探索如何将区块链应用于金融资产，如证券、法定货币和衍生品合约。例如，区块链技术为资本市场带来了巨大的变化，为执行证券和衍生品交易等业务提供了更有效的方式，数字支付、*款贷**管理方案、一般银行服务、财务审计或加密货币支付与交换。
预测市场系统（PMS）作为神谕或信息提供者，也是一个可能影响企业和加密货币的领域。基于区块链的P2P 的PMS实现可以在Viacoin中找到，这是一种开源加密货币，以Scrypt合并挖掘为特征，这是一种允许比*币特比**更快交易的PoW。Augur是一个分散的PMS，它允许用户在事件发生之前，在群体智慧的模式下交易股票。正确预测未来真实世界事件的用户将获得奖励。Bitshares是存储在区块链中的数字令牌，它引用货币或产品等特定资产。代币持有者可以从市场产品（如黄金、石油、天然气）以及货币上获得利息。BitShares 2.0以一种分散的区块链方式提供了一系列金融服务，包括货币兑换或银行业务。
2．完整性验证
最新兴的区块链相关领域之一是完整性验证。区块链完整性验证应用程序存储与产品或服务的创建和生命周期相关的信息和事务。可能的应用包括：（1）来源和伪造；（2）保险；（3）知识产权管理。
区块链应用程序的完整性验证子集是那些面向IP保护的应用程序。解决方案使用*币特比**区块链将数字内容与其创建者链接起来。Ascribe使用它来转移所有权和*款贷**数字资产，而Mediachain则尝试在区块链上存储元数据以允许媒体恢复和查询。货币化方法，如moneygraph，使在线广播、视频剪辑、图像卷轴和其他授权或品牌赞助内容的媒体分销价值链上的收入共享成为可能。
区块链技术最近越来越受到保险行业在各个领域的关注，包括销售、承销、客户入职、索赔处理、支付、资产转移和再保险。区块链支持的智能合约使保险行业的几个流程实现自动化，从而大大降低了成本，提高了效率和处理速度。
3．管理
多年来，政府被委托管理和保存公民和企业的正式记录。支持区块链的应用程序可能会改变地方或州一级政府的运作方式，通过取消交易中介和记录保存。区块链为处理公共记录提供的问责制、自动化和安全性最终可能会阻碍腐败，并提高政府服务的效率。
3.1．公民及用户服务
数字技术在日常生活中的集成需要能够准确确定用户是谁的机制，并证明他们的基本属性。因此，数字身份已经成为一项至关重要的安全措施。因此，区块链成为加强全球公民平等和机会的工具。
协议互联网（IoA）的出现，建立了数字内容（互联网）与现实交易、合同或监管之间的联系，使下一代数字商务成为可能。因此，实现智能合约验证多种操作类型（如单个属性）的区块链应用程序被用来陈述互联网行为体之间的契约关系。
3.2．公共部门
在公共服务方面，我们认为虚拟公证员、PoE、PoO、PoI、声誉和纠纷解决等服务可以在没有官方机构参与的情况下为公民提供。世界各地的政府机构都在寻找与在公共部门采用区块链技术相关的机会，尤其是利用安全、分布式的、开放的、和廉价的数据库技术来降低成本和官僚主义，提高验证效率。
3.3．投票
几年来，电子投票一直被认为是一个有前途的和不可避免的发展，可以加快投票过程，简化和降低选举成本，发展更强大的民主国家。然而，现有的电子投票系统依赖于一个实体的专有和集中设计，这些特点损害了选民对投票过程的信任和信心。诸如BitCongress等分散的投票系统提出了框架来执行分布式决策。Futarchy是一个投票系统，参与者提出主题和可能的策略，以两步的方式实现它们。更具体地说，参与者支持的政策取决于预测/*彩博**市场是否优化了他们的总体收入。总的来说，区块链技术提供了一个开源的，对等的，分散的和独立的可验证的网络，以获得选民和选举组织者所需要的信心。
4．物联网
当今世界上大约320%的数据都是在过去两年里创建的。由于物联网（IoT）的出现，人口增长，这种增长速度将会增加。虽然区块链和物联网技术本身的扩展可能性已经非常巨大，但这两个领域的共生关系出现了无数。例如，分布式无线传感器网络虽然有其缺点，但却是技术和人类进化的支柱之一，它表明区块链架构可以通过最大限度地减少其缺陷并最大限度地发挥其潜力来增强物联网。
对实施分散物联网平台的关注和投资日益增加主要受区块链技术及其内在能力的驱动。其主要思想是在异构的上下文感知场景中使用大量互连的智能设备提供安全且可审计的数据交换。此外，以自动化和分散化的方式运行使网络的高可伸缩性和高效管理成为可能。
区块链互操作性支持独立和安全的实时支付服务，增强了传统商业、电子商务或公共和私人交通系统。有几个应用程序将这些特性聚合在一起，比如Filecoin，它是一个内存存储提供商，或者EtherAPIs，它支持API调用的“货币化”。未来，物联网设备可以与其基于加密货币的银行账户直接连接，从而可以进行*交易微**来换取服务。在原产地或供应链的情况下，RFID传感器的分布式网络可以在多种环境下实现产品的自动化处理，例如在食品供应链、运输服务或库存管理中。在这些上下文中，设备监控的信息可以以智能合约或事务的形式存储到区块链中。基于区块链的物联网解决方案的实施可以解决几个问题，如集中化方法的高维护成本。此外，分散化和安全的P2P模型可以提高物联网和无线传感器网络的安全性。
5．医疗管理
区块链技术可以在医疗保健行业发挥关键作用，在公共医疗管理、纵向医疗记录、自动健康索赔裁决、在线患者访问、共享患者的医疗数据、面向用户的医疗研究、药物造假、临床试验和精准医疗等领域有多个应用。特别是区块链技术和智能合约的使用可以解决临床试验中发现的科学可信度问题（缺失数据、端点切换、数据挖掘、选择性发表）以及患者知情同意问题。
管理患者的电子医疗记录（EHRs）可能是增长潜力最大的领域。EHR包含患者的短病史，作为其医疗记录的一部分，以及与患者在整个治疗过程中的病情和临床进展相关的任何类型的数据、预测和信息。一个用于EHRs的区块链系统可以被看作是一个协议，用户可以通过该协议访问和维护他们的健康数据，同时保证安全和隐私。基于区块链的电子病历系统的好处是多方面的：记录被存储在一个分布式的方式（，没有中央集权的所有者或中心黑客腐败或违反，数据更新和总是可用而来自异类数据源的数据聚集在一起在一个单一的、统一的数据存储库。
6．隐私和安全
中央机构（包括公共机构和私人机构）收集了大量个人和敏感信息。虽然GDPR的目标是规范这些数据的处理，但仍有很大的差距需要弥补。区块链被认为是增强大数据安全方面的一个机会和它的可扩展性，当与其他实现数据挖掘方法的高效存储系统相结合时。因此，可以在文献中找到依赖于区块链技术的面向隐私和安全的应用。
Namecoin是一种开源的区块链技术，它实现了DNS的分散版本。分散DNS方法的主要好处是安全、审查阻力、效率和隐私。Alexandria是一个基于区块链的开源项目，它提供了一个安全的，任何媒体的分散图书馆，同时允许言论自由。这两种系统都可以利用数字身份服务进行增强，这些服务可以确认个人的身份（例如使用假名），在标准化的验证模型中实现安全性和匿名性。在Zyskind等人中，作者提出了一种基于分布式P2P区块链的平台，该平台包括三类实体：（1）与应用程序交互的用户；（2）服务，提供这类申请及处理用户的个人资料，以作营运及与业务有关的理由；（3）节点，即为维护区块链而获得奖励的实体。由于只存储散列指针，所以用户可以控制自己的数据。
区块链技术也可以通过硬件和软件解决方案来提高分布式网络的安全性和可靠性。例如，SIRIN LABS开发了第一款基于区块链的智能手机，能够提供快速、免费和安全的交易。在Axon中，作者实现了一种隐私感知的公钥基础设施，它增强了针对单点故障或恶意攻击的安全性。Liang等提出使用分布式区块链保护框架来增强现代电力系统抵御网络攻击的安全性。Xu等人回顾了Docker容器在物联网中的使用及其好处。Rodrigues等人提出了一种新颖的架构，结合了区块链和智能合约技术，从而为跨多个领域的灵活高效的DDoS缓解解决方案带来了新的机遇，尤其是在不安全的便携和固定设备上。区块链还可以作为一种验证协议，用于认知无线电网络中频谱共享的启用、保护和认证。
事务隐私是区块链技术中最具挑战性的问题之一。因此，提出了几种提高区块链匿名性的方法，如混合服务或零知识证明。在混合服务的情况下，目标是通过将资金从N个输入地址转移到M个输出地址来提供事务隐私，从而使用户避免总是使用相同的地址。实现这种技术的例子有Mixcoin，它也能够检测不诚实的交易行为；Coinjoin或CoinShuffle，它使用第三方来洗牌输出地址。在零硬币的情况下，交易和硬币的起源是单行的，而矿工使用零知识证明来验证操作。
7．商业及工业应用
通过改进、优化和自动化业务流程，区块链有潜力成为业务和管理领域颠覆性创新的重要来源。许多基于物联网和区块链的电子商务模式正在兴起。基于区块链的应用程序可以作为多个企业的分散业务流程管理系统。在这种情况下，每个业务流程实例都可以维护在区块链上，工作流程由可以由智能合约执行，从而精简和自动化组织内部流程，降低成本。
7.1．供应链管理
区块链技术有望提高供应链网络的透明度和问责性，从而使价值链更加灵活。特别是，基于区块链的应用程序有潜力在供应链的三个领域产生突破：可见性、优化和需求。区块链可以用于物流，识别假冒产品，减少纸张处理，方便原产地跟踪，并使买卖双方能够直接交易，而不受中介机构的操纵。此外，它已经表明，基于区块链的应用在供应链网络的使用可以保障安全，导致更健壮的合同管理机制之间的第三和第四方物流防治信息不对称，加强跟踪机制和可追溯性保证，为整个供应链提供更好的信息管理，食品安全，加强知识产权保护，通过先进的数据分析（即加密的客户数据）和新颖的推荐系统，改善复杂供应链的库存和绩效管理，最终改善智能交通系统，并提供新的分散制造架构。
7.2．能源行业
区块链在能源领域的潜在应用是深远的，可能会对流程和平台产生巨大的影响。例如，区块链可以降低成本，使新的商业模式和市场成为可能，可以更好地管理复杂性、数据安全性和沿着网格的所有权，可以让能源市场中的消费者成为创建能源社区的推动者，可以提高透明度和能源市场的信任体系，可以保证问责，同时保留隐私需求，可以提高直接点对点交易支持电网的运行平稳，并能更好地处理需求反应并提供一个框架，用于更有效的效用能量计费流程和交互操作。区块链技术也可用于签发原产地证书，特别是用于绿色能源生产和可再生能源。同样值得一提的是，区块链被认为是能源行业脱碳的推动者，促进了其向更加分散的能源资源迈进。
8．教育
区块链可以解决泛在学习环境下的脆弱性、安全性和隐私问题，可以用来存储声誉奖励相关的教育记录。Sharples和Domingue提出使用基于区块链的分布式系统来获取教育记录和声誉。在Devine中，教师将区块添加到存储学生学习成绩的区块链中。教育证书管理还可以增强区块链提高数据安全性和信任在数字基础设施和信贷管理。此外，基于区块链的应用可以增强个人和学术学习的数字认证。还可以建立区块链支持的学校信息中心，用于收集、报告和分析有关学校系统的数据，以支持决策。最后，在学术出版的情况下，区块链既可以用于更好地处理稿件提交，也可以用于及时进行适当的评审，也可以用于稿件验证。
32．数据管理
数据管理是区块链最不容置疑的特性之一。基于该技术的实现和应用不仅增强了数据管理，而且通过默认的可审核性，因为他们所有的操作都是可验证的。
虽然跨组织管理还没有达到能够在各方之间实现完全互操作性的水平，但是可以在文献中找到几个跨组织数据管理的例子。在Fridgen中，作者与一家德国银行合作，采用设计科学研究方法设计、实现和评估一个用于跨组织工作流管理的区块链原型。研究结果令人鼓舞，并证明区块链有潜力作为跨组织工作流管理的基础设施。Hawk是一个构建隐私保护智能合约的框架，该框架允许隐私感知的中间计算避免或最小化几种类型的披露，比如交易隐私。作者还提供了一个算法框架来支持编码函数，这些函数将被解析为私有和区块链兼容协议。
在安全数据分发和管理解决方案方面，Garcia-Barriocanal等人提出了使用基于分散式区块链的解决方案来支持关键功能的元数据，并讨论了它对数字档案管理和可持续性的影响。Yang等强调信任在大数据领域的重要性，提出了基于区块链技术和智能合约的可信大数据共享模型，确保数据资源的安全流通。此外，数据所有者可以将其数据的搜索和读取权限授予第三方。类似地，Searchain是一种基于区块链的关键字搜索系统，能够对分散存储中的授权关键字集进行高效的遗忘搜索。
10．各种各样的应用程序
本小节涉及描述上述领域之外的基于区块链的应用程序的研究。例如，众筹平台开始使用区块链。Swarm、Lighthouse和bitFyler都是加密货币众筹平台的例子。区块链的应用也可以在人道主义领域和慈善事业中找到，特别是作为一种对抗贫困的手段。区块链还可以用于构建智能城市环境下的智能、安全、分布式和自主的交通系统或安全地管理活动门票。特别令人感兴趣的是一些面向IT的区块链应用，如边缘计算和计算资源共享系统的建立，网格计算，云计算，以及使用区块链作为软件连接器。最后，区块链技术也可能改善社交分享动态。
32.8 开放的问题和未来的趋势
在本节中，我们讨论了区块链技术的某些局限性，并为进一步的研究方向开发了几个富有成果的领域。
1．适用性的区块链
尽管一些IT专家设想在几乎每个项目中都使用区块链，但他们并不完全理解使用它的基本原因，尤其是从数据管理的角度。例如，如果不需要存储任何数据，区块链将不会向已经建立的技术解决方案添加任何值。同样，如果在给定的系统中只能预测一个写入器，那么与常规数据库相比，区块链不会提供额外的保证，而常规数据库很可能是更合适的选择，尤其是从性能角度（事务速度）来看。另一方面，当需要在不可信源或永久历史记录之间进行事务时，区块链是合适的。例如，如果需要多个相互不信任的实体交互并改变系统状态，那么区块链可能是一个可行的解决方案。
因此，在采用区块链支持的解决方案之前，应该根据用例需求检查区块链技术的适用性。科学文献中已经开发了有限数量的框架来评估支持区块链的应用程序的适用性。例如，在Lo等人中，作者提出了一个评估框架，用于在特定的工业领域中支持区块链的应用程序。Wust和Gervais分析了不同区块链类型的性质。
数据库本质上是可变的，预定义的一组实体可以访问数据库并插入或更新数据。这些实体可能具有特定的角色，但是它们的身份是已知的。然而，有一些管理角色可能完全改变承载信息的内容和结构，而不管它们是否集中。
基于我们的研究结果，我们突出了各个领域的需求，见表32-1，我们开发了一个框架（表32-2）来评估基于区块链的解决方案的适用性。更具体地说，我们在四个主要领域评估了区块链相对于传统数据库的潜力：所需的信任假设、上下文需求、性能特征和所需的共识机制。一个直观的三级量表（低、中、高）是用来衡量每个先决条件的相关性的。对于希望评估区块链是否会增强其系统的实践者来说，该框架是一个全面的工具。在可信度方面，区块链避免了数据库所依赖的可信第三方的使用，提高了内容的可靠性和可验证性。区块链也适用于需要跟踪事务和操作（事件序列链）或操作需要强大的安全性和隐私（集中化数据结构比分散化结构更容易受到恶意攻击。关于维护，区块链可能提供了一个显著的成本降低，因为它不需要托管。最后，在区块链网络中实现的协商一致机制允许多个作者修改数据库，并提供一个权威的事务日志，其中所有节点都可证明同意。
表32-1 支持每个系列的区块链应用程序的特征
表32-2 分析区块链与传统数据库的属性和先决条件
2．延迟时间和可伸缩性
大多数加密货币的交易率都很低。例如，*币特比**交易无论如何都无法与VISA信用卡处理网络这样的系统相比，VISA的信用卡处理网络每秒持续处理数千笔交易。毫无疑问，加密货币的广泛采用也需要解决这个延迟问题。请注意，每个*币特比**块的处理时间约为10分钟，再加上相关的安全检查（例如，为了避免在随后的交易中遭受双重攻击），每笔交易的确认时间最长可达几分钟。因此，区块链架构面临严重的延迟问题，随着它们的发展，这些问题可能会被证明更加重要。另一方面，尽管私有区块链的效率确实要高得多，但它们还没有达到所需的标准。
数据存储优化的例子也可以在文献中找到。在Bruce中，作者提出了一种方案，通过网络删除旧的事务记录，树结构数据库平衡所有非空地址。因此，节点存储的事务数量减少了，从而改进了事务验证步骤。
在物联网网络中，正确配置的集中式体系结构通常意味着比区块链解决方案更高的事务处理吞吐量。在公共网络的情况下，这个不足进一步加剧了因为共识机制在公共区块链结构是昂贵的。为了克服这一限制，以太坊社区目前正在考虑分片，这是一种将区块链划分为碎片的行为，每个碎片存储其状态和事务历史。这样，节点处理特定切分的事务，并将区块链划分为更小的切分，从而大大提高了整体性能。所有这些方法都意味着在区块链默认提供的安全性、可伸缩性和分散化之间的平衡方面会发生一些额外的变化。因此，需要进行大量的研究工作来找到适当的平衡。
2.1．区块链协议的可持续性
区块链技术的主要缺点之一，尤其是对公共区块链的影响，是采矿网络资源的浪费。这种关切产生两个主要问题：（1）如何减少能源消耗和（2）是否将计算能力用于有用的数据处理。
以中国为首的*币特比**开采消耗的电力超过全球1532个国家。然而，实际的功耗可能会更糟，因为可能会有一些情况下，用户在不知情的情况下挖掘，因为恶意软件感染。如前所述，可以采用若干协商一致的机制和程序来减少能源浪费。除了能源消耗问题，目前的共识算法如PoW或PoS可能会面临“富的越富的现象”。人们提出了许多与加密货币和*币特比**相关的有效共识机制。在Sompolinsky和Zohar中，作者提出了GHOST链选择规则，根据一些参数对分支进行加权，从而简化了采矿者的选择任务。在Chepurnoy等人中，作者提出了一种*币特比**式P2P系统的替代共识协议，其中一方获得生成一个块的权限，该块提供了存储过去状态快照子集的非交互式证明。因此，如果节点删除了不需要挖掘的完整块，那么使用这种协议的网络是安全的。
3．量子的弹性
在大多数区块链中，哈希算法是SHA-256，量子计算机使用Grover算法需要2128次操作才能破解它。虽然这使得SHA-256能够抵抗量子攻击，但它们大多数使用的公钥加密算法并不适用于此。一旦建立了足够大的量子计算机，ECDSA算法就会被破坏，导致几乎所有的区块链都不安全。目前，在评估和标准化后量子密码原语方面进行了大量的工作。对于公钥密码学，最有希望的候选方案来自于晶格和基于代码的密码学。显然，由于我们目前正在设计基于区块链的平台，我们的目标是在未来几年保持这种平台，量*弹子**性成为一个主要问题。然而，基于区块链的量*弹子**性方法可以在文献中找到。例如，在Kiktenko等人中，作者开发了一个量子安全区块链平台，该平台使用跨城市光纤网络的量子密钥分发来进行信息理论上的安全认证。最近，Rajan和Visser提出了一种方法，该方法涉及将区块链编码成不同时存在的光子的Greenberger-Horne-Zeilinger状态，他们的方法可以看作是一个量子网络时间机器。
4．采用和互操作性
基于区块链的应用程序的数量正在快速增长，创建了大量的异构解决方案。实现和特性的广泛多样性意味着难以实现互操作性问题，阻碍了标准化。
加密货币提供的大多数API远未被认为易于使用。因此，一些作者提出了他们的解决方案，以实现更具互操作性的架构。 像Blockstream这样的努力试图通过为面向新的基于区块链的网络的公司提供软件和硬件解决方案来协调不同区块链之间的交易。此外，购买和交换加密货币的服务正在实现一种新兴的做法，即正在获得更多的知识。此类服务为所有类型的加密货币的管理提供基本的安全保障，并允许在法律课程和加密货币之间进行购买。
虽说区块链缺乏法规，但是对政府来说，大数据存储、数字化、效率、安全和隐私等要求非常重要，政府需要加强管理和行政管理任务。就互操作性而言，企业、公司和政府已经在致力于自动化和可配置的智能合约创建过程，该过程将符合许多标准，并将促进审计任务。因此，智能合约和用户与/或企业或公共实体之间的交易将变得实用和高效。例如，在卫生保健领域采用区块链将在安全、结构化的卫生数据存储和无处不在的个性化卫生保健方面创造机会。在公民和教育服务以及数据管理方面，区块链将支持互操作服务（例如查询、验证、集成和采用）。
5．数据管理和隐私及安全解决方案
区块链的隐私和保密性仍然是个问题，因为信息存储在公共分类账中。可以采用几种匿名或基于加密的机制来保护信息的机密性。然而，这些机制并不是万能的，而是依赖于系统的实现和上下文。Christidis和Devetsikiotis提出了防止披露的其他机制，其中作者表示网络的文件共享应使用安全协议进行，如Telehash，Whisper或直接使用内容寻址的P2P文件系统，如IPFS。
区块链数据隐私中一个众所周知的问题是事务性隐私。大多数企业和个人都关心事务和智能合约操作的可跟踪性，这些操作通过网络传播。此外，使用假名等措施不足以保证交易隐私。例如，分析加密货币交易图结构的去匿名方法。此外，已经有研究表明，*币特比**的交易可以披露很多敏感信息。
由于智能合约类似于程序，所以它们经常包含错误，这可能会导致巨大的损失。最近的漏洞例子包括DAO攻击；导致约4700万美元的损失，奇偶校验钱包漏洞导致约2.8亿美元被盗，或最近发现了数千个脆弱的智能合约。智能合约的本质使得它们的操作有时难以理解，因为它们与传统编程环境有很大的不同，从而简化了隐藏非法行为的任务。这些可以从相对钝实施庞氏*局骗**伪装成某种投资机会产生令人难以置信的高回报，更微妙的计划妥协私钥或不保证基金投资者的回报当资金目标没有达到。在迄今为止为避免一些最重要的智能合约漏洞或滥用而提出的许多书面建议中，我们认为最有希望的是通过限制底层编程语言的表达能力来解决这个问题。其他解决方案依赖于智能合约检查器，实现了一个框架来验证智能合约的正确性和公平性，并跟踪它们的漏洞。在物联网方面，大公司和旗舰企业对区块链技术持开放态度。
6．大数据和人工智能
人工智能解决方案的广泛采用可以调整，利用智能合约，来管理特定的特征或行为，自主无人机或汽车。此外，实体或设备之间的智能交易还可以支持实时实现和多种可能性。
数据采集的竞争，提高了许多人工智能领域数据的有效性和准确性。在公共区块链系统中，标准化和互操作性将改进人工智能算法和市场预测解决方案，因为数据将通过公共分类账提供。以上为在多个上下文中实现可伸缩的、更精确的解决方案和更好的AI模型铺平了道路，增强了数据分析的可能性。
安全可验证的区块链结构可用于缓解大数据管理。然而，使用区块链结构的数据分析意味着太多的开销。尽管如此，在大多数情况下，并不需要处理所有事务，因此可以实现中间或有效的辅助结构，从而提高整体效率。因此，必须采取特别的解决办法。然而，大数据存储已经存在基于区块链的架构。
将深度学习与更快的机器和更大的存储空间相结合，为现代审计铺平了道路，而区块链已经增强了这一功能。这些程序通常包括审查使用大数据分析的客户，以便在当今的商业环境中保持竞争力和相关性。然而，人工智能的核心是机器学习算法，其特点是不透明性。它们的不透明性最常见的原因是分类器中包含了大量可能的特征，由于分类器的快速增长远远超出了推理人类能够轻松掌握的范围，阻碍了我们理解和解释人工智能做出的决策。当人们试图解释为什么要做出特定选择时，后者造成了许多令人头痛的问题，这主要是由于GDPR的实施及其衍生的“解释权”。此外，关于自动决策，数据主体有权获得有关所涉逻辑的有意义的信息。在这方面，区块链可以提供可审计的跟踪，以证明为什么该决策是由人工智能系统做出的，并解决由于使用大量因素的非线性和随机化而引起的差异。
显然，大数据和人工智能的使用使得许多有趣的、创新的基于区块链的应用程序成为可能，这些应用程序可以提高此类技术的透明度。
32.32 结论
在广泛部署区块链应用程序的同时，还有许多问题有待解决。通过这样做，区块链不仅将变得更可伸缩、更高效，而且更持久。如果单独判断，它们所提供的功能并不独特，而且它们所基于的大部分机制多年来都是众所周知的。然而，所有这些特性的组合使它们成为许多应用程序的理想选择，这些应用程序证明了几个行业的强烈兴趣。
随着区块链的日益成熟，它们的应用预计将渗透到更多的行业/领域。然而，尽管许多人试图将区块链作为一种万能药和数据库的替代品，但这远非事实。正如已经讨论过的，有许多场景应该使用传统数据库。此外，我们还确定了每个应用程序域最需要的单个特征。这有助于选择适当的区块链和相应的机制来根据应用程序的实际需要定制区块链。
32.10 致谢
本文由*京大南**学软件工程系张皓明翻译转述。