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杨东教授率团赴英考察之五:量子计算机与区块链发展的量子纠缠态

众筹金融研究院2021-02-18 06:25:16

编者按

格林威治时间2017年7月29日,杨东教授一行前往牛津大学与计算机系主任bill教授进行会谈。本次会谈主要涉及量子计算机以及形式加密技术,人民大学副教授张吉豫老师就量子计算机发展对于区块链的未来与bill教授进行了深入探讨,特别是形式加密技术未来在量子计算机商业化时代给区块链技术带来的新的生命力,杨东教授为此提出,建立在区块链等金融科技之上的人类“数字文明”,将会是“工业文明”之后的人类发展新纪元。


时间:2017年7月29日

地点:英国牛津·牛津大学·计算机科学系

与谈人:Bill Roscoe教授,陈邦道博士


Bill Roscoe教授

Bill Roscoe,牛津大学教授,原牛津大学数学部研究委员会主席(1998-2000),原牛津大学计算机系主任(2003-2014),英国皇家工程院院士,欧洲科学院院士,牛津大学信息安全委员会主席,计算机科学委员会主席。牛津大学资深(任职超过40年)科学家。主要研究方向和成果包括了信息安全,计算机验证和并行计算等。他的导师Tony Hoare爵士是计算机科学领域的开创者之一。Bill Roscoe教授有着卓越的科研管理经验。在他的带领下,牛津大学计算机系从一个仅有3名教授的小型研究机构快速成长为一个拥有超过30名正教授,40名讲师,总计超过250名研究人员的世界顶级计算机研究机构。他获得的突出奖励有英国女皇奖,牛津大学理学部终生成就奖等。


陈邦道博士

陈邦道博士,现年32岁。上海交通大学计算机科学本科,2006年本科毕业后前往牛津大学深造,先后获得了计算机科学硕士和博士学位。博士毕业后他在牛津大学计算机系网络安全中心任职博士后研究员(2012-2014)。陈邦道博士后期间的研究课题导博士期间的研究课题基本一致,都是支付安全和通信安全。博士后期间他导他的导师Bill Roscoe教授一起成立了OxCEPT公司。该公司于2014年1月正式成立,是牛津大学第一家以信息安全为主的校办企业(spin-outcompany),他同时也成为牛津大学计算机系在校办企业任职的第一位华人CTO。陈邦道博士于2015年1月回国,曾任中国科学院深圳先进技术研究院副研究员,后辞职创业至今。现已创办了两家金融科技公司:北京牛链科技有限公司(以区块链技术为主)和深圳信富金安科技有限公司(以创新支付技术为主)。


Bill Roscoe教授开场介绍

    

我从10年前就开始和陈邦道博士一起在这里研究金融科技。我最早在计算机科学领域做研究,后来涉足金融科技。我研究过计算机安全、计算机验证(Verification)和并行计算(Concurrency),主要为了探究程序将作何应用。我们发现形式验证(Formal Verification)在金融监管上有非常广泛的应用前景,并把研究成果都带到了深圳的FinTech Club中,


上图为Bill Roscoe教授和陈邦道博士

(考察团供图/图)


形式验证简介

在计算机硬件(特别是集成电路)和软件系统的设计过程中,形式验证的含义是根据某个或某些形式规范或属性,使用数学的方法证明其正确性或非正确性。

形式验证是一个系统性的过程,将使用数学推理来验证设计意图(指标)在实现(RTL)中是否得以贯彻。

 

计算机程序在逻辑上是非常复杂的,里面难免会发生错误,在重大的应用场景,如在飞行器、证券交易等领域,这些错误可能会引发严重的后果。因此需要用形式化验证这种数学上最严密的方法来验证。我还参与了一些国防部的军事装备的软件提供商的工作,也用到了形式化验证。不过它在金融科技中的应用又是另一个样子,该技术可以运用于分布式交易系统、区块链等领域。

 

区块链实现了去中心化的系统构建,可以应用于记账、财产登记、存证等领域。区块链是一个并行系统,分为三种类型:公有链、私有链和联盟链。公有链中广泛使用的工作量证明(Proof of Work,简称POW)的共识机制(Model of Consensus)导致系统运行缓慢,还可能导致系统安全问题,而且成本较高。

 

上图为Tony Hoare爵士办公室标牌

(考察团供图/图)


区块链技术在技术层面还处于发展的早期,尚不够成熟,还有许多问题需要解决。应用的前景方面,其一是去中心化的金融体系,以及智能合约。这是未来电子社会、数字生活的一个基石。其二区块链提供了可追踪、不可篡改的记录系统。但它提供的证明(Proof)都是基于密码学的,而密码学加密的可信度会随着计算机技术的发展而下降,而且,区块链的系统是去中心化的,升级非常困难,如果要长时间使用的话,需要一个坚实的底层架构。

 

最近量子计算机快速发展,一位研究量子计算机的教授在演讲中提到量子计算与区块链的关系,认为区块链遇到量子计算结果将是灾难性的。理论上量子计算机实用化就能把现在比特币区块链所使用的密码学验证轻易攻破。早在20年前,就有学者提出了用量子计算破解非对称加密的理论,非对称加密体系也将随着量子计算机推出而失效。运用公钥和私钥加密的区块链将会在量子计算机到来时变得十分脆弱,量子计算机在几个纳秒之内就能破解基于公钥、私钥的加密体系,因为计算机的原理和相应的算法完全不一样了。而且,我认为量子计算机的实用化在5到10年内就会实现

 

上图为Computer Science's space的创始人

(考察团供图/图)


此外,区块链还需要解决电子签名的问题,即如何在互联网上确认一份文件来自某个特定个人。构建新的信息化金融体系的时候,这些问题都需要得到考虑和解决。我们正在进行相关的研究,也有了一些成果。不过,如前所述,即便找到了解决办法,完成系统的升级和过渡也是一个重大的挑战。

 

关于我最近的研究,我过去一年在研究如何将中央银行和政府的监管变成可执行的代码。中英两国的央行对此都非常感兴趣。如何将代码编入金融体系,将会是一个重大课题,形式化验证将会在此过程中扮演一个重大角色。我们正在构建一个国际化的研究团队,通过智能合约的方式去落实金融监管,同时运用形式化验证的方法确保这些智能合约的安全性。这是我们未来一个非常重要的方向。

 

这一领域必须通过跨学科合作开展研究。作为计算机科学家,我们仅仅掌握了计算机方面的知识,对于监管部门出台的监管规则,如果我们不了解肯定无法着手进行上述研究。因此我们需要,并致力于创建一个跨学科的团队去研究这个问题。



讨论环节


杨东教授介绍了自己和团队最近的研究进展动向,包括最近正在撰写的中央网信办的数字经济报告,以及互联网金融安全报告、全球金融科技竞争力报告等重要报告的进展情况。张吉豫老师介绍了自己的教育背景和团队与计算机科学行业的合作的情况。之后大家进入讨论阶段。

 

上图为张吉豫老师与Bill Roscoe教授讨论

(考察团供图/图)


张吉豫老师:将来社会生活的一切事物都将被互联网概括,金融监管等问题也包括在内,计算机学界应当如何做一些积极有益有前瞻性的工作?


Bill Roscoe教授可能我们可以做一些技术上的事情,但是对于法律的缺乏认识,以及对于监管政策的陌生,如果区块链上出现了一个合约,但是是与现有法律相冲突的、违法,那我们就不知道该怎么做了,因为区块链上的智能合约是不可篡改的,所以我们需要法学界的合作寻求法律上的解决方案。

如果区块链上出现了一个漏洞,作为发布者我们是否可以撤回?如果可以撤回,那么肯定可以会被不法分子所利用(利用漏洞空间)。对这个问题怎么处理,我们昨天专门在系里进行了讨论。因此我在想,我们是否可以谈论构建一个长效的合作关系。


杨东教授:这个当然可以,我们已经有了一些基础,关于金融科技的监管问题,还有一些技术问题,都有了一定的研究。比如说在数据保护方面已经有专门的力量。我们与日本的监管部门和大学有合作,将来还打算与美国等国建立合作机制。前面提到的数字经济报告、互联网金融安全报告、全球金融科技竞争力报告等重要报告的研究,我们可以深入合作。在与企业界、地方政府沟通,推动项目落地等事项上我们也可以提供协助。


Bill Roscoe教授很巧的是,我们目前也在给英国央行起草相关报告,这一方面我们中英两国可以互相合作

上图为杨东教授与Bill Roscoe教授合影

(考察团供图/图)


提问环节


张吉豫老师:关于智能合约的验证问题,有什么公司或项目用到了你们的验证技术的吗?

Bill Roscoe教授现在我们的技术还比较前瞻,但我相信很快会有应用。我们在这个领域是最为领先的,形式化验证这个学科就是在牛津大学诞生的,我们有信心建立世界最强的团队并把产品推广到世界。我也是因为形式化验证的研究拿到了1999年的女皇奖。我们在深圳建立了研究院,有一个国际化的专家团队,来自中国、美国、欧洲等不同国家,其中一半在研究形式化验证,一半在研究金融信息安全。该研究院还有一项职责就是推动国内形式化验证的教育,希望我们所做的工作对整个社会有利。现在在牛津大学很多中国来的留学生,研究信息安全的多,研究形式化验证的很少。

我与中国的有关学者也有很多合作。例如中科院周巢尘院士对形式化验证的研究就很深入,我们很早在牛津认识,一直有合作关系。


张吉豫老师:您说5到10年区块链就会被新的计算机技术击溃是吗?

Bill Roscoe教授“现在的”区块链

张吉豫老师:那我们现在还应该继续投资向区块链的研究吗?还是应该转向别的技术?

Bill Roscoe教授区块链的蓝图我个人是非常看好的,我认为区块链领域内会有更好的技术会出现。就像很多人长期没有正视比特币一样,新的理念和概念需要很长时间人才会接受。


吉豫老师:关于量子计算的问题。您说量子计算在5到10年就会实用化,区块链技术也有可能发生重大技术突破。那哪一个会先来,是区块链的技术发展还是量子计算的实用化

Bill Roscoe教授可能是同时。在这些问题上还需要很多研究。我们需要对量子计算下的共识机制进行研究,还有量子计算背景下的密码学,这些都与现有的理论体系不同。


上图为杨东教授、张吉豫老师和Bill Roscoe进行问答

(考察团供图/图)


杨东教授:您谈到了法律问题用技术来解决。对已经有法律的领域,我们可以把这些法律规则写成代码的形式,但在新的领域内,如金融科技创新等问题上,法律不存在时,需要新的法律、监管规则的时候,或者法律过时的情况下,该怎么解决呢?

Bill Roscoe教授有两种可能的思路。一是把这些新的问题映射到现有的法律系统;第二个思路是先进行观测。《失控》一书提出了有一个有趣的概念叫“涌现”,其含义是,群体层次表现出来的效果与个体层次可以推断的现象是不同的。对此更需要用沙盒机制来观察,测试,实验,探索法律规则,否则仅对个体的观测是不足作为依据。


上图为杨东教授向Bill Roscoe教授和陈邦道博士赠书

(考察团供图/图)


杨东教授:我同意沙盒机制很重要。不过我觉得我们还可以搭建一个“政产学研用”联合的学术平台,通过跨国、跨领域的合作研究,来推动规则修改。因此我们的合作可以做很多事。我们最近跟深圳市政府合作,准备研究金融科技的风险和监管的课题,8月份将召开一个会议,想邀请您一起参加,你们在那边的金融科技研究院也可以与深圳市政府合作,中国的其他地区如青岛、贵阳、成都等也有可能落地沙盒。我们可以向中国政府提供RegTech的一些建议,前几天我们也去了FCA,PRA等机构,希望能建立起包括您在内的全球的RegTech的学术共同体。我们已经与日本的央行、金融厅,还有韩国、新加坡、美国、加拿大等国的监管部门初步建立了沟通机制。今年10月还要去美国访问。

Bill Roscoe教授这些国际协作很重要,因为金融本来就是国际性的,尤其是ICO之类的创新更为明显。ICO令人兴奋,但需要监管。

上图为杨东教授和Bill Roscoe教授赠书合影

(考察团供图/图)


上图为杨东教授和Bill Roscoe教授合影

(考察团供图/图)


结束会谈后,杨东教授向bill教授赠送中国传统工艺传统扇子并邀请bill教授前往中国参加金融科技会议。


上图为达尔文进化论纪念碑

(考察团供图/图)


上图为杨东教授/张吉豫老师/Bill Roscoe教授/陈邦道博士合影

(考察团供图/图)


花絮之五:数字文明杨东教授的数字梦想


陈邦道博士先是邀请杨东教授一行前往牛津镇当地酒馆turf tavern,品味地道牛津啤酒。

上图为陈邦道博士与杨东教授一行在牛津小酒馆合影

(考察团供图/图)

随后,陈邦道博士邀请杨东教授一行品尝牛津最为著名的奶茶店,并介绍了牛津(Oxford)一词正源于“群牛渡津”,“津”意为渡口,泰晤士河和柴威尔河在此会合,当时河水不深,用牛拉车即可涉水而过,牛津由此得名。今日两地河流依然,原来的桥和牛车涉水过河的痕迹早已消失,但牛津桥却越来越多地吸引着世界各地的来访者和游客。

上图为陈邦道博士与杨东教授一行在牛津奶茶店合影

(考察团供图/图)

最后,陈邦道博士邀请游学团在牛津共进晚宴,晚宴上陈邦道博士谈及他的牛津十载游学岁月。牛津期间,陈邦道博士一直在形式化加密、量子计算机等领域不断探索,随着区块链人工智能、量子计算机等科技的不断突破,未来人类又会面临一个全新的纪元,但是这个新纪元不是等待就会到来,陈邦道博士坚信人类社会的螺旋式上升,并愿意用尽所学去加速人类文明的发展。

杨东教授表示,他也有一个“数字梦想”,就是可以在金融科技的基础上,实现社会生活的数字化、科技化。在此基础上,杨东教授为此提出“数字文明”这一全新概念,就是希望在我国可以在互联网科技为首的领域与英国等发达国家并驾齐驱,甚至是可以实现弯道超车。而在牛津受到启发而诞生的“数字梦想”将会是即将到来的“数字文明”的完美注脚,“数字文明”将会是“工业文明”之后的人类发展新纪元。

 


上图为陈邦道博士与杨东教授合影

(考察团供图/图)



上图为杨东教授在计算机科学系前留念

(考察团供图/图)


只知道吃的研究生们(参见杨东教授访问英国花絮之四)纷纷立于杨老师与陈邦道博士身后,俯首倾耳学习数字金融的未来。


上图为博士研究生

(考察团供图/图)





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编辑:华一枝

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杨东,中国人民大学法学院副院长、教授、博导。中国人民大学金融科技与互联网安全研究中心主任,教育部首批青年长江学者,全国人大法工委、财经委证券法、期货法、电子商务法专家组成员。获得第八届“全国十大杰出青年法学家”提名奖。担任中国证券法研究会副会长、中国金融科技50人论坛秘书长。杨东教授主持首个监管科技(RegTech)国家社科基金课题“技术驱动型金融监管的法律问题研究”。



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