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如何“链”动中国?走进区块链国家队“长安链”研发背后的故事

2021-02-25 13:16

北京日报

如果你和朋友一起合伙做生意,如何确保财务收支公开透明、有据可查?有一个不错的办法是:大家各存一个账本,每发生一笔收入和支出,都同步记载于各个账本中。这样,即便某一个账本损毁或者遗失,账目数据依然准确、完好。

在数字时代,这一个个记录很多信息的“账本”就是区块,它们以网络相连,组成了区块链。如今,区块链已成为全球数据交易、金融结算、国际贸易、政务民生等领域的重要信息基础设施。支撑区块链的是一个极为复杂的开源底层平台,涉及源代码、芯片等关键核心技术。过去,这些技术都属于“别人”。

中国人何时能有自己的“芯”和“链”?2019年,信息技术专家董进辞去在跨国企业研究院的高管职务,创建北京微芯区块链与边缘计算研究院,带领团队加速攻坚。在北京市科委、海淀区政府等各部门的支持下,微芯研究院已经初战告捷:由研究院开发的低功耗微芯片去年在抗疫中派上大用场;今年1月,北京微芯区块链与边缘计算研究院、国家电网公司、中国建设银行、中国人民银行数字货币研究所等27家单位,在京发布“长安链”软硬件技术体系,这也是我国首个自主可控区块链软硬件技术体系,将有力推动我国数字基础设施的建设。

中国区块链的自主之路已经起步。董进有一个梦想:用中国人自己的区块链长安链“链”动中国,加速奔跑。

亲历跨国公司“江湖”

上世纪70年代初,董进出生于辽宁沈阳的一个知识分子家庭,长辈大多从事重装备工业的研究工作,在那个年代,这属于“保家卫国”的大事业。老董夫妇希望自己的孩子能步步上进,将来对国家有所贡献,于是给他取单名一个“进”字。

那个年代,知识分子都把全部的时间和精力投入到国家建设中,尽管在孩子身上花的精力有限,但儿子董进的学业没有受到影响,各门功课一直名列前茅,尤其是数学。

上世纪80年代,“学好数理化,走遍天下都不怕”的口号一度唱响神州大地。数理化,数学是基础。当不少同龄人还在为代数、几何、三角函数头疼不已时,董进已经将这些知识融会贯通。在父母的单位,他第一次见到了跟电视机一样大小的计算机,大人说,只要输入“命令”,就能得出结果,“那不就是智能机器人吗?”董进脱口而出。“对,但写代码需要用到很多知识,所以你要学得很多。”董进记住了家人的这番鼓励。

源于对信息科学技术的浓厚兴趣,自本科至博士,董进一直专注于复杂系统控制理论的研究。在清华大学攻读博士学位期间,他还忙里偷闲,帮助一家飞机制造公司完成了系统软件的开发工作。那时候的董进相信:一个人只要足够勤奋,就可以走遍天下无所不能。直到本世纪初,他出国后,才改变了这个观念。

在国外,董进一开始在高校做理论研究,不甘于只在纸上论深浅的他,于2003年加入了一家知名跨国企业的研究院,一待就是16年,从普通研究人员做到高层管理者。在这里,董进真正感受到了“人多力量大”。这家企业从上世纪五六十年代开始就围绕着一系列前沿技术开展攻坚,它采取的方法就是“集团军”式作战——对准一个方向,一次集结上百名科学家,不计成本地投入,直到取得满意的成果。

董进曾带领团队利用人工智能技术帮助银行提高吸储能力,足足增加了500亿美元。从2010年起,该公司启动了一个全球智慧能源项目,从12个国家的研究院里集合了上百名顶尖科学家,涵盖物联网传感器、气象卫星、大数据认知计算等研究领域。这些科学家聚焦可再生能源利用、气候变化等问题,提出完整的解决方案,从而提升可再生能源的利用率,支撑能源转型,促进节能减排。项目取得了巨大成功,董进却没有太多成就感。他曾多次和国内的科学家交流,他们告诉董进,在国内,许多前沿领域也有人在研究,但基本上集中在高校、科研院所的某几个人、某几个项目小组。

放眼全球,科研的“江湖”,人工智能、量子、脑科学、芯片、区块链……大国对核心技术的攻坚风起云涌。董进深刻体会到,攻坚核心技术,“人多力量大”是对的。如何能更好的发挥产业界在核心技术攻关方面的作用,推动科研技术成果快速落地?这是董进一直在思考的问题。

小微感知芯片初战告捷

实际上,董进关注的问题在国内也已引起重视。

作为全国科技创新中心,北京在2018年出台了一系列政策,支持组建一批新型研发机构,并给予充分的财力支持、宽松的科研管理模式、灵活的人才引进政策、创新的产业化模式,以实际需求为导向,让科学家全力攻坚前沿技术。短时间内,北京量子信息科学研究院、北京脑科学与类脑研究中心、北京智源人工智能研究院等研究机构相继成立,一大批科学家从四面八方聚拢而来。

在董进看来,这是个他可以实现理想、有所作为的机会。他没有迟疑,决定从跨国企业辞职。彼时,他在跨国企业的薪酬足以实现财务自由,还有30余项发明专利,他的东家拥有6位诺贝尔奖获得者。无论是财力资源还是智力资源,那里都是全球顶级。放弃,意味着从零开始。董进却说,这是一个源自本能的决定,“小时候,父母就告诉我,个人命运和国家命运是紧密连接的。”

2019年,他创建北京微芯区块链与边缘计算研究院,将目光瞄准各国仍在你追我赶、未分胜负的区块链技术。研究院成立没多久,新冠肺炎疫情暴发。2020年1月24日,除夕,北京市政府宣布启动突发公共卫生事件一级响应机制,一系列防疫措施紧急启动。新冠病毒感染者的一个重要特征就是发烧,如何从居家观察人员中及时发现体温异常者,成为当时疫情防控的重点和难点。大年初一,董进接到了北京市有关部门负责人的电话,“测温芯片、便携式测温设备,微芯院能不能想想办法,支持一把?”“没问题!”董进当即接下了任务。董进迅速召集团队成员,紧急启动技术攻关,仅用时10天就研发出了一种超高集成度、超低功耗的小微感知芯片。基于该芯片,科研人员又进一步研制出一种可穿戴式的智能体温设备,既可以贴于人体后背,也可以缚于手腕。它的测温精度范围可达0.05℃,即使再细微的体温变化也能被及时发现,而且充电一次可以连续测温10天以上。

董进至今还记得研发时令人窒息的紧张节奏,“大家都把家搬到了实验室,累了就在旁边的行军床上眯一会儿,醒来接着干。”他说,当时正值春节假期,人手、物料都不足,科研人员写完程序,就自己动手焊接芯片电路板,接着跑到生产工厂,盯着产品一个个下组装线,再去社区一线测试。发现问题,还要赶回实验室修改,直到产品性能达到要求……

在新发地聚集性疫情防控中,超低功耗芯片配合后台的智能防疫筛查系统,将发现感染者的预警时间平均提前了2.4天,最早一例病例甚至提前10天就发出预警,为实现早发现、早报告、早隔离、早治疗提供了有力的技术支撑。如今,已有超过30万套微型智能体温计在北京、武汉、黑龙江、吉林等地的疫情防控中投入使用。

这种超低功耗芯片还可用于食品、药品的温度监控。科研人员对芯片的测温、数据传输等做了进一步优化,让芯片直接贴在需要全程冷链运输的商品包装上,实现全流程温度监控。后方人员通过手机、电脑就能实时监测商品的保存状况,及时发现、剔除脱离冷链的食品、药品等,特别适合在重大赛事、活动的物资保障中使用。


董进近照

中国首“链”横空出世

随着用户规模的扩大,无论是体温监测,还是食品、药品的冷链监控,都会产生海量数据。如何确保数据安全,并实现信息的可追溯?这就用到了区块链技术。

董进说,区块链是一种全新的分布式基础架构与计算范式,既能利用非对称加密和冗余分布存储实现信息不可篡改,又可以利用链式数据结构实现数据信息可溯源,具有去中心化、开放性、独立性、安全性等优势。也正因为这些优势,区块链技术奠定了坚实的“信任”基础,创造了可靠的“合作”机制,具有广阔的应用前景。不过,目前全球贸易、数字支付等领域广泛使用的区块链应用都是基于国外核心技术的区块链底层平台开发的。

区块链核心技术一定要实现独立自主!董进创建微芯院时就定下了这一目标,如何加速“铸”链?他想到了自己当年在跨国企业时的“集团军”式技术攻关,“以开源开放、共享共建的理念,面向高校、科研院所和企业,召集尽可能多的科学家,一起来研发。”董进发出“英雄帖”,并立刻得到了回应。

微芯院的一批科研人员主动请缨,清华大学分布式数据库的院士专家团队来了,北京航空航天大学密码学院士专家团队也来了,腾讯公司更是直接让数十人的区块链技术团队“全职加盟”,“我们过了太久单独打斗的日子,渴望集中力量,钻研出能让中国人挺直腰杆的技术。”一位科学家动情地说。

“整个区块链技术平台,最底层的‘基石’都由我们自主研发,不会受制于人。”对此,董进信心满满。而在这份自信的背后,则是大家不计投入,不求回报,玩儿命地拼搏。最忙的时候,从早晨一直到深夜,所有人都扑在计算机前,扎在实验室里。一日三餐都送到座位上,随便扒拉几口,手上的活一刻不停。

作为微芯院的领头人,董进的办公室陈设简单到了极致:一张桌子,一把椅子,桌子上只有几张信笺纸和一支笔。同事知道,他只要在研究院,肯定是奔走于各个会议室、实验室,听技术方案,看研发进度,极少有时间在办公室坐下来。下班后,他也习惯把记事本、笔记本电脑往包里一装,带上就走。“干活儿嘛,在哪儿不行?不必非得在办公室!”他笑道。

功夫不负有心人。在软件方面,研发团队独创了深度模块化、可装配、高性能的区块链底层技术架构,自主研发了抗量子加密算法、可治理流水线共识、混合式分片存储等十余个核心模块;在硬件方面,团队基于RISC-V开源指令集,在全球首创了96核区块链芯片架构,构建了实现物理安全隔离的高效可信运行环境,大幅提升了超大规模区块链网络交易性能。

今年1月,成果正式发布。这是我国首个自主可控的区块链软硬件技术体系,交易处理能力达到10万TPS,相当于每秒10万笔,位居全球领先水平。大家为这条中国首“链”起名“长安”,期冀它造福国泰民安。


微芯院科研人员正在检测芯片

做大“朋友圈”链动中国

创建微芯院之初,曾经有朋友劝董进:就凭你一个人,扛得起一个研究院吗?你在国外待过,知道建设一个成熟的研究院,需要多大的投入。

的确,微芯院的起步很难。没有足够的场地,没有足够的科研人员,没有足够的研究经费。最初,董进还得贴钱做研发,用人情“挖”人才。他也曾担心:如此下去,研究院或不长久。但很快,来自北京市各部门、海淀区的支援送上门来。

北京市政府将微芯研究院列为新型研发机构的建设重点,从政策、资金、人才等方面全力给予保障。微芯院获得了更大的科研自主权,可以按照与国际接轨的模式开展技术研发,根据项目实际需求包干制安排财政科研经费。北京市科委还派出工作人员对接微芯院,随时了解研发需求,协调相关部门予以协助。海淀区政府则协调了区内最好的,诸如中关村前沿创新大厦、互联网金融中心等单位作为研发场地,并提供了研究院运营及人才保障等各方面的大力支持。

长安链走向成功,一定要落地,让更多的企业、机构去用,在使用中更好地完善。为此,在北京市政府以及科技部、工信部等国家相关部委的指导下,国家电网公司、中国建设银行、中国人民银行数字货币研究所、腾讯、美团等27家单位组建了长安链生态联盟,并发布了首批重点应用场景。

国家电网区块链科技公司相关负责人说,北京冬奥会将实现全部利用清洁能源办赛,长安链将助力打通发电、电网、用电等上下游产业链,确保每一度办赛用电都清洁、可持续。此外,基于长安链技术的“北京冷链”平台也已经上线,“一码到底”打通冷链食品源头、流通、仓储、消费等各个环节的数据链路,市民在超市用手机扫码就能查询到食品的产地、进入中国口岸时间、有无核酸检测和消毒证明等信息。

如今,更多的科研院所、互联网头部企业正在申请加入长安链生态联盟。董进说,联盟向国内所有高校、科研院所、企业敞开大门。他坚信,众人拾柴火焰高,“朋友圈”越来越大,长安链会越来越好。

董进说,他的职业生涯,下半场才刚刚开始。长安链刚刚起步,中国的区块链发展依然任重道远。他有一个梦想,要把长安链打造成为中国下一代数字基础设施的最核心底层平台,建设一个技术最安全、场景最丰富、生态最完善的区块链产业联盟,“链”动中国,加速奔跑。

(原标题:“链”动中国)

来源:北京日报 记者:和冠欣 张航

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