所謂智能合約，指的是“一套以數(shù)字形式指定的承諾，包括合約參與方可以在上面執(zhí)行這些承諾的協(xié)議”。早在1994年，美國計算機(jī)科學(xué)家尼克·薩博（Nick Szabo）就提出了智能合約的概念。不過，在當(dāng)時的技術(shù)條件之下，這個概念并沒有引起人們的太多重視。直到2008年，中本聰那篇關(guān)于比特幣的奠基性論文發(fā)表之后，人們才發(fā)現(xiàn)作為比特幣底層技術(shù)的區(qū)塊鏈與智能合約存在著天然的契合，區(qū)塊鏈可借助智能合約的可編程性封裝分布式節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜行為，而智能合約則可借助區(qū)塊鏈的去中心化基礎(chǔ)架構(gòu)在去信任、可執(zhí)行環(huán)境中有效實(shí)現(xiàn)。自此，智能合約才開始被人們重新重視，而區(qū)塊鏈也逐漸成為智能合約最主要的計算場景。

圖1 智能合約的運(yùn)行機(jī)制

資料來源：歐陽麗煒、王帥、袁勇、倪曉春、王飛躍：《智能合約：架構(gòu)及進(jìn)展》，《自動化學(xué)報》2019年第3期，第447頁。

智能合約的運(yùn)行機(jī)制如圖10所示。它一般具有“值”和“狀態(tài)”兩個屬性，代碼中用If-Then和What-If語句預(yù)置了合約條款的相應(yīng)觸發(fā)場景和響應(yīng)規(guī)則。智能合約經(jīng)多方共同協(xié)定、各自簽署后隨用戶發(fā)起的交易（transaction,Txn）提交，經(jīng)P2P網(wǎng)絡(luò)傳播、礦工驗(yàn)證后存儲在區(qū)塊鏈特定區(qū)塊中。用戶得到返回的合約地址及合約接口等信息后即可通過發(fā)起交易來調(diào)用合約?！暗V工”受系統(tǒng)預(yù)設(shè)的激勵機(jī)制激勵，將貢獻(xiàn)自身算力來驗(yàn)證交易。

“礦工”收到合約創(chuàng)建或調(diào)用交易后在本地沙箱執(zhí)行環(huán)境（如以太坊虛擬機(jī)）中創(chuàng)建合約或執(zhí)行合約代碼，合約代碼根據(jù)可信外部數(shù)據(jù)源[也稱為預(yù)言機(jī)（Oracle Machines）]和世界狀態(tài)的檢查信息自動判斷當(dāng)前所處場景是否滿足合約觸發(fā)條件以嚴(yán)格執(zhí)行響應(yīng)規(guī)則并更新世界狀態(tài)。交易驗(yàn)證有效后被打包進(jìn)新的數(shù)據(jù)區(qū)塊。新區(qū)塊經(jīng)共識算法認(rèn)證后鏈接到區(qū)塊鏈主鏈，所有更新生效。

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的逐漸興起，智能合約的應(yīng)用日益廣泛。目前，它在金融、管理、醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)和供應(yīng)鏈等領(lǐng)域都有了應(yīng)用。

1.金融領(lǐng)域的應(yīng)用

智能合約在金融領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。首先，它可以被用于資產(chǎn)清算。例如，由高盛、摩根大通等財團(tuán)組成的R3區(qū)塊鏈聯(lián)盟率先嘗試將智能合約應(yīng)用于資產(chǎn)清算領(lǐng)域，利用智能合約在區(qū)塊鏈平臺Corda上進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)清算。目前，已有超過200家銀行、金融機(jī)構(gòu)、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和行業(yè)協(xié)會參與了Corda上的清算結(jié)算測試。其次，它可以被用于保險理賠。Gatteschi等設(shè)計了一種旅行保險智能合約，一旦合約檢測到如航班延誤等滿足要求的賠償條件即可自動補(bǔ)償旅客。最后，它可以用于資產(chǎn)交易環(huán)節(jié)。

例如，ECoinmerce是一種去中心化的數(shù)字資產(chǎn)交易市場，借助智能合約，任何用戶都可在ECoinmerce上創(chuàng)建、購買、出售和轉(zhuǎn)租其數(shù)字資產(chǎn)。類似的應(yīng)用還有Slock.it，它允許用戶基于區(qū)塊鏈出租房地產(chǎn)、汽車、智能設(shè)備、路由器等有形資產(chǎn)，這些資產(chǎn)經(jīng)智能合約編碼獲得身份認(rèn)證后即可作為智能資產(chǎn)直接完成復(fù)雜協(xié)議。

2.管理領(lǐng)域的應(yīng)用

傳統(tǒng)的組織管理是自上而下的“金字塔型”架構(gòu)，容易產(chǎn)生機(jī)構(gòu)臃腫、管理層次多、管理成本高、責(zé)任界定不明、信息傳遞不暢、權(quán)力集中在上層而下層自主性小、創(chuàng)新潛能難以有效釋放等問題。智能合約和DAO將對管理領(lǐng)域帶來革命性影響。智能合約可以將管理規(guī)則代碼化，代碼設(shè)定完成后，組織即可按照既定的規(guī)則自主運(yùn)行。組織中的每個個體，包括決策的制定者、執(zhí)行者、監(jiān)督者等都可以通過持有組織的股份權(quán)益或提供服務(wù)的形式來成為組織的股東和參與者（即前文所述的DAO）。DAO使得每個個體均參與到組織的治理中，從而充分激發(fā)個體的創(chuàng)造性，提高組織決策的民主化。此外，編碼在智能合約上的各項(xiàng)管理規(guī)則均公開透明，也有助于杜絕各類不當(dāng)行為。

3.醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展高度依賴歷史病例、臨床試驗(yàn)等醫(yī)療數(shù)據(jù)的共享，由于醫(yī)療數(shù)據(jù)不可避免地包含大量個人隱私數(shù)據(jù)，其訪問和共享一直受到嚴(yán)格的限制?；颊邆€人難以控制自己的醫(yī)療數(shù)據(jù)訪問權(quán)限，隱私性難以保證，醫(yī)療工作者需花費(fèi)大量時間和精力向相關(guān)部門提交申請進(jìn)行權(quán)限審查并在數(shù)據(jù)使用前完成數(shù)據(jù)校驗(yàn)以保證可靠性，這樣不僅工作效率很低，而且存在醫(yī)療數(shù)據(jù)被篡改、泄露以及數(shù)據(jù)傳輸不安全等風(fēng)險。對于以上問題，醫(yī)療智能合約可以比較有效地加以解決。醫(yī)療數(shù)據(jù)可被加密存儲在區(qū)塊鏈上，患者對其個人數(shù)據(jù)享有完整的控制權(quán)，通過智能合約設(shè)置訪問權(quán)限，用戶可實(shí)現(xiàn)高效安全的點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)共享，無需擔(dān)心數(shù)據(jù)泄露與篡改，數(shù)據(jù)可靠性得到充分保障。

目前該應(yīng)用領(lǐng)域有三種比較典型的智能合約。一是醫(yī)療信息存儲和共享合約。例如，MedShare為共享醫(yī)療數(shù)據(jù)提供溯源及審計服務(wù)，其設(shè)計采用了智能合約和訪問控制機(jī)制，可有效追蹤數(shù)據(jù)行為，并在違規(guī)實(shí)體違反數(shù)據(jù)權(quán)限時撤銷訪問。二是醫(yī)學(xué)研究型智能合約。例如Kuo等提出了名為ModelChain的框架。該框架基于區(qū)塊鏈進(jìn)行醫(yī)療預(yù)測建模，每個參與者都可對模型參數(shù)估計作出貢獻(xiàn)，而不需要透露任何私人健康信息。三是藥品溯源及打假合約。例如，醫(yī)療藥品聯(lián)盟鏈MediLedger、電子處方平臺BlockMedx等可用于加強(qiáng)對處方類藥物的溯源能力。

4.物聯(lián)網(wǎng)與供應(yīng)鏈領(lǐng)域的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)與去中心化、去信任的區(qū)塊鏈架構(gòu)的結(jié)合將成為必然的發(fā)展趨勢。智能合約將在此過程中實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜流程的自動化、促進(jìn)資源共享、保證安全與效率、節(jié)約成本。例如，Dorri等提出了一種基于區(qū)塊鏈及智能合約的智能家居模型，探討了模型中的各種交互流程，并通過仿真實(shí)驗(yàn)證明了此模型將顯著降低物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的日常管理費(fèi)用。Zhang等提出了一種物聯(lián)網(wǎng)電子商務(wù)模型，利用基于智能合約的點(diǎn)對點(diǎn)交易實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)上智能資產(chǎn)和付費(fèi)數(shù)據(jù)的交易。Zhang等提出了基于智能合約的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備訪問控制模型，該模型由多個訪問控制合約、一個決策合約和一個注冊合約組成，可實(shí)現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的分布式可信任訪問控制。IoTeX則是一個以隱私為中心區(qū)塊鏈驅(qū)動的去中心化物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，支持包括共享經(jīng)濟(jì)、智能家居、身份管理與供應(yīng)鏈在內(nèi)的多種物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。

與物聯(lián)網(wǎng)類似，供應(yīng)鏈通常包含許多利益相關(guān)者，如生產(chǎn)者、加工者、批發(fā)商、零售商和消費(fèi)者等，其相關(guān)合約將涉及復(fù)雜的多方動態(tài)協(xié)調(diào)，可見性有限，各方數(shù)據(jù)難以兼容，商品跟蹤成本高昂且存在盲點(diǎn)。通過將產(chǎn)品從生產(chǎn)到出售的全過程寫入智能合約，供應(yīng)鏈將具有實(shí)時可見性，產(chǎn)品可追溯、可驗(yàn)證，欺詐和盜竊風(fēng)險降低，且運(yùn)營成本低廉。其代表性的應(yīng)用有棉花供應(yīng)鏈、醫(yī)療藥品供應(yīng)鏈等。

盡管已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，但總體來說智能合約目前還處于發(fā)展的初期，仍有很多問題亟待解決：

（1）安全問題。

雖然智能合約擁有很高的效率，但其安全性依然是有待檢驗(yàn)的。例如，2016年5月，以太坊最大的眾籌項(xiàng)目The DAO被攻擊者利用程序中的遞歸調(diào)用漏洞獲取了大量以太幣（Ether,ETH），這個問題引發(fā)了大眾對于智能合約安全性和法律問題的思考。Luu等提出了檢查智能合約漏洞的工具，文中利用工具檢查了以太坊中包含3068654以太幣、價值3萬美金的19366個合約，其中有8833個合約至少包含一種安全漏洞。

（2）法律問題。

The DAO事件也對法律提出了巨大挑戰(zhàn)：首先，界定“漏洞”困難，智能合約與實(shí)際合約無法顯示轉(zhuǎn)換；其次，由于區(qū)塊鏈不可更改，智能合約難以撤銷。目前也有一些研究從法律角度討論智能合約的模板與標(biāo)準(zhǔn)化格式，法律與參數(shù)、代碼聯(lián)系以及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與合約特點(diǎn)。

（3）效率問題。

區(qū)塊鏈系統(tǒng)本身存在的吞吐量低、交易延遲、能耗過高、容量和帶寬限制等性能問題極大地限制了智能合約的執(zhí)行效率。同時由于智能合約按順序執(zhí)行，隨著交易增多，交易確認(rèn)將變很慢，且交易費(fèi)會變高。

總之，要想揚(yáng)長避短，發(fā)揮好智能合約的優(yōu)勢、減少使用中出現(xiàn)的各種問題，我們還有很多工作需要做。