首届国际理论计算机联合大会（International Joint Conference on Theoretical Computer Science，IJTCS）于2020年8月17日-22日在线上举行，主题为“理论计算机科学领域的最新进展与焦点问题”，由北京大学与中国工业与应用数学学会（CSIAM）、中国计算机学会（CCF）、国际计算机学会中国委员会（ACM China Council）联合主办，北京大学前沿计算研究中心承办。

　　8月21日，图灵奖得主、北京大学访问讲席教授、美国麻省理工学院讲席教授 Silvio Micali 带来了题为“ALGORAND——The Truly Distributed Blockchain”的主题报告，介绍了区块链技术，Algorand 分布式区块链协议及其发展情况。报告由北京大学前沿计算研究中心讲席教授邓小铁主持。

　　首先，Micali 教授提出了“区块链的良性循环”（Blockchain's Virtuous Cycle）概念，这个循环是由四部分组成的：Reality，Aspiration，Acceptance，Technology。而后详细地阐释了彼此之间的作用。Micali 教授介绍了区块链的三个基本概念：consensus 共识机制，smart contracts 智能合约以及 interoperability 互操作性。

　　首先是共识机制。共识机制是指区块链的治理体系，保证成员可在区块链上进行读写操作，但不能改变区块链本身。在这里，教授介绍了 Buterin 的三元悖论，并提出这个悖论是不可接受的，也是错误的，而推翻这个悖论的，正是 Algorand。对于一些常见的区块链共识机制，包括 PoW，Delegated PoS 等等，这些区块链共识机制的共同点在于它们的一个有缺陷的逻辑：整个经济体是安全的，只要其中一小部分的大多数是诚实的。相比之下，Algorand 的逻辑是：每个代币都具有相同的力量，当大多数是诚实的，安全性就可以得到保障。因此 Algorand 使用了拜占庭协议作为共识机制。然而拜占庭协议有一些缺点：非常缓慢；参与者固定且可以提前得知，而 Algorand 采用的新的共识机制则使其具有极高的效率与全球的范围，保障了效率与安全性，同时具有几乎不分叉的特点。接下来教授介绍了 Algorand 通过如何通过随机的方法来选取委员会以及如何进行安全检查。

为了使大家对 Algorand 有更清楚的认知，教授通过问答的方式来解释 Algorand 的一些机制。

问题1：谁来选择委员会？

答：Algorand 使用了密码抽签（cryptographic sortition）的技术，是委员会成员选择了他们自己，具体来说，每个人运行系统公布的随机算法，这一算法没办法作弊（被操作），但是是证明该成员被选择的有效办法；优胜者传播他的获奖信息和意见。从而达到了去中心化，可扩展性，安全性的同时实现，打破了区块链中长期存在的三元悖论问题。

问题2：在参与者较多的情况下，拜占庭算法是否太慢？

答：这并不是一个新问题，事实上，Algorand 采用的 BA 算法是非常快的。

问题3：经过了第一步以后，如果对立者腐化了所有的委员会成员怎么办？

答：每一步都会选择一个新的委员会，而且每次委员会成员在被腐化前就已经将信息传播出去了。通过增加玩家可替换的全新属性，Algorand 从根本上解决了这个问题。用图示的方法说明如下：

　　每次选择的委员会都是不同的成员，成员数量也不完全相同，任意两步之间没有共享的变量。

　　其次是智能合约。智能合约是指相互不信任的当事方在合适的条件下自动执行的合同。Micali 教授认为，与传统智能合约相比，Algorand 的智能合约潜力无限，包括未经中介和安全的交易，以及消除金融摩擦带来的损耗，后者已然占到 GDP 的6%。接下来，教授为我们讲解 Algorand 的智能合约架构，包括两层，均与传统架构不同。由于第二层架构过于复杂，处于时间的原因教授主要为我们讲解了第一层架构。Algorand 采用了全新的方法，避免了现有技术会使区块生成减缓的问题，同时保证了对于大多数支付，能够达到与传统 layer-1 智能合约具有相同的效率与安全性。

　　为了详细解释 Algorand 与传统区块链协议在 layer-1 智能合约上的区别，教授先介绍了智能合约的一些概念。假设有交易双方 x 与 y，x 有一栋房屋，而 y 有钱，对于互不信任的双方，二者达成交易有一个问题：谁先进行支付？事实上没有人希望首先支付，因为这样会带来风险；因此，人们通常寻找一个可信任的中介者，这也是传统区块链协议采用的方法，但是 Algorand 没有采用这种策略，首先是因为价格昂贵；其次是可靠的中介者比较稀少。相对的，Algorand 采用了哈希时间锁与原子交换技术。原子交换将整个交易分成了一个个原子单位执行，保证了双方同时进行支付，即最终支付要么全部成功，要么全部不成功。除了原子交换外，Algorand 还在 layer-1 智能合约中采用了很多种新的功能，包括 Asset tokenization（资产标记化），collateralized loans（抵押贷款），Auctions（拍卖）等等。

　　接下来讨论的是 Algorand 的 interoperability（互操作性）。改写一句名言，“没有一个区块链是一座孤岛”，保证区块链之间的互操作性是一个重要的命题。相对于其他区块链，Algorand 具有在任何时候都可以自由移动、从每个区块链中享受最好的服务等等优势。

　　而后，Micali 教授介绍了 Algorand 互操作性的实现。互操作性包括在使用相同的共识机制（co-chain）以及使用不同的共识机制（token bridge）的链之间这两种情况。Algorand 对于 co-chain 之内，co-chain 之间以及 token bridge 之间交易具有不同的去中心化解决方法。

　　最后，Micali 教授提出了自己对区块链未来的看法与展望。