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，美國計算機科學家尼克·薩博（Nick Szabo）就提出了智能合約的概念。不過，在當時的技術條件之下，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)點的復雜行為，而智能合約則可借助區(qū)塊鏈的去中心化基礎架構在去信任、可執(zhí)行環(huán)境中有效實現(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 智能合約的運行機制

資料來源：歐陽麗煒、王帥、袁勇、倪曉春、王飛躍：《智能合約：架構及進展》，《自動化學報》2019年第3期，第447頁。

智能合約的運行機制如圖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語句預置了合約條款的相應觸發(fā)場景和響應規(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)絡傳播、礦工驗證后存儲在區(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。“礦工”受系統(tǒng)預設的激勵機制激勵，將貢獻自身算力來驗證交易。

“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）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[也稱為預言機（Oracle Machines）]和世界狀態(tài)的檢查信息自動判斷當前所處場景是否滿足合約觸發(fā)條件以嚴格執(zhí)行響應規(guī)則并更新世界狀態(tài)。交易驗證有效后被打包進新的數(shù)據(jù)區(qū)塊。新區(qū)塊經(jīng)共識算法認證后鏈接到區(qū)塊鏈主鏈，所有更新生效。

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

1.金融領域的應用

智能合約在金融領域的應用十分廣泛。首先，它可以被用于資產(chǎn)清算。例如，由高盛、摩根大通等財團組成的R3區(qū)塊鏈聯(lián)盟率先嘗試將智能合約應用于資產(chǎn)清算領域，利用智能合約在區(qū)塊鏈平臺Corda上進行點對點清算。目前，已有超過200家銀行、金融機構、監(jiān)管機構和行業(yè)協(xié)會參與了Corda上的清算結算測試。其次，它可以被用于保險理賠。Gatteschi等設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證后即可作為智能資產(chǎn)直接完成復雜協(xié)議。

2.管理領域的應用

傳統(tǒng)的組織管理是自上而下的“金字塔型”架構，容易產(chǎn)生機構臃腫、管理層次多、管理成本高、責任界定不明、信息傳遞不暢、權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，代碼設定完成后，組織即可按照既定的規(guī)則自主運行。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益或提供服務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管理規(guī)則均公開透明，也有助于杜絕各類不當行為。

3.醫(yī)療領域的應用

醫(yī)療技術的發(fā)展高度依賴歷史病例、臨床試驗等醫(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格的限制。患者個人難以控制自己的醫(yī)療數(shù)據(jù)訪問權限，隱私性難以保證，醫(yī)療工作者需花費大量時間和精力向相關部門提交申請進行權限審查并在數(shù)據(jù)使用前完成數(shù)據(jù)校驗以保證可靠性，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，通過智能合約設置訪問權限，用戶可實現(xiàn)高效安全的點對點數(shù)據(jù)共享，無需擔心數(shù)據(jù)泄露與篡改，數(shù)據(jù)可靠性得到充分保障。

目前該應用領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，其設計采用了智能合約和訪問控制機制，可有效追蹤數(shù)據(jù)行為，并在違規(guī)實體違反數(shù)據(jù)權限時撤銷訪問。二是醫(yī)學研究型智能合約。例如Kuo等提出了名為ModelChain的框架。該框架基于區(qū)塊鏈進行醫(yī)療預測建模，每個參與者都可對模型參數(shù)估計作出貢獻，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等可用于加強對處方類藥物的溯源能力。

4.物聯(lián)網(wǎng)與供應鏈領域的應用

物聯(lián)網(wǎng)與去中心化、去信任的區(qū)塊鏈架構的結合將成為必然的發(fā)展趨勢。智能合約將在此過程中實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)復雜流程的自動化、促進資源共享、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，并通過仿真實驗證明了此模型將顯著降低物聯(lián)網(wǎng)設備的日常管理費用。Zhang等提出了一種物聯(lián)網(wǎng)電子商務模型，利用基于智能合約的點對點交易實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)上智能資產(chǎn)和付費數(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，支持包括共享經(jīng)濟、智能家居、身份管理與供應鏈在內(nèi)的多種物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。

與物聯(lián)網(wǎng)類似，供應鏈通常包含許多利益相關者，如生產(chǎn)者、加工者、批發(fā)商、零售商和消費者等，其相關合約將涉及復雜的多方動態(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。通過將產(chǎn)品從生產(chǎn)到出售的全過程寫入智能合約，供應鏈將具有實時可見性，產(chǎn)品可追溯、可驗證，欺詐和盜竊風險降低，且運營成本低廉。其代表性的應用有棉花供應鏈、醫(yī)療藥品供應鏈等。

盡管已經(jīng)有了廣泛的應用，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的。例如，2016年5月，以太坊最大的眾籌項目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準化格式，法律與參數(shù)、代碼聯(lián)系以及數(shù)據(jù)標準與合約特點。

（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，交易確認將變很慢，且交易費會變高。

總之，要想揚長避短，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。