基于CiteSpace分析的區(qū)塊鏈技術(shù)可視化研究

程 豪，張 崢 CHENG Hao,ZHANG Zheng

（上海理工大學(xué) 管理學(xué)院，上海 200093）

0 引言

2008年，中本聰（Satoshi Nakamoto）在密碼學(xué)郵件組里發(fā)表了一篇關(guān)于以密碼學(xué)為基礎(chǔ)的電子貨幣理論的論文，該論文中的電子貨幣就是目前的比特幣[1]。支持比特幣發(fā)展的是區(qū)塊鏈[2]，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N防篡改、共享的數(shù)字化賬本，用于記錄公有或私有對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中的交易，并由集體維護(hù)交易數(shù)據(jù)的分布式數(shù)據(jù)庫。賬本分發(fā)給網(wǎng)絡(luò)中的所有成員節(jié)點(diǎn)，在通過哈希密碼算法鏈接的區(qū)塊的順序鏈中，永久記錄網(wǎng)絡(luò)中的對(duì)等節(jié)點(diǎn)之間發(fā)生的資產(chǎn)交易的歷史記錄。所有經(jīng)過確認(rèn)和證明的交易都從鏈的開頭一直鏈接到最新的區(qū)塊，因此得名區(qū)塊鏈[3]。

作為新興技術(shù)的中堅(jiān)力量，區(qū)塊鏈?zhǔn)切畔⒓夹g(shù)領(lǐng)域一個(gè)新興重要議題[4]。在區(qū)塊鏈迅速發(fā)展的背景下，它的發(fā)展受到各國的高度關(guān)注。為了描繪區(qū)塊鏈技術(shù)研究的整體框架，以便國內(nèi)學(xué)者清晰地了解其研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，本文應(yīng)用科學(xué)文獻(xiàn)和知識(shí)圖譜可視化軟件CiteSpace V對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)研究進(jìn)行深入分析[5]，對(duì)2008～2017年該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀進(jìn)行梳理與總結(jié)，客觀揭示區(qū)塊鏈技術(shù)研究發(fā)展態(tài)勢，為該領(lǐng)域研究框架梳理提供一種新的參考方法。

1 對(duì)象與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

Web of Science（WoS）核心合集是獲取全球?qū)W術(shù)信息的重要數(shù)據(jù)庫，收錄了論文中所引用的參考文獻(xiàn)，并按照被引作者、出處和出版年代編成獨(dú)特的引文索引。本文于2018年10月25日在數(shù)據(jù)庫Web of Science核心合集中收集數(shù)據(jù)，保證了研究結(jié)果的相對(duì)科學(xué)性。根據(jù)區(qū)塊鏈技術(shù)的研究主題，限定“主題（Blockchain）”，“時(shí)間跨度=2008～2017”對(duì)英文文獻(xiàn)進(jìn)行精煉，剔除相關(guān)度較低的文獻(xiàn)，共計(jì)檢索出有效文獻(xiàn)477篇，其中每條記錄包括文獻(xiàn)的作者（Authors）、題目（Title）、摘要（Abstract）和文獻(xiàn)引文（Reference），以純文本的格式進(jìn)行保存，記錄內(nèi)容為全記錄與引用的參考文獻(xiàn)。

1.2 分析工具

CiteSpace是由美國德雷塞爾大學(xué)陳超美教授開發(fā)，運(yùn)用科學(xué)計(jì)量學(xué)，對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行可視化分析，使復(fù)雜的信息變得直觀形象，以挖掘科學(xué)分析中蘊(yùn)含的潛在規(guī)律，得到知識(shí)圖譜的引文可視化分析的Java應(yīng)用程序軟件。本文運(yùn)用CiteSpace V軟件，以區(qū)塊鏈技術(shù)研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)為研究對(duì)象，對(duì)從Web of Science中精煉得到的477篇文獻(xiàn)進(jìn)行合作網(wǎng)絡(luò)分析、共被引分析、共現(xiàn)分析，得到所需的知識(shí)圖譜，廓清區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域的研究情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 文獻(xiàn)年度分布

在Web of Science中通過主題檢索的方式，檢索到文獻(xiàn)477篇，對(duì)這477篇文獻(xiàn)做初步的梳理，得到區(qū)塊鏈技術(shù)研究文獻(xiàn)的年度分布如圖1所示。

比特幣的實(shí)踐從2008年10月31日就拉開了帷幕，并與2009年建立了世界第一個(gè)區(qū)塊鏈。但根據(jù)圖1看出，2008～2012年的發(fā)文量為零，所以區(qū)塊鏈技術(shù)的研究從2013年才真正開始，2015年之后出現(xiàn)快速發(fā)展趨勢。出現(xiàn)快速發(fā)展趨勢與2015年1月26日比特幣交易平臺(tái)coinbase的上線、2015年10月中旬首屆全球區(qū)塊鏈峰會(huì)的舉行有關(guān)。

2.2 國家合作網(wǎng)絡(luò)分析

將數(shù)據(jù)導(dǎo)入CiteSpace軟件中，選擇“Country”為節(jié)點(diǎn)，閾值選擇Top N=30，進(jìn)行國家合作網(wǎng)絡(luò)分析，通過整理后得到圖2和表1。圖譜中一個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)國家，節(jié)點(diǎn)的大小代表該國發(fā)文量的多少。中心度是測量節(jié)點(diǎn)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)圖譜中重要性的一個(gè)指標(biāo)，在CiteSpace軟件中，該指標(biāo)可以表示數(shù)據(jù)庫中文獻(xiàn)的重要程度。中心度越大，其在該領(lǐng)域的影響力就越大[6]。

圖1 區(qū)塊鏈技術(shù)研究文獻(xiàn)年度分布

圖2 區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域國家合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

表1 區(qū)塊鏈技術(shù)研究領(lǐng)域的主要國家

由圖2和表1分析可知，在區(qū)塊鏈技術(shù)研究領(lǐng)域發(fā)文量排名前10的國家分別是美國（USA）103篇、中國（China）92篇、英國（England） 37篇、德國（Germany） 30篇、意大利（Italy） 28篇、日本（Japan） 27篇、澳大利亞（Australia） 24篇、法國（France）23篇、瑞士（Switzerland）17篇、印度（India）15篇。美國和中國不僅在區(qū)塊鏈技術(shù)研究領(lǐng)域的發(fā)文量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他國家，且與其他國家之間的合作關(guān)系也更為突出。美國在區(qū)塊鏈技術(shù)研究領(lǐng)域不論是發(fā)文量還是中心度都是第一，說明美國在該研究領(lǐng)域處于引領(lǐng)地位。我國在該領(lǐng)域的發(fā)文量處于第二，但是中心度不高，中心度只有0.20，表明我國的區(qū)塊鏈技術(shù)研究在該領(lǐng)域的影響力不高，區(qū)塊鏈技術(shù)研究水平有待進(jìn)一步提高。

2.3 作者共被引分析

通過作者進(jìn)行共被引分析，可以對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域研究者之間的合作關(guān)系和程度進(jìn)行識(shí)別，從而發(fā)現(xiàn)該研究領(lǐng)域的關(guān)鍵人物。將數(shù)據(jù)導(dǎo)入CiteSpace軟件中，選擇“Cited Author”為節(jié)點(diǎn)，閾值選擇TopN=30，進(jìn)行作者共被引分析，通過整理后得到圖3和表2。圖譜中的節(jié)點(diǎn)越大，說明作者的被引頻次越高，在區(qū)塊鏈技術(shù)研究領(lǐng)域的地位越重要。

圖3 區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域作者共被引圖譜

從圖3和表2中可以看出，Satoshi Nakamoto被引頻次最多，擁有最大的引文年環(huán)，高達(dá)241次，他是比特幣的開發(fā)者兼創(chuàng)始者，創(chuàng)造了比特幣協(xié)議及其相關(guān)軟件Bitcoin-Qt。因此，他的觀點(diǎn)及領(lǐng)導(dǎo)會(huì)對(duì)比特幣的未來產(chǎn)生重大的影響。Vitalik Buterin被引頻次達(dá)61次，是區(qū)塊鏈平臺(tái)以太坊創(chuàng)辦人兼首席科學(xué)家。以太坊的創(chuàng)造，將區(qū)塊鏈從1.0時(shí)代推進(jìn)到了2.0時(shí)代。以太坊打破了過去區(qū)塊鏈平臺(tái)的疆界，讓開發(fā)者可以更輕易地開發(fā)各種區(qū)塊鏈應(yīng)用[7]。Gavin Wood主導(dǎo)了以太坊的原型設(shè)計(jì)、系統(tǒng)開發(fā)以及最后版本的測試發(fā)布，奠定了以太坊的技術(shù)基石[8]。Eyal.I將比特幣作為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電子貨幣推出，以促進(jìn)傳統(tǒng)金融體系之外的交易，旨在完全分散電子交易[9-10]。Melanie Swan是區(qū)塊鏈科學(xué)研究所的創(chuàng)立者，首次將區(qū)塊鏈技術(shù)分為1.0、2.0和3.0三個(gè)研究階段，并指出三個(gè)研究階段的具體內(nèi)容[11]。Guy Zyskind通過提高云數(shù)據(jù)共享的靈活性，在保證客戶私人重要信息安全的前提下，幫助公司對(duì)客戶信息進(jìn)行分析[12]。Christian Decker奠定了PSP網(wǎng)絡(luò)（支付服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)）的基礎(chǔ)，他提出的雙工微支付信道協(xié)議，保證了端到端的安全性并允許即時(shí)傳輸[13]。Sarah Meiklejohn提出比特幣是一種純粹的在線虛擬貨幣，在物理上沒有獲得支持[14]。Konstantinos Christidis指出區(qū)塊鏈—物聯(lián)網(wǎng)組合功能強(qiáng)大，可以引起多個(gè)行業(yè)的重大轉(zhuǎn)變，為新的商業(yè)模式和新穎的分布式應(yīng)用鋪平了道路[15]。Joseph Bonneau從數(shù)字貨幣及智能合約技術(shù)層面，研究區(qū)塊鏈技術(shù)在金融領(lǐng)域的運(yùn)用[16]。

表2 被引次數(shù)最多的前10位作者

2.4 文獻(xiàn)共被引分析

通過文獻(xiàn)進(jìn)行共被引分析，能更加深刻地把握區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域的研究情況。學(xué)術(shù)文獻(xiàn)的被引頻次可作為文獻(xiàn)價(jià)值的重要依據(jù)，一些高被引學(xué)術(shù)文獻(xiàn)是學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)，對(duì)于學(xué)科的發(fā)展十分重要。將數(shù)據(jù)導(dǎo)入CiteSpace軟件中，選擇“Cited Reference”為節(jié)點(diǎn)，閾值選擇TopN=30，進(jìn)行文獻(xiàn)共被引分析，通過整理后得到圖4和表3。

圖4 區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域文獻(xiàn)共被引圖譜

分析圖4和表3，從文獻(xiàn)被引頻率可以看到，近幾年對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展影響較大的文章主要有Satoshi Nakamoto在2008年發(fā)表的Bitcoin:A Peer-to-Peer Electronic Cash System，該文第一次提出比特幣的概念，給出了對(duì)比特幣的完整構(gòu)想，依次介紹了比特幣中最重要的概念，包括交易、時(shí)間戳服務(wù)器、工作量證明、交易在網(wǎng)絡(luò)中的過程、激勵(lì)、回收硬盤空間、簡化的支付驗(yàn)證、價(jià)值的組合與分割、隱私，最后論文通過概率論（泊松分布）證明攻擊者難以制造一條更快的區(qū)塊鏈，無法完成攻擊[17]。第二篇影響較大的文獻(xiàn)是Melanie Swan在2015年發(fā)表的Blockchain:blueprint for a new economy，該文獻(xiàn)證明了區(qū)塊鏈技術(shù)的許多概念和功能可以廣泛地?cái)U(kuò)展到各種各樣的情況，隨著時(shí)間的推移，區(qū)塊鏈技術(shù)可能存在于更大的生態(tài)系統(tǒng)中集中式和分散式模型[18]。第三篇影響較大的文獻(xiàn)是Konstantinos Christidis在2016年發(fā)表的Blockchains and Smart Contracts for the Internet of Things，該文獻(xiàn)詳細(xì)描述區(qū)塊鏈—物聯(lián)網(wǎng)組合：（1）促進(jìn)服務(wù)和資源的共享，從而在設(shè)備之間創(chuàng)建服務(wù)市場；（2）允許我們以加密可驗(yàn)證的方式自動(dòng)化幾個(gè)現(xiàn)有的、耗時(shí)的工作流程。他指出在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中部署區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)之前應(yīng)該考慮從交易隱私到網(wǎng)絡(luò)上交易的數(shù)字化資產(chǎn)的預(yù)期價(jià)值，區(qū)塊鏈—物聯(lián)網(wǎng)組合功能強(qiáng)大，可以引起多個(gè)行業(yè)的重大轉(zhuǎn)變，為新的商業(yè)模式和新穎的分布式應(yīng)用鋪平了道路[15]。第四篇影響較大的文獻(xiàn)是Wood Gavin在2014年發(fā)表的Ethereum:A securedecentralised generalized transaction ledger，該文獻(xiàn)指出區(qū)塊鏈范式與加密安全交易結(jié)合時(shí)，已經(jīng)通過很多項(xiàng)目證明了它的實(shí)用性，尤其是比特幣。第五篇影響較大的文獻(xiàn)是Sarah Meiklejohn在2013年發(fā)表的A Fistful of Bitcoins:Characterizing Payments Among Men with No Names，在這項(xiàng)研究中提出了縱向表征比特幣網(wǎng)絡(luò)，專注于服務(wù)的興起和不斷增長的差距研究[14]。

表3 被引排名前5的文獻(xiàn)

2.5 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞是對(duì)文章主旨的高度概括、文章核心內(nèi)容濃縮和提煉出的詞，能體現(xiàn)出文章的核心思想，文章中出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞可反映該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[19]。將數(shù)據(jù)導(dǎo)入CiteSpace軟件中，選擇“Keyword”為節(jié)點(diǎn)，閾值選擇TopN=30，進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，通過整理后得到區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，如圖5和表4。

圖5 區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

表4 區(qū)塊鏈技術(shù)研究領(lǐng)域的高頻關(guān)鍵詞

由圖5和表4可以看出，“區(qū)塊鏈（blockchain）”、“比特幣（bitcoin）”、“智能合約（smart contract）”是區(qū)塊鏈技術(shù)研究領(lǐng)域最關(guān)鍵的三個(gè)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)關(guān)鍵詞中心度的值大于等于0.1時(shí)，說明這個(gè)關(guān)鍵詞具有很強(qiáng)的中心性，在合作網(wǎng)絡(luò)中具有樞紐性的作用，在表4中，中心度較高的詞有區(qū)塊鏈（blockchain）、加密貨幣（crypto currency）、比特幣（bitcoin）、密碼協(xié)議（cryptography）、物聯(lián)網(wǎng)（internet of thing）、安全（security）、智能合約（smart contract）、隱私（privacy）、去中心化（decentralization）、一致性（consensus）、模型（model）、可擴(kuò)展性（scalability）。

除了區(qū)塊鏈（blockchain）這個(gè)自我指向性的關(guān)鍵詞外，通過文獻(xiàn)內(nèi)容的梳理和相關(guān)文獻(xiàn)的研讀，可以發(fā)現(xiàn)區(qū)塊鏈其他兩個(gè)關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)的具體內(nèi)容。比特幣（bitcoin）具有去中心化、全球流通交易費(fèi)用低、無隱藏成本，且匿名、免稅、免監(jiān)管等優(yōu)點(diǎn)，是利用分布式儲(chǔ)存的區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)入大眾視野，是區(qū)塊鏈技術(shù)的典型實(shí)際應(yīng)用。區(qū)塊鏈?zhǔn)潜忍貛诺牡讓蛹夹g(shù)，比特幣相當(dāng)于區(qū)塊鏈技術(shù)的第一個(gè)應(yīng)用。因而成為區(qū)塊鏈技術(shù)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。智能合約（smart contract）是以數(shù)字形式定義的一連串承諾，幫助合約參與方完成這些承諾的執(zhí)行的協(xié)議[20]。區(qū)塊鏈具有分布式記賬、全流程記錄、不可篡改性和加的特點(diǎn)，為智能合約提供了安全可靠的執(zhí)行環(huán)境，而智能合約可擴(kuò)展區(qū)塊鏈的應(yīng)用范圍[21]。隨著對(duì)于區(qū)塊鏈技術(shù)中智能合約的研究，會(huì)使智能合約技術(shù)不斷進(jìn)步，為區(qū)塊鏈技術(shù)提供重要支撐。

通過對(duì)文獻(xiàn)的梳理，按照研究層面的歸類，區(qū)塊鏈技術(shù)的研究可以分為三個(gè)層面：（1）底層技術(shù)層面，高頻關(guān)鍵詞有區(qū)塊鏈技術(shù)（blockchain technology）、物聯(lián)網(wǎng)（internet of thing）；（2） 核心技術(shù)層面，高頻關(guān)鍵詞有去中心化（decentralization）、訪問控制（access control）、安全（security）、信任（trust）、隱私（privacy）、云計(jì)算（cloud computing）、可擴(kuò)展性（scalability）；（3）應(yīng)用技術(shù)層面，高頻關(guān)鍵詞有比特幣（bitcoin）、以太坊（Ethereum）、智能合約（smart contract）、數(shù)字貨幣（digital currency） 加密貨幣 （crypto currency）。

2.6 研究前沿分析

為了更加清晰地了解每個(gè)時(shí)間段的研究熱點(diǎn)，利用關(guān)鍵詞生成時(shí)區(qū)態(tài)勢圖譜，能夠看出區(qū)塊鏈技術(shù)從2008～2017年的發(fā)展脈絡(luò)及研究熱點(diǎn)的變化，同時(shí)也能夠看出區(qū)塊鏈技術(shù)的研究前沿。圖6反映了區(qū)塊鏈技術(shù)從2008～2017年的研究熱點(diǎn)變化態(tài)勢及研究熱點(diǎn)間的聯(lián)系，其中最右上角的關(guān)鍵詞代表區(qū)塊鏈技術(shù)的研究前沿，反映了該研究領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢。

圖6 區(qū)塊鏈技術(shù)研究領(lǐng)域前沿時(shí)區(qū)態(tài)勢圖譜

從圖6中可以看出，2013～2017年的關(guān)注研究熱點(diǎn)依次是比特幣（bitcoin）、隱私 （privacy）、加密貨幣 （crypto currency）、智能合約 （smart contract）、安全（security）、以太坊（Ethereum）、去中心化（decentralization）、密碼協(xié)議（cryptography） 等；2013～2017年區(qū)塊鏈技術(shù)的研究一直是研究的重要熱點(diǎn)。隨著研究方向的變化和社會(huì)發(fā)展的進(jìn)步，很多研究熱點(diǎn)隨之改變，區(qū)塊鏈技術(shù)的研究前沿主要是安全（security）、密碼協(xié)議（cryptography）、智能合約（smart contract）等領(lǐng)域的研究。

3 結(jié)論

本文利用信息可視化軟件CiteSpace V，以Web of Science核心合集中2008～2017年477篇關(guān)于區(qū)塊鏈技術(shù)研究文獻(xiàn)為數(shù)據(jù)池，對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)研究文獻(xiàn)分別進(jìn)行國家合作網(wǎng)絡(luò)分析、作者共被引分析、文獻(xiàn)共被引分析、文獻(xiàn)共被引聚類分析、關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析、研究前沿分析，并在客觀數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行討論，梳理了區(qū)塊鏈技術(shù)研究的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)和知識(shí)結(jié)構(gòu)。研究結(jié)論表明：

（1）區(qū)塊鏈技術(shù)研究文獻(xiàn)從2015年后出現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢。區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展時(shí)間不長，特別是學(xué)術(shù)領(lǐng)域還處于探索階段，這為學(xué)者專家提供了廣闊的研究空間。

（2）美國在區(qū)塊鏈技術(shù)研究領(lǐng)域處于世界引領(lǐng)地位。我國在該領(lǐng)域的發(fā)文量處于第二，但中心度不高，中心度只有0.20，與美國相比還存在一定差距，區(qū)塊鏈技術(shù)研究水平有待進(jìn)一步提高。

（3）通過作者共被引分析可知，區(qū)塊鏈技術(shù)研究領(lǐng)域的高影響力人物有Satoshi Nakamoto Vitalik Buterin,Gavin Wood,Eyal.I,Melanie Swan,Guy Zyskind,Christian Decker等人。

（4）通過文獻(xiàn)共被引分析可知，近幾年對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展影響較大的文獻(xiàn)主要有Bitcoin:A Peer-to-Peer Electronic Cash System；Blockchain:blueprint for a new economy；Blockchains and Smart Contracts for the Internet of Things；Ethereum:A secure decentralised generalised transaction ledger；A Fistful of Bitcoins:Characterizing Payments Among Men with No Names，這些文獻(xiàn)對(duì)于區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域的研究具有重要的參考意義。

（5）通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析可知，區(qū)塊鏈技術(shù)的研究可分為底層技術(shù)層面、核心技術(shù)層面、應(yīng)用技術(shù)層面三大層面。其研究熱點(diǎn)包括加密貨幣（crypto currency）、比特幣（bitcoin）、密碼協(xié)議（cryptography）、物聯(lián)網(wǎng)（internet of thing）、安全（security）、智能合約（smart contract）、隱私（privacy）、去中心化（decentralization）等。

（6）通過研究前沿分析可知，發(fā)現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)的研究前沿主要是安全（security）、密碼協(xié)議（cryptography）、智能合約（smart contract）等領(lǐng)域的研究。