本書是“十四五”規(guī)劃教材之一，旨在系統(tǒng)探索人工智能與區(qū)塊鏈兩項前沿技術的基礎理論、技術融合與實際應用。本書以嚴謹?shù)睦碚摲治鰹榛�礎，結合大量實際案例，全面展示了人工智能在區(qū)塊鏈賦能下的創(chuàng)新潛力，涵蓋數(shù)據(jù)隱私保護、分布式模型訓練、智能合約優(yōu)化等關鍵技術。同時，書中深入探討了兩者在醫(yī)療健康、金融科技、物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)交易平臺等領域的實踐應用，并展望了量子計算、大模型、去中心化自治等未來技術方向。第1章介紹背景和概況；第2章與第3章系統(tǒng)介紹人工智能和區(qū)塊鏈技術的基礎知識，包括知識表示、機器學習、深度學習等技術，以及區(qū)塊鏈的共識機制、智能合約、加密貨幣等概念；第4章至第6章重點探討人工智能與區(qū)塊鏈的結合方式和具體應用，包括智能合約優(yōu)化、數(shù)據(jù)隱私保護和去中心化自治組織等，特別是這些技術如何相互增強并共同促進跨行業(yè)應用；第7章至第11章介紹人工智能和區(qū)塊鏈技術在反欺詐、Web3.0、醫(yī)療健康、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)交易等領域的實際應用場景，并分析其帶來的挑戰(zhàn)和機遇；第12章聚焦大模型技術與區(qū)塊鏈的深度融合，討論如何在復雜的應用場景下發(fā)揮這兩項技術的最大潛力，并展望未來技術的發(fā)展方向；第13章和第14章總結本書內(nèi)容，討論當前的開放研究課題和未來發(fā)展趨勢。本書內(nèi)容層次清晰、圖表精美，兼具理論深度與實踐指導性，作為人工智能與區(qū)塊鏈技術的進階學習資料，適用于高年級本科生或研究生計算機、人工智能相關專業(yè)使用，也是相關領域?qū)W術研究者和工程技術人員不可或缺的學習資料。

戰(zhàn)略性新興領域新一代信息技術（人工智能）系列叢書

 

前言
在數(shù)字化轉型的浪潮中，人工智能（Artificial Intelligence，AI）與區(qū)塊鏈（Block Chain，BC）作為兩項顛覆性技術，正在各自領域中展現(xiàn)強大的創(chuàng)新能力。人工智能通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的學習算法，推動了決策自動化與智慧化的跨越；區(qū)塊鏈以其去中心化、透明性與不可篡改的特性，為數(shù)據(jù)可信共享和分布式系統(tǒng)設計開辟了新路徑。當這兩項技術交匯融合，就會產(chǎn)生新的應用場景與技術模式，發(fā)揮出無與倫比的協(xié)同效應。
本書編寫的初衷，源于對人工智能與區(qū)塊鏈結合帶來的技術突破及社會價值的深刻認識。我們不僅希望揭示這兩項技術的基礎原理與融合方法，更期望通過詳盡的應用案例和實踐指導，為讀者提供從理論到實踐的全面視角，助力跨學科技術創(chuàng)新與行業(yè)應用。
全書分為基礎理論、技術融合、應用實踐與未來展望四大部分。在基礎理論部分，我們深入探討了人工智能與區(qū)塊鏈的核心技術，為理解二者的結合奠定堅實基礎；在技術融合部分，解析了區(qū)塊鏈賦能人工智能的關鍵技術點，如隱私保護、分布式模型訓練與智能合約優(yōu)化；在應用實踐部分，精選了醫(yī)療、金融、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)交易平臺等多個領域的典型案例，提供了理論聯(lián)系實際的操作指導；在未來展望部分，我們探討了大模型、量子計算與去中心化自治組織（DAO）等前沿技術的發(fā)展方向，旨在啟發(fā)讀者對未來科技趨勢的思考。
本書是團隊合作的結晶。其中，閭海榮負責全書的內(nèi)容統(tǒng)籌，以及第1章、第2章、第11章、第12章和第14章的編寫，并對全書內(nèi)容進行了整體修改；楊旸負責本書第3章、第4章、第5章和第13章的編寫；鄭相涵負責本書第6章、第7章、第8章和第10章的編寫；侯誠彬負責本書第1章、第11章和第14章的編寫，以及全書內(nèi)容整合工作。本書在編寫過程中還得到了作者團隊其余成員的大量幫助，其中，宋嘉瑞在第2章探討了人工智能的倫理和安全問題，在第9章詳細介紹了人工智能與區(qū)塊鏈技術在醫(yī)療健康領域中的協(xié)同應用，并負責全文整合工作；袁頌洋在第2章介紹了人工智能技術的基礎理論及相關應用，并在第12章討論了大模型與區(qū)塊鏈之間相互融合、相互賦能的案例；薛文溢、林郅潤為第3章整理了關于區(qū)塊鏈基礎知識及歷史發(fā)展的研究資料，進行了系統(tǒng)化歸納，并設計了一個涵蓋智能合約安裝、編寫、部署和調(diào)用過程的代碼學習案例；江正龍為第4章的撰寫整理了人工智能與區(qū)塊鏈在不同應用場景中的實際運用情況，并調(diào)研了多個人工智能與區(qū)塊鏈結合的實際案例，展示了這一融合的可能性與前景；管章雙在第5章中以多個前沿領域為切入點，分析了區(qū)塊鏈在增強人工智能數(shù)據(jù)安全性、促進分布式協(xié)作，以及提升訓練與推理透明性等方面的獨特優(yōu)勢；史瑞為第13章所涉及的前沿開放研究領域進行了深入的資料收集與系統(tǒng)整理，構建了清晰的知識框架，并以此分析了區(qū)塊鏈與人工智能在這些領域中的協(xié)同作用；方成辰、徐源和余寅勝在第6章討論了人工智能如何驅(qū)動區(qū)塊鏈技術，從多領域角度分析了人工智能如何促進區(qū)塊鏈系統(tǒng)智能化；李海楠、方浩宇和黃杜恩在第7章分析了區(qū)塊鏈中的欺詐行為，并闡述利用人工智能技術進行欺詐識別、建模和檢測的應用方法；李鄆梁在第8章介紹了Web 3.0的概念以及Web 3.0與區(qū)塊鏈、人工智能的融合應用，強調(diào)去中心化、數(shù)據(jù)確權、用戶主權的新時代互聯(lián)網(wǎng)特性；王歡、謝智斌在第10章討論了人工智能與區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)中的協(xié)同應用，涵蓋智能物流、醫(yī)療、家居等領域。
在編寫過程中，我們始終力求內(nèi)容嚴謹、結構清晰，并輔以規(guī)范化的圖表和術語解釋，使讀者能夠輕松掌握復雜的技術細節(jié)。同時，每章均設置小結，引導讀者從基礎理論延伸到實際應用，再到未來創(chuàng)新，逐步建立系統(tǒng)化的知識體系。
作為“十四五”規(guī)劃教材之一，本書既面向高等院校人工智能與區(qū)塊鏈相關專業(yè)的師生，也為科研工作者與行業(yè)實踐者提供重要的參考。本書的出版離不開編者團隊的辛勤付出和各領域的指導，我們希望通過這本教材，推動人工智能與區(qū)塊鏈技術的深入融合，為智慧社會與數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展貢獻一份力量。
希望本書能為您的學習與研究帶來啟發(fā)，也期待收到您的寶貴意見。
編者
2025年4月
清華大學

目錄
第1章　緒論 / 1
1.1　背景與動機 / 1
1.1.1　人工智能與區(qū)塊鏈的結合潛力 / 1
1.1.2　當前的挑戰(zhàn)與機遇 / 3
1.2　本書結構與主要內(nèi)容 / 3
第2章 人工智能技術 / 5
2.1　知識表示 / 6
2.1.1　知識表示與人工智能 / 7
2.1.2　知識表示方法 / 8
2.1.3　知識表示學習 / 8
2.1.4　知識表示相關應用 / 9
2.2　機器學習 / 9
2.2.1　機器學習發(fā)展歷程 / 9
2.2.2　監(jiān)督式機器學習 / 10
2.2.3　無監(jiān)督式機器學習 / 11
2.2.4　機器學習相關應用 / 11
2.3　深度學習 / 12
2.3.1　深度學習發(fā)展歷程 / 12
2.3.2　深度神經(jīng)網(wǎng)絡 / 13
2.3.3　深度學習相關應用 / 15
2.3.4　深度學習未來發(fā)展前景 / 17
2.4　強化學習 / 17
2.4.1　強化學習基礎知識 / 17
2.4.2　深度強化學習 / 18
2.4.3　人類反饋強化學習 / 18
2.4.4　強化學習相關應用 / 19
2.5　知識圖譜 / 20
2.5.1　知識圖譜基礎知識 / 20
2.5.2　知識圖譜的構建方法 / 21
2.5.3　知識圖譜相關應用 / 21
2.5.4　知識圖譜與人工智能的融合 / 22
2.5.5　知識圖譜的未來發(fā)展 / 22
2.6　人工智能倫理和安全 / 22
2.6.1　人工智能中的倫理風險 / 22
2.6.2　數(shù)據(jù)安全與數(shù)據(jù)隱私 / 23
2.6.3　人工智能帶來的知識產(chǎn)權問題 / 23
2.6.4　人工智能倫理問題相關法律法規(guī) / 24
2.7　本章小結 / 24
2.8　拓展閱讀 / 25
2.9　本章習題 / 26
第3章 區(qū)塊鏈技術 / 27
3.1　區(qū)塊鏈基礎知識 / 27
3.1.1　區(qū)塊鏈的概念 / 27
3.1.2　區(qū)塊鏈的組成要素 / 27
3.1.3　區(qū)塊鏈的工作原理 / 29
3.1.4　公有鏈與私有鏈 / 30
3.2　區(qū)塊鏈的歷史和發(fā)展 / 31
3.2.1　區(qū)塊鏈的起源 / 31
3.2.2　區(qū)塊鏈的演進與區(qū)塊鏈2.0 / 31
3.2.3　區(qū)塊鏈的革新與區(qū)塊鏈3.0 / 32
3.3　區(qū)塊鏈的共識機制 / 33
3.3.1　共識的概念 / 33
3.3.2　工作量證明 / 34
3.3.3　權益證明 / 35
3.3.4　新興的共識機制 / 36
3.4　區(qū)塊鏈的智能合約 / 37
3.4.1　智能合約的概念 / 37
3.4.2　智能合約的原理和特點 / 37
3.4.3　智能合約編程 / 39
3.4.4　智能合約的部署、調(diào)用實例 / 40
3.5　區(qū)塊鏈的數(shù)字貨幣和加密貨幣 / 43
3.5.1　數(shù)字貨幣和加密貨幣的概念 / 43
3.5.2　主流加密貨幣 / 44
3.5.3　區(qū)塊鏈在金融貨幣領域的應用 / 46
3.5.4　加密貨幣的監(jiān)管與風險 / 48
3.6　區(qū)塊鏈的隱私保護和匿名性 / 49
3.6.1　區(qū)塊鏈常見攻擊與安全威脅 / 49
3.6.2　身份認證與訪問控制 / 51
3.6.3　匿名性與隱私保護 / 53
3.7　本章小結 / 55
3.8　拓展閱讀 / 55
3.9　本章習題 / 56
第4章 人工智能與區(qū)塊鏈技術的結合 / 57
4.1　人工智能與區(qū)塊鏈融合的重要性 / 57
4.1.1　區(qū)塊鏈和智能合約的局限性 / 57
4.1.2　智能區(qū)塊鏈所帶來的機遇 / 58
4.1.3　區(qū)塊鏈技術與人工智能結合的必要性 / 61
4.2　區(qū)塊鏈在人工智能中的應用 / 62
4.2.1　利用區(qū)塊鏈實現(xiàn)分布式機器學習 / 62
4.2.2　區(qū)塊鏈分布式學習的數(shù)據(jù)安全和隱私保護 / 64
4.3　人工智能在區(qū)塊鏈中的應用 / 67
4.3.1　利用人工智能實現(xiàn)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)智能分析 / 67
4.3.2　利用人工智能實現(xiàn)區(qū)塊鏈安全性分析 / 69
4.3.3　利用人工智能實現(xiàn)智能合約優(yōu)化 / 70
4.4　本章小結 / 74
4.5　拓展閱讀 / 74
4.5.1　區(qū)塊鏈與人工智能結合的未來發(fā)展方向 / 74
4.5.2　跨學科結合的新興技術挑戰(zhàn) / 75
4.6　本章習題 / 75
第5章 區(qū)塊鏈賦能的人工智能技術 / 77
5.1　基于區(qū)塊鏈的深度學習和強化學習 / 77
5.1.1　區(qū)塊鏈增強深度學習 / 77
5.1.2　區(qū)塊鏈賦能強化學習 / 79
5.1.3　基于區(qū)塊鏈的深度強化學習 / 80
5.2　基于區(qū)塊鏈的去中心化人工智能技術 / 81
5.2.1　去中心化人工智能概述 / 82
5.2.2　去中心化智能決策 / 83
5.2.3　去中心化聯(lián)邦學習 / 86
5.3　基于區(qū)塊鏈的隱私保護人工智能技術 / 88
5.3.1　隱私保護人工智能概述 / 89
5.3.2　基于區(qū)塊鏈的隱私保護機器學習 / 90
5.3.3　基于區(qū)塊鏈的隱私保護智能合約 / 92
5.4　基于智能合約的人工智能技術 / 94
5.4.1　基于智能合約的模型訓練 / 95
5.4.2　基于智能合約的機器學習模型共享與交易 / 96
5.4.3　智能合約與人工智能決策的安全性與可信性 / 96
5.5　本章小結 / 98
5.6　拓展閱讀 / 98
5.7　本章習題 / 98
第6章 人工智能驅(qū)動的區(qū)塊鏈技術 / 100
6.1　人工智能驅(qū)動的分布式賬本挖掘技術 / 100
6.1.1　實時動態(tài)分析 / 101
6.1.2　賬本輿情感知（情感分析） / 102
6.1.3　審計溯源 / 104
6.1.4　代幣化和數(shù)字資產(chǎn)管理 / 105
6.1.5　網(wǎng)絡可擴展性與性能 / 106
6.2　人工智能驅(qū)動的去中心化自治組織（AI DAO） / 108
6.2.1　邊緣AI的DAO 治理和自動化決策 / 108
6.2.2　中心化AI驅(qū)動的智能合約交互 / 109
6.2.3　自適應AI鏈接的DAO共享智能 / 109
6.3　人工智能驅(qū)動的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)挖掘 / 111
6.3.1　鏈上數(shù)據(jù)挖掘 / 111
6.3.2　鏈上鏈下融合數(shù)據(jù)分析 / 112
6.3.3　跨鏈融合數(shù)據(jù)分析 / 115
6.4　人工智能驅(qū)動的智能合約技術 / 116
6.4.1　自然語言處理的合約生成 / 116
6.4.2　智能合約漏洞檢測修復 / 117
6.4.3　自學習方法優(yōu)化智能合約 / 118
6.4.4　AI預言機驅(qū)動的智能合約 / 118
6.5　本章小結 / 120
6.6　拓展閱讀 / 121
6.7　本章習題 / 121
第7章 人工智能在區(qū)塊鏈反欺詐中的應用 / 122
7.1　區(qū)塊鏈中的“龐氏騙局”分析 / 122
7.1.1　問題概述：龐氏騙局 / 122
7.1.2　人工智能建模 / 125
7.1.3　案例分析 / 126
7.1.4　發(fā)展趨勢 / 128
7.2　區(qū)塊鏈中的“釣魚”分析 / 128
7.2.1　問題概述：釣魚 / 128
7.2.2　人工智能建模 / 130
7.2.3　案例分析 / 133
7.2.4　發(fā)展趨勢 / 140
7.3　區(qū)塊鏈中的“蜜罐”分析 / 140
7.3.1　問題概述：蜜罐 / 140
7.3.2　人工智能建模 / 142
7.3.3　案例分析 / 145
7.3.4　發(fā)展趨勢 / 147
7.4　區(qū)塊鏈中的“ICO騙局”分析 / 148
7.4.1　問題概述：ICO騙局 / 148
7.4.2　人工智能建模 / 149
7.4.3　案例分析 / 152
7.4.4　發(fā)展趨勢 / 155
7.5　本章小結 / 155
7.6　拓展閱讀 / 156
7.7　本章習題 / 157
第8章 Web 3.0與區(qū)塊鏈、人工智能融合與應用 / 158
8.1　Web 3.0技術 / 158
8.1.1　Web 3.0的概念 / 158
8.1.2　Web 3.0的核心技術 / 160
8.1.3　去中心化應用程序DApps / 161
8.2　Web 3.0與區(qū)塊鏈的融合應用 / 163
8.2.1　區(qū)塊鏈技術在Web 3.0中的應用 / 163
8.2.2　去中心化金融和加密經(jīng)濟 / 164
8.2.3　去中心化自治組織和治理 / 166
8.2.4　非同質(zhì)化代幣 / 168
8.3　Web 3.0與人工智能的融合應用 / 169
8.3.1　Web 3.0與人工智能融合的機遇 / 169
8.3.2　去中心化的人工智能計算協(xié)議 / 170
8.3.3　Web 3.0賦能生成式人工智能 / 171
8.3.4　Web 3.0與人工智能融合的挑戰(zhàn) / 172
8.4　本章小結 / 173
8.5　拓展閱讀 / 173
8.6　本章習題 / 173
第9章 人工智能與區(qū)塊鏈在醫(yī)療健康中的協(xié)同應用 / 174
9.1　醫(yī)療健康數(shù)據(jù)管理的演變 / 174
9.1.1　醫(yī)療健康行業(yè)信息化管理 / 174
9.1.2　智能醫(yī)療的基石：醫(yī)療健康大數(shù)據(jù) / 175
9.1.3　醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)管理與分析的現(xiàn)狀及挑戰(zhàn) / 177
9.1.4　利用人工智能與區(qū)塊鏈進行醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)管理及分析 / 178
9.2　人工智能與區(qū)塊鏈驅(qū)動的數(shù)據(jù)分析與信息流動：以心血管醫(yī)學數(shù)據(jù)為例 / 179
9.2.1　人工智能與區(qū)塊鏈確保數(shù)據(jù)質(zhì)量、一致性及隱私安全 / 179
9.2.2　人工智能技術在心血管醫(yī)學數(shù)據(jù)分析中的應用 / 181
9.2.3　區(qū)塊鏈技術在心血管醫(yī)學數(shù)據(jù)隱私安全方面的應用 / 183
9.2.4　人工智能與區(qū)塊鏈在心血管醫(yī)學中進行數(shù)據(jù)分析及信息流動的協(xié)同作用 / 183
9.3　醫(yī)療健康數(shù)據(jù)共享平臺 / 184
9.3.1　醫(yī)療健康數(shù)據(jù)共享的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn) / 184
9.3.2　醫(yī)療健康數(shù)據(jù)共享的數(shù)據(jù)隱私安全問題 / 185
9.3.3　智能醫(yī)療健康數(shù)據(jù)共享平臺的架構設計 / 186
9.3.4　智能醫(yī)療健康數(shù)據(jù)共享平臺的業(yè)務模式分析 / 187
9.3.5　智能醫(yī)療健康數(shù)據(jù)共享平臺的智能化設計 / 188
9.3.6　智能醫(yī)療健康數(shù)據(jù)共享平臺中的人工智能隱私安全計算 / 189
9.3.7　智能醫(yī)療健康數(shù)據(jù)共享平臺中的區(qū)塊鏈技術 / 189
9.3.8　智能醫(yī)療健康數(shù)據(jù)共享平臺中的激勵機制 / 190
9.4　人工智能與區(qū)塊鏈技術推進個性化醫(yī)療 / 190
9.4.1　利用人工智能、區(qū)塊鏈技術與可穿戴技術管理慢性疾病 / 190
9.4.2　人工智能與區(qū)塊鏈技術在疾病自我檢測中的協(xié)同應用 / 191
9.5　基于聯(lián)邦學習與區(qū)塊鏈技術的多中心醫(yī)療科研平臺 / 192
9.5.1　聯(lián)邦學習與分布式機器學習概述 / 193
9.5.2　聯(lián)邦學習與區(qū)塊鏈在醫(yī)療領域中的廣泛應用 / 194
9.5.3　多中心醫(yī)療科研平臺中基于聯(lián)邦學習與區(qū)塊鏈的隱私架構設計 / 199
9.5.4　多中心醫(yī)療科研平臺的分布式數(shù)據(jù)存取設計 / 200
9.5.5　多中心醫(yī)療科研平臺的分布式機器學習模型架構設計 / 201
9.5.6　多中心醫(yī)療科研平臺的基于區(qū)塊鏈的聯(lián)邦學習算法設計 / 202
9.6　本章小結 / 203
9.7　拓展閱讀 / 203
9.8　本章習題 / 203
第10章 物聯(lián)網(wǎng)中的人工智能與區(qū)塊鏈應用 / 204
10.1　物聯(lián)網(wǎng)技術與應用 / 204
10.1.1　物聯(lián)網(wǎng)基礎概念 / 204
10.1.2　物聯(lián)網(wǎng)核心技術 / 205
10.1.3　物聯(lián)網(wǎng)應用實例 / 207
10.1.4　物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展趨勢 / 210
10.2　物聯(lián)網(wǎng)+人工智能 / 212
10.2.1　邊緣計算 / 212
10.2.2　智能控制技術 / 215
10.2.3　預測性維護 / 217
10.2.4　不同場景下的智慧物聯(lián)網(wǎng)應用 / 218
10.3　物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈 / 219
10.3.1　區(qū)塊鏈物聯(lián)網(wǎng)中的核心技術 / 220
10.3.2　物聯(lián)網(wǎng)安全性的區(qū)塊鏈解決方案 / 223
10.3.3　總結與展望 / 225
10.4　物聯(lián)網(wǎng)、