基于区块链技术的数字人民币应用与研究

徐秀彬 梁小敏 邹 均 袁 峰 潘柳青 江映霞 郭桂福 张 钰

（1.广州市地方金融监督管理局,广东 广州 510199；2.广州运通链达金服科技有限公司,广东 广州 510705；3.广州软件应用技术研究院,广东 广州 511458；4.广州市数字金融协会,广东 广州 510635；5.南开大学,天津 300072）

二十一世纪以来，科学技术飞速发展，在数字化技术的推动下，人类社会逐渐从以第三次工业革命为代表的传统经济过渡到数字经济时代。金融在现代经济中处于核心地位，是现代经济中调节宏观经济的重要杠杆。因此，为了适应数字经济时代的发展要求，传统金融开始谋求向数字金融转型。其中，区块链技术的出现给现代金融带来了影响深远的变革。金融业务是一种建立在信任基础上的业务。金融交易离不开记账，而传统的复式记账难以适应交易实时化、线上化的数字经济时代要求。因此，使用区块链的分布式共享记账方式，大大提升了交易效率，提高了交易中的可信程度。其最早应用在数字货币的发行和流通上，引发了虚拟数字货币炒作的风潮。正如狄刚（2018）指出，区块链对经济社会发展的支撑作用初步显现，融合应用场景持续加速落地[1]。然而作为一个新的货币体系，监管部门需要试验数字人民币在各种支付场景中应对风险的能力，防范利用数字人民币的匿名钱包进行洗钱、电信诈骗和仿冒数字人民币钱包进行诈骗等不法行为。同时，也应针对数字人民币在推广过程中可能遇到的法律纠纷探索相应的解决方案。

1 基于区块链技术的数字人民币应用

1.1 区块链技术

关于区块链，学术界并未形成统一的意见。最初的观点认为区块链是一种系统，可以通过区块的形式去记录交易，并进一步连接到点与点之间的分散网络，这样所有的交易副本就可以通过网络节点去分散并进一步验证交易。在此基础上，有学者开始从数据的角度去解读区块链，认为区块链是应用了密码学的带有分布性的数据库，主要通过节点之间的共识机制去更新核对数据。本文对于区块链的研究主要是基于金融视角，将区块链定义为独立的分布式记账系统，处于每个节点的交易数据共同形成了各个区块，并相互连接，最终形成了一个完整、不可更改的系统性账本[2]。

区块链技术的发展主要经历了四个时期。第一个时期是2009年以前的萌芽期，这一时期主要研究领域是密码学以及虚拟货币；第二个时期是数字货币时期，将对虚拟货币的研究从理论上升到实践中；第三个时期则是智能合约时期，在这一时期，许多企业开始将智能合约技术与区块链技术相结合应用到商业领域；第四个时期则是拓展使用时期，即在信息技术的发展影响下，区块链技术的应用范围愈发广泛，涵盖金融、教育、政务等多个方面。

1.2 数字人民币

数字人民币是我国的主权货币，是法定货币的数字化形态，由国家信用背书，又赋予数字人民币与纸质现金相同的诸多特性，由国家进行中心化管理。数字人民币的发行和运营采用的是中国人民银行和商业银行“双层运营”体系，不改变目前纸质货币的投放路径和体系[3]。央行面向商业机构以等额兑换方式投放、回笼数字人民币，记录数字人民币总账并保持其总量稳定，组织跨运营机构的数字人民币互联互通；运营机构直接面向用户开立数字钱包，代理人民银行提供数字人民币兑换和流通等服务，开展数字人民币兑出兑入、支付清算、准备金缴存、反洗钱等业务运营；单位和个人是数字人民币用户，通过数字人民币钱包办理数字人民币兑出、兑回和支付业务。

作为传统现金M0支付的替代升级，使用数字人民币支付具备更高的便捷性，但随之而来的是其系统的安全性、客户的隐私保密性受到威胁。因此，基于密码原理发展的区块链技术能在很大程度上化解数字人民币支付所面临的风险。

1.3 区块链技术在数字人民币应用方面的实践

区块链在数字经济中主要的应用场景有两大类[4]。第一大类应用场景是和治理、监管、合规等场景相关，主要利用区块链的不可篡改、可追溯的属性。这方面应用有司法存证、资金流向监控、食品药品溯源、电商交易验真等。第二大类应用场景是和权益登记、权益转让、权益交易等金融相关场景，如供应链金融中将资产，包括应付账款、仓单、运单、订单数字化，通过区块链智能合约技术来实现数字资产确权、交易流转等过程。

关于区块链技术在数字人民币方面的具体应用，姚前（2018）在《软件学报》发表的数字人民币原型系统论文中提到主要体现在以下三个方面[5]。第一个是在和运营机构的互联互通平台中使用区块链作为分布式确权账本。第二个是在和数字票据交易系统对接测试时，通过发行登记子系统分节点接入数字票据交易系统的区块链分布式账本系统。央行的区块链系统采用的是自主研发的SDC系统。第三个是数字人民币加载的智能合约可以在区块链上自动执行。基于主权货币必须实行中心化的管理要求，数字人民币的设计采用传统中心化的数据库系统来实现数字人民币的发行登记系统。另外，也充分发挥了区块链作为不可篡改的分布式账本的优势，设计了集中/分布相对均衡的簿记登记中心。具体来说，将区块链分布式账本用于数字人民币的确权发布，这样既规避了目前区块链不适合做高频交易的问题，又发挥了区块链在多方参与分布式确权方面的优势。

2021年7月16日，央行发布《中国数字人民币的研发进展白皮书》[6]，同时举行媒体吹风会。在回答记者提问关于数字人民币是否使用区块链技术时，央行数研所所长穆长春提到，为了保证公众能够成为央行债权的直接持有者，满足高并发、低延迟的要求，数字人民币支付体系交易层设置了中心化架构，通过这样的架构，任何跨机构交易都可以以央行为中介从而达到价值转移的目的。此外，央行还基于密码学原理，设计了具有加密性质的数字人民币表达方式，这种表达方式不仅保证了人民币的安全，同时也具备了防双花、不可伪造的特点，从而进一步活化数字经济的发展。在数字人民币支付体系的发行层，央行为了保证数据的可靠性，搭建了统一分布式账本，这样运营机构便可以实现跨机构的对账业务，保证账本可以进行集中的维护。同时，央行为了充分展示数字人民币本身所具备的“支付即结算”的先天优势，将其体系与区块链共识机制以及可编程智能合约特性相整合，从而可以实现技术层面上的对账和差错应对，且这些行为都是自发性的[7]。

2 数字人民币应用面临的困境

数字人民币试点摸索了经验，取得了丰硕的成果。截至2022年8月31日，15个省（市）的试点地区累计交易笔数3.6亿笔、金额1 000.4亿元，支持数字人民币的商户门店数量超过560万个[8]。此外，在跨境支付方面，人民银行展现出强烈的积极性，主动投身于多边央行数字货币桥项目；在两地联通上，人民银行加强了香港与内地之间的跨境支付技术研究，并开展测试，以期满足两地居民的商业货币贸易需求；在2022年北京冬奥会、冬残奥会上，数字人民币作为金融科技发展的优质成果，极大地满足了国内外观众的交易支付诉求。但是，事物的发展并不是一帆风顺的，数字人民币在试点推广期间还有诸多问题需要分析研究。

2.1 现行法律适用性问题

一方面，现行的《中华人民共和国中国人民银行法》规定纸币和硬币是法定货币。人民银行在2020年发布了《中华人民共和国中国人民银行法（修订草案征求意见稿）》，其中规定了人民币包括实物形式和数字形式。数字人民币要正式成为法定货币，还需要全国人民代表大会通过对现行银行法的修改。因此，目前严格来说数字人民币还不具备法币地位。另一方面，由于在试点地区支持数字人民币支付的收单设备还没有广泛铺设，因此数字人民币的法偿性也没有办法保障。再者由于数字人民币具有数字化特征，现有的实物现金的流通监管规则并不完全适用于数字人民币[9]。目前针对数字人民币的法律法规还有待完善，在试点期如果出现一些法律纠纷，可能需要司法机构，包括法院和仲裁机构参与解决。作为一种新的货币，数字人民币需要通过在各种不同场景，包括一些意料之外的情况下的测试，特别是一些犯罪分子有可能利用大多数民众对数字人民币的不了解来进行诈骗、洗钱等违法活动。所以，有必要在数字人民币试点中，结合区块链的存证溯源特性，构建数字人民币支付态势感知和司法存证平台，以更好地掌握数字人民币支付场景和使用情况，及时监控风险，及时化解法律纠纷，为今后与数字人民币相关的风险防控和金融监管，以及建立涉及数字人民币的法规及司法程序提供参考。

2.2 数字人民币可编程性的开放性问题

数字人民币的智能合约由央行构建的数字人民币联盟链提供，只对联盟链中的九大运营机构开放。但在数字经济中，一个很重要的需求就是将信息流、商流、物流和资金流统一，形成货物交割和资金交割的同步闭环。目前在很多基于区块链的供应链金融或贸易金融的应用场景中，区块链的智能合约通过给支付机构或银行发支付指令来做到与货物交割的同步，但实际上资金交割往往滞后，因为账户货币需要经过多级清结算，特别是在跨境贸易的场景。如何更好地发挥数字人民币的可编程性，赋能数字经济，让广大企业及民众能通过数字人民币的可编程性防范信用风险，保障资金的安全，同时又保障数字人民币平台的安全，是一个需要深入研究探讨的问题。此外，数字人民币如何与现有的基于区块链的供应链金融、贸易金融平台结合，赋能链上资产的支付，也是一个重要的研究课题。

2.3 数字人民币系统安全性问题

如今传统金融正在不断深入推进向科技金融升级转型。区块链技术虽然在数字人民币的应用实践中发挥了重要作用，但由于其本身信息处理能力较弱，因而难以有效应对传统支付当中的高并发性计算场景。因此数字人民币支付系统在测试阶段主要适用的是一些小额零售领域。但是在实际生活中，数字人民币支付的场景数以万计，这就导致了系统本身会面临超负荷运转的压力。我国央行主要采取的是数据信息中心化管理模型，对于技术的标准性、安全性与科学性有着极高的要求。就目前的情况来看，虽然数字人民币的系统运行处于一个较为平稳的状态，但是也必须考虑到技术设备的落后、技术漏洞的产生等因素可能造成的系统安全性问题。毕竟一旦系统安全性受到威胁，那么将会影响用户人民币账户的安全及隐私安全。

3 数字人民币风险防控和监管分析

3.1 数字人民币支付态势感知和司法存证平台设计

在数字人民币试点过程中，政府和金融监管部门需要全面了解数字人民币在经济各层面的使用情况，及时应对可能出现的问题。特别是在经济最具活力的粤港澳大湾区，由于三地的法律制度和金融监管存在很大差异，虽然为数字人民币的试点提供了丰富的场景，但由于与数字人民币配套的司法程序以及金融风险监管尚未建立，存在很大程度上的不确定性。因此有必要基于自主可控的区块链核心技术打造符合大湾区特色场景的数字人民币司法存证平台，采用跨链方式对接广州互联网法院“网通法链”、广州仲裁委员会“仲裁链”，实现数字人民币交易数据的实时上链存证；通过政府职能部门及司法机构的监督，强化数字人民币的监管，促进数字人民币高效稳健运行，构建银行机构、司法部门与消费场景之间的分布式账本数据库，保证交易过程中的数据安全、技术安全、资金安全，实现数字人民币支付结算数据的可控追踪，以便发生商业纠纷时可供法院及仲裁机构调用取证。一方面切实保障用户的合法权益，防止洗钱、电信诈骗等不法活动；另一方面也便于司法机构和金融监管部门进一步完善相关法律法规。平台设计如图1所示，平台总体方案采用分层技术框架设计，数字人民币交易态势感知大屏和数字人民币交易司法存证展示查验大屏直接面向监管机构提供服务。由服务层数字人民币交易态势感知系统、数字人民币交易司法存证平台做支撑，通过数据采集引擎对接数字人民币九大运营机构，以及2.5层商业银行、数字人民币收单机构和交易场景方。涉及个人隐私的数字人民币支付数据将做脱敏处理，脱敏后的数据将存证上链，同时导入数据库以备大数据分析。

图1 数字人民币支付态势感知和司法存证平台架构

数字人民币交易态势感知数字化建设通过软件平台方式进行呈现，采用区块链技术进行数据上链后，对脱敏后数据进行分析和多维度展示，形成数字人民币态势感知平台参考效果如图2所示。

图2 数字人民币态势感知展示平台（显示数据为模拟测试数据）

3.2 区块链与数字人民币结合实现供应链“四流合一”

在电商中，通常由于商品交割和资金交割不能同步而会产生信用风险。例如，会出现不讲诚信的购买方接收了货物但不付款，或者购买方支付了资金却收不到销售方的货物。解决的办法通常是引入第三方来做资金监管。如某第三方支付平台的出现，最早就是为了解决电商交易双方相互不信任的问题。虽然第三方能解决这个问题，但是当所有交易方依赖于第三方时，容易形成垄断，挤压供需两方利益，同时，交易双方的隐私数据均被第三方掌握。此外，第三方平台即使能解决交易双方的信用风险问题，也不能解决货物交割与资金交割的同步问题。

区块链是构建信任的技术，基于其去中心化的特点，理论上可以替代第三方平台，但前提是资金流可以实现可编程，也就是说支持自动的条件触发支付。因此，如何在现有的区块链平台上使用数字人民币智能合约，是一个值得探讨的问题。目前区块链技术在国内的一大应用场景是作为分布式账本承载数字化的资产。例如，在供应链上的订单、提单、仓单、货权、应付账款等，以及数字藏品平台中的数字藏品NFT，版权平台中的版权权益等，这些数字化的资产都以区块链上的智能合约形式存在。智能合约包含资产状态和改变状态的操作。数字资产的生命周期包括资产的发行、流转（权属改变）、分拆、合并、销毁等环节。这些生命周期各环节的管理可以通过区块链的智能合约中改变资产状态的操作来进行管理。数字资产的交割涉及智能合约中资产权属关系的改变，权属状态的改变需要和支付结果保持同步。由于数字人民币的智能合约是加载在央行数字人民币的区块链平台上的，该区块链平台不对外开放，也就是说，作为数字资产的智能合约与数字人民币的智能合约不在同一个区块链平台上，因此，不能将数字资产智能合约的状态转移和数字人民币的支付做成一个事件交易，但可以按一定顺序执行，实现近似事件交易的效果。例如，先通过数字人民币运营机构与央行数研所的智能合约生态平台对接，提供注册数字人民币条件支付智能合约的有关参数，通过央行的智能合约生态平台在央行数字人民币区块链平台上注册智能合约。在交割过程中，先通过央行智能合约生态平台的接口调用注册过的数字人民币智能合约，传入适当的参数，执行支付操作，然后调用数字资产的智能合约完成所有权的转让（见图3）。

如图3所示，第一步是编写数字资产的智能合约。例如在供应链上的提单智能合约C1，该合约包括改变权属关系的操作ChgOwner。第二步是部署在区块链上。需要通过数字人民币的九大运营机构对外接口，注册触发数字人民币支付的支付条件，例如资产提供方、时效、资产交割事件等条件。该支付条件作为参数上传到央行数研所的智能合约生态服务平台后，该平台会创建相应的数字人民币智能合约并部署到央行数字人民币平台的区块链系统上。到资产交割的时候，在供应链平台上首先发起数字人民币的支付指令，接着调用C1智能合约的ChgOwner操作，改变提单所有者状态，完成资产交割。最后，央行的数字人民币系统监测到相应的资产交割事件，条件满足就触发C2的执行，完成资金的交割。

图3 数字资产智能合约交易平台

上述系统应用在供应链管理上，可以实现供应链上各个环节的有效协同，也就是商流、物流、信息流、资金流的协同。商流是指商品价值的流动，是商品在流通中发生的形态变化，即由商品形态转化成货币形态，以及从货币形态转化成商品形态。商品贸易完成以后，必然伴随着商品所有权的转移[10]。物流是指商品从供应商到客户这一过程中实物的流动，包括运输、库存、装卸、搬运、包装等商品在不同场所的流动活动。信息流指的是整个供应链上信息的流动，包括供应链上的供需信息和管理信息，它伴随着物流的运作不断产生。资金流指的是整个供应链上资金的流动，也就是伴随商品所有权改变时资金在不同账户间的划拨。而要想保证供应链各个环节的协同效应，关键在于商品交割时所有权转移与资金交割能够同步，以达到化解信用风险，提升供应链效率的目标。

区块链在供应链管理上起两方面作用。一是统一用区块链记录商流、物流、信息流、资金流的变化，提供穿透供应链上资产的能力，并使得各参与方建立对链上交易的信任。二是将供应链上的交易规则形成自动执行的智能合约，减少因人为主观因素出现的毁约行为。如果供应链上不使用区块链，仅使用数字人民币的智能合约，很难保证供应链上的交易是建立在真实的、有底层支撑的资产基础上的。在支付方面，区块链要与数字人民币智能合约结合，才能实现交割层面上的同步闭环，从而实现真正意义上的供应链各个环节的流通。

4 结论与建议

4.1 研究结论

资产数字化是数字经济发展的必然产物。作为衡量资产价值的尺度和交换媒介，货币必须先行数字化[11]。中国人民银行走在数字经济发展潮流的前列，于2019年推出建立在广义账户基础上，与商业银行账户松耦合并具有可编程性的数字人民币。笔者认为，其一，数字人民币的推出，必将极大推动我国数字经济的发展，具有广阔的发展前景。数字人民币的支付即结算特性将极大提高支付效率，同时数字人民币的智能合约可以根据支付条件编程保证资金流向，提高资金安全性和可控性。其二，区块链技术在数字人民币运行过程中将发挥极其重要的作用。区块链是在多方参与的经济活动中构建信任的可信技术，其不可篡改、可追溯的特点适用于监管科技和合规科技，可以用于风险监管和合规治理；同时其分布式账本以及智能合约的功能，适用于金融科技，特别是数字资产登记、确权，价值流转，支付清结算等方面。

在目前数字人民币的试点阶段，可以利用区块链的监管科技和金融科技属性，一方面在数字人民币的风险防控和监管上赋能；另一方面，区块链作为供应链上数字资产流动的账本，可以与数字人民币的可编程性结合，也就是资产交割和资金交割的同步。因此本文提出一个有助于数字人民币风险防控和监管的数字人民币支付态势感知和司法存证方案。该方案一方面有助于政府和金融监管部门全面了解数字人民币在经济各层面的使用情况，以便及时应对可能出现的问题；另一方面根据粤港澳大湾区的特殊情况，提供了基于区块链的数字人民币支付司法存证系统，有助于在试点期间探索解决数字人民币相关的司法纠纷的方法，同时防范利用数字人民币进行洗钱、诈骗等金融风险，为完善数字人民币相关的法规建设提供依据。

4.2 政策建议

为了更好地发挥数字人民币可编程的优势，提升供应链管理效率，本文提出了区块链结合数字人民币实现供应链环节协同的方案。该方案通过将区块链的智能合约与数字人民币的智能合约进行有机地结合，在不需要使用复杂的跨链技术对接央行数字人民币区块链的前提下，实现供应链上商流、信息流、物流、资金流的“四流合一”，并将资产交割与资金交割做到近似同一交易事件，形成闭环，避免供应链上违约的信用风险。

在供应链上区块链与数字人民币结合的“四流合一”方案可以推广到跨境贸易、数字艺术品交易平台等涉及资产和资金交割的数字经济场景。区块链技术与数字人民币智能合约的组合创新，将有效促进产业数字化的发展。基于此，本文提出如下建议：第一，充分利用和发挥区块链等先进技术优势，开展数字人民币生态体系研究，建设具有中国特色的数字人民币发展模式，有序推进数字人民币发展。第二，继续加强区块链技术在数字人民币应用场景、安全防护和跨境贸易试点等方面的应用研究，提倡试点地区政府、高职院校和研究机构加强技术和理论研究。第三，构建区块链与数字人民币创新实验室，由政府牵头，金融机构、科技企业和院校研究所参与，政产学研结合，大胆探索区块链在数字人民币相关风险防控与监管，以及涉及“9+2”城市之间数字人民币司法纠纷解决的机制。第四，鼓励企业与九大数字人民币运营机构合作，构建面向行业垂直领域的数字人民币智能合约平台，让数字人民币智能合约更好地赋能实体经济。