建設農產品安全可溯源系統, 實現全流程可感知、源頭可溯源、風險可預警, 對提高我國農產品質量安全管理水平、防止農產品安全事故發生、保障市場供應、促進我國農產品產業健康發展具有重要意義。我國幅員遼闊, 在農業產業化過程中, 生產地與消費地距離過長, 消費者對生產者如何進行生產的數據無法及時瞭解, 因經營主體多、市場分散難以集中管理和操作, 綜合數據和全產業鏈信息彙集困難, 難以建立行業各方之間的信任關係等原因, 現有農產品質量安全管理暨追溯體系尚不能做到將農產品的生產、流通、檢測、倉儲及銷售等全流程信息記錄並保存下來, 確保溯源信息的真實可靠保證安全[1]。
區塊鏈技術是繼移動互聯網、雲計算、大數據等新技術之後的發展最迅猛的信息化技術, 在金融、醫療、支付、商品交換、商品物流、海關、政府服務等多個領域得到了長足的發展。它能夠整合並自動化人機交互和機機交互 (M2M) , 還可以推動物聯網環境下的通訊支付網絡[2]。區塊鏈的核心思想就是在網絡上建立一個“公共賬本”, 確保記錄的核心內容不可篡改[3]。區塊鏈也是一種協調機制, 通過信用、證據和補償獎勵追逐模式來鼓勵參與方協作, 而不必擔心因未曾建立傳統信任關係而帶來不良後果。利用其具有的去中心化、去信任化、拓展性、開放性和不可篡改等高度安全可靠的特性, 將區塊鏈技術應用於農產品質量安全追溯體系中具有其可行性和可操作性。
1 區塊鏈技術應用於農產品質量安全追溯體系的可行性
1.1 區塊鏈技術應用於產品追溯過程的成功案例
區塊鏈概念的提出始於20世紀90年代, 國外自2013年開始研發區塊鏈應用技術, 百度指數顯示, 自2015年開始, 區塊鏈關注度在我國獲得暴發式增長。 (1) 在金融方面, 2015年12月, 金融創新公司R3宣佈, 加入其區塊鏈聯盟的銀行已逾40家, 名單中不乏國際金融巨型企業, 如瑞銀 (UBS) 、高盛 (Goldman Sachs) 、JP摩根 (J.P.Morgan) 、巴克萊 (Barclays) 、匯豐 (HSBC) 等。這些全球最大的銀行在一起研究如何在區塊鏈上建立統一的金融生態[4]。 (2) 在零售業方面, 沃爾瑪已經有110萬件已售出或在售的商品在區塊鏈上運行, 這樣便於該公司追溯商品從出廠、流通到上貨架的整個流程。2014年4月創立的Everledger的目標是, 建立基於區塊鏈的、涵蓋世界上每一顆認證鑽石的註冊表。目前其註冊表已經記錄了220萬顆鑽石的信息。Everledger能夠追蹤寶石從地下被挖掘出來到消費者購買當天的整個溯源流程。從礦工到切割加工者, 再到零售商, 每個鏈條上的每一位參與者, 都在Everledger區塊鏈網絡中保有一個節點[5]。 (3) 在運輸行業, 全球航運巨頭馬士基使用區塊鏈技術來追蹤和轉移海運集裝箱, 並讓它們更加快速地通過海關, 在區塊鏈技術支持下, 用戶可以更加快捷地查找到屬於自己的物品的物流數據[6]。
目前, 關於區塊鏈在農產品質量和安全溯源領域的應用報道較少, 但仍不乏成功的案例。例如國際上大宗農產品交易正在使用區塊鏈技術。2018年我國全球農產品採購量又創新高。其中, 大豆採購中美國大豆公司路易達孚與山東渤海實業有限公司交易, 通過荷蘭國際集團、法國興業銀行進行了資金交易, 採用的正是區塊鏈技術。此項貿易中, 銷售合同、信用證以及各項憑證都在Easy Trading Connect (ETC) 平臺以數字化方式運行, 花在文件及數據處理上的時間壓縮了5倍[7]。
此外, 國內一些大型的農產品生廠加工企業採用區塊鏈技術對其產品進行監管。以文朗潤誠農產品質量安全追溯系統為例, 該企業的農產品從原產地開始包含生產線賦碼、流通領域掃碼、銷售環節掃碼的全流程監控, 同時整個生產工程監控。監控區分為: (1) 種植區域監管, 主要監控種植環境水土情況、視頻監控; (2) 選種管理; (3) 種植管理, 包主要監控灌溉、播種、施肥、用藥等田間作業; (4) 採收過程監管; (5) 加工包裝監管, 主要應用條碼、二維碼、RFID等技術手段[8]; (6) 運輸環節監管, 主要監控倉庫環境、視頻、車輛狀態等、進出庫動態及盤點管理。進入零售環節, 消費者通過農產品上的信息碼進行全流程追溯, 查看過程信息。
1.2 我國農產品質量安全追溯體系應用區塊鏈技術的必要性和基礎條件
區塊鏈技術的應用可以將所有的生產及流通數據全部記錄下來, 消費者就可以全流程瞭解農產品生產及運輸記錄。同時, 區塊鏈技術一旦被應用後, 對數據進行加密和數學算法進行處理, 使得數據安全性大大加強, 數據信息更加透明。利用區塊鏈技術, 可針對農產品從生長到銷售各環節的農產品質量安全數據進行及時採集上傳, 為消費者提供及時的農產品質量安全追溯查詢服務, 為農業主管部門提供有效的農產品質量安全監督管理提供數據支撐[9]。
我國農產品質量安全追溯體系已具備應用區塊鏈的三項基本條件。 (1) 區塊鏈3.0技術的普及與推廣, 提高了其可用性、可操作性、可擴展性。根據肖峰的觀察, 這些技術涉及新的側鏈、子鏈、交叉鏈、分層、切片、分區和其他技術, 且大部分將在2019年成熟, 主要網絡將上線。這些新技術的推出是區塊鏈大規模商業應用的先決條件[10]。因此, 從技術角度來看, 2019年之後, 可以預期區塊鏈技術將在我國將得到大規模商業應用和廣泛推廣。 (2) 我國現有網絡為了在區塊鏈上實現大量的可以用作支付工具、交換媒介、價值尺度、存儲在數字貨幣中的Dapps, 為商業交易開發了大量的應用程序[11]。 (3) 我國為區塊鏈上的數字經濟制定了法律法規, 建設了監管體系, 出臺了網絡安全法、國家電子政務規範等一系列法規及配套規章[12]。
2 我國農產品質量安全追溯體系應用區塊鏈技術設想
2.1 應用構架設想
借鑑區塊鏈的主要技術特點, 如分佈式存儲、分權化管理、共享維護、共識信任、可靠數據庫等, 為解決我國農產品質量問題提供解決方案。
農產品質量安全溯源系統區塊鏈構架, 應參照區塊鏈系統的層次 (數據層、網絡層、契約層、認識層、獎勵層和應用層) 構建 (圖1) 。圍繞農產品質量追溯體系運行規則, 在區塊鏈系統中, 所有節點的權限和義務都是平等的。在加密技術、共享機制和可靠數據的保障下, 可追溯系統參與者在掌握真實信息、相互信任的前提下, 根據業務操作流程完成工作的各個環節。整個系統不設置集中的管理核心, 企業甚至不需要建立服務器, 終端設備等硬件系統, 可大大降低系統建設、管理和協作的成本, 提高信息和數據的完整性和準確性及產業鏈價值[13]。
2.2 實際應用領域設想
1) 可以應用於我國“三農一標”優質農產品的生產、流通及監管環節, 解決困擾農產品高質不高價問題, 提高消費者以及監管者的信息透明性。同時, 還可以避免優質農產品產銷不一致[14]。
2) 可應用於農藥產品流通領域的進貨、銷售、使用3個關鍵環節。如在銷售環節, 生產者或銷售者甲向使用者乙發出交易指令, 銷售及交易記錄在共享網絡中的“區塊”中記錄保存, 並將該事項信息傳輸到網絡的所有成員。在區塊鏈中留下不可修改的事務記錄, 成員可驗證事務的有效性。
圖1 基於區塊鏈技術的農產品質量追溯體系流程示意
3) 在產品分配環節中的應用。生產商或賣方甲向用戶乙下達產品發放指令, 產品分配記錄在網絡的“區塊”中。“區塊”將物料分配信息傳遞給網絡所有成員, 完成物料分配, 然後加入塊鏈, 留下未修改和刪除的物料分配記錄, 每個成員可驗證物料分配的有效性。
4) 在銷售結算環節的應用。生產商或賣方甲向用戶乙下達結算指令, 銷售結算記錄在網絡的“區塊”中。“區塊”將結算數據傳輸到網絡的所有成員, 完成銷售結算, 然後塊連接到塊鏈, 留下不可修改和不可刪除的結算記錄, 成員可驗證結算的有效性[15]。
3 農產品質量安全追溯體系應用區塊鏈技術需要解決的問題
3.1 技術本身需要優化
許多人造的區塊鏈都非常大, 無處不在, 並且高度互聯。然而, 從目前的應用來看, 在區塊鏈的早期階段, 底層技術仍然存在一些限制。目前, 最大的挑戰是吞吐量、延遲時間、容量和帶寬、安全性等[16]。
3.2 技術准入門檻高
區塊鏈技術實際上相當複雜, 涉及密碼學、計算數學、人工智能等多個學科, 現階段交叉領域的一些前沿技術最缺乏信息化人才, 瞭解農產品質量可追溯性和安全, 卻不瞭解信息, 不知道農產品質量安全的可追溯性。區塊鏈作為一種新的計算機範式, 在質量安全溯源領域的應用比工業領域慢了幾倍, 因此進入農產品質量安全溯源領域的門檻很高。目前, 一方面, 很多項目在推進更友好的開發環境和語言, 以便讓普通開發者可以直接上手。另一方面, 也有很多團隊在做相關的技術課程。隨著越來越多的智能合約開發者參與進來, 這個門檻也會逐漸被廣大開發者所接受。
3.3 應用場景需要擴展
目前, 區塊鏈的應用場景大多可分為虛擬貨幣、記錄公證、智能合約、證券、社會事務等, 這些場景與農產品質量安全的可追溯性關係不大, 缺乏符合農村特徵的應用場景。農產品質量安全可追溯性特徵等更接地氣的應用技術。
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