建设农产品安全可溯源系统, 实现全流程可感知、源头可溯源、风险可预警, 对提高我国农产品质量安全管理水平、防止农产品安全事故发生、保障市场供应、促进我国农产品产业健康发展具有重要意义。我国幅员辽阔, 在农业产业化过程中, 生产地与消费地距离过长, 消费者对生产者如何进行生产的数据无法及时了解, 因经营主体多、市场分散难以集中管理和操作, 综合数据和全产业链信息汇集困难, 难以建立行业各方之间的信任关系等原因, 现有农产品质量安全管理暨追溯体系尚不能做到将农产品的生产、流通、检测、仓储及销售等全流程信息记录并保存下来, 确保溯源信息的真实可靠保证安全[1]。
区块链技术是继移动互联网、云计算、大数据等新技术之后的发展最迅猛的信息化技术, 在金融、医疗、支付、商品交换、商品物流、海关、政府服务等多个领域得到了长足的发展。它能够整合并自动化人机交互和机机交互 (M2M) , 还可以推动物联网环境下的通讯支付网络[2]。区块链的核心思想就是在网络上建立一个“公共账本”, 确保记录的核心内容不可篡改[3]。区块链也是一种协调机制, 通过信用、证据和补偿奖励追逐模式来鼓励参与方协作, 而不必担心因未曾建立传统信任关系而带来不良后果。利用其具有的去中心化、去信任化、拓展性、开放性和不可篡改等高度安全可靠的特性, 将区块链技术应用于农产品质量安全追溯体系中具有其可行性和可操作性。
1 区块链技术应用于农产品质量安全追溯体系的可行性
1.1 区块链技术应用于产品追溯过程的成功案例
区块链概念的提出始于20世纪90年代, 国外自2013年开始研发区块链应用技术, 百度指数显示, 自2015年开始, 区块链关注度在我国获得暴发式增长。 (1) 在金融方面, 2015年12月, 金融创新公司R3宣布, 加入其区块链联盟的银行已逾40家, 名单中不乏国际金融巨型企业, 如瑞银 (UBS) 、高盛 (Goldman Sachs) 、JP摩根 (J.P.Morgan) 、巴克莱 (Barclays) 、汇丰 (HSBC) 等。这些全球最大的银行在一起研究如何在区块链上建立统一的金融生态[4]。 (2) 在零售业方面, 沃尔玛已经有110万件已售出或在售的商品在区块链上运行, 这样便于该公司追溯商品从出厂、流通到上货架的整个流程。2014年4月创立的Everledger的目标是, 建立基于区块链的、涵盖世界上每一颗认证钻石的注册表。目前其注册表已经记录了220万颗钻石的信息。Everledger能够追踪宝石从地下被挖掘出来到消费者购买当天的整个溯源流程。从矿工到切割加工者, 再到零售商, 每个链条上的每一位参与者, 都在Everledger区块链网络中保有一个节点[5]。 (3) 在运输行业, 全球航运巨头马士基使用区块链技术来追踪和转移海运集装箱, 并让它们更加快速地通过海关, 在区块链技术支持下, 用户可以更加快捷地查找到属于自己的物品的物流数据[6]。
目前, 关于区块链在农产品质量和安全溯源领域的应用报道较少, 但仍不乏成功的案例。例如国际上大宗农产品交易正在使用区块链技术。2018年我国全球农产品采购量又创新高。其中, 大豆采购中美国大豆公司路易达孚与山东渤海实业有限公司交易, 通过荷兰国际集团、法国兴业银行进行了资金交易, 采用的正是区块链技术。此项贸易中, 销售合同、信用证以及各项凭证都在Easy Trading Connect (ETC) 平台以数字化方式运行, 花在文件及数据处理上的时间压缩了5倍[7]。
此外, 国内一些大型的农产品生厂加工企业采用区块链技术对其产品进行监管。以文朗润诚农产品质量安全追溯系统为例, 该企业的农产品从原产地开始包含生产线赋码、流通领域扫码、销售环节扫码的全流程监控, 同时整个生产工程监控。监控区分为: (1) 种植区域监管, 主要监控种植环境水土情况、视频监控; (2) 选种管理; (3) 种植管理, 包主要监控灌溉、播种、施肥、用药等田间作业; (4) 采收过程监管; (5) 加工包装监管, 主要应用条码、二维码、RFID等技术手段[8]; (6) 运输环节监管, 主要监控仓库环境、视频、车辆状态等、进出库动态及盘点管理。进入零售环节, 消费者通过农产品上的信息码进行全流程追溯, 查看过程信息。
1.2 我国农产品质量安全追溯体系应用区块链技术的必要性和基础条件
区块链技术的应用可以将所有的生产及流通数据全部记录下来, 消费者就可以全流程了解农产品生产及运输记录。同时, 区块链技术一旦被应用后, 对数据进行加密和数学算法进行处理, 使得数据安全性大大加强, 数据信息更加透明。利用区块链技术, 可针对农产品从生长到销售各环节的农产品质量安全数据进行及时采集上传, 为消费者提供及时的农产品质量安全追溯查询服务, 为农业主管部门提供有效的农产品质量安全监督管理提供数据支撑[9]。
我国农产品质量安全追溯体系已具备应用区块链的三项基本条件。 (1) 区块链3.0技术的普及与推广, 提高了其可用性、可操作性、可扩展性。根据肖峰的观察, 这些技术涉及新的侧链、子链、交叉链、分层、切片、分区和其他技术, 且大部分将在2019年成熟, 主要网络将上线。这些新技术的推出是区块链大规模商业应用的先决条件[10]。因此, 从技术角度来看, 2019年之后, 可以预期区块链技术将在我国将得到大规模商业应用和广泛推广。 (2) 我国现有网络为了在区块链上实现大量的可以用作支付工具、交换媒介、价值尺度、存储在数字货币中的Dapps, 为商业交易开发了大量的应用程序[11]。 (3) 我国为区块链上的数字经济制定了法律法规, 建设了监管体系, 出台了网络安全法、国家电子政务规范等一系列法规及配套规章[12]。
2 我国农产品质量安全追溯体系应用区块链技术设想
2.1 应用构架设想
借鉴区块链的主要技术特点, 如分布式存储、分权化管理、共享维护、共识信任、可靠数据库等, 为解决我国农产品质量问题提供解决方案。
农产品质量安全溯源系统区块链构架, 应参照区块链系统的层次 (数据层、网络层、契约层、认识层、奖励层和应用层) 构建 (图1) 。围绕农产品质量追溯体系运行规则, 在区块链系统中, 所有节点的权限和义务都是平等的。在加密技术、共享机制和可靠数据的保障下, 可追溯系统参与者在掌握真实信息、相互信任的前提下, 根据业务操作流程完成工作的各个环节。整个系统不设置集中的管理核心, 企业甚至不需要建立服务器, 终端设备等硬件系统, 可大大降低系统建设、管理和协作的成本, 提高信息和数据的完整性和准确性及产业链价值[13]。
2.2 实际应用领域设想
1) 可以应用于我国“三农一标”优质农产品的生产、流通及监管环节, 解决困扰农产品高质不高价问题, 提高消费者以及监管者的信息透明性。同时, 还可以避免优质农产品产销不一致[14]。
2) 可应用于农药产品流通领域的进货、销售、使用3个关键环节。如在销售环节, 生产者或销售者甲向使用者乙发出交易指令, 销售及交易记录在共享网络中的“区块”中记录保存, 并将该事项信息传输到网络的所有成员。在区块链中留下不可修改的事务记录, 成员可验证事务的有效性。
图1 基于区块链技术的农产品质量追溯体系流程示意
3) 在产品分配环节中的应用。生产商或卖方甲向用户乙下达产品发放指令, 产品分配记录在网络的“区块”中。“区块”将物料分配信息传递给网络所有成员, 完成物料分配, 然后加入块链, 留下未修改和删除的物料分配记录, 每个成员可验证物料分配的有效性。
4) 在销售结算环节的应用。生产商或卖方甲向用户乙下达结算指令, 销售结算记录在网络的“区块”中。“区块”将结算数据传输到网络的所有成员, 完成销售结算, 然后块连接到块链, 留下不可修改和不可删除的结算记录, 成员可验证结算的有效性[15]。
3 农产品质量安全追溯体系应用区块链技术需要解决的问题
3.1 技术本身需要优化
许多人造的区块链都非常大, 无处不在, 并且高度互联。然而, 从目前的应用来看, 在区块链的早期阶段, 底层技术仍然存在一些限制。目前, 最大的挑战是吞吐量、延迟时间、容量和带宽、安全性等[16]。
3.2 技术准入门槛高
区块链技术实际上相当复杂, 涉及密码学、计算数学、人工智能等多个学科, 现阶段交叉领域的一些前沿技术最缺乏信息化人才, 了解农产品质量可追溯性和安全, 却不了解信息, 不知道农产品质量安全的可追溯性。区块链作为一种新的计算机范式, 在质量安全溯源领域的应用比工业领域慢了几倍, 因此进入农产品质量安全溯源领域的门槛很高。目前, 一方面, 很多项目在推进更友好的开发环境和语言, 以便让普通开发者可以直接上手。另一方面, 也有很多团队在做相关的技术课程。随着越来越多的智能合约开发者参与进来, 这个门槛也会逐渐被广大开发者所接受。
3.3 应用场景需要扩展
目前, 区块链的应用场景大多可分为虚拟货币、记录公证、智能合约、证券、社会事务等, 这些场景与农产品质量安全的可追溯性关系不大, 缺乏符合农村特征的应用场景。农产品质量安全可追溯性特征等更接地气的应用技术。
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