基于區(qū)塊鏈的第三代中藥追溯平臺(tái)構(gòu)建研究△

溫川飆，趙姝婷，陳菊，施明毅，高原

(成都中醫(yī)藥大學(xué)，四川 成都 610075)

基于區(qū)塊鏈的第三代中藥追溯平臺(tái)構(gòu)建研究△

溫川飆，趙姝婷，陳菊，施明毅，高原*

(成都中醫(yī)藥大學(xué)，四川 成都 610075)

本文回顧了中藥追溯技術(shù)發(fā)展的8年歷程，從基本架構(gòu)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)到開(kāi)放平臺(tái)的三個(gè)階段，探討中藥追溯體系當(dāng)前面臨的主要技術(shù)問(wèn)題和解決思路，重點(diǎn)闡述基于區(qū)塊鏈技術(shù)的第三代中藥追溯平臺(tái)的開(kāi)放共享架構(gòu)原理和方法，討論物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)化和接口規(guī)范等關(guān)鍵技術(shù)對(duì)去中心化中藥追溯平臺(tái)構(gòu)建的意義和作用，為新一代中藥追溯體系提供建設(shè)思路。

中藥追溯；區(qū)塊鏈；物聯(lián)網(wǎng)；大數(shù)據(jù)；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

追溯體系是中藥質(zhì)量安全的保障之一，是在傳統(tǒng)質(zhì)量保障手段的基礎(chǔ)上，借助現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)，對(duì)中藥材種植、加工、生產(chǎn)、流通、使用4個(gè)環(huán)節(jié)關(guān)鍵信息進(jìn)行數(shù)字化處理和備案，實(shí)現(xiàn)中藥材“來(lái)源可知、去向可追、質(zhì)量可查、責(zé)任可究”的目的，是近年來(lái)國(guó)家倡導(dǎo)的一項(xiàng)促進(jìn)安全藥、放心藥、有效藥生產(chǎn)和銷(xiāo)售的行業(yè)規(guī)范[1-3]。

圖1 中藥追溯技術(shù)的基本概念

中藥追溯體系如何實(shí)現(xiàn)全流程的數(shù)據(jù)共享、權(quán)限分級(jí)？如何構(gòu)建以云、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈技術(shù)為核心的去中心化的追溯平臺(tái)？如何達(dá)成行業(yè)共識(shí)、共建開(kāi)放、便捷的技術(shù)平臺(tái)？如何確保通過(guò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)中藥材道地性的數(shù)據(jù)化呈現(xiàn)以及有效控制企業(yè)成本等都是當(dāng)前中藥追溯體系構(gòu)建面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。

1 我國(guó)追溯平臺(tái)技術(shù)發(fā)展的8年歷程

自2009年相關(guān)媒體報(bào)道第一代第三方中藥追溯體系構(gòu)建完成，2010年10月在第三屆中醫(yī)藥國(guó)際科技大會(huì)上推出，受到行業(yè)的廣泛關(guān)注。2011年5月25日國(guó)家商務(wù)部、國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局、國(guó)家中醫(yī)藥管理局聯(lián)合批文，2012年國(guó)家下?lián)?億經(jīng)費(fèi)，在四川、河北、廣西、安徽4個(gè)省、近千家企業(yè)、6000多個(gè)商戶(hù)開(kāi)通應(yīng)用試點(diǎn)，中藥追溯體系的建設(shè)與發(fā)展已歷經(jīng)8年的歷程。在此期間，追溯技術(shù)也經(jīng)歷了從基本體系架構(gòu)、應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)到開(kāi)放共享平臺(tái)的三個(gè)階段。見(jiàn)圖2。

圖2 中藥追溯技術(shù)的三個(gè)發(fā)展階段

1.1 第一代系統(tǒng)的4個(gè)方面的效益

一是在國(guó)內(nèi)開(kāi)創(chuàng)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中藥領(lǐng)域應(yīng)用的先河，提供中藥研究領(lǐng)域新思路、新方法；二是基本構(gòu)建了種植、加工、交易、使用的4個(gè)中藥追溯環(huán)節(jié)，中藥飲片、中成藥、藥食同源3條線(xiàn)路和一套溯源編碼的追溯體系；三是該體系有利于中藥材、中藥飲片和中成藥的質(zhì)量控制和企業(yè)誠(chéng)信體系的建立，推進(jìn)了中藥質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)化研究；四是中藥追溯體系推廣應(yīng)用，有利于用藥安全和確保療效，有利于推進(jìn)中藥產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化、國(guó)際化進(jìn)程。

圖3 第一代中藥追溯體系的基本架構(gòu)

第一代追溯體系的主要問(wèn)題：一是行業(yè)整體信息化程度不高，應(yīng)用軟件少，數(shù)據(jù)的來(lái)源不多；二是中藥企業(yè)對(duì)追溯體系的價(jià)值認(rèn)識(shí)還不足，被動(dòng)跟進(jìn)多主動(dòng)建設(shè)少；三是追溯技術(shù)研究深度不夠，導(dǎo)致追溯成本高，行業(yè)接受面臨較大困難。

1.2 第二代中藥追溯體系重點(diǎn)在基于產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化的應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

主要的研發(fā)機(jī)構(gòu)和企業(yè)依據(jù)中藥資源(GAP)-生產(chǎn)加工(GMP)-流通、使用(GSP)中藥產(chǎn)業(yè)的數(shù)字技術(shù)路線(xiàn)圖，逐一完成中藥種植GAP管理系統(tǒng)、中藥資源數(shù)字化平臺(tái)、道地中藥材種植管理系統(tǒng)、中藥飲片鑒定系統(tǒng)、中藥飲片管理GMP系統(tǒng)、中藥湯劑配送服務(wù)系統(tǒng)、中藥企業(yè)評(píng)估系統(tǒng)、中藥追溯監(jiān)管系統(tǒng)等應(yīng)用領(lǐng)域的軟件開(kāi)發(fā)。

圖4 第二代中藥追溯產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用軟件的深度開(kāi)發(fā)

第二階段中藥追溯體系的應(yīng)用在全國(guó)進(jìn)行了推廣，僅流通領(lǐng)域國(guó)家就先后投資5個(gè)億，在全國(guó)17個(gè)中藥材交易市場(chǎng)推動(dòng)中藥追溯系統(tǒng)的全覆蓋。截止2016年底，中藥追溯體系已在全國(guó)18個(gè)省、市進(jìn)行了實(shí)施推廣[4-5]。期間產(chǎn)生各種中藥追溯相關(guān)的專(zhuān)利14個(gè)，軟件著作權(quán)33個(gè)，取得國(guó)家級(jí)火炬計(jì)劃產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目證書(shū)，相關(guān)研究論文逐漸豐富。

圖5 第二代中藥追溯體系的應(yīng)用推廣情況

第二代中藥追溯系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題：一是中藥材種植加工方式多，藥材種植和加工方式多樣化，一套追溯系統(tǒng)很難滿(mǎn)足所有藥材品種的追溯需求，導(dǎo)致各個(gè)企業(yè)使用的管理和追溯系統(tǒng)多樣化；二是產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)復(fù)雜，藥材從種植到進(jìn)入消費(fèi)者口中，中間環(huán)節(jié)多，各個(gè)環(huán)節(jié)擁有各自的管理模式，涉及的系統(tǒng)多，導(dǎo)致市面上的管理和溯源系統(tǒng)多樣化；三是追溯信息孤島化，種植、加工、流通等各個(gè)環(huán)節(jié)的追溯信息只存在于各自的系統(tǒng)中，無(wú)法共享互通。

2 “去中心化”的第三代追溯服務(wù)平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)

2.1 第三代中藥追溯平臺(tái)構(gòu)建的原理和方法

針對(duì)前兩代追溯技術(shù)發(fā)展的問(wèn)題，第三代中藥追溯平臺(tái)的構(gòu)建，按照“去中心化”的思路和原理建立數(shù)據(jù)交換規(guī)范，基于云平臺(tái)的開(kāi)放模式接納各級(jí)各類(lèi)企業(yè)追溯系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和互聯(lián)互通；提供追溯品種的大數(shù)據(jù)畫(huà)像、企業(yè)誠(chéng)信動(dòng)態(tài)評(píng)估、追溯物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備、交易生產(chǎn)消費(fèi)決策支持服務(wù)等應(yīng)用功能；采用“區(qū)塊鏈”技術(shù)和方法重構(gòu)平臺(tái)，讓溯源的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分享更加迅捷和透明，提高安全性和信用生態(tài)圈。

圖6 第二代和第三代中藥追溯體系的體系架構(gòu)對(duì)比

2.2 第三代追溯技術(shù)數(shù)據(jù)共享和兼容企業(yè)追溯系統(tǒng)的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)

首先第三代中藥追溯平臺(tái)產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)追溯無(wú)需更換現(xiàn)有管理系統(tǒng)或者溯源系統(tǒng)，只需通過(guò)平臺(tái)接口接入，即可完成各自環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)共享和其余環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)查詢(xún)；其次各個(gè)企業(yè)系統(tǒng)可通過(guò)平臺(tái)開(kāi)放接口上傳和獲取追溯關(guān)鍵數(shù)據(jù)，補(bǔ)充完善各自系統(tǒng)缺少的關(guān)鍵數(shù)據(jù)；第三為各個(gè)孤島化的系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享與交互的開(kāi)放性平臺(tái)，為信息查詢(xún)者提供統(tǒng)一的全產(chǎn)業(yè)鏈信息查詢(xún)?nèi)肟凇?/p>

2.3 接口交換規(guī)范是第三代中藥追溯平臺(tái)互聯(lián)互通數(shù)據(jù)共享的關(guān)鍵

一是基于Open API的開(kāi)放性的接口，提供多種查詢(xún)接口，外部系統(tǒng)可快速接入。開(kāi)放性平臺(tái)要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)的互通互享，關(guān)鍵在接口標(biāo)準(zhǔn)的建立：一是建立基于Http標(biāo)準(zhǔn)的webservice接口和基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的OAuth2.0授權(quán)協(xié)議，數(shù)據(jù)交換格式提供開(kāi)放的xml和json標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)化互通的難度和降低數(shù)據(jù)交互的成本；二是采用標(biāo)準(zhǔn)編碼提高兼容性，藥品編碼采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 31774-2015、GB/T 31775-2015。支持多種飲片生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)：內(nèi)置藥典標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)自建標(biāo)準(zhǔn)，提高平臺(tái)的兼容性。

3 運(yùn)用大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)提升第三代中藥追溯平臺(tái)的服務(wù)功能

第三代中藥追溯平臺(tái)提供大數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)分析，完成品種畫(huà)像、企業(yè)畫(huà)像，提供品牌支撐，提高平臺(tái)服務(wù)能力；利用物聯(lián)網(wǎng)解決第三代中藥追溯平臺(tái)的便捷性問(wèn)題，基于云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳與處理機(jī)制；支持微信等主流移動(dòng)端信息下發(fā)，增加平臺(tái)工作效率。

3.1 追溯動(dòng)態(tài)大數(shù)據(jù)分析服務(wù)，提供品種和企業(yè)數(shù)據(jù)畫(huà)像，提升品牌價(jià)值

第三代中藥追溯平臺(tái)提供大數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)分析，中藥追溯各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)功能統(tǒng)計(jì)分析，一方面建立更加高效的中藥生產(chǎn)、銷(xiāo)售、使用的一體化模式，提升中藥材質(zhì)量，增產(chǎn)增效；另一方面建立信息化管理模式，為數(shù)據(jù)智能應(yīng)用打造的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，提供集數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)分析平臺(tái)、數(shù)據(jù)查詢(xún)中心于一體的品牌價(jià)值服務(wù)。

利用數(shù)據(jù)快速分析目標(biāo)企業(yè)或品種對(duì)象，通過(guò)數(shù)據(jù)清洗、關(guān)聯(lián)，統(tǒng)計(jì)分析，規(guī)則推導(dǎo)，乃至建模預(yù)測(cè)，完善其自然屬性、行為特質(zhì)、客戶(hù)價(jià)值等諸多標(biāo)簽，基于GIS采用高度智能化算法進(jìn)行企業(yè)誠(chéng)信評(píng)估。提升中藥全產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)流程管理效率，減少資源浪費(fèi)，最終實(shí)現(xiàn)中藥材道地性質(zhì)的數(shù)據(jù)化表述。

3.2 應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)解決第三代中藥追溯平臺(tái)的便捷性問(wèn)題

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，工業(yè)4.0在中藥生產(chǎn)和制藥領(lǐng)域的拓展，增加數(shù)據(jù)來(lái)源的機(jī)器化，實(shí)現(xiàn)中藥追溯數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集已經(jīng)成為可能?？陀^(guān)化的數(shù)據(jù)采集，對(duì)具體種植、加工、流通環(huán)節(jié)涉及的種質(zhì)、肥料、光照、工藝、交易等進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集，利用物聯(lián)網(wǎng)硬件控制追溯成本。同時(shí)，第三代追溯云計(jì)算平臺(tái)將提供多終端應(yīng)用，涵蓋PC端、手機(jī)APP、微信端、平板、一體機(jī)等多終端的操作應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集多樣性，支持?jǐn)?shù)據(jù)excel批量導(dǎo)入，支持從第三方開(kāi)發(fā)平臺(tái)接口抓取數(shù)據(jù)。

4 區(qū)塊鏈技術(shù)解決信息安全難題，建立第三代中藥追溯平臺(tái)的誠(chéng)信生態(tài)圈

通過(guò)區(qū)塊鏈共享加密和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)本身公開(kāi)透明的特性，通過(guò)區(qū)塊鏈+防偽編碼的方案，擯棄由于人為因素造成的數(shù)據(jù)源虛假，基于區(qū)塊鏈的分布式架構(gòu)，全網(wǎng)安全監(jiān)控體系、oAuth的身份認(rèn)證機(jī)制，保障平臺(tái)安全性。讓每個(gè)追溯體系中的關(guān)鍵時(shí)間、物品和人的行為參與都可在線(xiàn)查詢(xún)，多點(diǎn)備份，在降低網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中的信息不對(duì)稱(chēng)的同時(shí)，降低信任風(fēng)險(xiǎn)，從而在生態(tài)閉環(huán)的環(huán)境下，逐步構(gòu)建基于云平臺(tái)的中藥行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的價(jià)值物聯(lián)網(wǎng)和信任經(jīng)濟(jì)[5-6]。第三代中藥追溯平臺(tái)主要構(gòu)建以下區(qū)塊鏈功能。

4.1 區(qū)塊鏈交易數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)追溯數(shù)據(jù)不可篡改、不可逆

在區(qū)塊鏈分布式節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)從生成到變化成長(zhǎng)的整個(gè)生命歷程都會(huì)被持續(xù)加密記錄下來(lái)，在追溯平臺(tái)區(qū)塊鏈系統(tǒng)生態(tài)中，所有成員將同時(shí)獲得交易記錄的備份。相對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)加密技術(shù)，區(qū)塊鏈提供更高的數(shù)據(jù)質(zhì)量和可信度，從而實(shí)現(xiàn)第三代中藥追溯平臺(tái)數(shù)據(jù)不丟失、不泄露、公開(kāi)追溯且天然容災(zāi)。

4.2 結(jié)合線(xiàn)上區(qū)塊鏈技術(shù)與線(xiàn)下硬件防偽的中藥追溯智能標(biāo)簽

通過(guò)區(qū)塊鏈+防偽標(biāo)簽+物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的方案，確保產(chǎn)品信息難以復(fù)制、難以仿制、難以回收，幫助企業(yè)建立商品的唯一標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控審核商品身份、商品動(dòng)態(tài)、商品流。平臺(tái)還能為企業(yè)和個(gè)人提供數(shù)字身份認(rèn)證，提供安全、不可篡改的身份認(rèn)證，防止用戶(hù)身份信息竊取、網(wǎng)絡(luò)攻擊的安全隱患，同時(shí)保護(hù)用戶(hù)信息隱私，建立更加誠(chéng)信的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

4.3 建立區(qū)塊鏈?zhǔn)跈?quán)自動(dòng)完成交易的電子合約

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的線(xiàn)上電子簽約產(chǎn)品，簽約過(guò)程中雙方使用符合電子簽名法的CA證書(shū)進(jìn)行電子簽名，簽約過(guò)程一旦通過(guò)，合同內(nèi)容和條款在預(yù)定時(shí)間節(jié)點(diǎn)由平臺(tái)流程控制自動(dòng)執(zhí)行，合約可靠有效不可篡改、不可抵賴(lài)，從而有效保護(hù)平臺(tái)中簽約各方的合法權(quán)益，形成行業(yè)交易的良性循環(huán)和高度誠(chéng)信的生態(tài)圈。

5 結(jié)語(yǔ)

中藥追溯體系是“互聯(lián)網(wǎng)+中藥”的產(chǎn)物，它所具有的新技術(shù)對(duì)行業(yè)發(fā)展推動(dòng)作用已經(jīng)逐步形成行業(yè)共識(shí)。追溯平臺(tái)應(yīng)用前景廣闊，特別是第三代中藥追溯平臺(tái)在接口規(guī)范的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)共享，多種企業(yè)追溯系統(tǒng)的兼容；物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)在有效成本控制的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)提供企業(yè)品種以及品牌保護(hù)的功能和服務(wù)；基于區(qū)塊鏈的安全和誠(chéng)信機(jī)制形成良性循環(huán)的誠(chéng)信生態(tài)圈，對(duì)中藥行業(yè)的健康發(fā)展意義重大。當(dāng)然也要充分地認(rèn)識(shí)到新技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，必然會(huì)經(jīng)歷各種不成熟、沖突和陣痛，需要中藥和互聯(lián)網(wǎng)同仁共同努力，合理充分地應(yīng)用新技術(shù)，不斷磨合成為行業(yè)的發(fā)展新模式。

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ResearchforPlatformConstructionoftheThirdGenerationofTraceabilityforTCMBasedontheBlockchain

WENChuanbiao,ZHAOShuting,CHENJu,SHIMingyi,GAOYuan*

(ChengduUniversityofTraditionalChineseMedicine,Chengdu,Sichuan610075，China)

This paper reviews the development of traceability technology for Traditional Chinese Medicine(TCM)backing 8 years，from the stage of the basic architecture，application development to the open platform，to explore the main technical problems of traceability system for TCM facing and solutions，focusing on the blockchain technology of the third-generation TCM traceability platform of open architecture based on the principle and method of sharing.Finally the paper discuss the key technologies，such as the Internet of things，big data，standardization and interface specification，make great significance and function to the construction of the decentralized traceability platform for TCM，which will provide the construction ideas for the new generation of traceability system for TCM.

Traceability for TCM；Blockchain；Internet of Things；Big Data；Standard Specification

四川省科技廳重大產(chǎn)業(yè)專(zhuān)項(xiàng)(2014SZ0133)；橫向課題

*

高原，講師，研究方向：中醫(yī)藥信息化；Tel:(028)87784425，E-mail:14551022@qq.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2017.11.003

2017-11-07)