區(qū)塊鏈技術(shù)在食品安全信用體系建設(shè)中的應(yīng)用

王晶 曾水英 郭建偉 劉鋼

摘? ?要：近年來(lái)，食品安全案件屢次發(fā)生，亟需建設(shè)安全、可信、透明的食品安全信用體系來(lái)加強(qiáng)對(duì)食品產(chǎn)業(yè)鏈的監(jiān)管，提高食品安全水平，保障國(guó)民飲食健康，而目前的食品安全信用體系主要面臨著信用信息記錄不完整、信息安全不對(duì)稱(chēng)、信用評(píng)級(jí)中心化等問(wèn)題。區(qū)塊鏈技術(shù)具有分布式記賬、不可篡改與隱私保護(hù)、去中心化的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)食品供應(yīng)鏈和食品安全信用體系的分析，構(gòu)建基于聯(lián)盟鏈技術(shù)的食品安全信用系統(tǒng)的模型，可以針對(duì)性地解決目前食品信用體系中面臨的問(wèn)題，提高食品安全信用的效率和透明度。文章對(duì)此進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈;食品安全信用;食品供應(yīng)鏈

食品安全事件頻發(fā)的根源之一是食品生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者的誠(chéng)信缺失，來(lái)自生產(chǎn)者、政府機(jī)構(gòu)、消費(fèi)者之間的信息不對(duì)稱(chēng)，致使交易雙方信任出現(xiàn)問(wèn)題，是食品安全的核心問(wèn)題之一。為此，必須加快建設(shè)食品安全領(lǐng)域的社會(huì)信用體系。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需要發(fā)揮現(xiàn)代信息化技術(shù)在食品安全信用體系中的作用，提高食品安全信用信息的透明度，讓生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、銷(xiāo)售和消費(fèi)產(chǎn)業(yè)鏈上的每一個(gè)利益相關(guān)者都能了解食品安全中的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的可持續(xù)、良性發(fā)展。

1? ? 食品供應(yīng)鏈與食品安全信用體系

食品安全應(yīng)用是指食品在生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸和銷(xiāo)售的過(guò)程，不同相關(guān)利益攸關(guān)者之間制訂了明確的或是隱性的契約。該契約反映了不同相關(guān)利益攸關(guān)者之間食品安全訴求和食品安全承諾。

從概念可以分析出食品供應(yīng)鏈主要環(huán)節(jié)包括生產(chǎn)環(huán)節(jié)、加工、流通、消費(fèi)等，環(huán)節(jié)中的食品生產(chǎn)商、加工商、分銷(xiāo)商、經(jīng)營(yíng)者和消費(fèi)者形成互不認(rèn)識(shí)的利益相關(guān)者，在過(guò)程中追求自身利益最大化。依靠各種政策制度、法律法規(guī)、宗教、價(jià)值觀、風(fēng)俗、商業(yè)慣例等形成市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下的經(jīng)濟(jì)關(guān)系，完成食品交易。確保市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)公平、公正運(yùn)行的前提是信息完整，而現(xiàn)實(shí)的食品供應(yīng)鏈中信息不完全是常態(tài)，就會(huì)導(dǎo)致各種食品安全的問(wèn)題產(chǎn)生，完善、有效的食品安全信用體系是解決食品安全經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的重要措施，主要包括建立全生命周期的食品安全追溯、企業(yè)征信、建立信用檔案、評(píng)價(jià)信用等級(jí)、披露食品安全事件或信用等級(jí)、聯(lián)合獎(jiǎng)懲相關(guān)企業(yè)，如圖1所示。

2? ? 食品安全信用體系的進(jìn)展情況

十多年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些專(zhuān)家學(xué)者主要從政策制度、理論、信息化系統(tǒng)和工程實(shí)踐等方面對(duì)食品安全信用體系相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了研究與探索。

2.1? 政策制度

自2004年以來(lái)，國(guó)務(wù)院、政府職能部門(mén)陸續(xù)出臺(tái)了食品安全信用體系建設(shè)方面的法律法規(guī)、規(guī)章制度、指導(dǎo)意見(jiàn)，逐步加強(qiáng)充實(shí)食品安全信用體系的建設(shè)。

2004年4月7日，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局發(fā)文《關(guān)于加快食品安全信用體系建設(shè)的若干指導(dǎo)意見(jiàn)》（公文），涉及信用管理體制、信用標(biāo)準(zhǔn)制度、信用獎(jiǎng)懲制度;2009年6月1日，全國(guó)人大發(fā)文《中華人民共和國(guó)食品安全法》（法律），涉及信用檔案的建立;2009年7月20日，國(guó)務(wù)院發(fā)文《中華人民共和國(guó)食品安全法實(shí)施條例》（行政法規(guī)），涉及食品行業(yè)信用體系建設(shè)主體的確定;2009年12月，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局發(fā)文《食品工業(yè)企業(yè)誠(chéng)信體系建設(shè)工作指導(dǎo)意見(jiàn)》（公文），涉及企業(yè)誠(chéng)信文化建設(shè)、誠(chéng)信信息征信和披露體制建設(shè);2010年5月1日，衛(wèi)生部發(fā)文《餐飲服務(wù)食品安全監(jiān)督管理辦法》（部門(mén)規(guī)章），涉及信用檔案的建立;2011年12月14日，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局發(fā)文《餐飲服務(wù)單位食品安全監(jiān)管信用信息管理?xiàng)l例》（部門(mén)規(guī)章），涉及餐飲服務(wù)食品安全信用體系建設(shè);2014年7月23日，國(guó)務(wù)院發(fā)文《企業(yè)信息公示暫行條例》（行政法規(guī)），涉及企業(yè)信息公示;2015年11月，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局發(fā)文《關(guān)于推進(jìn)食品藥品安全信用體系建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)》（公文），涉及信用信息目錄及管理制度、建立食品安全信用信息數(shù)據(jù)庫(kù);2016年4月1日，國(guó)家工商行政管理總局發(fā)文《嚴(yán)重違法失信企業(yè)名單管理暫行辦法》（部門(mén)規(guī)章），涉及建立“黑名單”制度;2016年5月，國(guó)務(wù)院發(fā)文《關(guān)于建立完善守信聯(lián)合激勵(lì)和失信聯(lián)合懲戒制度加快推進(jìn)社會(huì)誠(chéng)信建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》（公文），涉及對(duì)食品藥品等重點(diǎn)領(lǐng)域和嚴(yán)重失信行為實(shí)施聯(lián)合懲戒;2016年8月，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局發(fā)文《食品安全信用信息管理辦法》（公文），涉及食品安全信用信息包含的內(nèi)容。

2.2? 理論研究

白鳳梅等[1]提出，建立食品安全的信息體系是建設(shè)信用體系的基礎(chǔ)和核心，主要包括信用主體、信用活動(dòng)、信用制度3個(gè)方面內(nèi)容，信用環(huán)境的成熟和法律制度的健全也至關(guān)重要。

汪普慶等[2]提出，促進(jìn)生態(tài)經(jīng)濟(jì)社會(huì)健康持續(xù)發(fā)展，保障食品安全和，有效的治本之策就是加快建設(shè)食品安全信用體系，才能消除食品行業(yè)中的信用危機(jī)。

吳雪園[3]立足于石家莊市，對(duì)食品安全信用評(píng)估模型的構(gòu)建進(jìn)行了調(diào)查研究，搭建了引起食品安全信用問(wèn)題變化因素的三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并測(cè)試了該評(píng)價(jià)指標(biāo)運(yùn)行的有效性和可靠性。

陳濤[4]提出食品安全信用體系框架，主要包括工作機(jī)制、文本體系、管理體系、信息征集和披露、評(píng)價(jià)體系、自律機(jī)制、宣傳和文化建設(shè)、獎(jiǎng)懲機(jī)制8個(gè)方面的內(nèi)容。

2.3? 信息化系統(tǒng)

孫志國(guó)等[5]提出了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的食品安全溯源體系，解決政府、生產(chǎn)者、消費(fèi)者之間信息不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題。

趙磊等[6]從信息生態(tài)視角出發(fā)，對(duì)功能設(shè)計(jì)和信息鏈流程再造，并結(jié)合區(qū)塊鏈原理給出一種理論框架模型。

曾小青等[7]通過(guò)探討食品追溯關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)，采用聯(lián)盟鏈模式和超級(jí)賬本平臺(tái)，建立了物聯(lián)網(wǎng)加區(qū)塊鏈的食品安全追溯系統(tǒng)。

周清潔等[8]從信息不對(duì)稱(chēng)角度，分析食品風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的根源，探究區(qū)塊鏈技術(shù)在食品安全的社會(huì)共治體系中運(yùn)用。

2.4? 工程實(shí)踐

2016年9月，沃爾瑪、清華大學(xué)和IBM聯(lián)合展開(kāi)運(yùn)用區(qū)塊鏈進(jìn)行食品區(qū)塊鏈追溯的科研項(xiàng)目，在美國(guó)以芒果為試點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)以豬肉為試點(diǎn)[9]。

2017年12月，中國(guó)首個(gè)安全食品區(qū)塊鏈溯源聯(lián)盟成立，旨在通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)一步加強(qiáng)食品追蹤、可追溯和安全性的合作[10]。實(shí)踐結(jié)果表明技術(shù)上具有可行性，但大范圍應(yīng)用仍受追溯信息質(zhì)量、主體參與意愿和技術(shù)開(kāi)發(fā)成本等束縛。

從以上的文獻(xiàn)綜述發(fā)現(xiàn)，學(xué)者和工程實(shí)踐者們?cè)谀骋粋€(gè)方面對(duì)食品安全進(jìn)行了理論與實(shí)踐研究，但是在利用信息化手段和方法，把食品供應(yīng)鏈與食品安全信用體系結(jié)合在一起解決食品安全中由于信息不對(duì)稱(chēng)而造成的信用問(wèn)題還沒(méi)根本解決。

為此，在研究食品供應(yīng)鏈和食品安全信用體系理論基本上，利用區(qū)塊鏈原理和信息化技術(shù)方法，進(jìn)行了食品安全信用信息化平臺(tái)設(shè)計(jì)，融合了食品供應(yīng)鏈追溯與食品安全信用體系，有利于解決食品安全中信息不對(duì)稱(chēng)而造成的食品安全問(wèn)題。

3? ? 區(qū)塊鏈技術(shù)在食品安全信用體系建設(shè)中的應(yīng)用

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N去中心化的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，具有去中心、不可篡改、無(wú)需信任、集體維護(hù)可編程等特點(diǎn)。區(qū)塊鏈能讓互不相識(shí)沒(méi)有信任基礎(chǔ)的人建立信任，低成本、高效率地解決食品安全領(lǐng)域存在的信息不對(duì)稱(chēng)導(dǎo)致的信任問(wèn)題。

3.1? 區(qū)塊鏈的基本概念和特征

區(qū)塊鏈起源于比特幣，于2008年在中本聰?shù)陌灼?shū)中提出，是分布式系統(tǒng)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、共識(shí)算法、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)的組合創(chuàng)新應(yīng)用模式。具有以下特點(diǎn)：

（1）去中心化，基于P2P模式，區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的驗(yàn)證、記賬、存儲(chǔ)、維護(hù)和傳輸?shù)冗^(guò)程采用數(shù)學(xué)方法而不是中心機(jī)構(gòu)來(lái)建立節(jié)點(diǎn)間的信任關(guān)系，從而形成去中心化的、可信任的分布式系統(tǒng)。

（2）不可篡改，采用非對(duì)稱(chēng)密碼學(xué)原理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，通過(guò)共識(shí)算法保證數(shù)據(jù)不可篡改和不可偽造。

（3）無(wú)需信任，節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)交換使用公開(kāi)透明的算法，全部客戶(hù)端節(jié)點(diǎn)之間可以在信任的環(huán)境下開(kāi)展數(shù)據(jù)的交換，整個(gè)交易不需要人的信用等級(jí)，完全依賴(lài)于機(jī)器的信任，人為的干預(yù)活動(dòng)不起作用。

（4）集體維護(hù)，通過(guò)共識(shí)算法機(jī)制來(lái)選擇特定的節(jié)點(diǎn)加入到區(qū)塊鏈中，采用激勵(lì)算法來(lái)保證分布式中所有節(jié)點(diǎn)均可以參與數(shù)據(jù)區(qū)塊的交易驗(yàn)證過(guò)程。

（5）可編程，提供靈活的腳本代碼系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)靈活的交易控制，是實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈系統(tǒng)靈活編程和操作數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，支持用戶(hù)創(chuàng)建高級(jí)的智能合約或其他去中心化的應(yīng)用。

3.2? 區(qū)塊鏈的類(lèi)型

區(qū)塊鏈根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景、用戶(hù)需求和節(jié)點(diǎn)參與方式的不同主要包括3種類(lèi)型：公有鏈、私有鏈、聯(lián)盟鏈。

（1）公有鏈，是完全開(kāi)放的區(qū)塊鏈，任何人都能作為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)參與維護(hù)工作，節(jié)點(diǎn)之間互聯(lián)互通是扁平化的，網(wǎng)絡(luò)中不存在任何中心化的服務(wù)端節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以參與鏈上數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)交易和共識(shí)達(dá)成。

（2）私有鏈，各節(jié)點(diǎn)的寫(xiě)入權(quán)限掌握在一個(gè)組織內(nèi)部，而讀取權(quán)限可依據(jù)具體情況選擇性地對(duì)外開(kāi)放。節(jié)點(diǎn)間高度信任，不需要每個(gè)節(jié)點(diǎn)都來(lái)驗(yàn)證交易。

（3）聯(lián)盟鏈，不是完全去中心化的，是一種多中心化或者部分中心化的，通過(guò)授權(quán)后才能加入與退出，共識(shí)過(guò)程受某些指定節(jié)點(diǎn)的控制，各機(jī)構(gòu)或組織組成利益相關(guān)的聯(lián)盟，共同維護(hù)區(qū)塊鏈的運(yùn)行。

3.3? 區(qū)塊鏈在食品安全信用體系建設(shè)的應(yīng)用模式

從區(qū)塊鏈的概念和特點(diǎn)來(lái)看，食品安全信用體系建設(shè)中要解決的問(wèn)題，區(qū)塊鏈有比較好的解決方案。根據(jù)目前的食品安全信用體系建設(shè)情況和區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展情況，得出主要有3種應(yīng)用模式。

（1）分散式，從業(yè)務(wù)場(chǎng)景上利用不同利益相關(guān)者已有的食品安全追溯信息化系統(tǒng)、征信信息化系統(tǒng)、信用檔案系統(tǒng)、信用評(píng)價(jià)、披露和聯(lián)合獎(jiǎng)懲系統(tǒng)等，從這些系統(tǒng)中抽取數(shù)據(jù)，傳輸?shù)揭粋€(gè)公有鏈或私有鏈中，不用重復(fù)建設(shè)系統(tǒng)，升級(jí)容易，代價(jià)比較小，原有系統(tǒng)容易改造。

（2）連通式，采用區(qū)塊鏈技術(shù)升級(jí)改造不同利益相關(guān)者已經(jīng)建立好的食品安全追溯信息化系統(tǒng)、征信信息化系統(tǒng)、信用檔案系統(tǒng)、信用評(píng)價(jià)、披露和聯(lián)合獎(jiǎng)懲系統(tǒng)。不同區(qū)塊鏈之間，采用側(cè)鏈技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的鏈接和確認(rèn)。升級(jí)改造的難度比較大，鏈與鏈之間數(shù)據(jù)交換的難度比較大。

（3）聯(lián)盟式，不用利益項(xiàng)目者按照聯(lián)盟鏈的技術(shù)規(guī)范，開(kāi)發(fā)或改造升級(jí)食品安全追溯信息化系統(tǒng)、征信信息化系統(tǒng)、信用檔案系統(tǒng)、信用評(píng)價(jià)、披露和聯(lián)合獎(jiǎng)懲系統(tǒng)，建立統(tǒng)一完成的食品安全信用鏈系統(tǒng)。系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范統(tǒng)一，未來(lái)系統(tǒng)升級(jí)改造擴(kuò)展能力強(qiáng)，有利于全面推進(jìn)食品安全體系信息化建設(shè)。

從以上3種模式分析，結(jié)合當(dāng)前的食品安全信息體系建設(shè)還在不斷發(fā)展完善階段，食品供應(yīng)鏈上利益相關(guān)者的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，以及區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，應(yīng)采用聯(lián)盟鏈技術(shù)解決食品安全信用體系信息化問(wèn)題。

3.4? 區(qū)塊鏈在食品安全信用體系建設(shè)的模型

在食品供應(yīng)鏈和食品信用信息的監(jiān)管過(guò)程中，食品生產(chǎn)商、加工商、分銷(xiāo)商、經(jīng)營(yíng)者、消費(fèi)者、政府、媒體、銀行和征信機(jī)構(gòu)，都是應(yīng)該被授權(quán)的指定節(jié)點(diǎn)，共同來(lái)維護(hù)日常追溯數(shù)據(jù)、交易數(shù)據(jù)、征信數(shù)據(jù)等信用信息數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)可擴(kuò)展性和執(zhí)行效率，聯(lián)盟鏈的技術(shù)方案會(huì)更加適用?；诼?lián)盟鏈的食品安全信用系統(tǒng)模型，如圖2所示。

系統(tǒng)模型主要分為追溯實(shí)體層、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈和信用實(shí)體層4層，追溯實(shí)體層是食品供應(yīng)鏈主要環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)可以安裝多種物聯(lián)網(wǎng)傳感器，形成食品安全追溯數(shù)據(jù);物聯(lián)網(wǎng)層收集和傳輸食品供應(yīng)鏈上的項(xiàng)目數(shù)據(jù)，并傳入到區(qū)塊鏈層中;區(qū)塊鏈層記錄交易和信用數(shù)據(jù)導(dǎo)區(qū)塊上，通過(guò)共識(shí)算法確保數(shù)據(jù)寫(xiě)入?yún)^(qū)塊中，智能合約定義用戶(hù)與系統(tǒng)的交互規(guī)則，P2P網(wǎng)絡(luò)完成不同節(jié)點(diǎn)的通信;信用實(shí)體層是食品安全信用體系的主要環(huán)節(jié)，信用數(shù)據(jù)會(huì)同步傳輸?shù)絽^(qū)塊中。區(qū)塊鏈的成員包括生產(chǎn)者、加工者、分銷(xiāo)者、消費(fèi)者、政府、媒體、銀行和征信機(jī)構(gòu)等。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

區(qū)塊鏈技術(shù)本質(zhì)上是建立一種機(jī)制，它公開(kāi)、透明和不可篡改機(jī)制，形成公平、客觀、可信的交易環(huán)境，使得傳統(tǒng)模式下的不誠(chéng)信行為難以發(fā)生，從主體信任到算法信任，不再受到信息不對(duì)稱(chēng)的干擾，非常適合解決食品安全信用問(wèn)題，是對(duì)食品安全信息體系建設(shè)與完善的有利推動(dòng)。

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Application of block chain technology in the construction of food safety credit system

Wang jing1， Zeng Shuiying1， Guo Jianwei2， Liu Gang2

（1.School of Public Management， Changchun University of Technology， Changchun 130012， China;

2.School of Computer Science and Engineering， Changchun University of Technology， Changchun 130012， China）

Abstract：In recent years， food safety cases have occurred repeatedly. It is urgent to strengthen the supervision of food industry chain by building a safe， credible and transparent food safety credit system， improve the level of food safety and ensure the health of national diet. At present， the food safety credit system is mainly faced with incomplete credit information records and information security. All asymmetry， credit rating centralization and other issues. Block chain technology has the characteristics of distributed bookkeeping， non-tampering， privacy protection and decentralization. Through the analysis of food supply chain and food safety credit system， the model of food safety credit system based on alliance chain technology is constructed， which can solve the problems faced in the current food credit system， improving the efficiency and transparency of food safety credit. This paper analyzes it.

Key words：block chain; food safety credit; food supply chain