區(qū)塊鏈視角下智慧城市建設(shè)研究

齊曉琳，溫志強(qiáng)

(天津師范大學(xué) 政治與行政學(xué)院 天津300387)

黨的十九大以來，在“四個全面”的戰(zhàn)略布局與“五位一體”的總體布局指導(dǎo)下，我國經(jīng)濟(jì)正逐漸由實(shí)現(xiàn)高速發(fā)展轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，其中，城市的發(fā)展成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。城市在發(fā)展過程中也會遇到一系列問題，如環(huán)境惡化、資源浪費(fèi)、社會流動矛盾加劇等，由此伴隨著信息技術(shù)的發(fā)展提出了智慧城市建設(shè)，秉持創(chuàng)新、綠色、協(xié)調(diào)、開放、共享的理念，通過運(yùn)用新興技術(shù)如云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等對城市的建設(shè)管理進(jìn)行規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)二者的深度融合，來促進(jìn)城市的良性運(yùn)行[1]。在智慧城市建設(shè)中，最為關(guān)鍵的一環(huán)是信息資源共享。2013年9月，國家上線統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫，致力于為公眾提供涵蓋面廣的各項(xiàng)數(shù)據(jù)服務(wù)，上海、北京等發(fā)達(dá)城市也開始投入建設(shè)并運(yùn)營開放一站式數(shù)據(jù)網(wǎng)，比如國內(nèi)第一個地方政府?dāng)?shù)據(jù)開放庫在上海建設(shè)，各地也紛紛開始了數(shù)據(jù)開放工作[2]。麥肯錫公司曾認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)是目前最具有觸發(fā)第五輪顛覆性浪潮的新興技術(shù)，這是繼蒸汽機(jī)、電力、信息通訊科技后的另一創(chuàng)新。國務(wù)院于2016年12月發(fā)布了《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十三五”國家信息化規(guī)劃的通知》，明確提出將區(qū)塊鏈技術(shù)提高到戰(zhàn)略性、前沿性的方位，是一項(xiàng)具有重大意義的顛覆性技術(shù)。

1 當(dāng)前智慧城市建設(shè)中面臨的困境

隨著我國智慧城市試點(diǎn)工作的向好發(fā)展，智慧城市也加大了信息化方面的建設(shè)，但是不可避免地會遇到一些梗阻。智慧城市建設(shè)的兩大目標(biāo)在于“智慧社會”與“數(shù)字中國”，最終目的在于更好滿足人類社會的發(fā)展需要。由于智慧城市數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和使用是一個不斷調(diào)試和實(shí)驗(yàn)的過程，這個階段也會面臨一些數(shù)據(jù)堵塞、信息封閉、數(shù)據(jù)缺乏、共享機(jī)制動力不足等實(shí)際問題。究其原因在于智慧城市的大數(shù)據(jù)中心在技術(shù)、運(yùn)營和模式等多方面臨困境[3]。

1.1 組織間聯(lián)系度低，出現(xiàn)信息孤島

各地智慧城市在建設(shè)時盲目追求自身利益，尋求單個項(xiàng)目建設(shè)，不考慮效率成本問題，相互之間缺乏有機(jī)聯(lián)系，建設(shè)前缺少科學(xué)合理的全盤規(guī)劃論證，建設(shè)中不注重合作，建設(shè)后沒有應(yīng)急方案。從技術(shù)層面看，智慧城市的核心部分是大數(shù)據(jù)，但是大數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行面臨許多問題，數(shù)據(jù)量大、多、雜、類型不一。智慧城市的數(shù)據(jù)中心承擔(dān)著各行各業(yè)的數(shù)據(jù)服務(wù)功能，對應(yīng)的也就有大量的對于數(shù)據(jù)的處理、存儲、加工的訴求，這就區(qū)別于傳統(tǒng)的單向度服務(wù)器。通信方面的數(shù)據(jù)項(xiàng)目與數(shù)據(jù)流通接口不一、技術(shù)上數(shù)據(jù)來源的海量廣泛，加之缺乏標(biāo)準(zhǔn)化、互聯(lián)互通程度低等諸多弊端，提高了智慧城市建設(shè)和運(yùn)行的成本，耗時耗力。傳統(tǒng)的單向度數(shù)據(jù)服務(wù)很難快速、高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)分析和預(yù)測，而各數(shù)據(jù)間的孤島現(xiàn)象又導(dǎo)致了各系統(tǒng)間無法有機(jī)銜接，從而削弱了智慧城市建設(shè)中的防范和預(yù)警功能。

1.2 數(shù)據(jù)量龐雜且安全性低，政府推廣不足

隨著智慧城市的建設(shè)和發(fā)展，各種交通、醫(yī)療服務(wù)的城市問題層出不窮，這就需要采集大量數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，需要對城市建設(shè)進(jìn)行整體布局規(guī)劃，注重民生，應(yīng)用高新技術(shù)進(jìn)行科技創(chuàng)能，互聯(lián)網(wǎng)終端進(jìn)入公共領(lǐng)域成為必然，但這也導(dǎo)致提高了其受到網(wǎng)絡(luò)惡意攻擊的可能性，數(shù)據(jù)丟失、黑客入侵、數(shù)據(jù)偽造、惡意設(shè)備侵入等問題日益嚴(yán)重。隨著智慧城市建設(shè)步伐的加快，受到網(wǎng)絡(luò)攻擊的風(fēng)險越發(fā)加大，數(shù)據(jù)的保密性、安全性就會降低，一旦“中心”出現(xiàn)問題，會給整個系統(tǒng)帶來癱瘓與混亂，造成難以估量的損失。這對于智慧城市的建設(shè)既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。然而，一些地區(qū)對于智慧城市建設(shè)持觀望態(tài)度，加之信息不足，政府投入不夠，企業(yè)、個人之間信息共享不足，對于良性發(fā)展的城市推廣力度不足，難以做到可持續(xù)平穩(wěn)推進(jìn)。

1.3 數(shù)據(jù)流通過程復(fù)雜，效率低下

在智慧城市建設(shè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的來源具有廣泛性。如醫(yī)療數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)、政府?dāng)?shù)據(jù)等不同數(shù)據(jù)要合理有序，分門別類存儲分析，不同數(shù)據(jù)的來源屬性必定不同。數(shù)據(jù)的流通方向呈自下而上的金字塔型，需要經(jīng)過多層次“篩選分析”，再由中心作出決策，從而增加了時間成本，降低了效率。尤其在智慧安防與智慧交通方面，系統(tǒng)只能做到儲存、共享、安全，卻做不到精準(zhǔn)、及時、有效地分析，所以對于城市建設(shè)中重大事件的安全應(yīng)急與交通擁堵等問題難以做到合理布局。

1.4 數(shù)據(jù)采集被動為主，用戶參與不足

現(xiàn)階段智慧城市系統(tǒng)功能與用戶需求間難以達(dá)成同步，差距較大，用戶與需求功能建設(shè)難以緊密聯(lián)系。原因在于設(shè)備的覆蓋率和數(shù)據(jù)的采集難度較大，公眾參與度低，難以達(dá)到以人為本的宗旨。智慧城市建設(shè)需要政府投入大量資金，后續(xù)運(yùn)營也需要政府介入。如果單以政府為主導(dǎo)來建設(shè)智慧城市，會削弱各方參與主體的積極性，容易產(chǎn)生反向反饋的激勵，而資源的投入也創(chuàng)造不了對應(yīng)的社會效益。同時，政府缺乏表率，對于發(fā)展良性的智慧城市推廣不足，沒有以點(diǎn)帶面，形不成規(guī)模效應(yīng)，不能主動出擊提供信息、加大有效投資有償購買數(shù)據(jù)，對于企業(yè)、個人主動信息共享、分享數(shù)據(jù)的激勵不足，沒有很好地起帶頭示范作用，實(shí)現(xiàn)一加一大于二的良好效應(yīng)。

1.5 建設(shè)成本高，收益不確定

智慧城市以大數(shù)據(jù)為核心，其運(yùn)營面臨著建設(shè)成本高、收益不確定、投入大等風(fēng)險。一般來說，數(shù)據(jù)中心由 3部分成本組成：網(wǎng)絡(luò)寬帶、運(yùn)行維護(hù)、后續(xù)功能開發(fā)。大數(shù)據(jù)服務(wù)的顯著特點(diǎn)就是高昂的寬帶費(fèi)用，所以智慧城市的運(yùn)行必須依賴財政，要有龐大的資金鏈供應(yīng)，一旦缺乏經(jīng)費(fèi)就會面臨叫停的危險[4]。其次，智慧城市的運(yùn)行還有數(shù)據(jù)更新、維護(hù)的技術(shù)需要，建成后會出現(xiàn)新的行業(yè)需要，這就需要不斷對數(shù)據(jù)庫、服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。作為政府提供的服務(wù)平臺，最突出的是社會價值，不易產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益。最后，智慧城市的大數(shù)據(jù)服務(wù)終端面對的還是城市中的個人和機(jī)構(gòu)，這就更加需要自下而上的分布式結(jié)構(gòu)，而不是自上而下的中心式結(jié)構(gòu)。

2 智慧城市建設(shè)中區(qū)塊鏈技術(shù)的適用性分析

在智慧城市建設(shè)中，大數(shù)據(jù)平臺是核心和重點(diǎn)內(nèi)容，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)這一平臺來建設(shè)智慧城市，已成為一種創(chuàng)新的方式。目前我國各地都在致力于建設(shè)智慧城市，以區(qū)塊鏈技術(shù)為基石來打造智慧城市的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，通過以往的傳統(tǒng)大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)智慧城市的實(shí)際應(yīng)用，從而開創(chuàng)基于區(qū)塊鏈技術(shù)來建構(gòu)智慧城市的大數(shù)據(jù)化，實(shí)現(xiàn)一種創(chuàng)新型運(yùn)用。

2.1 區(qū)塊鏈有嚴(yán)格的核驗(yàn)機(jī)制

區(qū)塊鏈技術(shù)嚴(yán)格的核驗(yàn)機(jī)制和密碼學(xué)的數(shù)據(jù)加密法則，使得整個智慧城市的運(yùn)行系統(tǒng)處于一種安全狀態(tài)。各個終端設(shè)備有屬于自己的密匙，并且是唯一的，區(qū)塊鏈系統(tǒng)通過智能合約(可以由任意一個節(jié)點(diǎn)建立，公開發(fā)布于網(wǎng)絡(luò)上，獲得其他節(jié)點(diǎn)一致共識，方可與系統(tǒng)中其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交易的一種規(guī)則)機(jī)制，確定最終的身份名單，然后對其進(jìn)行核驗(yàn)，查看該設(shè)備是否身份合格、是否有權(quán)接入節(jié)點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)，提高了準(zhǔn)入門檻，從而有效避免惡意設(shè)備的入侵和數(shù)據(jù)的污染[5]。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，各設(shè)備的終端數(shù)據(jù)間是加密的，防止數(shù)據(jù)泄露，確保不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露，提高智慧城市建設(shè)的安全可靠性。

2.2 區(qū)塊鏈能打破傳統(tǒng)智慧城市系統(tǒng)間的信息孤島

對于跨企業(yè)和跨系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，區(qū)塊鏈成為當(dāng)仁不讓的一種技術(shù)。在不改變原有系統(tǒng)的前提下，各系統(tǒng)將原始數(shù)據(jù)上鏈流通。加之區(qū)塊鏈自身的不可篡改、可追蹤性，在嚴(yán)格的時間管理機(jī)制下，對任何數(shù)據(jù)的處理都將在鏈上留有痕跡并被追溯。此外，信息的交互使得數(shù)據(jù)的維度加大，這就對數(shù)據(jù)分析與人工智能的準(zhǔn)確性提出要求，而區(qū)塊鏈則完全能夠?qū)崿F(xiàn)精確定向的服務(wù)和管理。

2.3 區(qū)塊鏈技術(shù)激活市民參與社會治理的積極性

對于傳統(tǒng)的中心化公共平臺和日益增多的自媒體平臺，大眾大多持懷疑心態(tài)，前者甚至在一些方面很難做到自圓其說。而區(qū)塊鏈技術(shù)則為公眾提供了方便渠道：首先，區(qū)塊鏈技術(shù)中的信息真實(shí)可信，為公眾通過移動設(shè)備上傳各類信息提供了便利和保障，一旦出現(xiàn)違法違紀(jì)的不良行為都會被如實(shí)記錄在系統(tǒng)中，對于自覺監(jiān)督的公眾提供有效激勵，從而激發(fā)市民對城市管理的高參與性和積極性。同時，一旦被認(rèn)定有違法行為，將會關(guān)聯(lián)到被監(jiān)督者的個人信用、銀行信貸等方面的信息，這又對公眾形成約束力?？傊瑓^(qū)塊鏈技術(shù)在實(shí)現(xiàn)城市智能化方面功不可沒。

3 完善區(qū)塊鏈和智慧城市耦合性的路徑對策

通過構(gòu)建“區(qū)塊鏈+智慧城市”的模式，將區(qū)塊鏈技術(shù)嵌入到智慧城市的建設(shè)中去，有助于更好地解決復(fù)雜環(huán)境下的諸多社會問題，能夠整合各項(xiàng)資源，低成本、高效率地推進(jìn)智慧城市建設(shè)，系統(tǒng)化、智能化地提供基礎(chǔ)設(shè)施，打造共享共建的惠民服務(wù)，構(gòu)建高效、透明、智慧的數(shù)字政府[6]，實(shí)施精細(xì)化、網(wǎng)格化的社會治理。這一系列與城市發(fā)展內(nèi)需一致的信息服務(wù)，將推動智慧城市向著新型智慧城市的發(fā)展方向和目標(biāo)邁進(jìn)，促進(jìn)城市良性發(fā)展。

3.1 區(qū)塊鏈自組織整合嵌入解決數(shù)據(jù)難題

區(qū)塊鏈技術(shù)最創(chuàng)新之處在于自組織資源的整合嵌入性，可以解決共享與開放等“數(shù)據(jù)可用”難題，將散布于各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過技術(shù)手段加以融合，為更好地建設(shè)智慧城市奠定基礎(chǔ)。“數(shù)據(jù)”和“信息”是智慧城市建設(shè)能否取得成功的關(guān)鍵，也是人與城市間各項(xiàng)活動的“結(jié)果”，而技術(shù)則是智慧城市推進(jìn)過程中的重要動力，在城市發(fā)展管理中舉重若輕。區(qū)塊鏈對技術(shù)因素的改進(jìn)要求會產(chǎn)生信息需求，從而推進(jìn)城市信息共享。一是區(qū)塊鏈技術(shù)具有強(qiáng)大的技術(shù)體系，智能合約技術(shù)的應(yīng)用提高了系統(tǒng)的智能化、自動化水平。有研究發(fā)現(xiàn)，共享便利程度對政府信息資源共享存在顯著影響。二是靈活的技術(shù)特征，區(qū)塊鏈技術(shù)可以根據(jù)不同需要，開發(fā)不同的應(yīng)用產(chǎn)品，且自身具有兼容性強(qiáng)的優(yōu)勢，可以與其他信息技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)信息互通。這就解決了系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)導(dǎo)致的信息難以共享問題。

3.2 區(qū)塊鏈自組織治理嵌入的去中心化體系

區(qū)塊鏈自組織治理嵌入性的“去中心化分布式”體系有利于構(gòu)建智慧城市復(fù)雜系統(tǒng)下的新的信任體系?？煽康男湃侮P(guān)系是城市參與者共享信息的前提，就目前城市來說主要是中性化的信用體系。而區(qū)塊鏈的最大特點(diǎn)在于“去中心化”，其致力于塑造新型的分布式信任體系。區(qū)塊鏈技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用能產(chǎn)生與法律制度類似的效果，創(chuàng)作者通過區(qū)塊鏈平臺，確保知識產(chǎn)權(quán)協(xié)議客觀無誤，明晰產(chǎn)權(quán)界限，有效保護(hù)產(chǎn)權(quán)，實(shí)現(xiàn)信息產(chǎn)權(quán)的明確界定。首先，通過“區(qū)塊+鏈＝時間戳”的方式永久保存信息的填入時間，同時報送給鏈接上的各個節(jié)點(diǎn)，在技術(shù)上完成信息所有權(quán)認(rèn)定。這樣信息的所有權(quán)與使用權(quán)就實(shí)現(xiàn)了完美分離，做到信息共享、授權(quán)使用、屬權(quán)不變。這就相當(dāng)于把信息資產(chǎn)化，建立對于重要信息的有償共享的機(jī)制，解決由于信息占用不等造成的共享難的問題。加之區(qū)塊鏈技術(shù)的可追溯性、難以篡改偽造性，政府就可以明確地將公共部門所共享的信息、內(nèi)容、范圍、深度等加以限定，從而促進(jìn)信息的共享，對于城市治理中的個人、企業(yè)也可以同樣適用，從而來激勵其共享信息[7]。

其次，區(qū)塊鏈技術(shù)是一種以技術(shù)背書為基礎(chǔ)的信任機(jī)制，能夠在不安全的環(huán)境中無需依賴中介機(jī)構(gòu)就建立即時互信，區(qū)塊鏈技術(shù)依靠加密算法保存、傳輸數(shù)據(jù)，借助共識機(jī)制確保數(shù)據(jù)不被偽造、修改，憑借智能合約保證信息操作的透明，實(shí)現(xiàn)人對技術(shù)的信任，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人與組織的相互信任。一定意義上來說，城市信息共享就是城市組織間的信息共享，組織間常見的互動方式是進(jìn)行虛擬的信息溝通。天生就有促進(jìn)信息共享優(yōu)勢的區(qū)塊鏈技術(shù)對于城市各組織間有著深遠(yuǎn)意義。

3.3 區(qū)塊鏈技術(shù)指明城市發(fā)展方向

從城市角度來看，區(qū)塊鏈技術(shù)指明了電子政務(wù)未來的發(fā)展方向，對于社會和政府具有潛在巨大優(yōu)勢。它能使得城市治理更加透明、民主、合理，帶動更多主體共同參與治理。區(qū)塊鏈技術(shù)嵌入智慧城市建設(shè)中，使得政府結(jié)構(gòu)趨于扁平化，城市各組織可以以低成本、高便利參與共建共享共治，發(fā)展智慧城市和提高治理透明度。區(qū)塊鏈系統(tǒng)是一個開放的平臺，各組織在虛擬空間上進(jìn)行信息交流互動，此為網(wǎng)絡(luò)化；同時各組織又是地位平等、互利互惠、協(xié)同合作的，此為協(xié)作性。通過網(wǎng)絡(luò)化協(xié)作提高信息共享水平，各組織在實(shí)現(xiàn)自身利益的同時，也促進(jìn)了其他組織的自我價值的實(shí)現(xiàn)，雙方都達(dá)成互利共贏的局面，對于各組織來說都有獲得利益的可能，有利于形成互惠互利的共享關(guān)系，進(jìn)而帶動區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長[8]。

3.4 區(qū)塊鏈技術(shù)嵌入智慧城市建設(shè)的雙邊約束

區(qū)塊鏈技術(shù)嵌入智慧城市建設(shè)中對于參與智慧城市建設(shè)的各方具有促進(jìn)和約束的雙重作用。區(qū)塊鏈技術(shù)在實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)共享的同時，也可有效防止信息的干擾和欺詐，提高信息的可控性[9]。共識算法、時間截技術(shù)又預(yù)防了信息的篡改偽造，可以遏制欺詐行為，有利于消除組織間共享信息的后顧之憂。區(qū)塊鏈技術(shù)的引進(jìn)，有效地規(guī)避了政府既當(dāng)裁判員又當(dāng)運(yùn)動員的尷尬境地，政府成為了流程的制定者和標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)管者。各方參與者可以更好地利用大數(shù)據(jù)平臺提供服務(wù)，創(chuàng)造更大效益，城市居民也有更多的自由選擇。由政府主導(dǎo)的傳統(tǒng)模式將成為過去式，轉(zhuǎn)而變?yōu)檎O(jiān)管、全民參與的管理模式，既減少了開支和工作量又提高了服務(wù)效率，同時使服務(wù)和數(shù)據(jù)深度融合。

4 結(jié) 語

綜合全文可以說，區(qū)塊鏈技術(shù)是一次在數(shù)據(jù)架構(gòu)上的理論性革命，而每次革命都會帶來突破性的進(jìn)展。從它誕生直至發(fā)展到現(xiàn)在，各行業(yè)的從業(yè)人員和專家學(xué)者都在對其適用的領(lǐng)域不斷進(jìn)行探索和實(shí)踐，從無到少，再到如今作為新潮技術(shù)出現(xiàn)在各行業(yè)中，它從一個實(shí)驗(yàn)品成長為新的社會協(xié)作組織形式的技術(shù)基礎(chǔ)，推動著社會向前發(fā)展。智慧城市建設(shè)的目的就是利用新技術(shù)為社會帶來更大價值，從這個層面講，區(qū)塊鏈技術(shù)是智慧城市建設(shè)中技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的必然。在智慧城市的建設(shè)中，區(qū)塊鏈技術(shù)必定不會缺席，它將推動智慧城市朝著我國城市建設(shè)的未來發(fā)展目標(biāo)不斷前進(jìn)，最終形成資源開放共享的智慧城市生態(tài)系統(tǒng)。