區(qū)塊鏈技術(shù)在道地藥材溯源場(chǎng)景中的應(yīng)用

韓封三祝

摘要：道地藥材的溯源是中藥材流通追溯體系中重要的組成部分。區(qū)塊鏈技術(shù)通過去中心化網(wǎng)絡(luò)、分布式記賬等核心技術(shù)，保證了數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性和不可篡改性，反過來(lái)，也為數(shù)據(jù)信息的溯源提供了技術(shù)支持。本文主要介紹了區(qū)塊鏈的概念、技術(shù)、特征，探討了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的道地藥材溯源，發(fā)現(xiàn)只有在監(jiān)管下的區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)才能夠保證道地藥材溯源的真實(shí)可靠。作為一種新的技術(shù)手段，區(qū)塊鏈技術(shù)在道地藥材溯源場(chǎng)景中的順利應(yīng)用，不僅為道地藥材的溯源提供了新的解決方式，也為中藥材的流通溯源體系建設(shè)提供了新的參考。

Abstract： The retrospection of geo-authentic medicinal herb is the important part in the circulation and trace of Chinese medicinal herb. Based on the core technology of decentralized network and distributed bookkeeping， blockchain technology not only assures the authenticity and immutability of information data， but also offers technical support for the retrospection of information data. This paper mainly introduces the conception， technology and characteristics of blockchain， and explores the retrospection of geo-authentic medicinal herb by blockchain. The results show that true and reliable retrospection of geo-authentic medicinal herb depends on the strict supervision of blockchain hierarchy. Used as a new internet technology， the application of blockchain provides a new resolve way to the retrospection of geo-authentic medicinal herb. Meanwhile， blockchain technology can be taken as new reference for the reconstruction system in the circulation and trace of Chinese medicinal herb.

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈;道地藥材;中藥溯源

Key words： blockchain;geo-authentic medicinal herb;retrospection

中圖分類號(hào)：R288;TP391 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）25-0217-03

0 ?引言

中藥材溯源歷來(lái)為保證中藥材在生產(chǎn)流通領(lǐng)域的重要工作，商務(wù)部于2011年、2014年分別提出建立中藥材溯源體系，2017年頒布的《中華人民共和國(guó)中醫(yī)藥法》也鼓勵(lì)中藥材流通追溯體系建設(shè)[1]。全國(guó)常用的中藥材有400-500種，道地藥材有200余種，是常用中藥品種的40%，其用量和產(chǎn)值占據(jù)全部中藥材經(jīng)營(yíng)的80%[2][3]，它是中藥材生產(chǎn)系統(tǒng)各中影響因子長(zhǎng)期作用下的最優(yōu)結(jié)果[4]。道地藥材作為具有特定的地域性、加工、遺傳背景、文化內(nèi)涵、傳播方式[5]以及臨床和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，作為中藥材溯源性研究具有很強(qiáng)的代表性和試驗(yàn)性。區(qū)塊鏈技術(shù)作為以共識(shí)機(jī)制、去中心化、智能合約為特征，通過其數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、合約層、應(yīng)用層邏輯架構(gòu)中所表現(xiàn)的溯源優(yōu)勢(shì)，逐漸成為信息時(shí)代以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為普遍溯源模式的彌補(bǔ)和轉(zhuǎn)變。因此，嘗試運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)來(lái)解決道地藥材的溯源問題，以期為中藥材溯源工作提供一些參考。

1 ?區(qū)塊鏈的核心技術(shù)與特征

1.1 區(qū)塊鏈的核心技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的去中心化網(wǎng)絡(luò)、分布式記錄等目標(biāo)，區(qū)塊鏈邏輯架構(gòu)分為數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、合約層、應(yīng)用層，其中最上層的應(yīng)用層是區(qū)塊鏈技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景相結(jié)合的最終表現(xiàn)形式，數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層和合約層才是區(qū)塊鏈技術(shù)真正哲學(xué)實(shí)踐的核心架構(gòu)（見表1），本節(jié)將主要介紹哈希算法、共識(shí)算法、智能合約三個(gè)核心技術(shù)。

哈希算法，是區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)層的核心技術(shù)，又叫做散列算法，是一種通過密碼學(xué)數(shù)學(xué)算法，將任意長(zhǎng)度的和語(yǔ)言轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制的字符串，從而得到一個(gè)256位的二進(jìn)制Hash值，所以也稱為SHA-256算法，其具有單向性、確定性、不可篡改性等特點(diǎn)。

共識(shí)機(jī)制，是網(wǎng)絡(luò)層的核心機(jī)制，為了保證有效的哈希值，需要巨大的算力和經(jīng)濟(jì)成本，以此來(lái)防止數(shù)據(jù)被篡改;權(quán)益證明機(jī)制（Pos），由于PoS機(jī)制需要提供一定量的保證金來(lái)參與交易，相對(duì)于Pow來(lái)說(shuō)，減少了時(shí)間和能源上消耗，達(dá)成共識(shí)便利。因?yàn)檫x出了一些代理人來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證和記賬，此機(jī)制更加縮小了時(shí)間上的成本，可以快到秒，可以說(shuō)是最安全有效的去中心化共識(shí)機(jī)制。

智能合約，是合約層的核心機(jī)制。它是一段放在區(qū)塊鏈上的代碼，只有在區(qū)塊鏈上，它才能有效地防止數(shù)據(jù)的被篡改;這是一種新的參與者之間達(dá)共識(shí)的新方式，并且移除了第三方信任[6]。

綜上，無(wú)論是數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層還是合約層，區(qū)塊鏈技術(shù)通過各種技術(shù)手段，使數(shù)據(jù)信息達(dá)到安全、穩(wěn)定，使數(shù)據(jù)達(dá)到了不可篡改的目的，保證了數(shù)據(jù)信息的安全，這就是一種更加安全、高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄方式。

1.2 區(qū)塊鏈的核心特征

區(qū)塊鏈的最核心機(jī)制和理念，就是分布式記賬，或者叫做分布式賬本，我們可以將去中心化和分布式記賬放在一起來(lái)談?？梢哉f(shuō)，在區(qū)塊鏈概念出現(xiàn)以前，人類歷史上的記賬、記載信息的方式一直都是中心化的，總是有一個(gè)作為中心的主體在把握者信息，而且這個(gè)主體的權(quán)威極端的大，可以對(duì)信息作出各種極端的處理，包括篡改和銷毀。相對(duì)于主體之外的任何參與者，只能聽之任之，這種對(duì)信息或數(shù)據(jù)的不平的記錄方式，給各級(jí)參與者帶來(lái)了各種不便，包括對(duì)中心化的主體，也會(huì)擔(dān)心別人對(duì)齊數(shù)據(jù)的控制和篡改，也會(huì)擔(dān)心數(shù)據(jù)的丟失。

分布式賬本，其實(shí)就是一種去中心化的記賬方式，這其中可以引入一個(gè)節(jié)點(diǎn)概念。節(jié)點(diǎn)就是在區(qū)塊鏈上的每臺(tái)計(jì)算機(jī)，在這樣一個(gè)去中心化的網(wǎng)絡(luò)里，對(duì)于分布式記賬和儲(chǔ)存，任意節(jié)點(diǎn)的權(quán)利、義務(wù)都是平等的。在區(qū)塊鏈中有眾多節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間通過數(shù)字簽名技術(shù)和既定的規(guī)則，無(wú)需信任，便能夠驗(yàn)證點(diǎn)與點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換，所有節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)間無(wú)法且不能欺騙其他節(jié)點(diǎn)，這就是利用了區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制，去除了第三方的信任機(jī)制，參與者個(gè)人就可以控制個(gè)人的歷史數(shù)據(jù)，不需要擔(dān)心數(shù)據(jù)的泄露和篡改。除非控制半數(shù)（51%）以上的節(jié)點(diǎn)，這在一個(gè)開放的系統(tǒng)中難度非常大，因?yàn)樵谝粋€(gè)單一節(jié)點(diǎn)上對(duì)數(shù)據(jù)修改是無(wú)效的，其中的時(shí)間戳功能記錄了數(shù)據(jù)的創(chuàng)建時(shí)間，能夠有效防止有人對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行惡意篡改，加強(qiáng)并解決了各環(huán)節(jié)的信任問題。所以說(shuō)，去中心化的分布式記賬方式，就是各節(jié)點(diǎn)或參與主體之間儲(chǔ)存、協(xié)作、維護(hù)方式，在去中心網(wǎng)絡(luò)上人人記賬、人人存儲(chǔ)、共同維護(hù)，所有交易（數(shù)據(jù)信息）公開、透明、不可篡改，保證了數(shù)據(jù)庫(kù)的確定性、完整性和安全性。

2 ?區(qū)塊鏈技術(shù)在道地藥材溯源場(chǎng)景的應(yīng)用

區(qū)塊鏈的概念、邏輯、技術(shù)、理念，讓我們知道，其最明顯、最突出的優(yōu)勢(shì)就是數(shù)據(jù)的不可篡改性。數(shù)據(jù)的不可篡改，從區(qū)塊鏈的底層邏輯數(shù)據(jù)層開始，再到網(wǎng)絡(luò)層、合約層，最終到達(dá)應(yīng)用層，在技術(shù)層面和價(jià)值層面都是可實(shí)踐的，最好的實(shí)踐場(chǎng)景就是溯源。

道地藥材是公認(rèn)的，具有優(yōu)良品質(zhì)，在歷史、品質(zhì)、產(chǎn)量、抗逆性和經(jīng)濟(jì)價(jià)值等方面優(yōu)于非道地藥材的突出特征。獨(dú)特的醫(yī)療功效，即用藥成分含量符合《中國(guó)藥典》的所有質(zhì)量要求，具有良好的臨床療效[7]。其藥材的特殊性、重要性、安全性等一系列特性，符合人們對(duì)于數(shù)據(jù)信息真實(shí)、可靠的一切要求，加之道地藥材從生產(chǎn)到流通環(huán)節(jié)也并不復(fù)雜，是區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)的難得的行業(yè)“試驗(yàn)田”。因此，道地藥材的區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用勢(shì)在必行。

2.1 道地藥材的溯源場(chǎng)景分析

溯源的在區(qū)塊鏈技術(shù)的通用場(chǎng)景中包含，存在證明、時(shí)間證明、順序證明、身份證明、作者證明、所有權(quán)證明。存在證明用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，時(shí)間證明用來(lái)追蹤事件發(fā)生的順序，順序證明用來(lái)追蹤事件的順序而非具體的時(shí)間，身份證明用來(lái)存儲(chǔ)證明某人、某事的發(fā)生數(shù)據(jù);作者證明用于防止沒有權(quán)限的人在區(qū)塊鏈上添加數(shù)據(jù)，他可以證明特定的人特定的事在區(qū)塊鏈上添加了特定的數(shù)據(jù)。所有權(quán)證明，依賴前述證明和識(shí)別、驗(yàn)證、授權(quán)三要素，來(lái)認(rèn)證和管理所有權(quán)[8]。綜上所述，區(qū)塊鏈在道地藥材溯源主要包括存儲(chǔ)與共享（存在證明和身份證明）、時(shí)間與順序（時(shí)間證明和順序證明）、確權(quán)與維權(quán)（作者證明和所有權(quán)證明）三大主要場(chǎng)景。

存儲(chǔ)與共享場(chǎng)景，也就是存在證明場(chǎng)景，即對(duì)數(shù)據(jù)信息的可獲得性，在區(qū)塊鏈技術(shù)中，公有鏈上的公開信息可以對(duì)道地藥材的生產(chǎn)、加工等一系列環(huán)節(jié)的信息進(jìn)行記錄驗(yàn)證，用來(lái)對(duì)道地藥材數(shù)據(jù)信息的交換和共享、鑒真和防偽。

時(shí)間越順序場(chǎng)景，也就是時(shí)間證明場(chǎng)景，區(qū)塊鏈的時(shí)間戳可以將道地藥材在種植、加工、運(yùn)輸各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息標(biāo)識(shí)、記錄下來(lái)，用于追溯藥材的來(lái)源即原產(chǎn)地證明，及時(shí)追蹤藥材的完整履歷信息即供應(yīng)鏈管理，區(qū)塊鏈的公開、透明、不可篡改的特性恰恰是對(duì)道地藥材質(zhì)量的保證。

確權(quán)越維權(quán)場(chǎng)景，也就是作者證明和所有權(quán)證明。當(dāng)藥農(nóng)、藥商、消費(fèi)者等道地藥材供應(yīng)鏈上的節(jié)點(diǎn)都能夠在區(qū)塊鏈上實(shí)時(shí)記錄存儲(chǔ)登記等數(shù)據(jù)，后續(xù)流通環(huán)節(jié)依然會(huì)被實(shí)時(shí)記錄，每一環(huán)節(jié)、每一步驟在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中都能夠得到原產(chǎn)地、真實(shí)性、擁有者等方面的證明，而隨著鏈上區(qū)塊的增加，數(shù)據(jù)造假會(huì)因算力問題而越發(fā)艱難和不可能。反過來(lái)，因?yàn)閰^(qū)塊鏈上的快速準(zhǔn)確的確權(quán)機(jī)制，侵權(quán)問題也會(huì)快速的發(fā)現(xiàn)并實(shí)時(shí)記錄下來(lái)，維權(quán)工作也會(huì)容易起來(lái)。

2.2 道地藥材的區(qū)塊鏈場(chǎng)景應(yīng)用

區(qū)塊鏈技術(shù)的溯源必須要實(shí)現(xiàn)信息在環(huán)節(jié)上的追蹤和在數(shù)據(jù)在源頭上的追溯[8]。溯源就是要解決道地藥材要在傳統(tǒng)環(huán)節(jié)諸如地域、種植、加工、運(yùn)輸?shù)纫幌盗袉栴}，利用區(qū)塊鏈的核心技術(shù)和核心特征，來(lái)完成道地藥材的溯源，通過追蹤、追溯藥材信息，在去中心化的網(wǎng)絡(luò)上、分布記賬的技術(shù)中由于區(qū)塊鏈上各個(gè)節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行了記賬，也就是記錄數(shù)據(jù)信息，從而保證了數(shù)據(jù)記錄的真實(shí)性和正確性。

區(qū)塊鏈的溯源性，在區(qū)塊鏈中的每一筆交易，均是基于密碼學(xué)方法將相鄰的兩個(gè)區(qū)塊串聯(lián)在一起，所以我們可以追溯到任何一筆交易，其中的時(shí)間戳功能還可以記錄創(chuàng)建時(shí)間。這可以幫助企業(yè)追溯商品的來(lái)源、時(shí)間和順序，共享的分類賬本可以讓上下游的參與者隨時(shí)查看到商品的出處。

在中藥材產(chǎn)業(yè)中，種植加工環(huán)節(jié)難以保證原材料質(zhì)量;在中藥材倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)集約化程度底下;在流通環(huán)節(jié)呈現(xiàn)環(huán)節(jié)多、效率低下;溯源系統(tǒng)，基本是基于某一環(huán)節(jié)的溯源，無(wú)法全面把控藥材質(zhì)量;生產(chǎn)端缺乏檢測(cè)技術(shù)人員，送至第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)，時(shí)間成本、經(jīng)濟(jì)成本高，藥農(nóng)藥商承受不起[10]。因此，在道地藥材溯源應(yīng)用架構(gòu)中，要將藥農(nóng)、藥商、質(zhì)檢部門、消費(fèi)者等各參與主體的需求（見圖1）放入考慮其中，在各環(huán)節(jié)中尤其要考慮到監(jiān)管的重要性。

在一個(gè)監(jiān)管的良好環(huán)境中藥農(nóng)需要在區(qū)塊鏈上標(biāo)注道地藥材的產(chǎn)地、生產(chǎn)、加工、倉(cāng)儲(chǔ)、物流等數(shù)據(jù)信息。藥商最需要了解藥農(nóng)的所有生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，以及藥材的質(zhì)檢、倉(cāng)儲(chǔ)、物流和買賣信息。質(zhì)檢部門可以在對(duì)藥農(nóng)和藥商的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)中得到數(shù)據(jù)信息，并生成質(zhì)檢報(bào)告，在廣播給區(qū)塊鏈上的各節(jié)點(diǎn)，這樣數(shù)據(jù)就真正記錄下來(lái)了。藥農(nóng)、藥商、質(zhì)監(jiān)部門，各為數(shù)據(jù)的輸入和輸出者，各部門各司其職，相輔相成。當(dāng)消費(fèi)者購(gòu)買道地藥材時(shí)，要以最簡(jiǎn)便的方法、最快的速度，實(shí)時(shí)了解公開、記錄在區(qū)塊鏈上的道地藥材數(shù)據(jù)信息，因區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)不可篡改的特性，消費(fèi)者不用進(jìn)行辨?zhèn)蔚倪^程，就可以直接在去中心化的分布式記賬語(yǔ)境下認(rèn)可信息，這就是一次完整的道地藥材溯源系統(tǒng)。

3 ?結(jié)語(yǔ)和展望

區(qū)塊鏈技術(shù)在道地藥材溯源場(chǎng)景中的應(yīng)用，有助于推動(dòng)道地藥材的生產(chǎn)、加工、流通的各環(huán)節(jié)，乃至文化傳播等方面在理論層面上的改革與創(chuàng)新，在實(shí)踐層面上彌補(bǔ)了以往技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的不足，也在技術(shù)層面上提供了解決問題的可能性。

溯源不是道地藥材各級(jí)參與主體對(duì)數(shù)據(jù)信息和數(shù)字的收藏鑒賞，而是對(duì)于確信的數(shù)據(jù)的真正分析和利用，培養(yǎng)的不是純粹的技術(shù)，這一技術(shù)里包含著對(duì)生命的責(zé)任。因此，區(qū)塊鏈技術(shù)在道地藥材溯源場(chǎng)景中的應(yīng)用，為作為單一的、可控的、樣本式的場(chǎng)景——道地藥材溯源提供了新的技術(shù)，為區(qū)塊鏈技術(shù)的場(chǎng)景選擇和場(chǎng)景應(yīng)用提供了新的思路，保證了中藥材質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)性、穩(wěn)定性、可控性[11]，為推動(dòng)我國(guó)中醫(yī)藥溯源工作提供了新的可能性和實(shí)實(shí)在在的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜興麗，施明毅.淺析DNA條形碼技術(shù)在中藥溯源中的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2019，15（12）：238-241.

[2]張琳.道地藥材淺析[J].陜西中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，27（6）：70-71.

[3]彭華勝，郝近大，黃璐琦.道地藥材形成要素的沿革與變遷[J].中藥材，2015，38（08）：1750-1755.

[4]肖小河，夏文娟，陳善墉.中國(guó)地道藥材研究概論[J].中國(guó)中醫(yī)藥雜志，1995，20（06）.

[5]黃璐琦，郭蘭萍，華國(guó)棟，等.道地藥材的屬性及研究對(duì)策[J].中國(guó)中醫(yī)藥信息雜志，2007，14（02）：44-46.

[6]張健.區(qū)塊鏈：定義未來(lái)金融與經(jīng)濟(jì)新格局[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016：131-133.

[7]及華，張海新.道地藥材的判定標(biāo)準(zhǔn)及常用種類[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2018（11）：102.

[8][英]丹尼爾德雷舍著.區(qū)塊鏈基礎(chǔ)知識(shí)25講[M].馬丹，王扶桑，張初陽(yáng)譯.北京：人民郵電出版社，2018：179-180.

[9]廖保生，宋經(jīng)元，謝彩香，等.道地藥材產(chǎn)地溯源研究[J].中國(guó)中醫(yī)藥雜志，2014，39（20）：3881-3888.

[10]趙文娟.“互聯(lián)網(wǎng)+道地藥材”供應(yīng)鏈創(chuàng)新模式探索[J].中國(guó)食品藥品監(jiān)管，2019（03）：50-52.

[11]牛加水.道地藥材產(chǎn)的產(chǎn)區(qū)變化[J].中國(guó)民間療法，2020，28（4）：91-92.