基于區(qū)塊鏈的醫(yī)用緊急物資配置探索

山東職業(yè)學(xué)院 王加

區(qū)塊鏈技術(shù)特征與醫(yī)用緊急物資調(diào)配需求高度契合，因此區(qū)塊鏈技術(shù)能高效解決醫(yī)用緊急物資調(diào)配中存在的問(wèn)題，保障醫(yī)用緊急物資調(diào)配合理、高效、有序。

一、醫(yī)用緊急物資調(diào)配區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)

（一）物資調(diào)配各方資格認(rèn)證，保障區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)機(jī)密性

醫(yī)用緊急物資調(diào)配的參與方包括供給方、需求方、物流公司、監(jiān)管部門(mén)。醫(yī)用緊急物資供給方包括捐贈(zèng)方、國(guó)家物資儲(chǔ)備、生產(chǎn)企業(yè)、關(guān)聯(lián)企業(yè)，其中，國(guó)家物資儲(chǔ)備主要指醫(yī)用緊急物資儲(chǔ)備，關(guān)聯(lián)企業(yè)指經(jīng)過(guò)一定的技術(shù)改進(jìn)可以生產(chǎn)醫(yī)用緊急物資或中間產(chǎn)品的企業(yè)，如新冠肺炎疫情中石化集團(tuán)轉(zhuǎn)產(chǎn)口罩“心臟”熔噴布，為提高我國(guó)口罩產(chǎn)量提供支持；飲料企業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)消毒液；童裝廠(chǎng)改做防護(hù)服等，關(guān)聯(lián)企業(yè)在醫(yī)療緊急物資生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。醫(yī)用物資需求方包括醫(yī)院、社區(qū)一線(xiàn)工作者和各區(qū)縣單位，醫(yī)院是醫(yī)用緊急物資的主要需求方，為簡(jiǎn)化流程，區(qū)縣單位包括防護(hù)一線(xiàn)公安干警、社區(qū)網(wǎng)格員、志愿者等。物流公司需達(dá)到承運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)，承運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家規(guī)定，物流承運(yùn)是醫(yī)用緊急物資調(diào)配的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。監(jiān)管部門(mén)主要由政府部門(mén)擔(dān)任，所有參與主體的行為均記錄在區(qū)塊鏈中，有利于監(jiān)管部門(mén)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)督物資調(diào)配狀態(tài)。

政府應(yīng)為物資調(diào)配各參與方頒布資格標(biāo)準(zhǔn)文件，醫(yī)院作為物資需求重點(diǎn)單位，也是疫情防控的重點(diǎn)部門(mén)，政府應(yīng)明確規(guī)定進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈的醫(yī)院類(lèi)別、等級(jí)、防控條件等。國(guó)家應(yīng)對(duì)醫(yī)用緊急物資生產(chǎn)企業(yè)和關(guān)聯(lián)企業(yè)制定嚴(yán)格的認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)，符合條件的企業(yè)通過(guò)成員權(quán)限管理進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈。國(guó)家物資儲(chǔ)備庫(kù)應(yīng)明確醫(yī)用緊急物資儲(chǔ)備量及儲(chǔ)備種類(lèi)，以應(yīng)對(duì)未來(lái)可能出現(xiàn)的突發(fā)公共衛(wèi)生事件。國(guó)家應(yīng)對(duì)物流公司是否擁有獨(dú)立運(yùn)輸飛機(jī)、員工管理、保密協(xié)議履行等方面作出規(guī)定。政府應(yīng)嚴(yán)格規(guī)定各參與方的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)文件的數(shù)據(jù)也會(huì)存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中。只有經(jīng)過(guò)身份認(rèn)證、符合資格的主體才能成為聯(lián)盟鏈的節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而保障區(qū)塊鏈信息安全可靠。

（二）鏈碼服務(wù)運(yùn)營(yíng)智能合約，保障點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸

鏈碼分系統(tǒng)鏈碼和用戶(hù)鏈碼，系統(tǒng)鏈碼不能隨意操作和修改，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口調(diào)用，用于支持配置管理、背書(shū)簽名、鏈碼生命周期管理等功能。用戶(hù)鏈碼指可以自定義編寫(xiě)的智能合約代碼，支持打包、部署、安裝、調(diào)用、升級(jí)等操作。Hyperledger Fabric架構(gòu)中智能合約定義為鏈碼，智能合約一般運(yùn)行于獨(dú)立的虛擬機(jī)中，而在Fabric構(gòu)架中，鏈碼運(yùn)行在Docker容器中。Docker是開(kāi)源的應(yīng)用容器引擎，開(kāi)發(fā)者可以將應(yīng)用及依賴(lài)包復(fù)制到容器，然后發(fā)布到任何Windows機(jī)器或Linux機(jī)器上，實(shí)現(xiàn)虛擬化。容器提供安全且輕量級(jí)的沙盒運(yùn)行模式，相互之間沒(méi)有任何接口。鏈碼服務(wù)保障點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信息傳輸，確保節(jié)點(diǎn)之間溝通順暢，促使智能合約迅速達(dá)成。

（三）加密算法保障區(qū)塊鏈信息安全

區(qū)塊鏈常見(jiàn)的加密算法有哈希算法、非對(duì)稱(chēng)加密技術(shù)等。哈希算法（安全散列算法）是常見(jiàn)的單項(xiàng)加密算法，能將任意長(zhǎng)度的輸入通過(guò)散列算法轉(zhuǎn)換成固定長(zhǎng)度的輸出，該輸出值即為哈希值，這種轉(zhuǎn)換使哈希值的空間遠(yuǎn)小于輸入值的空間，稱(chēng)為壓縮映射，從而提高存儲(chǔ)空間的利用率。哈希算法中不同的輸入可能會(huì)散列成相同的輸出，所以不能通過(guò)輸出值來(lái)確定輸入值，即很難找到哈希算法的逆向規(guī)律，從而保障區(qū)塊鏈信息安全。非對(duì)稱(chēng)加密算法有兩個(gè)秘鑰：公開(kāi)密鑰和私有密鑰，如果數(shù)據(jù)用公鑰加密，則只有對(duì)應(yīng)的私鑰才能解密。加密和解密用不同的密鑰，所以稱(chēng)為非對(duì)稱(chēng)加密算法。若加密和解密使用相同的密鑰，則為對(duì)稱(chēng)加密算法。非對(duì)稱(chēng)加密算法安全性更高，加密算法保障醫(yī)用緊急物資調(diào)配信息安全，防止信息泄露帶來(lái)安全隱患。

（四）區(qū)塊鏈各節(jié)點(diǎn)協(xié)同運(yùn)作

通過(guò)身份認(rèn)證的主體成為區(qū)塊鏈的節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)通過(guò)共識(shí)機(jī)制管理分布式賬本，通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸進(jìn)行信息匹配，達(dá)成智能合約。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）傳輸與去中心化相呼應(yīng)，區(qū)塊鏈中各節(jié)點(diǎn)相對(duì)平等，整個(gè)區(qū)塊鏈沒(méi)有中心機(jī)構(gòu)，任何兩點(diǎn)都可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，傳統(tǒng)的中心節(jié)點(diǎn)作用被區(qū)塊鏈分散的節(jié)點(diǎn)替代，提高數(shù)據(jù)的傳輸效率。

醫(yī)用緊急物資各參與方經(jīng)過(guò)身份認(rèn)證進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈，由加密算法保障區(qū)塊鏈運(yùn)行安全，各參與方在區(qū)塊鏈中可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)聯(lián)系，由共識(shí)機(jī)制發(fā)布醫(yī)用緊急物資需求或供給信息，并進(jìn)行分布式儲(chǔ)存，鏈碼服務(wù)促使各節(jié)點(diǎn)供求信息迅速達(dá)成智能合約，保障物資高效合理地調(diào)配與運(yùn)輸。

二、云服務(wù)增加區(qū)塊鏈分布式存儲(chǔ)功能

區(qū)塊鏈具有分布式存儲(chǔ)和共識(shí)機(jī)制等特征，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間要求高。朱昱錦等[9]提出云計(jì)算將區(qū)塊鏈作為研究重點(diǎn)，將區(qū)塊鏈當(dāng)作基礎(chǔ)設(shè)施，在此之上搭建各種滿(mǎn)足用戶(hù)需求的應(yīng)用，向用戶(hù)提供服務(wù)。周可等[10]提出云存儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)大量不同類(lèi)型的存儲(chǔ)設(shè)備協(xié)同工作，通過(guò)軟件集合起來(lái)，對(duì)用戶(hù)端提供業(yè)務(wù)訪(fǎng)問(wèn)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。云存儲(chǔ)的存儲(chǔ)空間大、效率高，滿(mǎn)足區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)多而復(fù)雜的要求，區(qū)塊鏈與云存儲(chǔ)相結(jié)合能更好地提高醫(yī)用緊急物資調(diào)配效率。

云服務(wù)是基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)增加、使用和交互模式，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的虛擬化資源。云服務(wù)提供易擴(kuò)展的IT、軟件及互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務(wù)。云存儲(chǔ)通過(guò)集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將互聯(lián)網(wǎng)中大量不同類(lèi)型的存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)軟件集合起來(lái)協(xié)同運(yùn)作，云存儲(chǔ)是以存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)為核心的云計(jì)算系統(tǒng)。云平臺(tái)為各機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供便利，但也存在很多缺點(diǎn)，比如，云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)追蹤困難、數(shù)據(jù)與交易企業(yè)數(shù)據(jù)記錄不一致時(shí)難以達(dá)成共識(shí)、數(shù)據(jù)易丟失、數(shù)據(jù)安全性與用戶(hù)隱私保護(hù)等問(wèn)題。區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制與分布一致性能保證鏈條的共識(shí)與信任，區(qū)塊鏈不可篡改的時(shí)間戳可保證區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)可追溯，區(qū)塊鏈分布式存儲(chǔ)保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)備份多，所以區(qū)塊鏈與云平臺(tái)契合度高。醫(yī)用緊急物資調(diào)配聯(lián)盟鏈?zhǔn)怯缮锨f(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的分布式系統(tǒng)，需要巨大算力支撐，使每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能參與管理，應(yīng)用云服務(wù)平臺(tái)可以大量減少企業(yè)區(qū)塊鏈開(kāi)發(fā)后端工作，增強(qiáng)區(qū)塊鏈分布式存儲(chǔ)的功能。

區(qū)塊鏈云服務(wù)模式由數(shù)據(jù)來(lái)源與采集、云服務(wù)平臺(tái)、云計(jì)算儲(chǔ)存和用戶(hù)層構(gòu)成，數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家對(duì)物資調(diào)配各方的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。醫(yī)用緊急物資標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)企業(yè)、關(guān)聯(lián)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、醫(yī)院標(biāo)準(zhǔn)、物流公司標(biāo)準(zhǔn)等收集完的數(shù)據(jù)導(dǎo)入云平臺(tái)，云服務(wù)平臺(tái)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將醫(yī)用緊急物資數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，進(jìn)而根據(jù)動(dòng)態(tài)的用戶(hù)需求快速獲取信息資源，同時(shí)進(jìn)行可視化處理并反饋給用戶(hù)，用戶(hù)也可根據(jù)自身需求訪(fǎng)問(wèn)云搜索、云存儲(chǔ)等云服務(wù)系統(tǒng)。用戶(hù)端與云服務(wù)平臺(tái)之間通過(guò)公有API及不可信的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，用戶(hù)端保障用戶(hù)數(shù)據(jù)及訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限等信息的安全性、完整性，服務(wù)器為用戶(hù)提供數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)搜索等功能，但無(wú)法獲得用戶(hù)的明文[11]，從而保障區(qū)塊鏈用戶(hù)信息安全，防止信息泄露。

云平臺(tái)采集并存儲(chǔ)國(guó)家規(guī)定的各參與方資格標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)資料，物資調(diào)配各方訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)可以直接調(diào)用該云存儲(chǔ)，區(qū)塊鏈各節(jié)點(diǎn)從發(fā)布全網(wǎng)廣播至最后達(dá)成智能合約，相關(guān)數(shù)據(jù)都會(huì)被分布式存儲(chǔ)到云平臺(tái)，云平臺(tái)為區(qū)塊鏈提供強(qiáng)大的算力支撐和存儲(chǔ)空間，提高緊急物資的調(diào)配效率，為物資調(diào)配高效、有序運(yùn)行提供保障。

三、區(qū)塊鏈醫(yī)用緊急物資調(diào)配流程

共享機(jī)制使區(qū)塊鏈初始化，根據(jù)哈希算法形成密鑰，密鑰體系實(shí)現(xiàn)客戶(hù)授權(quán)，信息傳播系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有獨(dú)立賬本，可進(jìn)行信息廣播，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸保障信息傳遞快速精準(zhǔn)，物資供給與需求都可由鏈碼服務(wù)達(dá)成智能合約。

區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)通過(guò)廣播公布交易信息，先將信息廣播到與其相連接的節(jié)點(diǎn)，驗(yàn)證通過(guò)后信息會(huì)全網(wǎng)廣播，被區(qū)塊鏈中所有節(jié)點(diǎn)接收，并生成新的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)加到區(qū)塊鏈云存儲(chǔ)空間。如果信息有誤，則節(jié)點(diǎn)對(duì)錯(cuò)誤信息驗(yàn)證不通過(guò)，廢棄交易信息且不進(jìn)行全網(wǎng)廣播。

區(qū)塊鏈由眾多區(qū)塊鏈接構(gòu)成，每個(gè)區(qū)塊包含特定時(shí)間內(nèi)完整的交易信息，區(qū)塊可看作賬簿的賬頁(yè)。構(gòu)造的第一個(gè)區(qū)塊稱(chēng)為創(chuàng)世塊，擁有唯一的身份（ID）識(shí)別號(hào)。創(chuàng)世塊后被構(gòu)造的區(qū)塊都有兩個(gè)ID號(hào)，該區(qū)塊自身的ID和上一個(gè)區(qū)塊的ID。區(qū)塊鏈由所有區(qū)塊按照順序連接在一起，具有時(shí)序性，即區(qū)塊鏈的時(shí)間戳。最早被構(gòu)建的區(qū)塊后面所連接的區(qū)塊越多，該區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)就越不容易被修改，從而形成區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)不易被篡改的特征。生成新區(qū)塊時(shí)會(huì)發(fā)生“分叉”現(xiàn)象，即同一時(shí)間會(huì)生成2個(gè)區(qū)塊，則等待生成下一個(gè)區(qū)塊，最長(zhǎng)的鏈條會(huì)被添加到主鏈上，所以區(qū)塊鏈?zhǔn)亲铋L(zhǎng)鏈，并且是唯一確定的。

（一）需求方發(fā)布醫(yī)用緊急物資需求信息

醫(yī)用緊急物資調(diào)配過(guò)程由需求方、供給方、物流公司組成，當(dāng)需求方發(fā)布物資需求信息時(shí)，各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，當(dāng)信息驗(yàn)證通過(guò)時(shí)，信息全網(wǎng)廣播，區(qū)塊鏈各節(jié)點(diǎn)都能收到需求信息，生產(chǎn)方根據(jù)自身的生產(chǎn)條件選擇是否應(yīng)答需求信息，進(jìn)而形成物資供求智能合約，物資供求智能合約信息進(jìn)行全網(wǎng)廣播、共識(shí)認(rèn)證并分布式存儲(chǔ)。達(dá)成智能合約后，生產(chǎn)方全網(wǎng)廣播選擇物流公司，物流公司選擇是否應(yīng)答物流需求信息，形成物流智能合約，物流智能合約全網(wǎng)廣播、共識(shí)認(rèn)證并分布式存儲(chǔ)。

（二）供給方發(fā)布醫(yī)用緊急物資供應(yīng)信息

生產(chǎn)企業(yè)、關(guān)聯(lián)企業(yè)、國(guó)家物資儲(chǔ)備部門(mén)根據(jù)自身的生產(chǎn)條件可進(jìn)行全網(wǎng)廣播，發(fā)布醫(yī)用緊急物資供給信息，需求方根據(jù)自身物資緊缺情況選擇是否應(yīng)答信息，形成物資供求智能合約，物資供求智能合約全網(wǎng)廣播、共識(shí)認(rèn)證及分布式存儲(chǔ)。

四、結(jié)語(yǔ)

區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)用緊急物資調(diào)配，可以提高國(guó)家應(yīng)對(duì)突發(fā)公共衛(wèi)生事件的反應(yīng)能力。如何將區(qū)塊鏈技術(shù)、大數(shù)據(jù)、5G技術(shù)、人工智能共同應(yīng)用于突發(fā)公共衛(wèi)生事件防控還需要進(jìn)一步研究。同時(shí)，關(guān)于區(qū)塊鏈技術(shù)調(diào)配物資中的法律風(fēng)險(xiǎn)尚需進(jìn)一步思考。隨著未來(lái)科技創(chuàng)新發(fā)展，將會(huì)產(chǎn)生更高效、更智能的醫(yī)用緊急物資調(diào)控方法。