區(qū)塊鏈技術(shù)在中醫(yī)藥數(shù)據(jù)交換與共享中的研究

上官學(xué)奎

(山西省信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司，山西 太原 030012)

1 緒論

中醫(yī)藥學(xué)是凝聚著中華民族智慧的最偉大的發(fā)明，是我國的驕傲。近年來，尤其是新冠病毒肆虐期間，中醫(yī)藥學(xué)發(fā)揮著無可替代的作用，同時(shí)，為貫徹關(guān)于“在抗擊疫情斗爭(zhēng)中體現(xiàn)山西擔(dān)當(dāng)”的指示精神，“防、控、治、研”，四環(huán)聯(lián)動(dòng)，著力發(fā)揮中醫(yī)藥優(yōu)勢(shì)，全力保證中醫(yī)藥全流程、全鏈條參與到對(duì)抗疫情的各項(xiàng)工作中，勇當(dāng)抗擊疫情的中醫(yī)藥先鋒。

此次新冠疫情的救治過程表明，無論是在疫情防控還是臨床救治上，堅(jiān)持中西醫(yī)并重，推動(dòng)中醫(yī)藥深度、全過程參與救治，能夠提升治療效果，為打贏疫情防控人民戰(zhàn)爭(zhēng)、總體戰(zhàn)、阻擊戰(zhàn)貢獻(xiàn)重要力量。但是此次疫情防治也暴露了中醫(yī)藥學(xué)在研究方面的一個(gè)弱態(tài)，就是中醫(yī)藥學(xué)與當(dāng)前主流信息技術(shù)的結(jié)合研究很少，實(shí)踐和探索方面也比較匱乏，在疫情防治中，總是能快速檢索出西藥的名稱和地點(diǎn)，但是無法快速為需要者提供中醫(yī)藥材支持。

因此，實(shí)現(xiàn)中醫(yī)藥信息資源共享和交換這一課題的研究必不可少且迫在眉睫。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 區(qū)塊鏈

20世紀(jì)初，SatoshiNakamoto提出了比特幣，即相互不信任的人之間可以使用比特幣代替普通貨幣進(jìn)行交易。區(qū)塊鏈正是源于比特幣的底層技術(shù)。

信息化網(wǎng)絡(luò)為我們提供了便捷，但不規(guī)則性、不安全性、不穩(wěn)定性是信息化網(wǎng)絡(luò)的典型特征。區(qū)塊鏈的應(yīng)用則是讓信息化網(wǎng)絡(luò)變得更有秩序、更安全、更穩(wěn)定。

區(qū)塊鏈客觀來說，是數(shù)據(jù)庫的一種形式。它能將大量數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和整理，并將這些數(shù)據(jù)全部存儲(chǔ)在一個(gè)區(qū)塊中。它將傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中以表格存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的模式改變成為以區(qū)塊存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。每個(gè)區(qū)塊擁有自己的哈希值和前一區(qū)塊的哈希值，以此來鏈接區(qū)塊組成區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)

從圖1中可以看出，區(qū)塊鏈就是區(qū)塊加鏈接兩部分構(gòu)成。在區(qū)塊鏈中，數(shù)據(jù)以電子化的形式永久儲(chǔ)存，形成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)塊，就是區(qū)塊。每個(gè)區(qū)塊就像是賬本中的一頁，每頁數(shù)據(jù)在這個(gè)賬本中按照時(shí)間的先后順序自動(dòng)排列。我們將區(qū)塊的結(jié)構(gòu)分為頭部和體部，區(qū)塊頭中存放識(shí)別信息，至少需存放兩個(gè)哈希值，即“前一區(qū)塊哈希值”和“本區(qū)塊哈希值”，“本區(qū)塊哈希值”和下一個(gè)區(qū)塊的“前一區(qū)塊哈希值”保持一致，這樣就形成了相鄰兩個(gè)區(qū)塊的串聯(lián)，最終得到一個(gè)鏈接結(jié)構(gòu)。區(qū)塊頭中最重要的就是“本區(qū)塊哈希值”，他可以簡(jiǎn)單類比我們的身份證編碼，并且通過這個(gè)唯一編碼可以追溯到鏈條上的所有區(qū)塊。

2.2 中醫(yī)藥信息資源交換與共享

20世紀(jì)90年代初我國啟動(dòng)了金衛(wèi)工程，建立了中醫(yī)藥信息網(wǎng)絡(luò)。信息網(wǎng)絡(luò)的建立和發(fā)展促進(jìn)了中醫(yī)藥材數(shù)據(jù)共享的理論研究。但就目前國內(nèi)中醫(yī)藥信息共享和交換的實(shí)踐探索方面，研究匱乏，且僅局限于醫(yī)藥文獻(xiàn)方面，與人們實(shí)際的日常生活聯(lián)系非常少。

區(qū)塊鏈作為保障能源數(shù)據(jù)安全、綜合能源發(fā)展安全建設(shè)的底座，用于解決多方協(xié)作時(shí)信息共享、過程追溯和隱私保護(hù)等問題，通過建設(shè)底層技術(shù)平臺(tái)，解決信息共享意愿弱、交易過程不透明、隱私不能得到保護(hù)等問題。區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)架構(gòu)可以分為六層，包括數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、激勵(lì)層、合約層、應(yīng)用層。每一層分別完成一項(xiàng)核心的功能，各層之間互相配合，從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)去中心化的信任機(jī)制。

區(qū)塊鏈在信息交換與共享方面的優(yōu)勢(shì)得天獨(dú)厚，應(yīng)用到中醫(yī)藥信息共享中是里程碑式的研究成果。區(qū)塊鏈可構(gòu)架信息交流通道并對(duì)供應(yīng)鏈信息影響因素進(jìn)行合理化分析，在供應(yīng)鏈體系支撐中具有信息監(jiān)管和參與功能。在中醫(yī)藥供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)體系改造模型不變的基礎(chǔ)上，區(qū)塊鏈流程結(jié)構(gòu)信息可協(xié)調(diào)中醫(yī)藥供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)，提高其動(dòng)態(tài)管理能力及信息傳遞效率。區(qū)塊鏈可匹配整合監(jiān)管和協(xié)調(diào)決策，形成信息業(yè)務(wù)共享體系，分擔(dān)供應(yīng)鏈管理中的全鏈條認(rèn)證工作，促進(jìn)中醫(yī)藥信息的共享交換。在中醫(yī)藥供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)主體競(jìng)爭(zhēng)背景下，區(qū)塊鏈信息機(jī)制的介入可調(diào)整信息結(jié)構(gòu)，保障信息安全，提供交互性重組和能力優(yōu)化共享機(jī)制。區(qū)塊鏈對(duì)中醫(yī)藥供應(yīng)鏈管理模式具有基礎(chǔ)性支持作用。區(qū)塊鏈在中醫(yī)藥供應(yīng)鏈管理中的應(yīng)用價(jià)值信息安全加密技術(shù)和共信息高效傳播是中醫(yī)藥供應(yīng)鏈運(yùn)行環(huán)節(jié)最重要的價(jià)值。而成本與收益比例影響中醫(yī)藥供應(yīng)鏈信息共享機(jī)制完整性。區(qū)塊鏈技術(shù)可有效提高中醫(yī)藥供應(yīng)鏈運(yùn)轉(zhuǎn)效率，在供應(yīng)鏈管理體系中起關(guān)鍵作用。在區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)共享基礎(chǔ)上，決策價(jià)值的提升可對(duì)供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。相對(duì)于普通中醫(yī)藥供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)信息共享途徑，區(qū)塊鏈的介入可進(jìn)一步優(yōu)化投資與收益的相對(duì)比例，促進(jìn)信息共享與安全。同時(shí)，從中醫(yī)藥供應(yīng)鏈信息的存儲(chǔ)控制以及檢索等方向可進(jìn)一步分析區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)選擇途徑。中醫(yī)藥供應(yīng)鏈管理體系促使區(qū)塊鏈多源數(shù)據(jù)應(yīng)用價(jià)值得到充分發(fā)揮。區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)中醫(yī)藥共享交換產(chǎn)生多方面影響，可促進(jìn)其業(yè)務(wù)信息體系應(yīng)用，推動(dòng)中醫(yī)藥供應(yīng)鏈信息共享體制盡快建立。

3 可行性分析

3.1 協(xié)調(diào)組織管理的可行性

目前，山西省內(nèi)各個(gè)中醫(yī)藥研究所和企業(yè)內(nèi)部都對(duì)自己內(nèi)部的藥材進(jìn)行著井然有序的管理。建立“山西省中醫(yī)藥信息共享與交換平臺(tái)”只需要在此基礎(chǔ)上建立一個(gè)管理數(shù)據(jù)中心的團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)組織聯(lián)系各單位管理中醫(yī)藥材的管理人員即可，這是可行的。

3.2 技術(shù)規(guī)范問題

中醫(yī)藥信息資源共享的高級(jí)形式是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上共享，我們建立這一平臺(tái)也是為了實(shí)現(xiàn)山西省中醫(yī)藥信息的共享與交換，這對(duì)各中醫(yī)藥信息機(jī)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)提出了較高的要求。在我們建立“山西省中醫(yī)藥信息共享與交換平臺(tái)”的過程中，我們將不斷完善技術(shù)規(guī)范，做到技術(shù)規(guī)范可行。

3.3 人員技術(shù)問題

隨著我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，山西省內(nèi)中醫(yī)藥研究所以及中醫(yī)藥企業(yè)內(nèi)部都有很多計(jì)算機(jī)技術(shù)人才，有很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)管理知識(shí)和技能，早已打破中醫(yī)藥信息機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期以來延續(xù)的傳統(tǒng)管理方法和手段，平臺(tái)開發(fā)后投入應(yīng)用，企業(yè)內(nèi)部人員也可以很好的操作。

4 基于區(qū)塊鏈的中醫(yī)藥信息交換平臺(tái)搭建

以區(qū)塊鏈技術(shù)為數(shù)據(jù)庫核心技術(shù)，構(gòu)建山西省分布式中醫(yī)藥信息資源共享網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。平臺(tái)在各大醫(yī)院信息中心和有需求的中醫(yī)藥供應(yīng)廠商均可部署，最終實(shí)現(xiàn)山西省內(nèi)所有中醫(yī)藥材信息的共享和交換。

4.1 中醫(yī)藥信息采集與整合

4.1.1 中醫(yī)藥信息采集

構(gòu)建山西省分布式中醫(yī)藥信息資源共享網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，中醫(yī)藥數(shù)據(jù)采集需覆蓋山西省內(nèi)所有中醫(yī)院，實(shí)現(xiàn)山西省內(nèi)所有中醫(yī)藥材信息的共享和交換，如圖2所示。

圖2 中醫(yī)藥信息共享與交換網(wǎng)絡(luò)圖

4.1.2 中醫(yī)藥數(shù)據(jù)信息化處理

中醫(yī)藥數(shù)據(jù)集是指有統(tǒng)一格式規(guī)范，能夠通過計(jì)算機(jī)采集、整合、存儲(chǔ)和展現(xiàn)，冗余度盡可能小，保證數(shù)據(jù)密切度高，而又有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。

設(shè)計(jì)編碼格式：中醫(yī)藥信息編碼遵循唯一性、匹配性、可擴(kuò)充性、簡(jiǎn)潔性的編碼基本原則,參考與之相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，盡可能與國家標(biāo)準(zhǔn)一致或兼容。為平臺(tái)以后融合進(jìn)國家系統(tǒng)，或和其他省份的中醫(yī)藥信息的共享與交換做準(zhǔn)備。層級(jí)數(shù)目暫為3層，用字母和數(shù)字的混合編碼，便于計(jì)算機(jī)處理，如圖3。

圖3 中醫(yī)藥信息的唯一標(biāo)識(shí)格式

要求山西省內(nèi)所有參與中醫(yī)藥信息共享與交換的機(jī)構(gòu)都將本機(jī)構(gòu)內(nèi)所有中醫(yī)藥的信息按照?qǐng)D3的格式進(jìn)行整理，單位標(biāo)識(shí)為機(jī)構(gòu)組織代碼的第9位到第14位，ZY(中醫(yī))，藥材標(biāo)識(shí)方式：藥材名稱縮寫，如黨參DangS,蒲公英PuGY。

該平臺(tái)收集的中醫(yī)藥數(shù)據(jù)信息將涵蓋山西省內(nèi)所有中醫(yī)藥科研院所，中醫(yī)醫(yī)院，藥材公司等，所有參與中醫(yī)藥信息共享與交換的企業(yè)都需要將本單位所有的中醫(yī)藥按平臺(tái)設(shè)計(jì)的統(tǒng)一格式進(jìn)行編碼匯總，將每一種中醫(yī)藥材都用唯一的字符串進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并提交至公司信息處理中心。便于平臺(tái)開發(fā)者采集。

數(shù)據(jù)上鏈流程如圖4所示。

圖4 中醫(yī)藥信息數(shù)據(jù)流程圖

4.2 中醫(yī)藥數(shù)據(jù)信息區(qū)塊鏈的生成

中醫(yī)藥數(shù)據(jù)信息區(qū)塊化如圖5所示。

圖5 中醫(yī)藥信息數(shù)據(jù)上鏈解析圖

如圖5所示，數(shù)據(jù)信息傳輸接口負(fù)責(zé)接收中醫(yī)藥信息編碼，并對(duì)編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行加密、交易、定時(shí)獲取數(shù)據(jù)信息、解析數(shù)據(jù)信息、形成區(qū)塊鏈并上鏈。數(shù)據(jù)傳輸路徑做好加密隔離，保證其他任何人或服務(wù)無權(quán)訪問該路徑。

4.3 基于區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)的平臺(tái)搭建

中國高等教育文獻(xiàn)保障系統(tǒng)是我國廣泛應(yīng)用的公共服務(wù)體系之一，也是目前國內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息共享交換的成功案例平臺(tái)，筆者通過研究該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式、數(shù)據(jù)爬取、數(shù)據(jù)共享交換方式，實(shí)現(xiàn)中醫(yī)藥材數(shù)據(jù)信息的共建、互換、共知。參照該系統(tǒng)的體系，設(shè)計(jì)“山西省中醫(yī)藥信息共享與交換平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)山西省中醫(yī)藥信息的共享與交換，平臺(tái)框架如圖6。

圖6 山西省中醫(yī)藥信息共享與交換平臺(tái)

建立“山西省中醫(yī)藥信息共享與交換平臺(tái)”。該平臺(tái)可以承擔(dān)山西省中醫(yī)藥信息的共享交換工作。該平臺(tái)從數(shù)據(jù)共享方法、共享內(nèi)容、權(quán)益分配等多方面入手，研制中醫(yī)藥科學(xué)數(shù)據(jù)共享的政策，建立科學(xué)數(shù)據(jù)共享的章程，維護(hù)了數(shù)據(jù)的擁有者、管理者和使用者的權(quán)益，確保了中醫(yī)藥科學(xué)數(shù)據(jù)共享交換能持續(xù)穩(wěn)定地開展下去。山西省中醫(yī)藥信息共享與交換平臺(tái)為用戶提供了一個(gè)統(tǒng)一的全局范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)檢索環(huán)境的信息共享平臺(tái)。該平臺(tái)可提供對(duì)分布式數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)集的統(tǒng)一管理、數(shù)據(jù)查詢檢索服務(wù)、數(shù)據(jù)延伸服務(wù)等。

建立“山西省中醫(yī)藥信息共享與交換平臺(tái)”包括中醫(yī)藥信息資源的表示、整理整合、選擇平臺(tái)搭建的技術(shù)和框架，完成需求分析的系統(tǒng)功能。搭建方式參考中國高等教育文獻(xiàn)保障系統(tǒng)，以“一個(gè)基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)庫、分區(qū)部署、院企合作、數(shù)據(jù)共享”為建設(shè)宗旨，建立“山西省中醫(yī)藥信息共享與交換平臺(tái)”，平臺(tái)搭建中必須考慮保證整個(gè)系統(tǒng)的緊密集成和性能、安全、資源共享等問題。

在中醫(yī)藥信息共享和交換的建設(shè)中實(shí)行合理分工，重點(diǎn)建設(shè)山西省中西藥信息庫，搭建平臺(tái)，解決技術(shù)難題，最后再轉(zhuǎn)化成科技成果。從信息資源共享交換的角度促進(jìn)山西省中醫(yī)藥事業(yè)的產(chǎn)學(xué)研合作。

5 結(jié)語

本文分析了目前大數(shù)據(jù)研究中前沿技術(shù)-區(qū)塊鏈的技術(shù)理論，以及區(qū)塊鏈技術(shù)與中醫(yī)藥信息資源交換與共享的結(jié)合與應(yīng)用。促進(jìn)區(qū)塊鏈在中醫(yī)藥信息資源交換與共享中的實(shí)踐應(yīng)用，同時(shí)為中醫(yī)藥、區(qū)塊鏈應(yīng)用研究提供新思路。