區(qū)塊鏈在數字政府和智慧城市的研究

馬丹妮

廣東省電信規(guī)劃設計院有限公司 廣東 廣州 510630

區(qū)塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式。近年來，區(qū)塊鏈技術應用已經延伸到數學領域、互聯(lián)網領域、智能制造領域等，區(qū)塊鏈應用實現(xiàn)了多元化發(fā)展，特別是在智慧城市和數字政府的建設過程中，區(qū)塊鏈技術有其獨特的應用價值。因此，本文針對區(qū)塊鏈在數字政府與智慧城市中應用進行深入研究意義重大。

1 區(qū)塊鏈發(fā)展概述

1.1 區(qū)塊鏈的概念

區(qū)塊鏈（Blockchain）主要指的是需要由多方進行共同維護，并用密碼學相關理論確保數據傳輸和訪問過程中的安全性效果。應用區(qū)塊鏈能夠切實強化數據的統(tǒng)一化存儲，避免了篡改和抵賴的隱患性問題，因此區(qū)塊鏈也被稱之為分布式賬本技術，在區(qū)塊鏈技術中主要以塊鏈的結構進行數據存儲。如果在相對不可信的競爭環(huán)境中需要建立起信任性較高的計算方式，則需要應用到區(qū)塊鏈，也正因如此區(qū)塊鏈在我國各領域中被廣泛應用。

1.2 區(qū)塊鏈的特征

區(qū)塊鏈的特征主要體現(xiàn)為以下四個方面。一是分布式記賬特征，在以往的信息系統(tǒng)中獨自記錄，而對賬的過程也需要對不同的賬本進行復式記賬，區(qū)塊鏈的應用切實打破了以往復試記賬的形式，能夠實現(xiàn)全網共享的分布式記賬模式，有效避免了復式記賬所帶來的對賬繁瑣性。二是增查操作的變更，受到傳統(tǒng)數據庫的影響，其數據庫經典操作大多為增加、刪除、修改和查詢，而區(qū)塊鏈技術則僅涵蓋了增加和查詢兩大操作，將刪除和修改選項進行調整，這種形式能夠避免數據信息被外力惡意篡改，提高了信息數據的可信性和安全性。三是多方維護的特征，區(qū)塊鏈系統(tǒng)模式導入分布式賬本，能夠有效搭建多方維護的分布式信息系統(tǒng)，由于數據信息的寫入和同步能夠實現(xiàn)多個主體范圍之內進行更新，因此也可以進行多方維護和數據驗證。四是內置合約的發(fā)展特點，由于以往財務資金流和信息流為不同的業(yè)務流程特點，而區(qū)塊鏈系統(tǒng)的出現(xiàn)同樣也代表了智能合約的形成，能夠滿足事先約定規(guī)則，將以往的外掛合約模式逐漸發(fā)展為內置合約形式，實現(xiàn)獨立執(zhí)行和協(xié)同寫入。

2 區(qū)塊鏈的分布要素分析

現(xiàn)如今我國區(qū)塊鏈的產業(yè)鏈條不斷完善，諸多產業(yè)規(guī)模穩(wěn)定增加，在區(qū)塊鏈企業(yè)地域分布方面主要集中于北京、上海、廣東、浙江等地。根據調研報告，在產業(yè)分布中主要可以分為上中下三大層次，如圖1所示。其中上游層次主要為基礎層和平臺層，需要進行去中心化交易，提供數據服務和數據處理；中游層次主要為接口、呈現(xiàn)和外部交互層，主要針對各類用戶的應用和數據進行傳輸；而下游主要強化了區(qū)塊鏈的應用，與用戶層進行直接對接，其中其主應用戶范圍包括政府、企業(yè)以及個人等等，具體的應用領域也涵蓋廣泛，如司法存證、金融企業(yè)發(fā)展、知識產權保護領域等。

圖1 區(qū)塊鏈產業(yè)鏈分布

在市場規(guī)模方面，我國區(qū)塊鏈行業(yè)市場發(fā)展規(guī)模由2016年的1億元增加至2019年的12億元，雖然整體行業(yè)正處于起步階段，但受到國家政策的支持影響以及各領域技術手段的進步，區(qū)塊鏈產業(yè)鏈下游應用范圍的不斷拓展，這也使得我國區(qū)塊鏈產業(yè)有望在未來實現(xiàn)高速增長和新的應用發(fā)展局面。

3 區(qū)塊鏈在數字政府中的應用分析

3.1 為數字政府建設提供構建良好的數據信任效果

當前我國大力推進數字政府的建設，強化政務服務線上線下一體化發(fā)展，切實提高人民群眾的幸福感、獲得感，同時也能增強政府的公信力。當前，為了進一步完成數字政府的建設目標，主要目的在于確保政務信息系統(tǒng)的整合性，要切實打破以往“數據煙囪”的局面，實現(xiàn)政務數據的安全共享交換。在數字政府建設中應用區(qū)塊鏈技術需要滿足數據安全流通以及提升數據綜合質量，達到數據共享開放的良好局面。例如在對某一業(yè)務進行處理時，底層數據和業(yè)務流程要實現(xiàn)共享，同時也要避免在其他節(jié)點對此類數據進行私自篡改，切實提升數據的質量水平與可信性，在數字政府的建設中應用區(qū)塊鏈技術實現(xiàn)數據信任的良好局面，能夠切實提升國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化建設水平，推動數字政府的新型發(fā)展[1]。

3.2 強化金融服務領域的應用效果

在數字政府的建設過程中，應用區(qū)塊鏈技術最普遍的范圍在于金融領域，因此我國很多大型銀行和企業(yè)在相關領域中進行不斷嘗試，在一定程度上也推動了國家整體金融業(yè)務的發(fā)展和進步[2]。首先在供應鏈金融應用方面，各類新型應用不斷涌現(xiàn)，有效解決了中小企業(yè)發(fā)展過程中的融資難點問題。例如應用區(qū)塊鏈技術能為諸多企業(yè)提供良好的信用評估水平，同時也能幫助企業(yè)降低融資成本，幫助政府部門對企業(yè)融資情況和效果進行監(jiān)督和規(guī)劃。在跨境支付方面，以往我國諸多銀行在跨境支付系統(tǒng)構建中仍然存在較多難點，需要由開戶行、銀行等不同的銀行機構和金融服務機構在自身賬務系統(tǒng)的基礎上進行有效處理，但是此種處理模式反應速度相對較慢、效率偏低，因此應用區(qū)塊鏈技術能夠實現(xiàn)良好的金融機構對賬效果，減少對賬成本，有效解決諸多爭議，同時也能讓支付業(yè)務的處理速度顯著提升[3]。

3.3 電子政務服務領域的試點化應用

在電子政務領域區(qū)塊鏈應用有其獨特的價值，直至目前二者聯(lián)合應用項目逐年增多，各級政府正著力鼓勵區(qū)塊鏈系統(tǒng)和相關技術，在政務領域的發(fā)展和廣泛應用，主要涵蓋了數字身份、涉公監(jiān)管、電子存證、政府統(tǒng)計以及政務數據共享等六大方面（圖2）[4]。在電子政務領域中應用區(qū)塊鏈技術，能夠有效推進各類政府數據的共享與開放，真正實現(xiàn)政務服務“一網通辦”的目標，切實提高了政府的行政效能。與此同時，運用區(qū)塊鏈技術能夠讓政務服務數據在全社會范圍內共享與開放，也方便了社會公眾對政府工作開展情況進行有效的監(jiān)督，切實提升人民群眾的參與感和獲得感。此外，也能切實增強政府的公信力，例如部分城市構建城市服務APP，應用了大數據技術、人工智能AI技術、區(qū)塊鏈技術等，全面滿足人民群眾的基本生活需求，構建智能化的政府服務體系[5]。

圖2 區(qū)塊鏈在電子政務領域應用場景

3.4 司法治理、產權保護及食品藥品等領域中的應用和探索

除了電子政務、金融服務以及政府治理等諸多方面中，在司法治理、產權保護以及食品藥品等領域中，也能有效應用區(qū)塊鏈技術。例如在進行司法治理時，能夠根據不同的司法區(qū)塊進行節(jié)點建設，實現(xiàn)證據的在線收集與分析處理。如杭州互聯(lián)網法院所應用的司法治理區(qū)塊鏈技術，主要以杭州互聯(lián)網法院作為重要節(jié)點，強化各類證據和數據的采集，同時也接入了相關企業(yè)和機關，為區(qū)塊鏈中憑證的法律效力驗證提供必要的參考依據。在知識產權保護中應用區(qū)塊鏈技術主要需要實現(xiàn)可信化和數字化證明，在知識產權領域實現(xiàn)新型的認證機制，對產權進行健全保障權屬的唯一性，同時針對該作品的確權、后續(xù)交易，同樣也能實現(xiàn)全生命周期管理，為我國知識產權領域保護與服務水平的提升奠定了良好的基礎。在食品藥品等領域中應用區(qū)塊鏈技術，最主要目的在于對產品進行防偽識別，避免假冒偽劣的問題存在?；趨^(qū)塊鏈技術可以對食品藥品進行防偽溯源，并應用現(xiàn)代化的物聯(lián)網技術手段，通過手持掃碼設備和編碼機器等，能夠有效實現(xiàn)對食品和藥品的溯源，提高食品藥品的安全性效果[6]。

4 區(qū)塊鏈在智慧城市中的應用探索

4.1 總體應用分析

區(qū)塊鏈作為新興的技術在“智慧城市”建設中有巨大的應用潛力和發(fā)展?jié)摿?。區(qū)塊鏈技術具有去中心化、防篡改、高度可擴展等特點，正與大數據、云計算、人工智能、5G等新一代信息技術快速融合，并應用到政務、醫(yī)療、公益慈善、司法治理等各個重要領域。在資源數據方面，通過區(qū)塊鏈技術也能有效實現(xiàn)數據的安全流通，打破信息孤島。在智慧化應用過程中，區(qū)塊鏈技術能夠將惠民服務、生態(tài)宜居、產業(yè)經濟以及精準治理等諸多要素緊密聯(lián)系，助力打造善政善治、惠企利民的智慧城市。

4.2 區(qū)塊鏈在醫(yī)療領域中的應用

將區(qū)塊鏈技術與醫(yī)療領域緊密結合，旨在通過強大的技術支撐提高數字信息的應用化效果。近年來我國醫(yī)療發(fā)展領域中電子醫(yī)療數據發(fā)展速度越來越快，而區(qū)塊鏈技術的應用也可以針對各類醫(yī)療數據進行有效的處理，避免醫(yī)療數據對患者敏感信息、隱私保護等諸多方面安全隱患存在，實現(xiàn)數據的安全和共享性。區(qū)塊鏈技術能夠實現(xiàn)良好的信息安全性效果，通過分布式記賬技術實現(xiàn)多方維護，在保障醫(yī)療數據共享效果的同時，實現(xiàn)全量備份、保證信息安全。與此同時，區(qū)塊鏈存在無中心服務器的主要特點，也最大程度上避免了系統(tǒng)出現(xiàn)單點失效的問題，能夠有效保證整個醫(yī)療系統(tǒng)的運行安全性和穩(wěn)定性。例如在醫(yī)療服務領域中，醫(yī)生可以通過區(qū)塊鏈平臺對各類患者的隱私數據進行共享，既能獲取患者以往的醫(yī)療數據也能對各類數據和建模進行圖像檢索，為醫(yī)生的治療和咨詢工作開展奠定良好的基礎。

4.3 區(qū)塊鏈在智能交通領域中的應用

我國城市智能交通系統(tǒng)的建設側重于管理功能的實現(xiàn)，主要用于支持和強化交通管理部門原有的管理體系。城市智能交通系統(tǒng)將在未來向服務功能轉化，利用獲取的交通信息數據向城市道路交通使用者提供信息服務。城市智能交通系統(tǒng)作為未來城市交通優(yōu)先發(fā)展的主體，需要融合區(qū)塊鏈、數據通信、電子傳感、視頻分析等綜合性信息技術，對于提高交通管理效率、解決交通擁擠、減少環(huán)境污染、確保交通安全等方面起到了非常重要的作用。例如可以對車輛進行區(qū)塊鏈認證管理，實施電子車牌號模式，如果出現(xiàn)交通違章罰款問題也可以應用代幣進行即時化支付；在區(qū)塊鏈技術的支持下，可以實時記錄和更新車輛所處位置，幫助交通規(guī)劃人員有效判斷不同道路的擁堵情況，實現(xiàn)良好的交通疏導效果。

4.4 區(qū)塊鏈在智慧教育領域中的應用

將區(qū)塊鏈技術在智慧教育中應用可以建立學歷數據庫系統(tǒng)，有效解決學歷造假的難題，直接將學歷證書及時更新于區(qū)塊鏈的數據庫之中，應用區(qū)塊鏈的防篡改系統(tǒng)功能，避免學歷證書和文憑等被外界惡意篡改，保障學歷信息的真實性與可靠性。另一方面，運用區(qū)塊鏈技術打造智能化的教育服務平臺，該平臺中主要以各類學習資料和學習內容作為核心要素，針對該平臺中的合約生成和憑證構建搭建虛擬化的智能交易系統(tǒng)，避免了人為操作和惡意篡改的情況，同時各類教育資源交易數據也能被永久化保存。此類平臺可以為學生和學習者提供學業(yè)輔導和資料下載等諸多幫助，在一定程度上也可以進一步探索在線輔導和點對點授課的新型模式，實現(xiàn)優(yōu)質教育資源的安全共享。

4.5 區(qū)塊鏈技術在智慧社區(qū)建設中的應用

智慧社區(qū)是新形勢下社會管理創(chuàng)新的一種新模式，是智慧城市建設的重要組成部分。充分利用區(qū)塊鏈、物聯(lián)網、移動互聯(lián)網等新一代信息技術的集成應用,為社區(qū)居民提供現(xiàn)代化、智慧化生活環(huán)境,從而形成基于信息化、智能化社會管理與服務的一種新的管理形態(tài)的社區(qū)。在社區(qū)管理方面，可以運用區(qū)塊鏈技術，讓公民的身份證號能夠成為多個標簽，避免了群眾多次開證明的復雜辦理程序。針對扶貧資金的受助人進行信息管理，同時也能強化對扶貧資金鏈的有效監(jiān)管，在數據共享的前提之下，各個政府機關部門能夠查看各類原始數據既保障了數據的分享性，也避免了原始數據惡意篡改等安全問題。

5 結論

總而言之，我國區(qū)塊鏈政策將持續(xù)利好、標準規(guī)范更加完善、產業(yè)規(guī)模持續(xù)增長、技術持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展、重點領域應用示范效應加速顯現(xiàn)，區(qū)塊鏈技術將逐步深入應用于數字政府和智慧城市建設當中。本文首先概述了區(qū)塊鏈的概念與特征，其次分析了區(qū)塊鏈的分布要素，最后分別從數字政府和智慧城市兩個角度進行區(qū)塊鏈的應用場景的探索與分析，希望能夠助力推動區(qū)塊鏈技術的在各個重點領域的廣泛應用。