基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同研究*

李俊亭 梁立立 李穎涵 董藝佳

(1.西安石油大學土木工程學院 西安 710065；2.西安石油大學經(jīng)濟管理學院 西安 710065)

當前，數(shù)據(jù)已成為推動全國各個行業(yè)經(jīng)濟發(fā)展新的生產(chǎn)要素，數(shù)據(jù)協(xié)同是實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值最大化的必要手段[1]。雖然各行各業(yè)在數(shù)智化轉(zhuǎn)型進程中已取得顯著成效，但因數(shù)據(jù)的開放與共享程度偏低，導致協(xié)同效果不理想、顛覆性轉(zhuǎn)型瓶頸難以突破等問題出現(xiàn)。就智能建造而言，由于參與方(單位)眾多、各類數(shù)據(jù)信息龐雜，參與方內(nèi)部上鏈信息與參與方之間的上鏈信息存在很大差異，由此產(chǎn)生數(shù)據(jù)存證、數(shù)據(jù)交易、數(shù)據(jù)協(xié)同，以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)耦合、人員互信等機理問題[2]?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)，智能建造中各參與者節(jié)點因處于去中心化網(wǎng)絡(luò)中，使各節(jié)點所接收數(shù)據(jù)能夠保持一致性，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的公開透明性，而數(shù)據(jù)區(qū)塊構(gòu)成的鏈條又使得數(shù)據(jù)可追溯，且公有鏈、私有鏈以及聯(lián)盟鏈等滿足了各節(jié)點對數(shù)據(jù)隱私的不同需求，最終減少各組織的分散性，改善信任關(guān)系，提高整體效率[3]。但在智能建造特定場景下，針對區(qū)塊鏈技術(shù)如何與業(yè)務(wù)整合，實現(xiàn)技術(shù)功能匹配業(yè)務(wù)需求，數(shù)據(jù)交易真實透明[4-5]以及數(shù)據(jù)協(xié)同安全等問題的研究較少[6]。本文旨在通過分析引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)后智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同所面臨的問題和困境，從系統(tǒng)視角剖析區(qū)塊鏈技術(shù)下數(shù)據(jù)協(xié)同的機理，構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同框架，提出數(shù)據(jù)上鏈機制、集成與共享、安全與隱私保護方式以及協(xié)同策略等，為區(qū)塊鏈技術(shù)下的智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同研究提供一定的借鑒。

1 問題解構(gòu)：區(qū)塊鏈技術(shù)下智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同的困境

以區(qū)塊鏈技術(shù)為代表的新一代信息技術(shù)為建造業(yè)的精細化管理、集約式發(fā)展、數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了強有力的技術(shù)支撐[7]，多種技術(shù)的集成為消除信息壁壘、重構(gòu)組織模式、建立數(shù)智化新型產(chǎn)業(yè)生態(tài)及實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供了一個路徑[8-10]。但是，如何重構(gòu)區(qū)塊鏈技術(shù)(共識機制、智能合約、分布式賬本)以適應(yīng)智能建造特定場景下的應(yīng)用？數(shù)據(jù)協(xié)同如何支撐業(yè)務(wù)的開展？區(qū)塊鏈智能建造平臺一旦構(gòu)建起來，會延伸出哪些組織管理“觸角”？這些問題使區(qū)塊鏈技術(shù)下的智能建造實現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)同面臨諸多困境。

1.1 缺乏區(qū)塊鏈系統(tǒng)與數(shù)據(jù)協(xié)同業(yè)務(wù)的耦合設(shè)計

現(xiàn)有研究只將區(qū)塊鏈作為安全性保障手段，以確保數(shù)據(jù)協(xié)同共享的安全性，并未涉及數(shù)據(jù)協(xié)同業(yè)務(wù)的耦合策略問題。在具體進行區(qū)塊鏈系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)探析共識算法、智能合約、賬本結(jié)構(gòu)等區(qū)塊鏈技術(shù)與智慧建造數(shù)據(jù)協(xié)同業(yè)務(wù)之間的作用關(guān)系，對二者進行協(xié)同優(yōu)化，實現(xiàn)系統(tǒng)之間的耦合設(shè)計，從而提升數(shù)據(jù)協(xié)同效率。正如Steven Graham指出：“目前，還沒有一個真正匯集工程項目各參與方的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)信息共享平臺”[11]。

1.2 缺乏特定場景下數(shù)據(jù)協(xié)同的“交易協(xié)議”研究

智能建造應(yīng)用智能合約可以將設(shè)計、調(diào)試、施工、運輸和資產(chǎn)管理等任務(wù)自動化執(zhí)行，從而減少支付時間，降低交易及管理成本[12-14]。智能合約的本質(zhì)是將數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈上可以自動運行的腳本，它被定義為一種通過代碼程序自動執(zhí)行的交易協(xié)議[15]，其立足于完全契約的理想情境[16]。但是，智能建造中的各參與方不是完全的“合同”關(guān)系，參與方之間大量的數(shù)據(jù)交互需要依賴“契約”來維系，也需要分析有關(guān)數(shù)據(jù)的社會契約關(guān)系[17]。但目前學者們對基于契約關(guān)系的智能合約構(gòu)建及其應(yīng)用機理的研究比較匱乏[18-19]。因此，設(shè)計特定場景下的區(qū)塊鏈智能合約將是解決社會契約條件下數(shù)據(jù)協(xié)同的關(guān)鍵。

1.3 缺乏特定場景下數(shù)據(jù)協(xié)同的系統(tǒng)研究

在智能建造中各組織內(nèi)部以及各組織間都會進行數(shù)據(jù)交互，涉及“鏈下”與“鏈上”數(shù)據(jù)甄選、上鏈機制設(shè)計和工程數(shù)據(jù)可信存儲等問題[20]。要實現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)同，不僅要對數(shù)據(jù)進行全生命周期管理以實現(xiàn)數(shù)據(jù)開放與共享以及歷史數(shù)據(jù)完整可追溯[21]，而且要對數(shù)據(jù)進行風險管理以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全和隱私保護等[22]。將區(qū)塊鏈技術(shù)引入智能建造特定場景下的系統(tǒng)機理分析和數(shù)據(jù)協(xié)同框架思路，將有助于智能建造中形成完整的數(shù)據(jù)流，從而提升建造過程數(shù)據(jù)協(xié)同質(zhì)量和整體效率。

2 機理分析：區(qū)塊鏈技術(shù)下智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同機理

在智能建造應(yīng)用場景中引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，不僅需要考慮區(qū)塊鏈技術(shù)本身的技術(shù)支持問題，還需要探討區(qū)塊鏈技術(shù)與智能建造數(shù)據(jù)交互的融合問題。本文采用系統(tǒng)工程“物理-事理-人理(WSR)”方法論，研究區(qū)塊鏈引入智能建造領(lǐng)域的數(shù)據(jù)協(xié)同機理[23]，并借鑒朱曉武等人[24]提出的研究范式，構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同的WSR方法分析框架，如圖1所示。

圖1 智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同的WSR分析框架

2.1 區(qū)塊鏈技術(shù)下智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同的“物理”分析

2.2 區(qū)塊鏈技術(shù)下智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同的“事理”分析

在WSR方法論中“事理”是指做事(數(shù)據(jù)處理)的機理。在智能建造中，由于參與方節(jié)點記錄員匯報的信息不一定是真實準確的，因此最終達成的共識也并非一定反映真實情況。所以，提出兩種思路以解決數(shù)據(jù)共識質(zhì)量問題：一是可以借鑒信息經(jīng)濟學模型，重點分析參與方節(jié)點記錄員誤報的情況，通過構(gòu)建謊報代理人效用函數(shù)分析參與方契約機會成本的方法，分析其謊報的概率，構(gòu)建信息不確定條件(謊報概率條件)下的pk·ωk共識權(quán)重；二是借鑒通證經(jīng)濟學(Token economy)原理，分析各參與方“數(shù)字資產(chǎn)”(即參與方規(guī)模、資產(chǎn)和證書等形成數(shù)據(jù)信用背書)，把分散的、投機的、不平等的各參與方串聯(lián)起來(通證身份)，從而形成良好的數(shù)據(jù)共識質(zhì)量機制。

在高質(zhì)量數(shù)據(jù)共識形成的過程中，還需要考慮數(shù)據(jù)協(xié)同的組織模式和數(shù)據(jù)的社會契約關(guān)系。首先基于區(qū)塊鏈共識過程，分析各參與方數(shù)據(jù)類型要素，構(gòu)建信息網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟；通過信息交互過程推演，分析網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)置和組織信息交流；其次基于鏈節(jié)點存儲過程，確定信息節(jié)點數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；最后通過信息交流的加密算法形成數(shù)據(jù)的發(fā)布和共享。數(shù)據(jù)的社會契約關(guān)系依賴于具體的應(yīng)用場景，可以依據(jù)各類合同或示范文本的條款分析各參與方合作所隱含的“契約”關(guān)系，通過提取各參與關(guān)方、活動事項、觸發(fā)等關(guān)鍵信息，實現(xiàn)對合同條款的數(shù)據(jù)表示，并以智能合約形式使數(shù)據(jù)協(xié)同合約化，從而形成高質(zhì)量的數(shù)據(jù)協(xié)同機制。

2.3 區(qū)塊鏈技術(shù)下智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同的“人理”分析

在WSR方法論中“人理”是指做人(數(shù)據(jù)應(yīng)用)的機理。因數(shù)據(jù)的共識、傳遞等過程均離不開人的參與，而有人的參與必然會引起一些社會問題，所以在智能建造中，如果參與方“上鏈”信息存在虛假報告且概率較高，或者參與方“鏈下”信息存在共謀等情況，勢必會產(chǎn)生“檸檬市場問題”“組織節(jié)點間共謀”等問題。

由于人的參與使數(shù)據(jù)協(xié)同問題變得廣泛而復雜，所以本文采用博弈論的思想將構(gòu)建演化博弈模型作為一種解決方式。例如采用雙方博弈，將博弈方分為數(shù)據(jù)上傳者(Pi)和數(shù)據(jù)監(jiān)管者(Pj)，雙方的策略分別為{規(guī)范，共謀}和{監(jiān)管，不監(jiān)管}。設(shè)數(shù)據(jù)上傳者采取規(guī)范行為的概率為x,數(shù)據(jù)監(jiān)管者進行監(jiān)管的概率為y。數(shù)據(jù)協(xié)同基礎(chǔ)收益為Rk，協(xié)同效果系數(shù)為βk，懲罰系數(shù)為θk(k=i,j;0<θk<1<βk)。進而可構(gòu)建如圖2所示的效用矩陣。

圖2 效用矩陣

由圖2可得Pi的期望效用函數(shù)為：

ui(x,y)=xyβiRi+x(1-y)βiRi-(1-x)yθiRi-(1-x)(1-y)θiRi=xβiRi-(1-x)θiRi

Pj的期望效用函數(shù)為：

uj(x,y)=xyβjRj+(1-x)yβjRj-x(1-y)θjRj-(1-x)(1-y)θjRj=yβjRj-(1-y)θjRj

由該模型可見，{規(guī)范，監(jiān)管}為最優(yōu)策略集，此策略有助于最大限度改善數(shù)據(jù)協(xié)同中的“人理”問題，實現(xiàn)真正意義上的數(shù)據(jù)協(xié)同機制。

3 框架構(gòu)建：基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同

3.1 區(qū)塊鏈技術(shù)下智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同的框架模型

本文基于區(qū)塊鏈核心技術(shù)，依托智能建造的應(yīng)用場景構(gòu)建數(shù)據(jù)協(xié)同邏輯模型。首先進行區(qū)塊鏈選型，目前根據(jù)技術(shù)及應(yīng)用場景將區(qū)塊鏈主要分為私有鏈、聯(lián)盟鏈和公有鏈三大類型，因公有鏈沒有監(jiān)管方限制節(jié)點的出入，私有鏈設(shè)置了準入規(guī)則，適合參與方內(nèi)部的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，聯(lián)盟鏈主要為利益相關(guān)的不同主體構(gòu)成的業(yè)務(wù)聯(lián)盟服務(wù)，依據(jù)智能建造特定場景中各參與方之間的平等合作關(guān)系，在本架構(gòu)中以聯(lián)盟鏈作為基礎(chǔ)區(qū)塊鏈。其次考慮基于分布式賬本(DLTs)的數(shù)據(jù)存儲、交互框架，構(gòu)建各參與方數(shù)據(jù)信息列表、交互、記賬、查詢的邏輯層、交互層、存儲層的多維數(shù)據(jù)框架模型。因此，本文提出基于區(qū)塊鏈的智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同平臺框架(如圖3所示)，該協(xié)同框架模型主要由參與主體、數(shù)據(jù)層、區(qū)塊鏈層及數(shù)據(jù)協(xié)同層構(gòu)成[25]。

圖3 智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同的框架模型

依據(jù)上述智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同的機理分析可知，數(shù)據(jù)協(xié)同與業(yè)務(wù)開展二者不可分割，這種可信數(shù)據(jù)協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)很適合數(shù)字資產(chǎn)的聯(lián)合使用及數(shù)據(jù)交易、多方聯(lián)合的追征溯源、業(yè)務(wù)協(xié)作及風險把控等工作。a.參與主體(數(shù)據(jù)源)。各參與主體作為智能建造數(shù)據(jù)的產(chǎn)出者及利用者，是協(xié)同平臺的重要組成部分。各參與主體除了上傳自身產(chǎn)出的數(shù)據(jù)外，還要申請查看并使用其他方的數(shù)據(jù)。在協(xié)同系統(tǒng)中，各方不需要承擔維護網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)的工作，但需要確保上傳數(shù)據(jù)的準確性、及時性與標準性。b.數(shù)據(jù)層。該層是數(shù)據(jù)協(xié)同平臺的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)層主要包括智能建造中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，涵蓋了智能建造整個生命周期中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄通過網(wǎng)絡(luò)傳輸方式對不同渠道的數(shù)據(jù)進行采集，并對原始數(shù)據(jù)進行清洗、融合、封裝等加工之后，將其轉(zhuǎn)化為標準數(shù)據(jù)存儲于分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)中。數(shù)據(jù)在存儲過程中高可用、可擴展及可通過數(shù)據(jù)備份的方式，減少數(shù)據(jù)災難，斷點不可續(xù)、不能負載均衡的問題是值得關(guān)注的。c.區(qū)塊鏈層。該層是系統(tǒng)架構(gòu)的核心部分。區(qū)塊鏈層包括共識機制、智能合約、分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、非對稱加密技術(shù)等計算機基礎(chǔ)設(shè)施及網(wǎng)絡(luò)管理等服務(wù)。在區(qū)塊鏈層中，采用塊鏈式結(jié)構(gòu)將經(jīng)過哈希函數(shù)加密的數(shù)據(jù)信息按照時間順序進行存儲，并利用分布式節(jié)點共識機制更新數(shù)據(jù)，這樣既能保證數(shù)據(jù)的安全可靠，又能追根溯源。此外，智能合約自動操作應(yīng)用數(shù)據(jù)，還可以保證操作的便捷有效。區(qū)塊鏈層讀取并存儲經(jīng)過標準化處理的參與主體生成的數(shù)據(jù)，并為各主體之間共享數(shù)據(jù)提供服務(wù)。d.數(shù)據(jù)協(xié)同層。數(shù)據(jù)協(xié)同就是由數(shù)據(jù)共享加多方計算而生成的數(shù)據(jù)協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，可以解決各參與方的業(yè)務(wù)問題。該層主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)在智能建造業(yè)務(wù)中的安全共享，其核心是根據(jù)智能建造流程將可信數(shù)據(jù)進行存儲、交互和安全計算，進而實現(xiàn)其在業(yè)務(wù)流程之間的協(xié)同，使各方主體在協(xié)作中實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享。

3.2 區(qū)塊鏈技術(shù)下數(shù)據(jù)協(xié)同的上鏈機制

數(shù)據(jù)的上鏈機制是可信數(shù)據(jù)存儲的關(guān)鍵，一般包括身份認證、數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)交易和監(jiān)督管理四個主要業(yè)務(wù)部分。用戶在身份認證模塊通過提交注冊信息成為正式用戶，并在注冊成功之后可以查看本人信息并進行信息監(jiān)管等。用戶在智能建造過程中會產(chǎn)生一系列資料并將相關(guān)數(shù)據(jù)提交協(xié)同平臺。數(shù)據(jù)在區(qū)塊鏈平臺的上傳流程如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)協(xié)同平臺上傳數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流程

用戶在完成注冊后向平臺發(fā)出上傳標準數(shù)據(jù)的請求，并向根據(jù)共識機制產(chǎn)生的審核節(jié)點提交相關(guān)建造數(shù)據(jù)。審核節(jié)點將通過非對稱加密算法得到的哈希值、時間戳及數(shù)字簽名打包成區(qū)塊，再上傳至原區(qū)塊鏈，然后向全網(wǎng)廣播。所有節(jié)點驗證結(jié)果并更新區(qū)塊鏈。這樣的數(shù)據(jù)上傳方式即鏈上存儲方式，數(shù)據(jù)直接存儲在區(qū)塊中，數(shù)據(jù)資源也匯集在區(qū)塊鏈中。但并不是所有的數(shù)據(jù)資源都適合鏈上存儲方式，因為區(qū)塊鏈有限的存儲性與交易的處理性同時會限制數(shù)據(jù)的上鏈。比如在智能建造中，制造過程中產(chǎn)生的鋼筋質(zhì)量數(shù)據(jù)及施工過程中產(chǎn)生的檢測等數(shù)據(jù)，對這些需要開放共享的信息不需要上鏈，而有關(guān)設(shè)計圖紙、BIM、合同等涉及機密的數(shù)據(jù)則需要通過加密處理后再上鏈存證，從而保證數(shù)據(jù)的安全、不可篡改及可溯源。由此數(shù)據(jù)協(xié)同平臺參考標準定義了不同類型協(xié)同數(shù)據(jù)的上鏈方式，如表1所示。

表1 智能建造協(xié)同數(shù)據(jù)上鏈方式

根據(jù)數(shù)據(jù)開放程度和數(shù)據(jù)存儲量來確定智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同平臺的上鏈方式，其中，數(shù)據(jù)開放程度可分為完全開放、半開放和不開放三種類型，數(shù)據(jù)存儲量分為大、中、小三個值。上鏈方式分別為：不上鏈、哈希上鏈和加密上鏈。加密上鏈是指如組織資源配置等涉及機密的私有數(shù)據(jù)不能直接上鏈，需要通過加密技術(shù)進行加密處理，在數(shù)據(jù)協(xié)同平臺上傳加密處理后的數(shù)據(jù)，只有獲得訪問權(quán)限的用戶才能通過密鑰訪問數(shù)據(jù)。

3.3 區(qū)塊鏈技術(shù)下數(shù)據(jù)協(xié)同的集成與共享

智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同是消除系統(tǒng)孤島，讓數(shù)據(jù)信息有效聯(lián)動的過程。首先需要梳理智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同業(yè)務(wù)，形成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)協(xié)同需求，其次根據(jù)數(shù)據(jù)協(xié)同需求構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫，并進行數(shù)據(jù)同步。在數(shù)據(jù)同步完成后提交數(shù)據(jù)集成請求，區(qū)塊鏈平臺管理員對數(shù)據(jù)集成請求進行審核，包括對數(shù)據(jù)上傳方進行資質(zhì)評估及數(shù)據(jù)的有效性驗證，審核通過則隨時觸發(fā)上鏈事件，根據(jù)上鏈規(guī)則執(zhí)行上鏈任務(wù)。最后通過集成關(guān)系型數(shù)據(jù)庫對鏈上數(shù)據(jù)進行持久化處理，實現(xiàn)鏈上鏈下數(shù)據(jù)同步。具體如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)協(xié)同平臺數(shù)據(jù)協(xié)同集成過程

智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同共享主要包括兩種共享模式：a.直接共享模式。數(shù)據(jù)擁有者提前對數(shù)據(jù)授權(quán)方式進行設(shè)置，對某申請者授權(quán)直接訪問數(shù)據(jù)權(quán)限，被授權(quán)者可直接進行數(shù)據(jù)訪問。b.申請審核模式。數(shù)據(jù)使用者向數(shù)據(jù)擁有者提交數(shù)據(jù)訪問申請，經(jīng)過數(shù)據(jù)擁有者的審核批準或拒絕之后，數(shù)據(jù)使用者可以進一步獲得數(shù)據(jù)或者被拒絕無法訪問數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)共享過程如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)協(xié)同共享模式：直接共享模式(左)申請審核模式(右)

3.4 區(qū)塊鏈技術(shù)下數(shù)據(jù)協(xié)同的隱私保護

智能建造的基礎(chǔ)區(qū)塊鏈類型使得跨鏈技術(shù)的加持成為必然趨勢，然而參與方在進行跨鏈數(shù)據(jù)交互時往往面臨數(shù)據(jù)隱私泄露的問題。目前有公證人機制、哈希時間鎖定和側(cè)鏈/中繼鏈三種主流跨鏈技術(shù)[26]。在公證人機制中，中間人(即公證人)的選擇對于數(shù)據(jù)的成功交互起到?jīng)Q定性作用，因為惡意的中間人會對數(shù)據(jù)安全造成威脅；在哈希時間鎖定中，黑客有可能通過竊取處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)的用戶錢包私鑰的方式破壞資金的安全性；因側(cè)鏈/中繼鏈既不能對主鏈數(shù)據(jù)進行追溯，又無法保證側(cè)鏈所有節(jié)點的可信度，所以系統(tǒng)安全及數(shù)據(jù)隱私則會面臨一定風險。

“區(qū)塊鏈+隱私計算”應(yīng)成為數(shù)據(jù)協(xié)同隱私保護的一種重要方案。隱私計算以安全多方計算(Multi-Party Computation，MPC)、聯(lián)邦學習(Federated Learning，F(xiàn)L)以及可信執(zhí)行環(huán)境(Trusted Execution Environment，TEE)為主要技術(shù)體系[27]，區(qū)塊鏈與其具有天然互補性。區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)了鏈上數(shù)據(jù)的公開透明以及不可篡改，但數(shù)據(jù)的安全及隱私性難以保證。MPC可在存在不可信參與方的情況下，完成對數(shù)據(jù)的隱私處理從而實現(xiàn)個體間的數(shù)據(jù)協(xié)同。盡管FL不僅實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的協(xié)同，而且在其數(shù)據(jù)不出域的核心思想下實現(xiàn)了數(shù)據(jù)隱私的保護，但卻面臨著被惡意攻擊的風險，而區(qū)塊鏈技術(shù)的可追溯性等可幫助系統(tǒng)找出惡意節(jié)點并及時止損。TEE不僅幫助區(qū)塊鏈實現(xiàn)鏈下復雜數(shù)據(jù)的安全處理，維護特定數(shù)據(jù)的安全性和隱私性，同時也提高整個系統(tǒng)的運行效率。因此，區(qū)塊鏈與隱私計算的結(jié)合是提高原區(qū)塊鏈及跨鏈系統(tǒng)中節(jié)點間的數(shù)據(jù)安全性及隱私性，促進各方數(shù)據(jù)協(xié)同的關(guān)鍵。

4 協(xié)同策略：區(qū)塊鏈技術(shù)下智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同應(yīng)用

通過上述關(guān)于區(qū)塊鏈技術(shù)下智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同的問題解構(gòu)及機理分析，可繪制如圖7所示的解決方案邏輯圖，其自上而下展示了基于WSR方法論的數(shù)據(jù)協(xié)同“問題-原因-方案”的對應(yīng)邏輯。針對圖中的事理解析(焦點：怎么做)，結(jié)合區(qū)塊鏈的技術(shù)特征，以及智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同的客觀需求，本文提出了區(qū)塊鏈技術(shù)下的“數(shù)據(jù)存證-可信共享-數(shù)據(jù)協(xié)同”智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同策略。

圖7 基于WSR的智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同解決方案邏輯圖

a.借助區(qū)塊鏈技術(shù)去中心化、不可篡改、可追溯的特點，構(gòu)建“智能建造下數(shù)據(jù)協(xié)同自組織”運作機制。這就避免了傳統(tǒng)建造中因各參與方因信息不對稱而造成的各種質(zhì)量問題。要求各參與主體對建造服務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行哈希運算，并在區(qū)塊鏈中予以記錄，以實現(xiàn)去中心化。智能建造的總承包商負責數(shù)據(jù)協(xié)同平臺的維護、運營和監(jiān)管工作。利用區(qū)塊鏈技術(shù)使每個數(shù)據(jù)集的被訪問信息和被利用信息都被紀錄和“封存”，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的不可篡改，這樣不僅可以確保數(shù)據(jù)的安全性和隱私保護，同時也為各參與主體追溯數(shù)據(jù)提供了便利，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的可追溯。這種典型的不依賴外部指令的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)協(xié)同平臺按照默認的規(guī)則構(gòu)建的，是能讓各參與方各盡其責而又協(xié)調(diào)的自組織。這種機制中，數(shù)據(jù)存證是數(shù)據(jù)協(xié)同的基礎(chǔ)。

b.借助區(qū)塊鏈分布式賬本數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，構(gòu)建“智能建造下的多元異構(gòu)節(jié)點的數(shù)據(jù)集成”管理機制。區(qū)塊鏈技術(shù)使各參與方有必要維護自身數(shù)據(jù)的隱私性和開放性(鏈下與鏈上數(shù)據(jù))，但各參與方之間相互業(yè)務(wù)協(xié)作又產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)交互與數(shù)據(jù)邏輯存儲：一方面是各參與方本身的數(shù)據(jù)管理。在數(shù)據(jù)協(xié)同平臺框架下制定配置策略，通過限制數(shù)據(jù)任務(wù)執(zhí)行過程中對數(shù)據(jù)節(jié)點的訪問、操作動作范圍及規(guī)則、指定語義映射、多節(jié)點降級順序等數(shù)據(jù)協(xié)同策略；另一方面是區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)管理，即鏈下與鏈上數(shù)據(jù)的協(xié)同治理。區(qū)塊鏈技術(shù)可以保障“鏈上”數(shù)據(jù)的真實性、準確性和一致性，但對于“鏈下”數(shù)據(jù)，則無法保證其質(zhì)量。而高質(zhì)量的鏈下數(shù)據(jù)是高質(zhì)量鏈上數(shù)據(jù)的前提。因此，各參與方應(yīng)采取有效的技術(shù)和管理手段，對數(shù)據(jù)的采集、獲取、存儲、維護、應(yīng)用等方面進行全面的識別、度量和改進。

c.借助區(qū)塊鏈共識機制、智能合約、密碼學等技術(shù)，構(gòu)建“智能建造下高質(zhì)量數(shù)據(jù)協(xié)同”管理機制?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)，可將智能建造的各參與方聯(lián)合起來搭建一個基于聯(lián)盟鏈的數(shù)據(jù)協(xié)同平臺，通過協(xié)調(diào)各方數(shù)據(jù)上鏈，以數(shù)據(jù)信息分布式記賬、集體維護、互相效驗的方法保證數(shù)據(jù)信息真實有效且形成不被篡改的記錄。但是數(shù)據(jù)是為業(yè)務(wù)服務(wù)的，需要通過特定區(qū)塊鏈應(yīng)用場景的共識機制、智能合約的機理分析(數(shù)據(jù)協(xié)同的WSR機理分析)，從而形成有效的數(shù)據(jù)協(xié)同。依托區(qū)塊鏈共識機制解決智能建造特定場景節(jié)點應(yīng)用問題，進一步設(shè)計有效的共識算法；依托智能合約解決智能建造中各參與方之間的社會契約關(guān)系，進一步定義區(qū)塊鏈自動執(zhí)行的腳本程序；而依托密碼學技術(shù)，并結(jié)合安全多方計算、同態(tài)加密、零知識證明等隱私保護技術(shù)，提升數(shù)據(jù)的可信執(zhí)行環(huán)境。

5 結(jié) 語

區(qū)塊鏈技術(shù)是數(shù)字時代的新智慧，能夠?qū)崿F(xiàn)智能建造中各參與主體間的高效協(xié)作及數(shù)據(jù)協(xié)同，從而形成有序結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)自組織新模式，滿足行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級和國家戰(zhàn)略布局的迫切需求。建造業(yè)本身存在著組織間的信任關(guān)系薄弱、數(shù)據(jù)安全監(jiān)管困難、信息不對稱等問題，區(qū)塊鏈技術(shù)能夠解決其數(shù)據(jù)協(xié)同中的諸多難題。然而，智能建造領(lǐng)域引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)后既涉及特定場景下的技術(shù)應(yīng)用問題，又涉及與智能建造業(yè)務(wù)融合的問題。本文基于技術(shù)與業(yè)務(wù)融合的視角，從機理分析、框架構(gòu)建、協(xié)調(diào)策略層面，通過對關(guān)鍵鏈節(jié)點把控、協(xié)調(diào)耦合實現(xiàn)、互信機制形成等方面進行深入研究，為基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能建造數(shù)據(jù)協(xié)同提供了一個可行方案。在未來工作中，將進一步以區(qū)塊鏈技術(shù)為切入點，以智能建造場景為背景，深入完善區(qū)塊鏈技術(shù)在智能建造特定場景下的數(shù)據(jù)協(xié)同應(yīng)用,同時通過采用實證研究等方法來測試并驗證相應(yīng)方案的有效性。