國際單位制量子化重大變革與區塊鏈在智慧廣電中的應用

申其輝

摘要：區塊鏈是信息領域的前沿技術和顛覆性技術，已被國家列為發展重點，需要突破的瓶頸也較多。國際單位制量子化重大變革對區塊鏈和智慧廣電有著深遠影響，這輪變革將有力推進精密制造和智能制造發展，突破區塊鏈和智慧廣電的硬件制造和基礎設施瓶頸。量值溯源“零鏈條”將加劇區塊鏈的去中心化特征，在主導智慧廣電技術體系中，區塊鏈很難成為優先選項。要將智慧廣電和區塊鏈關鍵技術納入國家現代先進測量體系建設范疇，把國家標準時間建設列為我國區塊鏈和智慧廣電的信息安全優先項，高度重視量子計量芯片競爭在區塊鏈和智慧廣電發展中的勝負手地位，穩妥運用區塊鏈技術，促進智慧廣電發展。

關鍵詞：國際單位制? 量子化? 區塊鏈? 智慧廣電

“智慧廣電”自從在2015年第23屆中國國際廣播電視信息網絡展覽會主題報告會上提出后，①得到了理論界和業界的重視。據中國知網上發表的文獻統計，與“智慧廣電”相關的論文數量已超過百篇。2018年初，來自全國27個省（區、市）廣電網絡公司及廣電行業上下游企業齊聚貴陽，成立了智慧廣電聯盟。2018年3月，作為CCBN中國國際廣播影視發展論壇（BDF）的重要活動之一，“CCBN2018智慧廣電峰會”在北京舉辦，國內外廣電行業知名企業代表和行業精英，從不同的角度、多個維度分析研討智慧廣電的發展趨勢、路徑、智慧城市的發展思路，以及人工智能如何引領智慧廣電實現建設和發展等話題。從已發表的研究文獻和相關報道來看，從國際單位制量子化變革、區塊鏈等視角來探討智慧廣電的研究文獻較少。本文試圖將國際單位制量子化變革、區塊鏈等熱門話題結合，擴大智慧廣電的視野，探索智慧廣電的發展模式。

問題的提出

區塊鏈技術已經不容置疑地成為科技和金融領域炙手可熱的新技術，但智慧廣電與區塊鏈的相互關系，還缺乏研究的技術路線。因為智慧廣電、區塊鏈都與信息化密不可分，所以將智慧廣電、區塊鏈等視為信息技術、數字技術的新應用，就比較容易找到智慧廣電、區塊鏈的共同語言，找準區塊鏈在智慧廣電中的切入點。張君昌、雄鷹（2018）②、張波（2018）③、吳天飛（2016）④等學者梳理了“智慧廣電”的核心內容，認為“智慧廣電是以智能化的下一代廣電網絡（NGB）為基礎，融合大數據、云計算、人工智能（AI）、虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術和移動互聯、物聯網等先進技術和設施，推動信息科技與社會生活深度融合，實現信息傳遞、管控及其服務的智能化、安全化，推動信息社會進入高級階段，最終與智慧城市、智慧社區、智慧健康、智慧教育、智慧家庭等融為一體?！眳^塊鏈（Block chain）是比特幣的一個重要概念，它本質上是一個去中介化的數據庫，同時是作為比特幣的底層技術。張文（2018）⑤等也分析了區塊鏈的相關特點，認為“區塊鏈技術是一項利用密碼學算法、以去中心化方式集體維護一個可靠分布式數據庫的新興技術。它具有分布式、不可篡改、可追溯等特征，能夠彌補傳統信用體系不足，防止信息篡改和偽造，節省全社會信用成本，對金融、電子商務、智慧醫療、社會保障、物聯網、能源等領域將產生重要影響。”從上述內容，我們可以清晰地判斷，智慧廣電、區塊鏈都與信息化密不可分。

“區塊鏈”概念出現比“智慧廣電”更早，發展勢頭更猛。1991年，由Stuart Haber和W. Scott Stornetta第一次提出關于區塊的加密保護鏈產品，隨后分別由Ross J. Anderson與Bruce Schneier & John Kelsey分別在1996年和1998年發表。中本聰在2008年第一次提出了“區塊鏈”的概念，在隨后數年中，成為了電子貨幣比特幣的核心組成部分。目前區塊鏈得到了金融界的高度重視，發展勢頭遠勝于智慧廣電。據中國知網的數據顯示，2015年1月到2018年8月期間發表的中文期刊文獻里，有1957篇文獻的標題與“區塊鏈”相關，而“智慧廣電”相關的只有百余篇，明顯低于區塊鏈的研究。從理論上講，我國擁有世界上最大的信息化市場，區塊鏈技術的發展有望形成萬億元級的超大應用空間。但在實踐上，智慧廣電、區塊鏈都還處在探索初創階段，兩者如何融合？只有融合才能促進智慧廣電健康發展，需要從影響未來信息化、數據化的基礎設施和底層技術進行探討，才能認清未來信息化發展趨勢，推進區塊鏈在智慧廣電中的發展和實際應用。

國際單位制量子化重大變革對區塊鏈和智慧廣電的深遠影響

國際單位制量子化變革將在對戰略性新興產業競爭、制造強國建設、創新驅動發展、國家安全保障、科技興軍強軍，以及我國進入世界舞臺中央等方面產生重大而深遠的影響。然而，這次重大變革對民生、文化等的影響，研究還不深入，對廣播電視的影響還沒有出現有影響力的學術成果。

一、國際計量單位量子化將有力推進精密制造和智能制造發展，突破區塊鏈和智慧廣電的硬件制造和基礎設施瓶頸。區塊鏈是信息領域的前沿技術、顛覆性技術，已被國家列為發展重點，需要突破的瓶頸眾多。2018年5月，習近平總書記在《在中國科學院第十九次院士大會、中國工程院第十四次院士大會上的講話》中強調，“以人工智能、量子信息、移動通信、物聯網、區塊鏈為代表的新一代信息技術加速突破應用”，“信息、生命、制造、能源、空間、海洋等的原創突破為前沿技術、顛覆性技術提供了更多創新源泉，學科之間、科學和技術之間、技術之間、自然科學和人文社會科學之間日益呈現交叉融合趨勢”?！秶鴦赵宏P于印發“十三五”國家信息化規劃的通知》（國發〔2016〕73號）中，區塊鏈與量子通信、未來網絡、類腦計算、人工智能、全息顯示、虛擬現實、大數據認知分析、新型非易失性存儲、無人駕駛交通工具、基因編輯等，并列為基礎研發和前沿布局的技術，明確提出需加強區塊鏈等新技術的創新、試驗和應用，以實現搶占新一代信息技術主導權?！秶鴦赵宏P于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》（2017年11月19日）指出，要“促進邊緣計算、人工智能、增強現實、虛擬現實、區塊鏈等新興前沿技術在工業互聯網中的應用研究與探索?！?/p>

隨著區塊鏈的價值體現，參與者越來越多，海量數據需要處理，造成全網算力的難度呈現出指數級上升，這對區塊鏈硬件設備的產量和性能都提出了更高的要求。在算力難度不斷增加的需求驅動下，區塊鏈硬件制造精細化和智能化程度越來越高，尤其是芯片計算能力不斷提升，成為整個區塊鏈產業發展的基石，成為區塊鏈在智慧廣電中應用的關鍵瓶頸。國際計量單位量子化將有力推進精密制造和智能制造發展。20世紀60年代“秒”的重新定義、80年代“米”的重新定義以及90年代電學量重新定義，已經在導航產業、航天發動機、高端集成電路、機器人等方面產生了重要影響。例如，“米”定義的量子化變革后，將擺脫復雜的溯源鏈條和不斷損失精度的逐級傳遞模式，促進數字化精密制造的實現?；诹孔觽鞲衅骷夹g的芯片級計量器件嵌入高端制造的設備和產品中，“米”的重新定義讓激光波長取代了米原器，大量應用于先進制造、航空航天測控、天文大地測繪、大型建筑物變形監測等領域。

超精加工、集成電路和微納制造是跨學科、多技術的集成，而嵌入了激光波長米的激光干涉技術是實現“微”“精”制造的重要和必須條件之一。同時由于超精加工、集成電路和微納制造技術的使用，使得光學組件、光柵尺和芯片制造達到了納米精度。國際單位制重新定義將智能制造產業的產生巨大影響。例如，電學量重新定義將對新型傳感器和儀器儀表產業影響巨大。據統計，我國2016年儀器儀表行業規模以上企業實現主營業務收入9355.4億元，同比增長9.1%。儀器儀表在國家安全方面發揮著重要作用，高端裝備制造的精密測量，深空、深海探測等國家重大戰略工程的實施都需要高端儀器支撐。在國防、納米科技、先進制造、機器人等戰略性領域，發達國家一直對我國實行技術封鎖，如超高精密磁場、壓力場、高分辨激光干涉儀，電磁輻射加速器、高端航天測控設備等，高端儀器的缺失，極大制約著智能社會、智能城市和智慧廣電等的發展速度和安全保障。

國際單位制重新定義后，基于全新的量子計量基準與信息技術的融合，可實現多物理量、多參數的量子計量標準與傳感器的制備，建立智能制造中儀器儀表全生命周期的測試、溯源、高精度實時和自校準修正，從而推進我國智能制造和精密制業的發展，為我國信息安全和智慧廣電安全提供保障，加速突破區塊鏈和智慧廣電的硬件制造和基礎設施瓶頸。

二、量值溯源“零鏈條”將加劇區塊鏈的去中心化特征，廣電監管機構在主導智慧廣電技術體系中，區塊鏈很難成為優先選項。國際單位制量子化變革后，量值溯源“零鏈條”，將加劇區塊鏈的去中心化特征，廣電監管模式面臨巨大挑戰。區塊鏈研究學者認為，區塊鏈是一種去中心化的數據庫，它包含一張被稱為區塊的列表，有著持續增長并且排列整齊的記錄。由于使用分布式核算和存儲，不存在中心化的硬件或管理機構，任意節點的權利和義務都是均等的，系統中的數據塊由整個系統中具有維護功能的節點來共同維護。到2014年，“區塊鏈2.0”成為一個關于去中心化區塊鏈數據庫的術語。對這個第二代可編程區塊鏈，可以允許用戶寫出更精密和智能的協議。區塊鏈2.0技術跳過了“價值交換中擔任金錢和信息仲裁的中介機構”，因此監管機構面臨極大挑戰。2016年10月，國家互聯網應急中心發布《開源軟件源代碼安全漏洞分析報告——區塊鏈專題》，針對區塊鏈領域的知名開源軟件，結合漏洞掃描工具和人工審計的方式，在代碼層面發現高危安全漏洞746個，中危漏洞3497個，數量較多的高危漏洞有不安全的隨機數、不安全的JNI、空指針解引用等。？讀？訛

國際單位制量子化變革后，量值溯源“零鏈條”將使監管機構面臨更多更大挑戰。從2006年中國計量科學研究院開始研制鍶原子光晶格鐘，2015年，鍶原子光晶格鐘不確定度達到了2.3×10-16，絕對頻率測量不確定度達到了3.4×10-15。但與美國相比，我國在時間頻率上的差距還是比較明顯的，在未來全球量值溯源體系競爭中，壓力很大。世界主要發達國家均認識到以“計量基準量子化”和“量值溯源扁平化”為主要特征的國際計量變革，完美契合了以信息物理系統為基礎的第四次工業革命。例如，基于玻爾茲曼常數定義的溫度計，可有效降低成本，在一根頭發絲上可以集成上千個溫度計。美國標準與技術研究院正在研究的基于玻爾茲曼常數的量子溫度計，將大幅擴展溫度測量范圍，標準光子溫度計（SPoT）傳感器尺度可將實現眾多領域溫度的高精度、實時、在線和零鏈條溯源與測量。量值溯源“零鏈條”將加劇區塊鏈的去中心化特征，在廣電監管機構構建智慧廣電技術體系中，具有去中心化特征的區塊鏈技術很難占有一席之地。

措施建議

區塊鏈已被國家列為新一代信息技術發展重點，它在各個領域的應用加強是一種必然趨勢。但區塊鏈在我國智慧廣電中的廣泛深入應用，需要結合我國國情進行整體布局，科學制定、合理規劃智慧廣電領域區塊鏈的關鍵技術路線和發展模式。

一、將智慧廣電和區塊鏈關鍵技術納入國家現代先進測量體系建設范疇。量子技術是數字時代的基石，隨著國際單位制的重新定義，測量準確度隨技術進步將不斷提高，觸發科學、工業和技術的創新。《中共中央、國務院關于開展質量提升行動的指導意見》（2017年9月5日）強調，要“構建國家現代先進測量體系”。單位制重新定義將使全球測量體系同時面臨機遇和挑戰，量子計量呈現出完全不同的特點，真正可以實現直接溯源到量子化計量基準的“零鏈條”校準。智慧廣電和區塊鏈的芯片等硬件制造關鍵技術發展，要積極主動順應國際計量單位量子化趨勢和新成果。區塊鏈作為新一代信息技術發展重點，智慧廣電作為三網融合的重點，都理應成為計量科技基礎服務、產業計量測試體系、區域計量支撐體系等關注的重點。

二、把國家標準時間建設列為我國區塊鏈和智慧廣電的信息安全優先項。國際單位制量子化之后，時間頻率將成為數值之源。自2019年5月20日起，全球將正式啟用千克、開爾文、安培、摩爾的新定義。時間、長度、質量、溫度、電流、物質的量等全部由量子計量基準取代現行的實物基準。由于“時間”是精度最高、不確定度最低的量，其余六個基本量，可溯源至時間頻率。精確的“時間”是現代生活的基石、國家安全的保障。手機，互聯網和衛星導航系統，都依賴于量子化的原子鐘提供的時間。區塊鏈和智慧廣電的信息安全，最終都會溯源到時間頻率?！秶鴦赵恨k公廳關于印發國務院2015年立法工作計劃的通知》（國辦發〔2015〕28號）列出的46件有關保障和改善民生、促進社會和諧穩定的立法項目中，包括“國家標準時間管理條例”。近些年，筆者在參與國家和相關部委應對國際單位制量子化變革研究過程中深深感到，“原子鐘作為立體化戰爭標尺，比原子彈更重要”。我們要充分認識到在量子化和信息化時代，時間頻率是數值之源，國家標準時間建設是區塊鏈和智慧廣電信息安全之源。

三、高度重視量子計量芯片競爭在區塊鏈和智慧廣電發展中的勝負手地位。國家相關主管部門將區塊鏈和智慧廣電發展提高到戰略層面，符合世界新一代信息技術產業發展趨勢。影響面廣的顛覆性技術提供了更多創新源泉，也極大改變人類生產方式、生活方式乃至思維方式，對政府管理、經濟安全和社會穩定乃至全球治理產生深遠影響。從國際競爭力角度來看，基準級的量子計量芯片是競爭的焦點。二十年來，美國標準與技術研究院將量子計量基準相關研究列為重點發展方向，優先予以經費保障，確保了他們在這輪“量子化變革”中的領先地位。現在美國正在大力推進美國芯片上的國家計量標準計劃（NIST on CHIP）。一旦美國實現了這個計劃，可通過量子計量與量子傳感技術實現無處不在的最佳測量，量子化的計量技術將使美國掌控全球量值溯源體系話語權，獲取高端儀器裝備制造的絕對優勢，掌握全球絕大部分廣電設備的溯源權，我國智慧廣電的設備安全和內容安全，將受到嚴重挑戰?？梢姡鶞始壍牧孔佑嬃啃酒瑢⒊蔀閰^塊鏈和智慧廣電發展國際競爭的勝負手。我們要努力實現基準級的量子計量芯片關鍵核心技術自主可控，把區塊鏈和智慧廣電創新主動權、發展主動權牢牢掌握在自己手中。要積極穩妥地推進區塊鏈在智慧廣電的應用，拓展延伸廣電產業的發展空間。

注釋：①“智慧廣電”一詞，是2015年時任國家新聞出版廣電總局副局長聶辰席提出的。他指出，智慧廣電不僅僅是一種服務模式，還包括智能化生產運營、分發傳播，是促使廣電從“功能”向“智能”轉型的引擎。載聶辰席：《打造智慧廣電，暢享數字生活——在CCBN2015主題報告會上的講話》，《廣播與電視技術》，2015（4）。

②張君昌，雄 鷹：《風口即來：智慧廣電蓄勢待發》，《聲屏世界》，2018（3）。

③張 波：《當前我國智慧廣電的建設癥結與應對路向》，《聲屏世界》，2018（3）。

④吳天飛：《智慧廣電建設若干問題的思考》，《中國有線電視》，2016（7）。

⑤張 文：《培育數字經濟發展新動能，引導區塊鏈產業健康發展》，《人民日報》，2018年07月16日07版。

⑥工業和信息化部信息中心，起風財經區塊鏈研究院等：《2018年中國區塊鏈產業白皮書》，2018年5月。