區塊鏈技術在食品安全信用體系建設中的應用

王晶 曾水英 郭建偉 劉鋼

摘? ?要：近年來，食品安全案件屢次發生，亟需建設安全、可信、透明的食品安全信用體系來加強對食品產業鏈的監管，提高食品安全水平，保障國民飲食健康，而目前的食品安全信用體系主要面臨著信用信息記錄不完整、信息安全不對稱、信用評級中心化等問題。區塊鏈技術具有分布式記賬、不可篡改與隱私保護、去中心化的特點，通過對食品供應鏈和食品安全信用體系的分析，構建基于聯盟鏈技術的食品安全信用系統的模型，可以針對性地解決目前食品信用體系中面臨的問題，提高食品安全信用的效率和透明度。文章對此進行了分析。

關鍵詞：區塊鏈;食品安全信用;食品供應鏈

食品安全事件頻發的根源之一是食品生產經營者的誠信缺失，來自生產者、政府機構、消費者之間的信息不對稱，致使交易雙方信任出現問題，是食品安全的核心問題之一。為此，必須加快建設食品安全領域的社會信用體系。要實現這個目標，需要發揮現代信息化技術在食品安全信用體系中的作用，提高食品安全信用信息的透明度，讓生產、加工、運輸、銷售和消費產業鏈上的每一個利益相關者都能了解食品安全中的相關信息，實現整個產業鏈的可持續、良性發展。

1? ? 食品供應鏈與食品安全信用體系

食品安全應用是指食品在生產、加工、運輸和銷售的過程，不同相關利益攸關者之間制訂了明確的或是隱性的契約。該契約反映了不同相關利益攸關者之間食品安全訴求和食品安全承諾。

從概念可以分析出食品供應鏈主要環節包括生產環節、加工、流通、消費等，環節中的食品生產商、加工商、分銷商、經營者和消費者形成互不認識的利益相關者，在過程中追求自身利益最大化。依靠各種政策制度、法律法規、宗教、價值觀、風俗、商業慣例等形成市場經濟下的經濟關系，完成食品交易。確保市場經濟公平、公正運行的前提是信息完整，而現實的食品供應鏈中信息不完全是常態，就會導致各種食品安全的問題產生，完善、有效的食品安全信用體系是解決食品安全經濟活動的重要措施，主要包括建立全生命周期的食品安全追溯、企業征信、建立信用檔案、評價信用等級、披露食品安全事件或信用等級、聯合獎懲相關企業，如圖1所示。

2? ? 食品安全信用體系的進展情況

十多年來，國內一些專家學者主要從政策制度、理論、信息化系統和工程實踐等方面對食品安全信用體系相關問題進行了研究與探索。

2.1? 政策制度

自2004年以來，國務院、政府職能部門陸續出臺了食品安全信用體系建設方面的法律法規、規章制度、指導意見，逐步加強充實食品安全信用體系的建設。

2004年4月7日，國家食品藥品監督管理局發文《關于加快食品安全信用體系建設的若干指導意見》（公文），涉及信用管理體制、信用標準制度、信用獎懲制度;2009年6月1日，全國人大發文《中華人民共和國食品安全法》（法律），涉及信用檔案的建立;2009年7月20日，國務院發文《中華人民共和國食品安全法實施條例》（行政法規），涉及食品行業信用體系建設主體的確定;2009年12月，國家食品藥品監督管理局發文《食品工業企業誠信體系建設工作指導意見》（公文），涉及企業誠信文化建設、誠信信息征信和披露體制建設;2010年5月1日，衛生部發文《餐飲服務食品安全監督管理辦法》（部門規章），涉及信用檔案的建立;2011年12月14日，國家食品藥品監督管理局發文《餐飲服務單位食品安全監管信用信息管理條例》（部門規章），涉及餐飲服務食品安全信用體系建設;2014年7月23日，國務院發文《企業信息公示暫行條例》（行政法規），涉及企業信息公示;2015年11月，國家食品藥品監督管理局發文《關于推進食品藥品安全信用體系建設指導意見》（公文），涉及信用信息目錄及管理制度、建立食品安全信用信息數據庫;2016年4月1日，國家工商行政管理總局發文《嚴重違法失信企業名單管理暫行辦法》（部門規章），涉及建立“黑名單”制度;2016年5月，國務院發文《關于建立完善守信聯合激勵和失信聯合懲戒制度加快推進社會誠信建設的指導意見》（公文），涉及對食品藥品等重點領域和嚴重失信行為實施聯合懲戒;2016年8月，國家食品藥品監督管理局發文《食品安全信用信息管理辦法》（公文），涉及食品安全信用信息包含的內容。

2.2? 理論研究

白鳳梅等[1]提出，建立食品安全的信息體系是建設信用體系的基礎和核心，主要包括信用主體、信用活動、信用制度3個方面內容，信用環境的成熟和法律制度的健全也至關重要。

汪普慶等[2]提出，促進生態經濟社會健康持續發展，保障食品安全和，有效的治本之策就是加快建設食品安全信用體系，才能消除食品行業中的信用危機。

吳雪園[3]立足于石家莊市，對食品安全信用評估模型的構建進行了調查研究，搭建了引起食品安全信用問題變化因素的三級評價指標，并測試了該評價指標運行的有效性和可靠性。

陳濤[4]提出食品安全信用體系框架，主要包括工作機制、文本體系、管理體系、信息征集和披露、評價體系、自律機制、宣傳和文化建設、獎懲機制8個方面的內容。

2.3? 信息化系統

孫志國等[5]提出了基于區塊鏈技術的食品安全溯源體系，解決政府、生產者、消費者之間信息不對稱問題。

趙磊等[6]從信息生態視角出發，對功能設計和信息鏈流程再造，并結合區塊鏈原理給出一種理論框架模型。

曾小青等[7]通過探討食品追溯關鍵標準與技術，采用聯盟鏈模式和超級賬本平臺，建立了物聯網加區塊鏈的食品安全追溯系統。

周清潔等[8]從信息不對稱角度，分析食品風險產生的根源，探究區塊鏈技術在食品安全的社會共治體系中運用。

2.4? 工程實踐

2016年9月，沃爾瑪、清華大學和IBM聯合展開運用區塊鏈進行食品區塊鏈追溯的科研項目，在美國以芒果為試點，在國內以豬肉為試點[9]。

2017年12月，中國首個安全食品區塊鏈溯源聯盟成立，旨在通過區塊鏈技術進一步加強食品追蹤、可追溯和安全性的合作[10]。實踐結果表明技術上具有可行性，但大范圍應用仍受追溯信息質量、主體參與意愿和技術開發成本等束縛。

從以上的文獻綜述發現，學者和工程實踐者們在某一個方面對食品安全進行了理論與實踐研究，但是在利用信息化手段和方法，把食品供應鏈與食品安全信用體系結合在一起解決食品安全中由于信息不對稱而造成的信用問題還沒根本解決。

為此，在研究食品供應鏈和食品安全信用體系理論基本上，利用區塊鏈原理和信息化技術方法，進行了食品安全信用信息化平臺設計，融合了食品供應鏈追溯與食品安全信用體系，有利于解決食品安全中信息不對稱而造成的食品安全問題。

3? ? 區塊鏈技術在食品安全信用體系建設中的應用

區塊鏈是一種去中心化的分布式數據庫，具有去中心、不可篡改、無需信任、集體維護可編程等特點。區塊鏈能讓互不相識沒有信任基礎的人建立信任，低成本、高效率地解決食品安全領域存在的信息不對稱導致的信任問題。

3.1? 區塊鏈的基本概念和特征

區塊鏈起源于比特幣，于2008年在中本聰的白皮書中提出，是分布式系統、點對點網絡、共識算法、加密算法等計算機技術的組合創新應用模式。具有以下特點：

（1）去中心化，基于P2P模式，區塊鏈數據的驗證、記賬、存儲、維護和傳輸等過程采用數學方法而不是中心機構來建立節點間的信任關系，從而形成去中心化的、可信任的分布式系統。

（2）不可篡改，采用非對稱密碼學原理對數據進行加密，通過共識算法保證數據不可篡改和不可偽造。

（3）無需信任，節點之間數據交換使用公開透明的算法，全部客戶端節點之間可以在信任的環境下開展數據的交換，整個交易不需要人的信用等級，完全依賴于機器的信任，人為的干預活動不起作用。

（4）集體維護，通過共識算法機制來選擇特定的節點加入到區塊鏈中，采用激勵算法來保證分布式中所有節點均可以參與數據區塊的交易驗證過程。

（5）可編程，提供靈活的腳本代碼系統，實現靈活的交易控制，是實現區塊鏈系統靈活編程和操作數據的基礎，支持用戶創建高級的智能合約或其他去中心化的應用。

3.2? 區塊鏈的類型

區塊鏈根據不同的應用場景、用戶需求和節點參與方式的不同主要包括3種類型：公有鏈、私有鏈、聯盟鏈。

（1）公有鏈，是完全開放的區塊鏈，任何人都能作為網絡中的節點參與維護工作，節點之間互聯互通是扁平化的，網絡中不存在任何中心化的服務端節點，每個節點都可以參與鏈上數據的讀寫交易和共識達成。

（2）私有鏈，各節點的寫入權限掌握在一個組織內部，而讀取權限可依據具體情況選擇性地對外開放。節點間高度信任，不需要每個節點都來驗證交易。

（3）聯盟鏈，不是完全去中心化的，是一種多中心化或者部分中心化的，通過授權后才能加入與退出，共識過程受某些指定節點的控制，各機構或組織組成利益相關的聯盟，共同維護區塊鏈的運行。

3.3? 區塊鏈在食品安全信用體系建設的應用模式

從區塊鏈的概念和特點來看，食品安全信用體系建設中要解決的問題，區塊鏈有比較好的解決方案。根據目前的食品安全信用體系建設情況和區塊鏈技術發展情況，得出主要有3種應用模式。

（1）分散式，從業務場景上利用不同利益相關者已有的食品安全追溯信息化系統、征信信息化系統、信用檔案系統、信用評價、披露和聯合獎懲系統等，從這些系統中抽取數據，傳輸到一個公有鏈或私有鏈中，不用重復建設系統，升級容易，代價比較小，原有系統容易改造。

（2）連通式，采用區塊鏈技術升級改造不同利益相關者已經建立好的食品安全追溯信息化系統、征信信息化系統、信用檔案系統、信用評價、披露和聯合獎懲系統。不同區塊鏈之間，采用側鏈技術進行數據的鏈接和確認。升級改造的難度比較大，鏈與鏈之間數據交換的難度比較大。

（3）聯盟式，不用利益項目者按照聯盟鏈的技術規范，開發或改造升級食品安全追溯信息化系統、征信信息化系統、信用檔案系統、信用評價、披露和聯合獎懲系統，建立統一完成的食品安全信用鏈系統。系統技術標準規范統一，未來系統升級改造擴展能力強，有利于全面推進食品安全體系信息化建設。

從以上3種模式分析，結合當前的食品安全信息體系建設還在不斷發展完善階段，食品供應鏈上利益相關者的應用場景和需求，以及區塊鏈技術發展的趨勢，應采用聯盟鏈技術解決食品安全信用體系信息化問題。

3.4? 區塊鏈在食品安全信用體系建設的模型

在食品供應鏈和食品信用信息的監管過程中，食品生產商、加工商、分銷商、經營者、消費者、政府、媒體、銀行和征信機構，都是應該被授權的指定節點，共同來維護日常追溯數據、交易數據、征信數據等信用信息數據，提高了系統可擴展性和執行效率，聯盟鏈的技術方案會更加適用?；诼撁随湹氖称钒踩庞孟到y模型，如圖2所示。

系統模型主要分為追溯實體層、物聯網、區塊鏈和信用實體層4層，追溯實體層是食品供應鏈主要環節，這些環節可以安裝多種物聯網傳感器，形成食品安全追溯數據;物聯網層收集和傳輸食品供應鏈上的項目數據，并傳入到區塊鏈層中;區塊鏈層記錄交易和信用數據導區塊上，通過共識算法確保數據寫入區塊中，智能合約定義用戶與系統的交互規則，P2P網絡完成不同節點的通信;信用實體層是食品安全信用體系的主要環節，信用數據會同步傳輸到區塊中。區塊鏈的成員包括生產者、加工者、分銷者、消費者、政府、媒體、銀行和征信機構等。

4? ? 結語

區塊鏈技術本質上是建立一種機制，它公開、透明和不可篡改機制，形成公平、客觀、可信的交易環境，使得傳統模式下的不誠信行為難以發生，從主體信任到算法信任，不再受到信息不對稱的干擾，非常適合解決食品安全信用問題，是對食品安全信息體系建設與完善的有利推動。

[參考文獻]

[1]白鳳梅.食品安全社會信用體系建設的必要性和技術可行性[J].中國食品，2004（50）：50-52.

[2]汪普慶，周德翼.基于信用博弈模型的我國食品行業信用缺失的原因及對策研究[J].安徽農業科學，2005（8）：1503-1504.

[3]吳雪園.石家莊市食品安全誠信體系建設研宄[D].太原：山西醫科大學，2013.

[4]陳濤.基于規制理論的食品安全信用制度研宄[D].石家莊：河北科技大學，2011.

[5]孫志國，李秀峰，王文生，等.區塊鏈技術在食品安全領域的應用展望[J].農業網絡信息，2016（12）：30-31.

[6]趙磊，畢新華，趙安妮.基于區塊鏈的生鮮食品移動追溯平臺框架重構[J].食品科學，2019（9）：1-11.

[7]曾小青，彭越，王琪.物聯網加區塊鏈的食品安全追溯系統研究[J].食品與機械，2018（9）：100-105.

[8]周清杰，王艷飛，傅星.信息不對稱、區塊鏈與食品安全社會共治[J].中國市場監管研究，2016（11）：53-56.

[9]中國連鎖經營協會.區塊鏈+供應鏈！沃爾瑪試點食品可追溯[EB/OL].（2017-10-18）[2019-11-10].http：//www.sohu.com/a/198873844_170950.

[10]紫琳.中國首個安全食品區塊鏈溯源聯盟成立[J].吉林畜牧獸醫，2018（1）：48.

Application of block chain technology in the construction of food safety credit system

Wang jing1， Zeng Shuiying1， Guo Jianwei2， Liu Gang2

（1.School of Public Management， Changchun University of Technology， Changchun 130012， China;

2.School of Computer Science and Engineering， Changchun University of Technology， Changchun 130012， China）

Abstract：In recent years， food safety cases have occurred repeatedly. It is urgent to strengthen the supervision of food industry chain by building a safe， credible and transparent food safety credit system， improve the level of food safety and ensure the health of national diet. At present， the food safety credit system is mainly faced with incomplete credit information records and information security. All asymmetry， credit rating centralization and other issues. Block chain technology has the characteristics of distributed bookkeeping， non-tampering， privacy protection and decentralization. Through the analysis of food supply chain and food safety credit system， the model of food safety credit system based on alliance chain technology is constructed， which can solve the problems faced in the current food credit system， improving the efficiency and transparency of food safety credit. This paper analyzes it.

Key words：block chain; food safety credit; food supply chain