中藥溯源平臺生態重構的技術體系關系研究

李長林 肖偉雄 劉崇玉 施明毅 溫川飆 趙姝婷

摘要：目前的中藥溯源平臺采用傳統質量追溯體系存在流程煩瑣、難以保障數據安全性、數據龐大不利于管理且分析較慢等問題。針對這些問題，文章將區塊鏈、云計算、大數據等新一代技術引入中藥質量追溯體系，深入探討其技術體系關系，通過分析關鍵技術在實際中的應用方案，對怎樣去有效的運用新時代下的信息技術來保障數據安全、提高數據分析能力以優化中藥溯源平臺展開研究。基于此，設計的中藥溯源平臺可實現海量數據的信息化管理分析，填補該領域產業鏈各方的信任關系和現實需求，旨在適應國家中藥產業的結構調整和升級，提供適宜的“互聯網+中藥”的生態重構。

關鍵詞：中藥溯源系統;技術體系;物聯網;數據處理

中圖分類號：TP301? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）20-0269-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： At present， the traditional quality traceability system adopted in traditional Chinese medicine traceability platform has many problems， such as cumbersome process， difficult to guarantee data security， large data， disadvantageous to management and slow analysis. To solve these problems， the article will blockchain， cloud computing， big data such as traditional Chinese medicine quality traceability system， introduced a new generation of technology， discussed the relationship between technical system， through the analysis of the key technologies in the actual application solutions， on how to effectively use under the new era of information technology to ensure data security， improve the ability of data analysis to optimize the traceability platform to study traditional Chinese medicine. Based on this， the Chinese medicine traceability platform designed can realize the information management analysis of massive data， fill the trust relationship and realistic demand of all parties in the industry chain in this field， and aim to adapt to the structural adjustment and upgrading of the national Chinese medicine industry， and provide the appropriate ecological reconstruction of "Internet + Chinese medicine".

Key words： TCM traceability system; Technical system; The Internet of things; The data processing

中藥質量和安全直接影響著整個中醫藥行業的發展，《國務院辦公廳關于加快推進重要產品追溯體系建設的意見》明確提出將加快應用現代信息技術建設藥品等重要產品追溯體系。《中醫藥發展戰略規劃綱要（2016-2030年）》要求建立中藥材生產流通全過程質量管理和質量追溯體系。中藥質量溯源體系是以物聯網技術為基礎，并借助其他關鍵技術實現中藥來源可查、去向可追、責任可究的有效措施[1]。一代中藥溯源系統通過RFID物聯標簽、身份認證和關鍵信息的綁定，貫穿“中藥種植、飲片加工、流通使用”等環節，并通過網絡實現信息傳遞和校驗信息，時間和數量的不可逆，實現中藥材質量追溯。存在硬件成本高、流程復雜，無法實現產業鏈與電商平臺的對接，缺乏大數據的分析及對企業誠信的評估機制，平臺服務的公益性不足及可持續發展差等缺點。本文通過對區塊鏈技術、云計算、大數據及物聯網等平臺重構建的技術體系關系進行研究，結合我國在中藥溯源體系建設中技術的發展和創新，分析關鍵技術在實際中的應用方案，為適宜的“互聯網+中藥”生態重構做出初步研究，同時對其進行總結和展望，旨在為國家中藥產業的結構調整和升級提供參考性意見。

1 中藥溯源系統

1.1 系統工作架構

中藥溯源系統是以保障中藥質量安全為首要任務的重要舉措，主要實現于通過對中藥信息的記錄、查詢以及產品的溯源，實現中藥“種植、加工、流通和使用”全過程的追蹤和監管。中藥溯源系統具備健全的生命周期管理過程，確保中藥自種苗的選取、種植、流通及消費每個環節層層溯源及信息查詢分析，有效控制全過程質量安全管理和溯源風險。系統架構見圖1。

1.2 系統功能結構

中藥溯源系統通過信息管理服務，增加信任機制，結合中藥材廠商貫穿重要種植、加工、銷售流通等環節。每個環節角色擁有自己獨立的權限及功能，確保功能完備的同時保障數據的安全性，共同建立健全和諧的中藥溯源生態。系統功能圖見圖2。

1.3 通過關鍵技術進行生態重構

當前中藥溯源平臺能夠基本實現質量控制以及溯源的功能，但仍存在流程煩瑣、難以保障數據安全性、數據龐大不利于管理且分析較慢等問題，為提升中藥溯源系統追溯的特性，引用物聯網、區塊鏈、大數據及云計算等新一代技術對平臺進行生態重構。

1.3.1 數據采集方式的改變

傳統數據采集以人為干預為主，利用稱量器、手持檢測儀對藥物相關數據進行采集并人為錄入系統并整理。新一代中藥溯源體系通過物聯網技術采集有效數據并通過身份識別將數據進行分類整理，人為干預地避免使得源數據真實性和規范性得到有效保障。

1.3.2 數據存儲及操作方式的改變

傳統中藥溯源平臺采用服務器或硬盤存儲對數據進行存儲，引入區塊鏈技術彌補傳統數據存儲方式上存儲空間不足的缺憾，對海量數據進行壓縮處理和加密處理，以及采用去中心化管理，提高溯源體系的數據存儲量和數據傳輸安全性;大數據技術通過強大的數據分析能力，加快數據的操作效率，大大提升溯源體系的可追溯性。

1.3.3 信任機制的改變

在新一代中藥溯源體系中，信任機制有了巨大的改變，通過各項技術的融合，人為可干預的環節變得稀少，從傳統的相信人為轉變成現在的相信機器，使得溯源更加精確化、專業化。

1.3.4 平臺應用云化

各項技術地結合在中藥溯源體系應用中相互取長補短、協同作用，為中藥溯源系統的構建提供良好的底層環境。同時，在底層的基礎上，運用云計算技術不僅可以降低平臺開發的門檻，同時擁有低價格、按需部署、遷移性強等優勢。

2 關鍵技術及相互作用關系體系

2.1 以物聯網技術為基礎的中藥質量溯源體系

溯源體系的目標是保障產品質量安全，在傳統溯源體系下，產品從種植到使用經過每一道出口關卡都需要通過檢查儀器人為地進行質量檢查以及產品數據的交接，由于人為干涉過多導致數據的準確性下降以及產品流通緩慢造成中藥材的質量安全依舊得不到保障。重構中藥質量溯源體系的核心就變成了如何得到更準確得中藥溯源數據，以及如何將這些數據更快更高效地進行傳輸和運算。而物聯網技術可以通過自動傳感技術、數據傳輸技術、身份認證，提供數據智能采集傳輸服務，從而減少產品檢驗的時間，提高溯源服務質量。物聯網借助互聯網，實現“物物相連”，根據感知、接入、互聯網、服務管理為依托，構建起面向各類行業的實際應用[2]。自動傳感技術在溯源體系的起始階段，通過由傳感器組成的傳感網自動采集種植關鍵信息，避免人工直接干預，簡化數據獲取途徑的同時保證了數據的真實性。數據傳輸技術和身份認證技術應用于中藥材種植、加工、流通涉及的各個環節，利用RFID物聯標簽以及WIFI無線通信、衛星通信技術保障數據傳輸的及時性和安全性。因此，物聯網技術在中藥溯源體系建設發展中的應用，可以有效解決對中藥追蹤和監管的難題，為中藥生產加工等部門提供優質便捷的服務。

2.2 區塊鏈能夠提升物聯網應用中數據的安全性

物聯網是產生數據的源頭，其中包括傳感網采集到的原始中藥數據和加工流通時產生的管理數據，但由于物聯網存儲空間有限，導致無法對海量的數據進行存儲，且由物聯網本身存儲的數據未經加密安全性極低。區塊鏈是一種操縱數據的底層技術，其核心優勢是運用數據加密、時間戳和分布式共識去中心化[3]。通過hash數據結構，將大型的數據量通過一定的公式結構進行壓縮，使得區塊鏈的數據存儲范圍得到擴增，能夠減輕物聯網技術貯存海量數據的壓力。同時通過RSA公鑰加密等算法結合物聯網對產生的數據進行加密傳輸，可以提供了較高的數據安全性和可擴展性[4]。對于區塊鏈在產品追溯上的探索，曹峰等人建立了以區塊鏈為核心的交互式質量信息平臺并提出區塊鏈質量平臺運行機制[5]。借此，通過區塊鏈不僅使中藥種植流通的數據得到了安全保障，而且結合物聯網的分布式特征，在中藥溯源的每一個環節，其網絡設備都能管理自己在交互作用中的角色、行為和規則，對建立溯源共識機制具有重要支持作用。同時區塊鏈的去中心化特性為物聯網的自我治理提供了方法，可以幫助物聯網中的設備相互聯系，實現對分布式物聯網的去中心化控制，從而確保中藥溯源平臺能更加高效地實時運作和自我管理。綜上可知，區塊鏈結合物聯網將保障中藥溯源體系中所產生的各種數據的安全。

2.3 大數據能夠加快物聯網應用的數據操作效率

中藥溯源體系研究中，除了保障海量數據的存儲和安全性，還需要提升操縱數據的高效性。數據操縱包括對數據的增、刪、改、查等操作，在中藥溯源全過程中，數據操作的次數十分頻繁，而且由于溯源體系中各項數據的關聯性，一項數據的改動將對大批聯動數據造成一定影響，所以將數據進行一定的行為規范使其利于分析和挖掘，對于快速定位溯源中各環節數據等有著極大的作用。區塊鏈數據存儲規模大，可以應用于溯源的各個階段存儲相應有效信息，但其數據統計分析的能力較弱。大數據具備海量數據存儲技術和靈活高效的分析技術，能極大提升區塊鏈數據的價值和使用空間。同時，大數據下的區塊鏈能夠進一步規范數據使用，精細授權范圍，這對人們的信任機制有著充分的影響[6]。鑒于區塊鏈和物聯網技術的可追溯性，大數據的應用使得數據從采集、交易、流通，到計算分析的每一步記錄都可以留存在鏈上，使得數據質量獲得前所未有的保證。同時，大數據與物聯網聯系密切，物聯網服務平臺的發展必須有效借助大數據技術，加快數據分析操縱的效率，給予數據分析結果的正確性和數據挖掘的效果[7]。

2.4 云計算平臺的應用研究

中藥溯源體系以物聯網技術為基礎，區塊鏈技術和大數據技術協助物聯網進行數據的采集、傳輸以及運算。三種技術協同工作形成邏輯底層，是下一代云計算的雛形，其研究開發工作涉及多個系統。受限于時間與資金成本等問題，應用軟件開發依然是一個高門檻的工作。云計算是能夠提供動態資源池、虛擬化和高可用性的下一代計算平臺。 云計算服務具有資源彈性伸縮、快速調整的特性，能夠降低區塊鏈、大數據的操作難度和應用成本，提升應用可擴展性和可靠性，不僅包含了基礎設施，即應用的搭載環境，還囊括了各項高級應用，涉足企業財務、校園服務等各個領域[8，9]。底層技術和應用層技術的融合，不僅促進相關技術的發展，同時促進中藥溯源體系的形成，為“互聯網+中藥”的生態重構提供參考性的意見。技術體系關系見圖3。

3 中藥溯源系統重構建初步研究

初步開展基于溯源體系的誠信數據分析模型研究。通過追溯體系的實際交易量、交易價格、交易次數、交易互評等流通大數據，產生買賣雙方的交易誠信模型，疊加企業誠信應用系統，形成現代中藥的全產業企業誠信評價模型。利用區塊鏈大數據技術對溯源系統架構與數據處理進行優化，運用云計算將應用系統獨立于平臺擴展。中藥溯源系統重構技術體系關系貫通中藥種植、生產、流通和使用4個環節，結合大數據和區塊鏈技術優化并實時監測每個環節中的中藥質量參數，實現中藥全過程動態監控管理。

4 總結和展望

中藥是中華民族的歷史結晶，是中國醫療發展的重要前提，中藥質量和安全直接影響著整個中醫藥行業的發展。中藥溯源體系的核心是系統化，形成數據的流通和閉環，實現中藥從種植到消費各個環節的信息呈現和追溯[9]。基于區塊鏈、云計算及大數據的中藥溯源平臺的重構建將促進中藥流通和電子商務新領域形成良好生態環境，通過中藥協會為全國用戶提供中藥材電子交易服務。發展電子商務、發展服務業的要求，中藥溯源平臺升級及應用可以大幅度降低復雜供給鏈的追溯難度，保證藥材質量、推動社會就業，拓寬藥農、藥商的銷售渠道，同時通過電子商務平臺的實施節約社會成本，加快農業信息化進程。

中藥溯源系統重構技術體系關系的研究是中藥溯源平臺生態重構建的重要組成部分。區塊鏈、大數據、云計算技術的引用，不僅拓寬其技術的應用領域做出新的嘗試，也同時為中藥溯源的發展帶來革命性的飛躍。中藥溯源系統的完善和實施，能提高生產經營主體的安全意識，確保中藥材質量;同時也能為政府監管部門提供分析、決策和指導的依據，提高監管力度，實現中成藥的全程追責機制，為廣大消費者的生命健康安全做出積極的貢獻[10]。結合我國中藥市場發展的現狀，重構中藥溯源系統體系，構建科學合理的中藥溯源系統，將會極大提高中藥產品的出口質量，積極推動我國‘互聯網+中藥的發展。

參考文獻：

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【通聯編輯：梁書】