基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量控制系統(tǒng)研究

柴洪 楊林娟

摘要：根據(jù)區(qū)塊鏈公開性、去中心化、去信任、永久保存、可追溯、集體維護(hù)特點(diǎn)，構(gòu)建了分布式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)業(yè)服務(wù)質(zhì)量控制聯(lián)盟區(qū)塊鏈，從技術(shù)上解決農(nóng)產(chǎn)品智能質(zhì)量控制、可追溯的問題。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理從“經(jīng)驗(yàn)控制”到“精準(zhǔn)控制” 的產(chǎn)業(yè)鏈監(jiān)控轉(zhuǎn)變，加快促進(jìn)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)確權(quán)和定價(jià)，實(shí)施“從田間地頭到餐桌”的農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈智能質(zhì)量控制。建立分布式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)業(yè)服務(wù)質(zhì)量控制聯(lián)盟區(qū)塊鏈需要大數(shù)據(jù)中心、5G網(wǎng)絡(luò)、IPV6互聯(lián)網(wǎng)、先進(jìn)傳感器等硬件設(shè)施支撐。

關(guān)鍵詞：聯(lián)盟區(qū)塊鏈;農(nóng)產(chǎn)品;農(nóng)業(yè)社會化服務(wù);智能質(zhì)量控制

一、引言

“民以食為天，食以質(zhì)為先”，如何生產(chǎn)出“綠色、有機(jī)、無公害的高品質(zhì)食品”，需要實(shí)施“從田間地頭到餐桌”的農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈質(zhì)量控制。我國經(jīng)濟(jì)已由“高速增長”階段轉(zhuǎn)向“高質(zhì)量”發(fā)展階段，推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)與信息技術(shù)融合，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，全面推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化，培育互聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)，建立健全智能化、網(wǎng)絡(luò)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營體系，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程信息管理服務(wù)能力是農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。區(qū)塊鏈以底層技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)了上層生產(chǎn)關(guān)系的轉(zhuǎn)變，區(qū)塊鏈技術(shù)具有公開性、去中心化、去信任、永久保存可追溯、集體維護(hù)、可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)過程中可以充分利用區(qū)塊鏈的技術(shù)優(yōu)勢解決農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量控制的問題。

二、“中心化”全面質(zhì)量管理的弊端

“沒有最好，只有更好”、“唯一不變的是持續(xù)改進(jìn)”、“質(zhì)量控制永遠(yuǎn)都在路上”、“質(zhì)量是企業(yè)的生命線”，全面質(zhì)量管理理念以產(chǎn)品質(zhì)量為核心，運(yùn)用PDCA管理方法，以企業(yè)管理者為主導(dǎo)，企業(yè)全員參與為基礎(chǔ)的全流程、全方位控制。

“中心化”全面質(zhì)量管理是生產(chǎn)者以質(zhì)量管理部門為樞紐，布置產(chǎn)品質(zhì)量、工序質(zhì)量、服務(wù)質(zhì)量監(jiān)控點(diǎn)，堅(jiān)持全面、全員、預(yù)防、服務(wù)、科學(xué)的原則，企業(yè)通過建立、實(shí)施、改進(jìn)全面質(zhì)量控制體系，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量控制效率，提供令客戶滿意的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)，同時(shí)降低企業(yè)的經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)。但是中心化的質(zhì)量控制體系存在以下弊端：1.生產(chǎn)者容易控制質(zhì)量數(shù)據(jù)，質(zhì)量記錄輸入端擇優(yōu)錄入，屏蔽不利數(shù)據(jù);2.需要建立龐大的監(jiān)督機(jī)構(gòu)，質(zhì)量追溯來自于生產(chǎn)系統(tǒng)外部——政府或消費(fèi)者，是質(zhì)量控制主體與質(zhì)量監(jiān)督主體之間的博弈，監(jiān)督成本高，難度大;3.存在生產(chǎn)者產(chǎn)權(quán)保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)和電子質(zhì)量記錄容易遭受外部黑客攻擊雙重風(fēng)險(xiǎn);4.我國農(nóng)業(yè)信息化水平低，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測抽樣樣本數(shù)量少，調(diào)查分析法、聚類分析法、趨勢外推法等樣本分析方法存在以偏概全、代表性弱的問題。

三、基于區(qū)塊鏈農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量控制優(yōu)勢

（一）實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理從“經(jīng)驗(yàn)控制”到“精準(zhǔn)控制”的產(chǎn)業(yè)鏈監(jiān)控轉(zhuǎn)變

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用有三個(gè)階段：數(shù)據(jù)收集、技術(shù)處理、服務(wù)管理階段，大數(shù)據(jù)和智能化支撐將成為中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的強(qiáng)力保障，隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，從育種、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)的各個(gè)階段狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)都可以在區(qū)塊鏈上自動(dòng)永久記錄，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)濟(jì)主體也可以通過各種網(wǎng)絡(luò)終端快速方便查詢、篩選、分析上傳的數(shù)據(jù)。如同工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈的結(jié)合正在推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式從粗放式的“經(jīng)驗(yàn)管理”向數(shù)字化、可視化的“精準(zhǔn)管理”轉(zhuǎn)變，區(qū)塊鏈上記錄的農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈大數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)”奠定數(shù)字基礎(chǔ)。

（二）有利于加快促進(jìn)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)確權(quán)和定價(jià)

賦予農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)和農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)所有權(quán)、隱私權(quán)、許可權(quán)、審計(jì)權(quán)、分紅權(quán)是農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)和農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)的產(chǎn)權(quán)得到保護(hù)、合理定價(jià)、價(jià)值增值、價(jià)值轉(zhuǎn)移的必要前提。區(qū)塊鏈上的數(shù)字信息是通過非對稱加密算法使用公私鑰對數(shù)據(jù)加密存儲和傳輸后解密接收，區(qū)塊鏈上所有節(jié)點(diǎn)都只有一個(gè)相同版本的“分布式賬本”，保證了數(shù)據(jù)存儲時(shí)間的唯一性和空間的唯一性，即歷史數(shù)據(jù)不可篡改。因此區(qū)塊鏈從技術(shù)上解決了農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)法律保護(hù)的問題。

（三）點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲方式，從技術(shù)上解決了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量可追溯的問題

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)分布廣泛，來自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會化服務(wù)的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)數(shù)量巨大，來源多元化，種類繁多，具有“頂天立地”的空天地一體化特征，例如：光照、空氣溫度、濕度、通風(fēng)、土壤養(yǎng)份、海拔等是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的決定性因素。區(qū)塊鏈分布式存儲數(shù)據(jù)模式與農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分布廣泛之間有強(qiáng)的相似性，因此適合建立農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈。

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)在安全性、隱私性方面不敏感。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)具有通識性特征（除育種、農(nóng)產(chǎn)品加工工藝、配方），農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)是通過廣泛復(fù)制傳播先進(jìn)的農(nóng)業(yè)知識，改進(jìn)農(nóng)藝技術(shù)的一種生產(chǎn)活動(dòng)，共享農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)有利于普遍提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。

既可以共享農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)，又可以保證數(shù)據(jù)的隱私。區(qū)塊鏈點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)存儲的數(shù)據(jù)對所有的節(jié)點(diǎn)參與者共享，數(shù)據(jù)唯一可追溯。當(dāng)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)經(jīng)哈希算法存儲到區(qū)塊鏈上，數(shù)字簽名技術(shù)使持有私鑰的人才可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，保證了數(shù)據(jù)的私密性。

四、分布式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)業(yè)服務(wù)質(zhì)量控制聯(lián)盟區(qū)塊鏈

從農(nóng)產(chǎn)品品種、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)、行業(yè)依次有序推進(jìn)建立聯(lián)盟鏈，利用先進(jìn)的光、電、聲、圖像、化學(xué)、生物傳感器和無線傳感網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，WSN）采集并上傳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)大數(shù)據(jù)，在質(zhì)量控制聯(lián)盟鏈節(jié)點(diǎn)存儲、運(yùn)算、分析、監(jiān)控農(nóng)產(chǎn)品基因大數(shù)據(jù)（育種）、種養(yǎng)大數(shù)據(jù)（園藝）、智能生產(chǎn)大數(shù)據(jù)（農(nóng)機(jī)）、農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)大數(shù)據(jù)（圖1），在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能基礎(chǔ)設(shè)施的支撐下應(yīng)用和發(fā)展區(qū)塊鏈技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全產(chǎn)業(yè)鏈、全方位、全過程、全樣質(zhì)量控制，是粗放式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式向精準(zhǔn)、精品農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變的優(yōu)化選擇。

五、分布式農(nóng)產(chǎn)品生長及加工狀態(tài)監(jiān)測大數(shù)據(jù)聯(lián)盟鏈結(jié)構(gòu)

（一）數(shù)據(jù)層

1. 數(shù)據(jù)分類

根據(jù)數(shù)據(jù)來源不同，將分布式農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分為兩類：內(nèi)部數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)。內(nèi)部數(shù)據(jù)是農(nóng)產(chǎn)品生長狀態(tài)、加工狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，也稱為農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)數(shù)據(jù)，例如：動(dòng)植物營養(yǎng)成份、動(dòng)植物農(nóng)藥殘留、生長階段、農(nóng)產(chǎn)品加工、原產(chǎn)地等。外部數(shù)據(jù)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)社會化服務(wù)大數(shù)據(jù)，包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境大數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)大數(shù)據(jù)、輔助服務(wù)大數(shù)據(jù)，例如：育種、氣象、病蟲害監(jiān)測、農(nóng)村金融、農(nóng)機(jī)狀態(tài)、銷售、農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)、農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)者健康狀態(tài)數(shù)據(jù)等。

2. 數(shù)據(jù)存儲

分布式農(nóng)產(chǎn)品生長及加工狀態(tài)監(jiān)測大數(shù)據(jù)聯(lián)盟鏈為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了一種分布式大數(shù)據(jù)存儲架構(gòu)，在該鏈區(qū)塊中封裝了農(nóng)產(chǎn)品生長狀態(tài)監(jiān)測和農(nóng)產(chǎn)品加工狀態(tài)監(jiān)測的底層數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)加密信息，為分布式數(shù)據(jù)清冼、運(yùn)算、分析奠定了基礎(chǔ)（見圖1）。本聯(lián)盟鏈節(jié)點(diǎn)和分布式農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)大數(shù)據(jù)聯(lián)盟節(jié)點(diǎn)經(jīng)授權(quán)通過數(shù)據(jù)讀寫口讀取分布式農(nóng)產(chǎn)品生長及加工聯(lián)盟鏈的數(shù)據(jù)，運(yùn)行各聯(lián)盟區(qū)塊鏈的功能。

數(shù)據(jù)采用分布式哈希表（Distribute Hash Table，DHT）存儲方式。分布式哈希表不僅在區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)中復(fù)制數(shù)據(jù)，而且也在節(jié)點(diǎn)中復(fù)制數(shù)據(jù)的存儲信息，即使區(qū)塊鏈上某個(gè)節(jié)點(diǎn)失效或受到攻擊，數(shù)據(jù)也不會丟失。因此，區(qū)塊鏈上的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)實(shí)際上是一個(gè)“分布式賬本”，為農(nóng)產(chǎn)品生長和加工數(shù)據(jù)的安全提供了一種全新的分布式數(shù)據(jù)架構(gòu)和監(jiān)控模式，保證數(shù)據(jù)信息唯一、可追溯，數(shù)據(jù)安全性極高，解決了因惡意篡改或攻擊引起的數(shù)據(jù)安全問題。

3. 數(shù)據(jù)采集、上傳、驗(yàn)證

聯(lián)盟區(qū)塊鏈集成由主節(jié)點(diǎn)（MNi：Master Node，數(shù)據(jù)集成存儲）網(wǎng)絡(luò)和從節(jié)點(diǎn)（SNi：Slave Node，即：物理傳感器節(jié)點(diǎn)Sensor Node）網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成（見圖2）。光、電、聲、圖像、化學(xué)、生物等物理傳感器通過區(qū)塊鏈身份驗(yàn)證系統(tǒng)驗(yàn)證通過后，成為無線傳感合法節(jié)點(diǎn)（SNi），并獲取用于加密的傳感器節(jié)點(diǎn)名和證書。傳感器節(jié)點(diǎn)請求上傳數(shù)據(jù)，請求中包含節(jié)點(diǎn)名及和數(shù)字簽名，從而保證數(shù)據(jù)來源可靠真實(shí)，數(shù)據(jù)集成存儲區(qū)塊（MNi）接收到請求后，驗(yàn)證傳感器節(jié)點(diǎn)的請求和身份信息，確認(rèn)其合法性后發(fā)出回應(yīng)。傳感器節(jié)點(diǎn)使用當(dāng)前節(jié)點(diǎn)名的公鑰加密數(shù)據(jù)并附上加密數(shù)字簽名通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳。數(shù)據(jù)集成存儲區(qū)塊（MNi）對傳感器上傳的加密數(shù)據(jù)進(jìn)行有效驗(yàn)證，驗(yàn)證通過，按區(qū)塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)永久存儲數(shù)據(jù)，驗(yàn)證不通過，則忽略。

（二）網(wǎng)絡(luò)層

包括農(nóng)產(chǎn)品生長和加工狀態(tài)傳感器物理節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)存儲節(jié)點(diǎn)、物聯(lián)網(wǎng)，聯(lián)結(jié)分布式農(nóng)產(chǎn)品生長及加工狀態(tài)監(jiān)測大數(shù)據(jù)聯(lián)盟鏈的通信節(jié)點(diǎn)、廣播機(jī)制、驗(yàn)證機(jī)制。

（三）共識層

1. 聯(lián)盟鏈主節(jié)點(diǎn)區(qū)塊工作量證明（POW）

在一段等待時(shí)間內(nèi)（例如10分鐘），主-從節(jié)點(diǎn)區(qū)塊對這段時(shí)間接收的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)簽名，保證數(shù)據(jù)來源合法可追溯，然后尋找有效的工作量證明記錄本次數(shù)據(jù)區(qū)塊，并獲得獎(jiǎng)利證明。工作量證明是機(jī)器進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算獲取的記帳權(quán)，是一份工作量認(rèn)可的證明，數(shù)據(jù)存儲器依據(jù)父哈希值、merkle根值、隨機(jī)值Nonce計(jì)算出當(dāng)前區(qū)塊的哈希值，蓋上時(shí)間戳并永久保存數(shù)據(jù)。最先計(jì)算出隨機(jī)值的節(jié)點(diǎn)將向其他節(jié)點(diǎn)廣播當(dāng)前計(jì)算值，以便審計(jì)和校驗(yàn)。如果其他節(jié)點(diǎn)也認(rèn)可這個(gè)最快計(jì)算出的哈希值工作量證明，該節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)集合整合成新的數(shù)據(jù)區(qū)塊，并取得數(shù)據(jù)存儲聯(lián)盟鏈的權(quán)利，同時(shí)獲得相應(yīng)的系統(tǒng)獎(jiǎng)勵(lì)。后續(xù)工作量證明將在這個(gè)新的區(qū)塊數(shù)據(jù)上進(jìn)行后續(xù)的計(jì)算。

2. 聯(lián)盟鏈主-從節(jié)點(diǎn)區(qū)塊共識（PBFT）

主-從節(jié)點(diǎn)共識可以采用PBFT共識機(jī)制（拜占庭容錯(cuò)），PBFT是一種基于消息傳送的一致性算法，該算法經(jīng)過五個(gè)階段達(dá)成一致性，五個(gè)階段也可能因?yàn)楣沧R失敗而重復(fù)驗(yàn)證過程（見圖3）。

（四）激勵(lì)層

激勵(lì)層提供一種激勵(lì)措施，包括發(fā)行機(jī)制、分配機(jī)制、云計(jì)算服務(wù)積分，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有獲取獎(jiǎng)勵(lì)的均等機(jī)會，鼓勵(lì)其積極參與區(qū)塊鏈的安全驗(yàn)證。

（五）合約層

合約中封裝了數(shù)據(jù)讀寫授權(quán)證書，合約腳本代碼，合約版本信息。智能合約執(zhí)行效率高，當(dāng)合約執(zhí)行的觸發(fā)條件被激發(fā)時(shí)合約將自動(dòng)執(zhí)行，不需要經(jīng)濟(jì)主體各方互相認(rèn)可和信任，可以完全規(guī)避合約執(zhí)行過程中的法律爭端。

六、分布式農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)大數(shù)據(jù)聯(lián)盟鏈結(jié)構(gòu)方案

（一）農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)體系

農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的輔助系統(tǒng)（圖4），農(nóng)產(chǎn)品從田間地頭到加工車間最后到餐桌的過程中，農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)質(zhì)量對提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)起到至關(guān)重要的作用。在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中專業(yè)化服務(wù)與大規(guī)模、專業(yè)化生產(chǎn)相匹配是提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的必由之路。隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的提速，農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)范圍在擴(kuò)大，對農(nóng)業(yè)專業(yè)化服務(wù)的質(zhì)量要求在逐步提高。因此，傳統(tǒng)的“中心化”農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)系統(tǒng)不能滿足智能化、規(guī)模化、機(jī)械化、高質(zhì)量的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的需求，需要構(gòu)建以區(qū)塊鏈技術(shù)支撐的“去中心化”農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)系統(tǒng)。

（二）數(shù)據(jù)層

1. 農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)“無信任”非對稱加密存儲與管理機(jī)制

農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的數(shù)字化。農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)既包括土地（農(nóng)林牧草漁）、水利設(shè)施、農(nóng)機(jī)、生物資產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品加工存儲廠房、農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)備等實(shí)物資產(chǎn)，也包括專利、發(fā)明、實(shí)用新型、品牌、股份等非實(shí)物資產(chǎn)。對于龐大的分布式農(nóng)業(yè)資產(chǎn)，依賴傳統(tǒng)的“中心化”管理模式，管理成本高，資產(chǎn)交易費(fèi)用大。利用區(qū)塊鏈P2P數(shù)據(jù)存儲傳輸技術(shù)可以建立農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)分布式“無信任”加密控制與管理機(jī)制，對各類農(nóng)業(yè)資產(chǎn)進(jìn)行登記、注冊、變更、交易、投資、維護(hù)。所有的農(nóng)業(yè)資產(chǎn)都可以在區(qū)塊鏈上加密注冊，登記注冊后的農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)被擁有私鑰的用戶控制，也就是線下的農(nóng)業(yè)資產(chǎn)在區(qū)塊鏈上進(jìn)行了數(shù)字化登記、注冊、確權(quán)，并將確權(quán)狀態(tài)向區(qū)塊鏈所有節(jié)點(diǎn)廣播，達(dá)成共識。

該機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)：（1）從技術(shù)上解決農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)確權(quán)的法律問題，將農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)的所有權(quán)、使用權(quán)、處置權(quán)、收益權(quán)轉(zhuǎn)移變得方便易行。（2）基于“去中心“化的區(qū)塊鏈“無信任”農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)交易機(jī)制可以有效地防止欺詐行為，大幅降低農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)的交易成本。（3）加速農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)優(yōu)化組合，提高農(nóng)業(yè)資產(chǎn)使用效率，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)杠桿率。

2. 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境、輔助服務(wù)數(shù)據(jù)“無信任”非對稱加密存儲

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)，例如：氣象、空氣濕度、溫度、病蟲害監(jiān)控、土壤水肥監(jiān)控等數(shù)據(jù)。輔助服務(wù)數(shù)據(jù)，例如：育種、園藝技術(shù)、物流、銷售、農(nóng)機(jī)狀態(tài)、農(nóng)村金融服務(wù)、消費(fèi)情況、農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)者健康狀況監(jiān)測等數(shù)據(jù)。持有私鑰的用戶從分布式大數(shù)據(jù)存儲區(qū)塊中授權(quán)讀取數(shù)據(jù)。

（三）網(wǎng)絡(luò)層、共識層、激勵(lì)層

網(wǎng)絡(luò)層。包括農(nóng)業(yè)社會服務(wù)傳感器物理節(jié)點(diǎn)、物聯(lián)網(wǎng)，聯(lián)結(jié)農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)聯(lián)盟鏈的通信節(jié)點(diǎn)、廣播機(jī)制、驗(yàn)證機(jī)制。

共識層。所有節(jié)點(diǎn)互聯(lián)驗(yàn)證，達(dá)到共識，識別數(shù)據(jù)真?zhèn)危湓硗植际睫r(nóng)產(chǎn)品生長及加工狀態(tài)監(jiān)測大數(shù)據(jù)聯(lián)盟鏈。

激勵(lì)層。通過設(shè)計(jì)的發(fā)行機(jī)制和分配機(jī)制所有參與安全驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)將得到相應(yīng)的報(bào)酬，參與數(shù)據(jù)集成的主節(jié)點(diǎn)會多得更多的報(bào)酬。包括經(jīng)濟(jì)主體為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供服務(wù)的社會化服務(wù)費(fèi)。

（四）合約層

合約層封裝了分布式農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)業(yè)務(wù)邏輯、狀態(tài)激發(fā)、服務(wù)費(fèi)的算法與機(jī)制。

農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)確權(quán)與管理智能合約：持有私鑰的農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)用戶在管理數(shù)字資產(chǎn)時(shí)必須按照合約層的規(guī)則管理農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)，每筆數(shù)字資產(chǎn)的管理狀態(tài)都在所有節(jié)點(diǎn)共識下按照區(qū)塊鏈智能合約來執(zhí)行，例如：當(dāng)買賣農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)的交易達(dá)成之后，區(qū)塊鏈會自動(dòng)將該資產(chǎn)對應(yīng)的秘鑰從原所有人名下轉(zhuǎn)到新所有人名下，并向區(qū)塊鏈所有節(jié)點(diǎn)廣播，達(dá)成共識，包括農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)的設(shè)備名稱、交易主體、價(jià)格、資產(chǎn)狀態(tài)、時(shí)間等信息都以分布式帳戶的形式記錄下來并永久保存。

七、應(yīng)用層廣泛開發(fā)及普及需要具備的其他條件

（一）海量數(shù)據(jù)存儲設(shè)備

聯(lián)盟鏈中主、從節(jié)點(diǎn)本身并不能存儲所有傳感器上傳的有效大數(shù)據(jù)，只能存儲包含數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)類型、存取位置、版本、讀取權(quán)限、讀寫歷史等部分?jǐn)?shù)據(jù)。當(dāng)智能農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量控制區(qū)塊鏈應(yīng)用平臺相繼開發(fā)普及應(yīng)用后，海量的光、電、聲、圖像、化學(xué)、生物數(shù)據(jù)可以以分布式結(jié)構(gòu)存儲到各地大數(shù)據(jù)中心的存儲機(jī)柜中（例如：建設(shè)中的設(shè)計(jì)規(guī)模達(dá)5萬個(gè)存儲機(jī)柜的甘肅金昌紫金云大數(shù)據(jù)中心）。

（二）提高網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬和速率

根據(jù)高德納技術(shù)成熟度定位，大數(shù)據(jù)在2013年達(dá)到了過熱期頂峰，從2015年開始，高德納對大數(shù)據(jù)的定位從“新興”轉(zhuǎn)為“主流”。區(qū)塊鏈在2016年才第一次出現(xiàn)在技術(shù)成熟度曲線中，并且直接進(jìn)入了過熱期，意味著目前區(qū)塊鏈?zhǔn)瞧髽I(yè)的生產(chǎn)能力要素，雖然在生產(chǎn)、社會各個(gè)領(lǐng)域開發(fā)應(yīng)用晚，但是技術(shù)起點(diǎn)高，發(fā)展速度非常快。區(qū)塊鏈開發(fā)應(yīng)用、廣泛普及需要提高區(qū)塊數(shù)據(jù)驗(yàn)證、算法、獎(jiǎng)勵(lì)的運(yùn)算速度。國際電信聯(lián)盟ITU的相關(guān)技術(shù)規(guī)范測算，未來5G峰值速率可達(dá)到20Gbps，用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)率達(dá)到100Mbps、時(shí)延達(dá)到1毫秒，未來5G技術(shù)的研發(fā)和基站建設(shè)可以加速助推分布式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)業(yè)服務(wù)質(zhì)量控制聯(lián)盟區(qū)塊鏈的開發(fā)應(yīng)用。

（三）IPV6互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)

加快發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPV6）的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開發(fā)移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能在IPV6網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用技術(shù)，加快支持IPV6的芯片、操作系統(tǒng)、終端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全系統(tǒng)的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化，盡快建成IPV6高速互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系，為高效支撐分布式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)業(yè)服務(wù)質(zhì)量控制聯(lián)盟區(qū)塊鏈提供基礎(chǔ)設(shè)施保障。

（四）加快研發(fā)先進(jìn)的傳感器

中國農(nóng)業(yè)信息化起步晚，信息化覆蓋范圍窄，要進(jìn)入“農(nóng)業(yè)智能化”時(shí)代具備的條件之一是部署大量的傳感器廣泛采集農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈大數(shù)據(jù)，建成農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不同于工業(yè)生產(chǎn)，生產(chǎn)過程標(biāo)準(zhǔn)化程度低，所以需要加速研究、開發(fā)、量產(chǎn)適用于各種極端環(huán)境、功能各異的光、電、聲、圖、化學(xué)、生物傳感器，能夠快速準(zhǔn)確采集農(nóng)產(chǎn)品生長、加工狀態(tài)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的大數(shù)據(jù)。新一代傳感器要與IPV6網(wǎng)絡(luò)、5G傳輸速率及帶寬相匹配，符合農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈的技術(shù)要求。

八、結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、人工智能五項(xiàng)技術(shù)完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)人與人感知、人與物感知、物與物感知。基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量控制系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)“中心化”農(nóng)產(chǎn)品全面質(zhì)量管理模式，從農(nóng)產(chǎn)品全產(chǎn)鏈質(zhì)量監(jiān)控作為出發(fā)點(diǎn)，構(gòu)建了分布式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)業(yè)服務(wù)質(zhì)量控制聯(lián)盟區(qū)塊鏈，從技術(shù)上解決農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)確權(quán)的法律問題，大幅降低農(nóng)業(yè)數(shù)字資產(chǎn)的交易成本，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)杠桿率，為改變農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控模式—以“政府和消費(fèi)者”外部監(jiān)督為主轉(zhuǎn)變?yōu)椤吧a(chǎn)者”內(nèi)部自控為主提供技術(shù)基礎(chǔ)。區(qū)塊鏈在2016年首次出現(xiàn)在高德納技術(shù)成熟度曲線中，并且直接進(jìn)入了過熱期，目前區(qū)塊鏈?zhǔn)瞧髽I(yè)的生產(chǎn)能力要素，但是廣泛開發(fā)普及應(yīng)用層還需大數(shù)據(jù)存儲中心、5G網(wǎng)絡(luò)、IPV6互聯(lián)網(wǎng)、先進(jìn)傳感等硬件設(shè)施支持。

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