區塊鏈在大學生體質健康監測數據采集與分析中的應用

劉以攀

（畢節職業技術學院 貴州 畢節 551700）

2017年6月14日，習近平總書記在會見國際足聯主席因凡蒂諾時提出，體育首要任務是增強國民體質和提高健康素養。在中央政治局第十八次集體學習時，習近平總書記強調“要探索利用區塊鏈數據共享模式，積極推動區塊鏈技術在教育等領域的應用”。顯然，區塊鏈方興未艾，建筑健康和教育等方面大有作為。

1、研究背景

1.1、數據安全與利用

大數據時代，數據的公開和共享大勢所趨，數據的價值挖掘也極為重要。但同時，數據的安全問題又與之矛盾。數據安全和數據全生命周期緊密關聯，在采集生產、存儲流轉以及使用過程均面臨一系列的安全問題。

當前，數據平臺種類繁多，加上對數據產權的保護，造成了數據割據，融合較難，數據孤島現象成為客觀事實。由此造成數據繁雜、不易共享、困于整合、難以聚類，導致信息貶值，嚴重降低了數據的利用價值。這與國家倡導的以信息化推進國家治理體系和治理能力現代化有一定的差距。由于數據與數據之間存在關聯性，只考慮負載均衡的布局算法缺乏實用性，需要進一步考慮數據與數據的關聯性以提高應用執行速度。因此，數據管理成為當下技術研究熱點和難題。

1.2、區塊鏈

伴隨著以“比特幣”為代表的數字貨幣的發行和市場占有，“區塊鏈”技術迅速發展。區塊鏈技術是建立在特定計算機網絡和共識機制基礎上的分散式記賬系統。它的核心是共識機制及其建立不同節點之間的安全和信任。區塊鏈具有去中心化、開放性、分布式、不可篡改、匿名性的特征。區塊鏈技術以其分布式的特性，可以作為密碼學中可信第三方的實現方案。區塊鏈技術的防篡改特性能夠為密碼協議提供可信賴的激勵機制，提高敵手在博弈中的作惡難度，降低作惡動機。

得益于其在各個節點間建立的信任和安全，區塊鏈可為數據整合和共享提供技術保障，它與政務、金融、產業、教育等方面的融合扮演者著重要的角色。

1.3、大學生體質健康監測的問題向度

目前，我國大學生體質健康監測的政策和制度頗具規模，形成了一套較為完善的制度系統和實踐方法。但是，在新時代國家立德樹人的根本任務下，面臨著大學生體質連續25年下降的現實困境，一些政策制度不再適應新形勢的發展，亟待完善。

通過文獻梳理發現，在體質監測實踐中存在：落實主體責任不到位、重組織實施輕質量監管，重體質測試輕風險防控，重數據獲得輕干預促進。組織規范性欠缺、服務舉措缺乏、監測技術不夠高、程序不夠規范、數據不夠精準、評價干預不夠全面、監督檢查不夠有力、監測工作難度大等共性問題。

具體而言，學者們從各自的研究視角對大學生體質監測作了研究。

教育部體衛藝司王登峰司長認為，2007年實施的《國家學生體質健康標準》存在測試項目選項過多，難以進行整體比較，依據的人群數量太少，代表性不強等。

體質健康等級相關的自變量多達14個指標，并建議要完善青少年學生綜合評價體系（杜發強、樊晶晶，2014）。可見，指標體系較多、造成難以全面有效監控也是客觀存在的。

監測工作者在工作中往往放松把關，敷衍監督大學生測試過程，其結果是大學生參與不認真，監測數據的可信度大打折扣。（賴錦松、余衛平，2016）。

學校體育政策重疊與過多、執行出現偏差等問題，建議讓學生個人、家長、學校教師、以及國家體育總局、教育部等相關在利益群體獲悉真實客觀的監測數據，及時反饋進行引導干預（趙亞杰、項賢林，2019）顯然，大學生體測數據精準度還有提高的空間。

要不斷優化評價指標體系，合理選擇測試儀器和快捷簡便的評分系統，注重激勵學生的自覺鍛煉意識（高剛、季瀏，2013）。

我國青少年體質下降并非學校體育的單因素所致，涉及政策制度、學校、家庭和社會等多因素的社會學問題（董靜梅等，2014）。于紅妍、武東海、張磊、宋鑫、郇昌店等學者近年在這方面也做了深入的研究，便不具體展開。

本文認為，大學生體質健康在綜合因素影響下，解決路徑必須多管齊下，多方聯動，精準施策、綜合治理。在監測環節中，應發揮出技術的優勢作用，提高數據管理和分析技術能力，為形成協同效應提供技術支持。

2、區塊鏈在大學生體質健康監測中的應用基礎

伴隨著大數據、“互聯網+”、云計算、物聯網技術、AI(人工智能）的日趨成熟和區塊鏈技術的“異軍突起”，數據與我們的生活和工作緊密關聯著。大數據時代，數據分析與管理不斷呈現出更強的技術驅動特性，持續地構建著信息化監管、分析、評價等實踐路徑。區塊鏈技術的分布式計算、去中心化、去信任化和防篡改安全特性在大學生體質健康監測數據管理和分析中將發揮更好的安全閥作用和類聚合效用。

據報道，現在市面上有些八角中混入了莽草的果實，食用過多會導致中毒，所以要特別注意。大家可以通過以下幾個方面進行辨別：第一，莽草的果實一般是10個角以上，果瓣不會張開，每個角尖細、瘦弱，還會上翹；第二，八角果柄較長，彎曲，其果實外露，莽草果柄較短，平直而微彎，其果實比較封閉；第三，味道方面，八角吃在嘴里是甜的，味道醇香，莽草的果實咬下去是花露水的味道，吃在嘴里會苦，發酸，舌頭有麻木感。

2.1、區塊鏈與大數據的物理“耦合”

鑒于區塊鏈與大數據的本質、特性及應用，兩者的有機耦合具有其內在的聯系。一是區塊鏈與大數據數據傳送技術的整合。區塊鏈只是數據處理方面的一種技術，也就是說它是特定的數據庫技術，但自身沒有數據庫，因此，區塊鏈技術與大數據技術相互影響，互相促進。如把區塊鏈技術孤立起來，就等于無源之水，無法發揮效用。同時，區塊鏈對數據的多元融合為大數據提供了新的數據處理方式和特性，極大提高了數據的利用價值。例如，區塊鏈的P2P轉輸方式可很容易應對這種復雜狀況。可編程化的智能合約可以適配不同的數據接口方式、協議來應對不同機構的數據來源系統；二是區塊鏈數據安全技術與大數據的融合。在信息化社會，數據的開放大勢所趨，由此帶來的信息安全、交易信任和隱私泄露等問題日益突顯，有了區塊鏈的分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制等帶來的去中心化性、不可篡改性，匿名性和可追溯等特性，大數據的安全問題可以得到有效解決。

區塊鏈應用在金融、政府、教育中；體育產業缺乏規范和正確的商業模式，過度的中心化，通過區塊鏈加體育APP能讓網絡信息更加的透明化、公正化（于沖，2018）。

此外，區塊鏈技術能夠將碎片式信息有效整合與存儲，利用區塊鏈技術特性，有效保護患者隱私和加密傳輸防止泄露風險，其不可篡改的特性能夠保證數據的真實性，可為AI提供可信的數據源。

2.2、大數據與物聯網的化學“偶聯”

武東海認為，可通過物聯網路徑實現數據采集和監控，為大學生體質監測服務。賴錦松從“互聯網+”的角度分析得出，目前我國“互聯網+”體質測試有一定的政策、技術和管理基礎，一些軟件平臺和終端APP在大學生體質監測中發揮了效用。

具IBM預測，區塊鏈和大數據的結合將為物聯網提供的最佳的解決方案。比如，監管、設備安全和數據隱私。國家《體育發展“十三五”規劃》提出，要重點開展可穿戴運動設備和智能運動裝備相關的研發和制造，利用大數據、云計算、智能硬件和各類運動APP鼓勵大眾體育消費”。

人工智能時代，物聯網技術大有可為。它將任何物體與互聯網相連接，以實現遠程監視、自動報警、控制、診斷和維護，進而實現“管理、控制、營運”一體化的一種網絡。物聯網技術是被視為互聯網的應用擴展，應用創新是物聯網的發展的核心。隨著物聯網技術的不斷發展，信息時代的數據量呈現出幾何形式增長的特點。如果說區塊鏈與大數據是技術的“耦合”，那么，借助于物聯網技術，發揮其實時、動態和高效的數據獲取和整合功能，實現物物互聯、人物互聯和人人互聯，為大數據提供可靠的數據來源，則是技術的“偶聯”。

2.3、“區塊鏈”與大學生體質健康監測的邏輯內聚

目前，互聯網、大數據、AI、物聯網等都已經在醫療衛生數據、健康體質管理等方面得到了廣泛的應用，這些技術能在一定程度上彌補學生體質健康監測中的問題，補齊一些短板。區塊鏈與大數據、物聯網技術的融合，形成了一套數據采集、處理、分析、監測和保護系統，只要有效進行各個技術模塊間的調適，形成是技術“混搭”，既能執行數據儲存傳輸的功能，又能發揮安全、快捷、融合的作用。通過物聯網技術設備，統一采集數據，可以有效規避大學生體質健康監測中存在的數據上報不精準問題，杜絕人工采集數據的誤差。通過“區塊鏈+大數據”進行“打補丁”，發揮技術的優勢，一定程度修正在體質監測中的監管漏洞、數據“失真”、人為篡改等的不足。同時，也能整合協調系統之間數據，有效挖掘數據價值，為評價干預提供科學依據。同時，區塊鏈技術與人工智能融合，可實時監控、科學分析、自動反饋、生成電子運動處方等，這帶來極大的管理效率。

3、區塊鏈在數據采集和分析中的應用

3.1、數據來源與采集

3.2、數據分析

（1）數據的市場主體間關系。

數據安全是體質健康測試的關鍵，是進行數據分析與挖掘的重要前提。在國家體測數據系統中的安全問題相對安全很多，但也不排除被篡改的可能性。但各種運動APP、數據平臺等的安全問題則讓人憂心忡忡。有人會問，體質監測數據都由學校測試并上報，安全上是沒有問題的。作者是這樣認為的：一是每年一次的體質測試數據不是大數據，只是局部數據，對學生體質的分析有一定的局限性。因此融合各平臺的數據極為重要；二是采用人工測試的誤差還是存在的，如能實現物聯網自動測試并生成數據，那么人工誤差都會降到最低。

根據周茂君等的研究，面對數據孤島現象，需采用激勵機制重塑各方的利益割據。數據生產者產生的大量數據，讓提供硬軟件服務的運營商成為數據壟斷者和整合者，當數據使用者想要使用這些數據時，則需要向運營者支付相應費用。在數據市場達成利益割據協議后，通過區塊鏈技術進行安全加密，達成共識，從而破除信息孤島，提高數據的利用率和利用價值。即使可能會被更改節點，但成本及其高昂，在理論上也排除了安全隱患。

（2）數據分析的技術流程。

本研究的技術流程是以數據庫為切入點，以算法為核心，借以“區塊鏈”的輔助，為數據分析處理提供加密、聚合功能。主要技術流程：第一為監測數據庫。一方面從物聯網采集的數據存入監測數據庫，另一方面是區塊鏈對數據進行整合共享，為監測數據庫提供有價值數據；第二步是算法。通過算法對數據進行加密、整合和聚類等。不斷挖掘有價值數據數據；第三步是通過管理界面進行數據管理。即通過各種數據模型對數據進行分析和監控，把數據反饋到體質監測中心；第四步是體質監測中心干預。當學生、教師和體質監測中心都收到數據反饋后，體質監測中心組織醫生、體育教師等對學生進行溝通和干預，動態化跟蹤學生鍛煉，定期進行評價。如此循序漸進，不斷重復，達到提升學生體質目的。如圖1所示。

圖1 區塊鏈在體質健康數據分析中的技術流程圖

4、利用區塊鏈對體質健康數據采集與分析的現實挑戰

4.1、成本技術投入巨大

區塊鏈設備購買、技術公關、產業鏈的形成，都需要國家投入巨大資金和資源。光靠高校一己之力難以實現。這一挑戰可通過在國家大數據中心建立相關配套設施，通過技術的不斷進步和產業鏈條的不斷成熟，形成政企校合作的機制來解決。

4.2、人才質量要求較高

區塊鏈的發展需要高質量的人才，目前，人才匱乏制約了區塊鏈技術在實際運營中的質量和效果。相信在國家人才戰略下，區塊鏈技術的高端人才培養會得到解決，進而提高其在市場的服務質量和效果。

4.3、操作管理難度較大

本文提出區塊鏈與物聯網等結合的數據采集方式，在具體的實際操作和管理中具有一定的難度，如相關工作人員對區塊鏈技術的掌握，是否能支撐開展工作。各地高校是建立一個地市級區塊鏈中心各高校共享，還是每個高校都建立區塊鏈中心等等，這些涉及到經費支持、體質測試的操作和管理是否匹配。

5、結語

區塊鏈在和物聯網、大數據、云計算和人工智能結合后，能為體質監測數據庫提供了數據保護和整合，極大提高了數據的安全性和利用率，提升體質測試數據的準確性。為大學生體質監測數據采集和分析提供了技術支持，隨著區塊鏈技術的不斷發展，其應用前景極為廣闊。