區塊鏈如何促進數據要素的價值實現：以食品供應鏈為例

鄭雪靜 熊 航，2*

（1.華中農業大學經濟管理學院，武漢 430070；2.華中農業大學宏觀農業研究院，武漢 430070）

1 引言

隨著大數據、人工智能、云計算、物聯網等數字技術的應用和發展，人類社會迎來了繼農業經濟、工業經濟之后的數字經濟時代，數據的應用滲透到經濟社會的各個領域，數據資源在產品和服務的生產中逐漸發揮與勞動力、資本、技術等具有同等重要的基礎性作用。我國在政策上已經明確將數據納為一項生產要素參與收益分配，在中國共產黨第十九屆中央委員會第四次全體會議通過的《中共中央關于堅持和完善中國特色社會主義制度推進國家治理體系和治理能力現代化若干重大問題的決定》指出：“健全勞動、資本、土地、知識、技術、管理、數據等生產要素由市場評價貢獻、按貢獻決定報酬的機制”。傳統產業大力推動數字化轉型，數據驅動下的新產業新業態新模式不斷涌現，數據這座巨大“礦藏”已經顯示出前所未有的影響力。例如，中國信息通信研究院發布的《中國數字經濟發展白皮書（2020 年）》顯示，2019 年我國互聯網數據服務（含數據中心業務、云計算業務）實現收入116.2 億元，同比增長25.6%。相比勞動力、資本等生產要素，數據作為數字經濟時代核心的生產要素，主要通過以數據為研究對象、以數據為主要內容的數字技術來發揮作用。本文以數據要素作為研究對象，討論以區塊鏈為代表的數字技術的應用對數據要素在生產經營中發揮作用的影響。

區塊鏈由于自身獨特的結構決定其具有保證記錄在其中的數據不被篡改的特性，增加了數據擁有者和使用者之間的信任，同時區塊鏈技術的使用促使更多的數據被記錄下來，極大地促進了數據的價值實現。食物供應鏈是區塊鏈技術應用的重要領域，有效地收集、整合、共享和使用數據是實現提高食品供應鏈的可追溯性從而解決食品安全和質量問題的關鍵[1]，區塊鏈技術的應用對于促進數據在食品供應鏈中的價值實現具有重要意義[2]。

2 數據要素的內涵和價值實現

生產要素是指人們進行生產經營活動所需要的主要資源，是財富創造的基礎和經濟增長的主要源泉[3]。根據馬克思主義政治經濟學理論，傳統的生產要素可分為勞動對象和勞動資料，前者的價值隨勞動過程的進行一次性轉移到新產品中，后者的價值則是逐步隨其磨損而轉移到新產品當中。二者在價值創造的過程中，本身的價值量都不發生變化，但對價值創造的實現發揮重要的基礎性作用，主要表現為：第一，勞動對象是商品價值的載體，它不僅承載自身一次性轉移的價值，而且也承載勞動力價值和剩余價值；第二，勞動資料特別是生產工具是價值傳遞的媒介，它將其自身因發生損耗而逐步轉移的價值傳遞給勞動對象，更重要的是將活勞動所創造的新價值傳遞給勞動對象[4]。

作為生產要素的數據資源指的是用于表示客觀事物的未經加工的原始素材的集合，包括聲音、圖像、視頻、文字、符號等。相比傳統的生產要素而言，數據有其獨特的生產要素屬性。在商品生產過程中，其價值通過人的腦力勞動保存或被轉移，而自身融入到傳統生產要素中，以提高其他生產要素的工作效率。數據本身不創造價值，但數據通過使用之后會引起價值的增加，這是因為數據是使用價值的源泉，而使用價值是價值的載體，因此數據也是實現價值創造的重要條件，是影響生產者實現商品價值并獲得更多價值的重要因素。

在人工智能技術的推動下，數據創造使用價值的能力被極大增強，這使得勞動者單位時間內生產出的使用價值增加，從而使得勞動生產率提高。

3 區塊鏈與數據要素的價值實現

數據要素的價值實現依賴于對數據資源的深度開發和使用，區塊鏈技術為收集、整合、挖掘和運用經濟活動中的數據提供了新的手段和平臺，能夠促進數據要素的價值實現。

3.1 區塊鏈

區塊鏈（Blockchain）的概念起源于2008 年的比特幣——一種點對點的電子現金系統的構想[5]。它是一種分布式的、去中心化的公共分類賬，無需第三方的介入就可以安全、分散地保存數據。本質上而言，區塊鏈是將數據區塊依照時間次序鏈接起來形成的一種鏈式數據結構，它使用密碼驗證鏈接這些數據區塊并根據使用數據的應用程序的類型來保存數據。儲存在區塊鏈上的信息極難被修改或者篡改，從而保證了數據的安全、可靠。

區塊鏈中的數字化的交易信息被分組到不同的區塊中，通過密碼相互鏈接形成區塊鏈。每個區塊由區塊頭和區塊體組成，區塊頭包含當前區塊版本、父級區塊的哈希值、Merkle根、時間戳和隨機數等信息。新生成的區塊將存儲上一個區塊的哈希值并以此為區塊的標識，通過該方式形成一條從最新區塊追溯到初始區塊的數據鏈條；區塊體通過散列函數中的哈希算法對數據進行運算最終得到一個根哈希值成為區塊頭的Merkle 根，由于哈希算法的特性，兩個完全相同的Merkle 根包含的數據也完全相同，若某一基礎數據發生改變，則Merkle 根亦隨之改變，據此可逐級定位到發生變化的數據[6]，保證了供應鏈系統中的數據可追溯，便于食品監管和必要時實現召回。區塊鏈技術的應用主要有如下四個主要特點：一是去中心化：區塊鏈使用分布式賬本核算與儲存，計算的時候調用分布在世界各地的計算機，使得管理中心性被弱化甚至消除，從而使得系統更具有抗故障的能力，減少了人為干預的可能。二是開放透明：區塊鏈系統是開放的，公有鏈中除了交易雙方的個人私有信息被加密外，其中的數據對查詢者而言都是公開的，整個區塊鏈網絡運行規則高度透明。三是自治性：由于區塊鏈節點之間的數據交換遵循公開透明的固定算法，因此所有的客戶端節點之間可以在信任的環境下開展數據交換，整個交易過程完全依靠對區塊鏈系統的信任，數據交換完全靠整個客戶端節點自治完成。四是安全性：區塊鏈通過鏈式結構、數字加密和共識算法等技術保證區塊鏈數據不可虛構、不可偽造、不可篡改等特點，有效保證數據的穩定可靠、安全且可追溯。

區塊鏈技術已經被廣泛地應用于數字貨幣、政府治理、存證防偽、商品溯源等諸多領域，本文以其在食品供應鏈中的應用為例，來闡釋區塊鏈對數據要素價值實現的意義。

3.2 區塊鏈在食品供應鏈中的應用

3.2.1 食品供應鏈

食品供應鏈是“一組相互依存的公司通過緊密合作，共同管理農產品增值鏈中的商品和服務流，從而在盡可能低的成本下實現更高的客戶價值”[7]。食品供應鏈是一個包含從食品原料供應商到最終消費者的經濟利益主體的鏈式結構[8]。與其他行業相比，食品生產發生在更脆弱的價值鏈中，這需要耗費更多的精力來處理生產和存儲等過程。另外，食品具有隨時改變質量的自然特征，這使得確保食品的質量和安全成為一項挑戰[9]。溫度和運輸等外部環境也會影響食品的質量和新鮮度。具有較長保質期的加工食品可能包含多種添加劑成分，生產過程非常復雜，意味著更高的產品質量風險，需要格外地注意原料質量和生產工藝[10]。因此，食品供應鏈中的每一步和每個供應商都對最終食品的質量和安全至關重要。

食品安全追溯體系是一種設計用于食品生產和供應過程中追蹤某一產品及其特性的信息記錄與應用系統，記錄食品供應鏈中的信息流，并且保障信息流的連續性。根據“GS1全球追溯標準”，完整的可追溯性體系列可包括管理以下內容：可追溯對象、參與方和位置的標識、標記和屬性；（通過掃描或讀取）自動采集涉及對象的移動或事件；記錄和分享可追溯性數據（無論是內部還是供應鏈各方間），以便實現已發生事件的可見性。食品追溯系統作為整個食品供應鏈的溝通工具和提供信息的工具，不僅向消費者提供真實可靠的信息，增加信息的透明度，保護消費者的知情權，使消費者及時全面了解食品質量狀況，增強消費者的安全感，也是食品質量和安全監管的前提條件，為監管部門提供便利，增強監管工作的有效性。

3.2.2 食品追溯系統

食品追溯系統的核心目標是實現對食品生產、加工、流通和消費等各個環節的信息的順向或逆向追蹤，從而使得各類參與主體的生產經營活動處于有效的監控之中[11]。食品安全追溯根據方向不同，可分為跟蹤和追溯兩個過程。跟蹤是指從上游到下游跟蹤，當發生質量問題時，可以通過跟蹤了解食品去向，便于評估影響并進行食品召回；追溯是指下游到上游的溯源過程，當出現食品安全問題時，可以向上查找定位問題源并及時處理。在傳統的食品追溯系統中，在食品流通的過程中，原料供應商、食品加工商、分銷商、零售商分別將自己的食品狀態信息進行記錄并上傳至政府監管部門，形成一個中心數據庫（如圖1 所示）。由于數據的記錄和上傳都是各類生產經營主體單獨對監管部門來實施，每類主體都可以只上傳對自己有利的信息、屏蔽對自己不利的信息，甚至上傳虛假的數據，使得大量數據沒有被記錄或以虛假的狀態被記錄下來，從而影響了數據的共享和使用。

引入區塊鏈后，食品追溯系統中的中心數據庫被各類生產經營主體與其上下游主體共同構建的分布式數據庫所取代（如圖2 所示）。通過分布式數據記錄與上傳解決了參與主體之間的相關監督，從而保證了數據的真實性，同時促使各類主體充分記錄和上傳與食品數量和質量相關的數據[12]。更重要地，區塊鏈技術提供的數據安全性使得物聯網能夠應用于食品供應鏈管理中。具體而言，區塊鏈能夠為通過物聯網相連的無線電頻率識別（RFID）、全球定位系統（GPS）、無線傳感網絡（WSN）建立信任機制，實現數據的透明運行和安全共享。物聯網的運行具有自動化特點，這還可以提高監視和捕獲信息的效率，減少產生人為錯誤的可能性[13]。分布式數據庫的使用使得每個參與節點都能得到相同的數據，保證了各個環節的數據公開透明。各個節點都使用傳感器等物聯網設備進行數據采集，同時自動上傳到各個分布式數據庫進行數據庫同步，保證了數據能被充分的記錄和使用及不可篡改。

3.3 食品供應鏈中的數據要素

3.3.1 各個環節的數據

食品供應鏈中具體環節的內容及包含的數據如下:

（1）生產環節：生產環節涉及的主體為原料供應商。原料供應商將原材料輸入系統，并記錄品種、數量、生長條件（溫度、濕度）、日期等。其中，物聯網設備可以自動對溫度、濕度等生長數據進行采集并存儲到區塊鏈的可追溯系統中。交易時，原料供應商與食品加工商簽訂數字合同，開始新的交易，并在區塊鏈中創建記錄，然后與下游的企業共享物流單位識別碼、發貨位置、發貨日期等。

（2）加工環節：加工環節涉及的主體為食品加工商。可溯性信息包括商品名和品種名、添加劑、加工條件（如溫度）、消毒和處理設備、操作員和最終產品標簽等。在此階段，食品加工商通過掃描標簽將可追溯性信息存儲到基于區塊鏈的可追溯性系統中，需要與下游的企業共享貿易項目識別碼、批號、貿易項目數量和發貨人識別碼、發貨位置等。

（3）流通環節：流通環節涉及的主體有食品分銷商和零售商以及參與食品運輸的物流廠商，這些企業從上游采集貿易項目識別碼、商品名稱和品種、數量、發貨人識別碼等信息，并記錄輸出批號、收獲日期、收貨人識別碼、向下游發貨信息等，同時通過溫度和濕度傳感器實時監控物品的溫度和濕度等環境數據。

（4）消費環節：消費環節涉及的主體為消費者和食品零售商。在消費過程中，產品一經售出，其售出信息將通過食品零售商的電子設備自動被存儲在區塊鏈中，該信息可能包括產品名稱、銷售時間、保質期、價格、評價等。

（5）監管環節：監管環節涉及的主體即食品監管部門，其隨時可以檢查相關數據是否完整，有沒有被篡改，通過掃描標識碼得到產品的流通路徑和相關信息并根據這些信息對生產商、加工商、分銷商、零售商作出相應的調整或獎懲，并將作出調整或獎懲的信息儲存在區塊鏈中。

3.3.2 數據要素發揮的作用

數據作為一種生產要素通過內化過程提升了食品供應鏈的效率，讓食品供應鏈得以更加持續地運行。在食品供應鏈中，這種內化過程分為內化在勞動對象和勞動資料及內化在活勞動中。前者表現為信息傳遞過程，信息在人與人、人與機器、機器與機器的交互中得到加強，從而實現信息增殖；后者表現為通過數據傳遞的有用信息，使其成為優化的腦力勞動。內化到活勞動中的數據要素，在其使用過程中，能增強勞動者的勞動技能，消除不必要的工作步驟提高勞動者的工作效率進而提升供應鏈的效率。數據要素在再生產過程的貢獻是通過影響生產領域和流通領域中的時間和成本實現的，具體可以表現為以下幾個方面：

（1）數據要素的使用可以縮短生產時間。生產時間包括勞動時間、勞動過程的正常中斷時間和生產要素的儲備時間。勞動者在勞動過程中根據數據傳遞的信息可以更加及時和準確地進行決策，提高了勞動者的決策能力從而縮短了勞動者和勞動資料結合的時間，提高勞動生產率。生產者可以通過數據信息記錄和分析原材料的生產周期、市場供求及出庫、運輸、入庫的時間信息，有效縮短生產資料的儲備時間，提高生產過程運行效率和資本使用效率。在數據推動的智能化生產過程中，通過對生產環節數字化的記錄，配合其他相關技術對勞動對象的自然環境進行調節，可以縮短包括自然作用力和正常休工時間在內的勞動過程中斷時間[14]。

（2）數據要素的使用可以降低生產成本。機器設備的數據化可以減少在勞動過程中與勞動力相結合的生產資料的損耗及設備故障導致勞動過程中斷的損失。例如，制造企業中聯重科股份有限公司通過應用工業大數據平臺，“提升設備有效工作時長20%，節約人力、維修成本30%”[15]。新疆金鳳科技股份有限公司通過對風電場的實時監控，使“關鍵零部件故障預警可以提前72 小時，通過主動性維修，可以降低90%因該部件故障而產生的次生事故，每年減少因此導致的風場直接和間接損失可達千萬元”[16]。

（3）數據要素的使用可以減少流通時間和成本。在流通環節，運用產品供給方和需求方的數據可以提高供需匹配的效率。當企業選擇下游供應商時，基于對供應商產品質量和數量的信息，就能制定精準的進購方案，不僅可以縮短采購耗費的時間，同時還能減少采購的搜索和匹配成本。在企業銷售產品的過程中，可以通過消費者行為數據的分析，精準推送產品信息和及時提供消費者所需的產品，提高成交的效率。例如，2018 年，電商平臺京東的智慧供應鏈“一盤貨”履約系統，以大數據指導運營，幫助青島啤酒公司實現精準的預測和補貨，使得其倉儲周轉降低了27.44天，缺貨率降低15%。

4 區塊鏈技術對數據要素價值實現的作用

4.1 區塊鏈能夠激發數據資源的創造，增加數據要素的數量

區塊鏈作為一個承載全過程相關數據的“賬本”，對于完整記錄生產經營全過程的數據提出了要求，往往與數據獲取手段配合使用，使得數據更多地被記錄下來。在食品供應鏈中，傳感器被廣泛用于自動化捕獲生產、加工和流通環節中的環境的溫度、濕度等數據信息。例如，農田監控系統的使用，只需要在現場安裝種類齊全的傳感器（包括圖像和視頻），就可以自動、高頻度、全天候不間斷地收集植物生長環境的溫度、濕度、光照和病蟲害等信息，從而對植物的生長進行精準的監控和管理，其中產生的數據量呈驚人的速度增長。例如，從事農業供應鏈服務的“善糧味道”公司，以區塊鏈技術為核心，物聯網技術、無線通信技術及大數據技術為輔助，將每一粒大米從生產到銷售的全過程都記錄下來，包括種子的生長環境、氣候溫度、運輸過程、客戶等。因此，區塊鏈的使用促進了可靠數據的收集，為利益相關者提供了更多的數據資源與信息，為數據要素的價值實現提供了更多的可能。

4.2 區塊鏈有助于打通“數據孤島”，提升或實現碎片數據的經濟價值

區塊鏈的去中心化和不可篡改等特點使得數據可以安全地在業務主體之間共享，從而打通“數據孤島”，使得數據的價值得到充分發揮。對于整個食品供應鏈來說，有價值的數據不僅是各個獨立系統產生的數據，而是系統之間整合共享所得出的數據，“數據孤島”阻礙了這些數據的整合與共享。區塊鏈技術的應用，將各個利益相關者擁有的數據庫系統進行整合，提升了數據的利用價值，使得其能反映更多的信息。例如，醫療行業中大量的數據來自臨床的信息，這些信息一般是割裂且不準確的，在數據的記錄傳輸中也存在很多問題。智慧醫療公司醫鏈集團通過區塊鏈的使用把不同醫院、醫療機構和社區所產生的數據串聯在一起，使得這些原本孤立的數據源結合起來了，激活了原本孤立的碎片數據，從而有效地提升了數據的整體價值。

4.3 區塊鏈能夠改變生產要素的配置，優化經濟活動的組織方式

區塊鏈的應用使得更多的勞動者和資本投入到數據的收集、處理、運算中來，與之相關的崗位也逐漸興起，如熱門的區塊鏈工程技術人員，在線學習服務師等職。越來越多的公司開始設置數據部門，包含數據收集專員、數據挖掘工程師和數據分析師等，與大數據相關的企業也逐漸進入人們的視野，數據在經濟活動中扮演的角色越發重要。區塊鏈使得數據生產要素的使用增加，同時勞動力和資本的配置發生變化，優化了經濟活動的組織方式。例如在食品供應鏈中的銷售環節，消費者的付款方式伴隨著以數據為核心的人工智能的興起逐漸的智能化，最常使用的是支付寶的人臉識別直接進行刷臉支付，減少消費者排隊等候的時間。

4.4 區塊鏈能夠增加數據擁有者之間的信任，降低經濟活動的交易成本

區塊鏈的去中心化特性表示各類參與主體之間可以幫助彼此驗證交易、保存記錄的副本，并具有隨時訪問記錄的權限[17]，這樣就消除了中心化的信息壟斷者，從而解決了參與主體之間的信息不對稱問題，增強了數據擁有者之間的信任，使得建立在信任之上的經濟活動的成本降低。在食品供應鏈中，供應鏈上下游企業在數據交換過程中面臨著數據信任問題：一方面數據交互參與方身份的真實性、不可否認性、數據的完整性和不可篡改性缺乏保障；另一方面數據的信任無法連續傳遞阻礙了商品流、資金流、信息流、物流的統一，使得食品供應鏈的信息傳遞不暢[18]。零售業巨頭沃爾瑪聯合清華大學和IBM 將區塊鏈系統應用食品供應鏈系統，以中國豬肉供應鏈和美國芒果供應鏈為試點，該試點項目取得良好的結果，消費者可以隨時訪問有關產品的詳細信息，包括其原產地和加工環境等，減少了選購時時間成本；加工商還可以隨時監控供應商的生產環節是否合格以確保原材料質量符合要求，減少了采購的搜索和匹配成本。

4.5 區塊鏈有助于提升數據使用的安全性，促進數據要素參與的經濟活動

區塊鏈的可追溯性使得數據采集、流通以及計算分析的每一步記錄都可以保存在區塊鏈上，使得數據的質量更有保障，也保證了數據分析結果的正確性。區塊鏈提供了一種安全的數據存儲和管理方式，從而促進了數據驅動的創新農業技術的開發和使用，使得數據要素越來越多地參與到經濟活動中來[19]。例如食品供應鏈上游農產品種植生產中，智慧農業通過數據的采集和分析可以幫助更好的進行農業生產預測和決策支持，機器設備通過大量的數據和算法實現智能化和精準化，后者則體現為人工智能的應用。智能植保機械、智能果蔬分揀設備、智能施藥機器人等人工智能設備的使用大大節省了人力資源，使得農業資源的配置、規劃和使用更加高效。北美最大的食品服務銷售企業西斯科(SYSCO)能夠占據美國整個食材配送行業市場20%左右的份額，依靠的正是其以區塊鏈為核心的供應鏈系統，該供應鏈系統使得能夠引入人工智能技術實現對每天15 萬次的配送量背后的海量訂單數據、配送數據、訂單管理、配送管理等信息任務的準確高效處理。