基于區塊鏈溯源技術重大公共衛生事件的輿情防控研究

王迪， 楊廣義

(1.天津大學，天津 300072;2.北京物資學院，北京 101149)

一、引言

重大公共衛生事件帶來對生命和健康的巨大傷害，同時與之相關的輿情謠言借助網絡與媒體逐步成為社會的威脅因素。在海量的數據信息傳播過程當中，一些信息接受者在有意無意中又成為了助推謠言傳播的重要推力，公眾因信息閉塞以及恐慌的社會情緒影響，對于輿情謠言的理解能力有限，容易受到誤導，也會參與散播謠言。但是試圖對一切不完全符合事實的信息制造者和傳播者都進行法律打擊，既不符合實際，又有過高的操作成本，并且也會對政府形象造成負面影響。

因此國家公安、 防疫部門如何迅速掌握真實的重大公共衛生事件信息，識別輿情謠言及時辟謠，對人民群眾的生命安全、對社會秩序穩定都具有非常重要意義。如何才能夠迅速掌握真實的重大公共衛生事件信息，識別輿情謠言，截止目前為止，國內外均沒有好的辦法和相關的研究。本研究首次利用區塊鏈溯源技術 對散播于各渠道間的輿情進行處理，從而獲取輿情源頭信息以及輿情修改記錄，給輿情接受者提供數據參考以提高重大公共衛生事件輿情的判別能力。

二、國內外研究綜述

(一)國外研究現狀

GiovanniMirabellia與VittorioSolina[1]將區塊鏈溯源技術應用于農產品領域，研究食品可追溯性問題。Ahmed Farouk,與Amal Alahmadi[2]為工業醫療保健建立區塊鏈平臺，將區塊鏈技術應用于醫療保健行業可以改善信息安全管理，在保留數據隱私和安全性的同時，分析和傳達醫療數據。Ju MyungSong，JongwookSung與TaehoParkc將區塊鏈應用于供應鏈管理(SCM)系統從而實現供物流庫存管理和預測。Alexander E.Zarebskia與PeterDawson[3]通過假設了一個已知的觀測模型預測季節性流感，但缺乏廣泛的數據源來驗證模型的正確性。Shihao Yanga與 Mauricio Santillana[4]利用谷歌瀏覽器篩選關鍵詞的技術監測全球重大流感疫情，在數據源可信度不可控的情況下依然達到了較高的流感監控效率。

(二)國內研究現狀

區塊鏈溯源技術經多方文獻考察，已經應用于各個領域，顯示出區塊鏈溯源技術有較為廣泛的應用范圍。

平安科技等單位2019年利用自適應人工智能模型和多源數據預測中國重慶的流感活動，將人工智能與大數據相聯系，做到了完善的流感檢測預警體系。劉耀宗與劉云恒[6]提出了一種基于區塊鏈技術的RFID大數據溯源安全模型。通過建立起區塊鏈賬本實現在物品的生產、加工、銷售等多個環節實現溯源。祝丙華,王立貴[7]利用大數據達到對流感的監測預警，達到了對重大公共衛生問題的初步預警。王若佳,李培[8]對比現有的重大公共衛生問題監測模型，提出了數據源可信度將嚴重影響監測預警結果。

在重大公共衛生事件監管領域，區塊鏈溯源并未有過多的應用前例。在重大公共衛生問題的監控方面，國內外采取的模式大多數是利用大數據搜索引擎提取關鍵詞的方法獲得監控重大公共衛生事件的數據來源，有效解決數據量不足的問題，但是目前其檢測模型均存在不能解決數據源中存在的虛假數據對于預測精度的影響，因此本論文通過研究國內外研究文獻創新性提出將區塊鏈溯源技術應用于社會輿情領域，在避免了虛假信息的影響的同時實現對于輿情謠言的溯源控制，為伴隨重大衛生事件而生的謠言傳播問題的處理提出解決方案。

三、區塊鏈溯源技術分析

(一)數據溯源技術

數據溯源(dataprovenance)是一個較為前沿的領域，該概念在1990年首次提出 ，被稱為數據檔案，隨著數據溯源技術不斷完善，命名其為數據溯源，有追蹤數據的起源和重現數據的歷史狀態之意。目前，數據溯源還沒有公認的定義，因應用領域不同而定義各異。比較主流的學者給出的定義： 數據溯源是一種元數據，用來記錄工作流演變過程、標注信息以及實驗過程等信息。還有其它一些稱謂:如數據族系(DataLineage)、數據系譜(DataPedigree)、數據來源(DataOrigin)、數據世系等。

區塊鏈技術在管理信息系統中扮演著越來越重要的角色，尤其是在數據安全方面。區塊鏈溯源技術被認為是未來區塊鏈應用的重要領域，而區塊鏈溯源的核心是建立合適的數據溯源模型。目前，數據溯源模型主要有：流溯源信息模型、時間值中心溯源模型、四維溯源模型、開放的數據溯源模型、Provenir數據溯源模型、數據溯源安全模型，PrInt數據溯源模型等，這些模型都建立在不同領域、不同行業。在數據模型確定完成后，將區塊鏈溯源不同業務模型進行分組，并建立鏈式關系，最后，通過數據特征標識獲取到數據的全鏈路歷史版本。

(二)區塊鏈溯源技術

隨著IT基礎設施的發展，信息共享變得越來越方便，但同時也帶來了數據安全問題，區塊鏈溯源已逐漸地應用在許多與數據安全相關的領域。一個完整的區塊鏈溯源模型可以記錄數據傳輸并提供可追溯性信息。本研究將區塊鏈溯源技術應用于大數據重大公共衛生事件輿情傳播控制當中。在提出的框架中，敏感數據被加密并存儲在IPFS(星際文件系統)中。當密鑰從發送傳輸到接收方時，密鑰會作為交易記錄在區塊鏈中。接收者只能通過區塊鏈系統中預定義的智能合約訪問數據，并且該操作還將被記錄，從而可以進行可溯性分析。通過區塊鏈系統，可以控制數據的分布并找出接收者如何訪問它，從而為網絡信息中的數據提供更好地把控。在重大衛生事件防控的過程中，公安與防控部門可借助區塊鏈溯源模型對已經散播的輿情謠言進行追蹤處理。

四、區塊鏈溯源系統建立

(一)區塊鏈溯源模型總體框架

首先構建區塊鏈溯源系統的運行流程總體框架，如圖1所示，該框架由數據接口、以太坊區塊鏈、智能合約、IPFS、圖形數據庫組成，其中部分模塊簡介如下。

圖1 區塊鏈溯源模型總體框架

以太坊區塊鏈：以太坊區塊鏈是一個開源的公共區塊鏈平臺，本文中該系統用于傳輸數據的訪問密鑰并以交易的附加數據形式存儲數據。

智能合約：智能合約是可以在無需第三方的情況下以可追蹤且不可逆的方式執行的協議。

IPFS：IPFS又稱星際文件系統，IPFS本質上是一種內容可尋址、版本化、點對點超媒體的分布式存儲、傳輸協議。在本文中，IPFS用于將從智能合約分析讀取后的數據進行加密存儲。

圖形數據庫：圖數據庫是數據管理系統軟件。圖形數據庫使用節點來存儲數據實體，并使用邊緣來存儲實體之間的關系。

(二)區塊鏈溯源系統運行原理

1.基于以太坊區塊鏈的數據分發

區塊鏈相當于90年代的互聯網，不久我們就會看到，任何信息傳送都依賴傳這個”鏈網”。首先數據接口將采集到的數據進行轉碼封裝之后轉換為以太坊的交易形式傳輸至以太坊區塊鏈中，之后調用以太坊區塊鏈寫入數據。以太坊區塊鏈為搭建區跨鏈溯源架構的基礎，其主要功能為聯通數據接口，完成分布式區塊鏈網絡組網并配置網絡參數來完成區塊鏈網絡的組網，這一模塊是存儲平臺的存儲核心，以交易的附加數據形式存儲數據。當信息由A傳輸到B時，就會在區塊鏈中寫入一條記錄，表明A已向B發送了數據M。該記錄還包含數據M的密鑰，該密鑰已由B的公共密鑰加密，因此只有B可以獲得密鑰并從A讀取數據M。使用共識協議以確保數據傳輸記錄被如實記載。在此框架中，選擇了實用的拜占庭容錯(PBFT)共識協議來提高系統性能?；谝蕴粎^塊鏈的數據分發系統可以確保記錄A將數據發送給B。如果B讀取了數據，則可以由智能合約進一步控制。而本文中以太坊區塊鏈系統采用雙鏈式存儲結構，在數據庫中數據被污染的情況下快速從區塊鏈中恢復數據，從而保證數據的存儲安全。

2.使用智能合約進行數據訪問

智能合約用來控制敏感數據的數據可訪問性，系統中的所有用戶都簽署一個智能合約，當用戶讀取數據時，該合約可以生成一條記錄。該智能合約記錄在區塊鏈中，并發送給系統中的每個用戶。對于新用戶，他或她還簽署合同并相應地更新合同。當B從A接收數據和密鑰時，B將運行智能合約以讀取數據。智能合約在系統中提供加密和解密服務，也就是說，即使知道密鑰，也只能通過智能合約讀取數據。生成的智能合約將解密數據并在區塊鏈中寫入一條記錄，指示何時以及由誰讀取數據。數據所有者或發送者還可以通過更新智能合約來終止對數據集的可訪問性。

3.利用IPFS加密存儲數據

利用分布式哈希表解決數據的傳輸和定位問題，把點對點的單點傳輸改變成P2P(多點對多點)的傳輸，其中存儲數據的結構是哈希鏈。在IPFS的每個節點上存儲一張地圖并且彼此之間鏈接，所有地圖加起來共同構成哈希表，在區塊鏈溯源的架構中，當用戶尋求信息時，會通過數據的哈希碼來進行聯系并定位所需的數據位置，之后提供數據下載。信息M由A加密并存儲在IPFS中。每個人都可以根據數據的哈希碼下載加密數據，但是只有具有密鑰的人才能讀取數據。

4.利用圖形數據庫進行可追溯性分析

區塊鏈包含與敏感數據分發和訪問記錄有關的所有信息。但是，該信息包含在許多不同的塊中，這些塊難以分析和查詢。在提出的系統中，我們從區塊鏈中提取可追溯性信息，將每個數據項變換為[s，d，j]三元組標簽，其中s表示數據項源，d表示目標數據，i表示中間數據結果。通過在數據處理過程中進行標簽傳播，實現數據勾連，并存儲到圖形數據庫中以進行進一步分析。在圖形數據庫中，節點代表系統中的用戶，邊緣代表用戶之間的傳輸信息。邊緣是定向的，其中包含有關信息，時間和來自接收者的訪問信息等屬性?；诳勺匪菪詧D，我們可以輕松地識別數據的來源和目標，并演示數據流，這對于分析和控制信息傳播非常有用。

(三)區塊鏈溯源系統具體應用環節

1.重大公共衛生問題未發生時期

將微信、新浪微博等公共信息平臺信息利用區塊鏈進行存儲，現在的傳統程序是基于中心化的服務器運行，可以將應用程序移植在區塊鏈上進行部署，對于用戶來說沒有任何的感知，但底層的運行系統和存儲服務發生的很大的變化。那么，用戶在無感知的情況下，通過鏈上的程序成為鏈上的成員，所產生的數據也被記錄在區塊鏈上。

上鏈后，每個區塊都有一個指向前一區塊的哈希指針，即每個區塊中都會存儲上一區塊的哈希值。這樣，如果一個區塊中存儲的交易信息被篡改，區塊的哈希值必然會改變。區塊鏈獨特的鏈式結構將使得當一個區塊中存儲信息改變時必其后續所有區塊存儲的信息都需要被改變。如果攻擊者篡改區塊中的信息，攻擊者不僅需要修改一個區塊中的信息，還要修改該區塊之后所有的區塊信息，這使得區塊鏈中的信息很難被再次篡改污染數據。

2.重大公共衛生問題發生前期

重大公共衛生問題發生前期，利用大數據分析法將與重大公共衛生事件相關數據共同歸入同一集合，從而達到數據篩選的目的，之后將篩選后的數據傳入區塊鏈溯源系統中。首先確定重大公共衛生事件作為樣本中心，然后選定中心距，將小于中心距的實例歸入一個集合，將剩下的距中心樣本距離大于中心距的歸入另一個集合。再在剩余樣本中選出新的中心，重復上面步驟，不斷形成新的類別，直至將所有樣本都歸入集合，從而篩選出與重大公共衛生事件有關的數據。

3.重大公共衛生問題發生后

數據篩選完成后，構建區塊鏈溯源系統，區塊鏈溯源架構如圖所示。平臺由數據接口、以太坊區塊鏈、智能合約、IPFS以及圖形數據庫組成。本研究搭建區塊鏈溯源系統，利用了區塊鏈和智能合約的優勢，以確保系統中數據共享的安全性。在經過對原始數據溯源對比后，能夠顯示數據來源以及數據修改信息，從而準確研判重大公共衛生事件輿情真偽。公安部、衛生健康防控部門能夠利用溯源信息迅速響應重大公共衛生問題，并實現對輿情的風控。

五、結束語

本研究實現了基于區塊鏈處理重大公共衛生事件發生時輿情信息的分發和可追溯 。所提出的框架利用了區塊鏈和智能合約的優勢，以確保系統中數據共享的安全性。在經過對原始數據溯源對比后，能夠顯示數據來源以及數據修改信息，從而準確研判重大公共衛生事件輿情真偽。該技術能夠解決數據溯源過程的連續性，數據溯源過程的簡單化，以及對于信息防護的安全性。區塊鏈溯源技術應用在公安部、衛生健康防疫部門，建立輿情防控系統，提高造謠成本，減少重大公共衛生事件輿情謠言的惡意傳播，如果真正的重大公共衛生事件到來，又能夠迅速反映，啟動重大公共衛生事件防控預案。