基于區(qū)塊鏈技術(shù)的生活垃圾生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)建研究

李雅婷 郭春榮 章璐馨

（寧波工程學(xué)院，浙江 寧波 315211）

一、引言

為了應(yīng)對(duì)全球環(huán)境發(fā)展問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)綠色經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，2015 年，巴黎氣候變化大會(huì)達(dá)成了《巴黎協(xié)定》，2016 年，中國(guó)加入《巴黎氣候變化協(xié)定》，將節(jié)能、減排、增效等綠色指標(biāo)納入中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展目標(biāo)[1]。作為擁有14 億人口的大國(guó)，如何處理生活垃圾成為其中一個(gè)必需攻克的難題。2017 年，《生活垃圾分類(lèi)制度實(shí)施方案》正式實(shí)施，為中國(guó)垃圾分類(lèi)制定了行動(dòng)路線及具體措施。2019 年，中國(guó)出臺(tái)了《上海市生活垃圾管理?xiàng)l例》，拉開(kāi)了中國(guó)垃圾分類(lèi)行動(dòng)的序幕[2]。

目前，生活垃圾分類(lèi)活動(dòng)已經(jīng)遍布全國(guó)各個(gè)城市。作為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的源頭之一，垃圾分類(lèi)的重要性毋庸置疑，但垃圾分類(lèi)的意義卻體現(xiàn)在實(shí)施的效果及垃圾的何去何從，即垃圾是否真正實(shí)現(xiàn)了科學(xué)分類(lèi)，分類(lèi)后的垃圾是否納入了生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)[3]。眾所周知，垃圾的生態(tài)循環(huán)利用一直具有集中化及技術(shù)密集型特點(diǎn)[4]，而廣大城鄉(xiāng)居民又呈現(xiàn)出分散的點(diǎn)狀分布，增加了生活垃圾分類(lèi)及可再生利用的復(fù)雜性。構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的信息系統(tǒng)，從技術(shù)及制度兩個(gè)方面探索解決生活垃圾的有效分類(lèi)及循環(huán)處理問(wèn)題。

二、生活垃圾分類(lèi)中存在的問(wèn)題

我國(guó)生活垃圾分類(lèi)依靠立法及各層級(jí)的宣傳，具有一定的強(qiáng)制性并制定了相應(yīng)的處罰措施，這樣做的優(yōu)勢(shì)是具有一定的輻射面且會(huì)產(chǎn)生立桿見(jiàn)影的效果，但自覺(jué)分類(lèi)投放垃圾的良好習(xí)慣，應(yīng)加強(qiáng)激勵(lì)機(jī)制。雖然在具體實(shí)施過(guò)程中產(chǎn)生了“搭把手”等智能投遞方法，方便城鄉(xiāng)居民投放可回收利用垃圾，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效應(yīng)，缺乏激勵(lì)機(jī)制、化被動(dòng)分類(lèi)為主動(dòng)投放而言，缺乏更加廣泛的輻射效應(yīng)。

在現(xiàn)實(shí)生活中會(huì)產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象，盡管經(jīng)過(guò)居民對(duì)垃圾的一次分類(lèi)，但要真正實(shí)現(xiàn)垃圾生態(tài)循環(huán)利用仍然需要經(jīng)過(guò)一定的二次分類(lèi)[5]。主要原因如下，首先，目前所采用的垃圾回收設(shè)施相對(duì)比較簡(jiǎn)單，導(dǎo)致垃圾分類(lèi)出錯(cuò)的概率較大。其次是垃圾分類(lèi)運(yùn)輸設(shè)施不足，混裝運(yùn)輸現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，使垃圾的一次分類(lèi)意義大打折扣。此外，垃圾分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)及細(xì)化知識(shí)宣傳缺乏智能化手段及設(shè)施加以輔助，居民在具體分類(lèi)過(guò)程中常常需要憑借自己的經(jīng)驗(yàn)做出判斷，難免會(huì)發(fā)生分類(lèi)錯(cuò)誤現(xiàn)象。

居民在進(jìn)行垃圾分類(lèi)時(shí)需要投入一定的時(shí)間成本，而且垃圾分類(lèi)越細(xì)花費(fèi)的時(shí)間越多。不同城市及同一城市不同居民的時(shí)間的機(jī)會(huì)成本不同，對(duì)于生活在如上海、北京這樣大城市的工作強(qiáng)度較大的一些人來(lái)說(shuō)，垃圾分類(lèi)質(zhì)量很難持續(xù)性保持，因此，一些社區(qū)不得不設(shè)置分類(lèi)指導(dǎo)人員指導(dǎo)垃圾分類(lèi)，同時(shí)花費(fèi)時(shí)間進(jìn)行二次分揀，在一定程度上增加了社會(huì)負(fù)擔(dān)。

三、基于區(qū)塊鏈的垃圾生態(tài)循環(huán)信息系統(tǒng)建立

（一）確定垃圾生態(tài)循環(huán)信息系統(tǒng)主體

實(shí)現(xiàn)生活垃圾的生態(tài)循環(huán)利用首先要厘清系統(tǒng)的主體，從而將所有的主體都以系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)形式對(duì)等建構(gòu)于統(tǒng)一的垃圾生態(tài)循環(huán)信息系統(tǒng)中。生活垃圾生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)涉及主體：居民所在的社區(qū)及負(fù)責(zé)處理垃圾的有資質(zhì)的企業(yè)，他們建立倉(cāng)庫(kù)或回收站點(diǎn)，同時(shí)對(duì)于特定垃圾提供上門(mén)回收服務(wù)；環(huán)境保護(hù)部門(mén)，他們?cè)O(shè)置減量中心等機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)處理垃圾；資源回收處理企業(yè)，他們收集一些可以再生利用的垃圾，變廢為寶；購(gòu)買(mǎi)經(jīng)過(guò)處理的垃圾的企業(yè)，實(shí)現(xiàn)垃圾的再利用。

（二）設(shè)計(jì)垃圾生態(tài)循環(huán)信息系統(tǒng)智能合約

通過(guò)分析生活垃圾分類(lèi)中存在的問(wèn)題不難發(fā)現(xiàn)，有效的激勵(lì)機(jī)制及透明的信息對(duì)于建立高效的垃圾生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)至關(guān)重要。將區(qū)塊鏈智能合約引入垃圾生態(tài)循環(huán)信息系統(tǒng)，從而保證生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)主體能夠公平對(duì)等交易。區(qū)塊鏈智能合約的主要功能是以數(shù)字形式定義垃圾生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)各個(gè)主體的權(quán)利及義務(wù)并由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行。智能合約模塊負(fù)責(zé)提供系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互接口，包括了合約生成和合約執(zhí)行兩個(gè)子模塊，合約生成子模塊負(fù)責(zé)在一定的法律體系下，將合約代碼寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈系統(tǒng)底層，完整地保存整個(gè)系統(tǒng)主體的數(shù)據(jù)，并針對(duì)不同用戶提供了不同程度的數(shù)據(jù)查詢功能，不僅能保證數(shù)據(jù)公開(kāi)透明、可追溯、不可篡改，同時(shí)也兼顧了隱私數(shù)據(jù)的加密保護(hù)；當(dāng)有上傳、查詢等操作時(shí)，合約執(zhí)行子模塊負(fù)責(zé)運(yùn)行智能合約代碼。自動(dòng)執(zhí)行機(jī)制保證無(wú)論何種條件下相應(yīng)的系統(tǒng)交易活動(dòng)都會(huì)發(fā)生，有效地避免了由信用問(wèn)題引起的糾紛。

（三）構(gòu)建垃圾生態(tài)循環(huán)信息系統(tǒng)平臺(tái)

垃圾生態(tài)循環(huán)信息系統(tǒng)平臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，發(fā)揮信息接收、處理及分析功能，系統(tǒng)主體協(xié)同制定的各種激勵(lì)機(jī)制也通過(guò)此平臺(tái)加以具體實(shí)施（見(jiàn)圖1）。信息平臺(tái)以區(qū)塊鏈技術(shù)為介質(zhì)，將用戶、政府及企業(yè)等生態(tài)系統(tǒng)主體加以對(duì)等連接，使垃圾分類(lèi)、回收、再生、處理、再利用整個(gè)生命周期的具體情況以可視的狀態(tài)加以呈現(xiàn)[6]。通過(guò)信息系統(tǒng)的有效運(yùn)行，提升垃圾生態(tài)利用率，用戶知道了垃圾的何去何從，以生動(dòng)的形式激勵(lì)用戶從源頭減少垃圾的產(chǎn)生量。而且，各級(jí)生態(tài)主體的交易信息也被完整記錄、保留在信息平臺(tái)，以供各方查閱及調(diào)用，同時(shí)為政府相關(guān)部門(mén)監(jiān)管核查及法律糾紛的處理提供證據(jù)鏈[7]。

圖1 垃圾生態(tài)循環(huán)信息系統(tǒng)平臺(tái)運(yùn)行流程

四、基于區(qū)塊鏈技術(shù)的垃圾科學(xué)分類(lèi)激勵(lì)機(jī)制設(shè)計(jì)

（一）基于共識(shí)機(jī)制確定垃圾生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)目標(biāo)

區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在不可信信道上傳輸可信信息及價(jià)值轉(zhuǎn)移，而區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制解決了在垃圾生態(tài)循環(huán)這種分布式場(chǎng)景下達(dá)成一致性的問(wèn)題。所以，區(qū)塊鏈系統(tǒng)的共識(shí)機(jī)制基于去中心化思想使生活垃圾生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)間眾多節(jié)點(diǎn)能夠在生態(tài)區(qū)塊鏈上達(dá)到一種相對(duì)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，因此不再需要考慮相互信任問(wèn)題。在“共識(shí)機(jī)制”下，垃圾生態(tài)循環(huán)各主體的運(yùn)營(yíng)遵循的是一套協(xié)商確定的流程，而非依靠壟斷企業(yè)的調(diào)度協(xié)調(diào)，由于信息足夠透明，彼此足夠信任，可以在滿足系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)企業(yè)之間利益的同時(shí)提升系統(tǒng)運(yùn)行效率。

（二）基于對(duì)等原則組織垃圾生態(tài)循環(huán)服務(wù)系統(tǒng)參與者

把區(qū)塊鏈技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，架構(gòu)端至端對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，解決垃圾生態(tài)循環(huán)的服務(wù)創(chuàng)新問(wèn)題具有重要意義。各級(jí)垃圾生態(tài)循環(huán)節(jié)點(diǎn)服務(wù)企業(yè)能夠在對(duì)等自治關(guān)系下分散運(yùn)作，即根據(jù)垃圾生態(tài)循環(huán)市場(chǎng)端進(jìn)行預(yù)測(cè)與定位，根據(jù)垃圾再生產(chǎn)品端開(kāi)展垃圾生態(tài)循環(huán)的創(chuàng)意及研發(fā)并制定一系列實(shí)現(xiàn)計(jì)劃，根據(jù)物流端完成高效合理的交付并平衡庫(kù)存，其中不但涉及物流、資金流及信息流的智能流動(dòng)，而且基于區(qū)塊鏈技術(shù)等的知識(shí)流也貫穿于整個(gè)流程，使垃圾的生態(tài)循環(huán)及回收產(chǎn)品的交付充分體現(xiàn)了顧客的意愿。

（三）基于透明原則記錄垃圾生態(tài)循環(huán)全過(guò)程

利用區(qū)塊鏈技術(shù)記錄垃圾生態(tài)循環(huán)整個(gè)生命周期過(guò)程，包括垃圾產(chǎn)生、分類(lèi)、處理及循環(huán)利用。在此過(guò)程中，區(qū)塊鏈技術(shù)允許系統(tǒng)多方訪問(wèn)同一數(shù)據(jù)庫(kù)以進(jìn)行跟蹤、記錄和審核垃圾循環(huán)利用的具體效果，極大地提升了垃圾處理的透明度。而更加透明的生活垃圾處理流程將幫助廣大居民和企業(yè)識(shí)別垃圾對(duì)環(huán)境的危害，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)先考慮進(jìn)一步減少垃圾的產(chǎn)生量。而且，利用區(qū)塊鏈技術(shù)為生態(tài)體系主客體交互數(shù)據(jù)、選擇性公開(kāi)透明信息架構(gòu)起完整流暢的信息流，在這種情況下，即使涉及多個(gè)組織，任何一方都不能在不被注意的情況下操縱信息，使垃圾生態(tài)循環(huán)中事件的記錄具有可信度。

五、結(jié)語(yǔ)

生活垃圾的生態(tài)循環(huán)問(wèn)題需要社會(huì)的持續(xù)關(guān)注及居民的長(zhǎng)期堅(jiān)持，利用區(qū)塊鏈技術(shù)建立垃圾生態(tài)循環(huán)信息系統(tǒng)平臺(tái)，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制，使系統(tǒng)各參與方都掌握垃圾的去向，從而將被動(dòng)的垃圾分類(lèi)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的生態(tài)行動(dòng)，為根本解決生態(tài)環(huán)境問(wèn)題、促進(jìn)人類(lèi)與自然和諧發(fā)展提供一種新思路[8]。