區塊鏈技術在港口航運領域的應用

（福建師范大學協和學院，福建 福州 350017）

1 引言

當前，區塊鏈技術和應用正處于快速發展階段，被認為第四次工業革命的重要引擎，是最有潛力觸發第五輪顛覆性革命浪潮的核心技術。隨著“區塊鏈+”3.0階段的發展，商業應用項目爆發式增長，傳統航運業也隨之開展航運區塊鏈的具體應用。在傳統的航運世界中，航運一直沉浸在傳統中，即口頭協議是堅定的合同，但現在是21世紀，航運界進入了數字時代，它正在慢慢適應數字世界的超高速金融交易系統。奧緯咨詢2017年的報告預測，利用區塊鏈技術縮減結算周期，每年可以節省100億-200億美元[1]，全球貿易可能增長近15%，這筆節省的巨額費用正是來源于區塊鏈產業相關的市場空間，刺激經濟增長。

2018年1月18日，航運巨頭馬士基Maersk與IBM合作首次完成區塊鏈試驗，成功使用區塊鏈跟蹤貨物運輸，建立了一個DLT（分布式賬本技術）平臺，目的在于優化和推動全球的航運業務發展。2017年8月商船三井、日本郵船、川崎汽船、新加坡太平船務、新加坡港務集團等龍頭企業紛紛“牽手”區塊鏈，建立基于區塊鏈技術的貿易數據共享平臺企業聯盟和以區塊鏈技術為基礎的供應鏈業務網絡，旨在推進航運業的創新發展。

2 區塊鏈的內涵和發展

2.1 區塊鏈的內涵

2008年次貸危機的末期，由中本聰首先提出“區塊”和“鏈”的概念，隨后到了2015年，學術界金融界等各領域意識到作為比特幣系統的底層核心技術，它含有一個特殊的信息塊即時間戳，含有時間戳的信息塊相互連接成為信息塊鏈，即“區塊鏈”。中國區塊鏈技術和產業發展論壇編寫的《中國區塊鏈技術和產業發展白皮書》將區塊鏈定義為:分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式[2]。數據的不可篡改性和時間戳特性能很好地解決區塊鏈鏈條上的各參與主體之間的糾紛，從而實現參與方的舉證與追責。

2.2 區塊鏈的特點

區塊鏈技術是一種基于密碼學原理的分布式賬本技術，它公開透明，讓每個人都可以參與數據庫記錄。這里的分布式是指數據的存儲是分布式，或者數據的分布式記錄。在存儲過程中所有節點都參與存儲，系統集體記錄，共同維護，并且會生成一套印有時間戳、去中心化、可信任、不可篡改的數據庫,它能夠有效保證數據安全。此外，區塊鏈是多種技術整合的結合，關鍵技術包括：（1）P2P網絡技術；（2）分布式賬本技術；（3）非對稱加密技術；（4）共識機制技術；（5）智能合約技術[3-4]。這些關鍵技術構成了一種新的數據記錄、存儲和表達方式，同時具有以下六個主要特征：去中心化、分布式賬本、不可篡改可追溯性、數字化交易、智能合約、聯盟鏈[5]。

2.3 區塊鏈的發展階段

作為數字加密貨幣體系的核心支撐技術，區塊鏈技術的發展大致經歷了三個階段，分別是支持比特幣等數字貨幣的區塊鏈1.0階段（2009-2014），以以太坊、智能合約和聯盟鏈的出現為代表的區塊鏈2.0階段（2014-2017），以DAO（去中心化自洽組織）、DAC（去中心化自洽公司）、DC（去中心化企業集團）為典型代表的商業應用項目爆發階段（2017-），即區塊鏈3.0階段，也稱為“區塊鏈+”，未來它將在實體經濟中大規模落地應用，推動數字中國建設的發展。

當前，區塊鏈技術和應用正處于快速發展階段，被認為是第四次工業革命的重要引擎。對于區塊鏈技術，以太坊、超級賬本等開源社區紛紛在技術研發方面進行規模投入；萬向控股、螞蟻云、航天云網、樂視金融、萬達網絡等企業正在加大資金投入，重點支持中小企業以及個人的創業創新，推動區塊鏈技術的研究與應用[6]。2016年11月初，由歐洲鹿特丹港與荷蘭國家應用科學研究院、荷蘭銀行、代爾夫特理工大學、德斯海姆應用科學大學鮮花交易中心共同搭建了世界首個針對物流領域的區塊鏈物流研究聯盟，該聯盟的目的是探索區塊鏈技術的實際應用。同年12月，中國物流與采購聯合會區塊鏈分會在深圳宣布掛牌成立，這是目前唯一一個有中國政府背景的區塊鏈分會，主要目的在于規范區塊鏈技術在物流與供應鏈領域的產業化發展，推廣區塊鏈技術在物流領域的實際應用，構建物流供應鏈企業信用評價機制。

3 區塊鏈在港口航運領域的應用場景探討

3.1 區塊鏈的智能合約實現無紙化貿易

在進出口貿易中，每一筆交易都包含著大量的信息，包括貿易、海關檢驗、物流運輸、船舶公司等各單位形成的多達數十種的業務單證，涉及到貿易商、海關、承運人、貨運代理、船舶代理、港務部門、倉儲等角色，這些文件和管理的成本占實際運輸成本的1/5，而且還容易出現文件延遲影響交易的現象。在這些貿易部門中，它們都有自己的業務系統和數據保存方式，容易出現“內部數據不對外”等現象。世界各國口岸為了實現企業間無紙化的EDI和政府單一窗口服務，均成立了專門的EDI服務商，這些服務商處于各節點的位置，擁有不同的數據交換格式和標準，從而引起數據格式復雜、數據和信息泄露等諸多問題。區塊鏈中的智能合約是一種用計算機語言取代法律語言和文字語言來記載交易合同條款的合約[7]，并由計算機系統自動執行。利用智能合約，可以消除大量的單證，使終端用戶能夠在整個架構范圍內安全地提交、驗證和批準文件，實現無紙化運作和數據格式的標準化，進而實現單證文件數字化和自動化，最終有助于降低清關和貨物運輸的時間。區塊鏈的智能合約技術能確保所需批準都能及時獲得，有助于提高批準速度并減少錯誤。

3.2 區塊鏈的不可篡改性完善海運供應鏈網絡

在全球化貿易中，有80%的商品是通過港口海運方式完成運輸的。每一票貨物的運輸涉及的產業鏈很長，牽涉到買賣經紀人、貨運代理商、船公司、船舶代理商、港務部門、海關當局、金融、保險等主體構成的物流網絡。國際貿易方希望簡化和改善工作流程以及能隨時查看運輸中的貨物狀態，縮短運輸時間，降低各項成本，減少出錯機會。但是涉及到利益的這些主體已經形成固有的運作模式和利益格局，加上各國的貿易自由度和營商環境不同，需要強有力的技術變革和制度變革，同時改變政府的監管模式也牽涉到各國的經濟、政治和社會情況，需要長時間的博弈。區塊鏈的不可篡改性和分布式儲存技術有助于解決該瓶頸，該技術是通過建立高度安全且透明的海運供應鏈共享網絡，建立一個海運信息通道，并根據每個參與者的權限級別為其提供端到端的可見性，從而查看貨物在供應鏈中的進度，了解集裝箱運輸到何處，使供應鏈管理的所有參與者能夠實時、安全無縫的交換運輸信息。未經共享網絡中其他方的同意，任一方都不能修改刪除，甚至附加任何記錄，即沒有人可以通過謊報貨物、關稅、稅收甚至是整批貨物來欺騙這個系統[8]。這種級別的透明度有助于減少欺詐和錯誤，縮短產品在物流運輸過程中所花費的時間，提高效率，最終減少浪費和降低成本。

3.3 區塊鏈技術改變航運保險業

當前，航運業務參與方眾多，信息傳輸時間長，國際航運保險中的生態鏈過于復雜，同時各類文件繁多、對賬困難。當貨物運輸過程中出現問題時，保險公司需要進行調查、取證、交收、理賠等一系列繁瑣過程，但是這些數據分散在各家保險機構或互聯網平臺，需要信息整合和共享，加上技術局限，無法實時聯網處理，共享成本又高，還存在數據泄露等安全問題。將區塊鏈技術應用于港口航運險，具有很強的吻合性。如區塊鏈利用共識算法來驗證數據、利用分布式賬本技術來存儲數據、利用密碼學的技術保證數據傳輸和訪問的安全、利用智能合約來自動執行業務流程等[9]。以集裝箱為例，區塊鏈分布式技術可以應用到裝有貨柜的集裝箱船只和干貨集裝箱碼頭上，方便記錄數據庫，并進行提單信息互換。當貨物運輸過程中出現問題時，通過追溯可靠的運輸數據，從而界定貨主、承運人、貨代、保險公司等各自承擔的責任，降低審核難度，提高理賠的處理效率[1，10]。

3.4 區塊鏈的分布式賬本技術優化貨物運輸路線

可以將區塊鏈技術用于大型物流運輸領域，特別是港口航運領域里的集裝箱智能化運輸。區塊鏈體系中交易的每一筆數據都會保存在網絡中的每一個節點中，并進行簽名驗證，分布式節點的儲存技術不用擔心信息泄露和丟失，從而可靠而正確的記錄數據，進而讓系統進行自動化設計和優化路線。比如，將集裝箱信息存儲在數據庫里，區塊鏈的存儲解決方案會對這些智能集裝箱以往的運輸經驗進行分析，全程跟蹤貨物離港到貨物到達目的港為止的物流消息，從而自主決定集裝箱的運輸路線和優化日程安排，并更新運輸路線和日程設計，提高運輸效率。

最后將上述港口航運領域里存在的痛點和對應的區塊鏈解決方案進行列表對比，見表1。

表1 港口航運的痛點和區塊鏈的解決方案

4 展望

區塊鏈技術是第四次工業革命的成果，將區塊鏈應用于航運業，生產商、貿易商、船公司、貨運代理、船舶代理、港務部門、海關等相關機構都可以從這一新技術中受益。對區塊鏈而言，它在行業的應用可以采用自上而下的構建方式，即行業巨頭或大型公司主導，組建聯盟，建立標準平臺，掌握行業制高點，形成高門檻，如馬士基+IBM的合作。也可以采用自下而上的區塊鏈構建方式，以社區為中心推動發展，相互協作，落實場景應用，形成商業模式。如以太坊和區塊鏈3.0的DAO去中心化的自洽組織。對于航運領域，兩種構建方式都有適用的場景，區塊鏈剛開始落地航運領域時，用自上而下的方式容易取得突破，未來應用比較成熟時，也可以應用自下而上的構建方式，形成新的商業模式?？傮w上說，區塊鏈對航運業而言，應用場景是非常適合的，但是任何企業和個人不要為了區塊鏈而區塊鏈。比如，在場景中用區塊鏈技術，是否可以用傳統的IT技術解決，或者說更容易解決，因為傳統的IT技術，往往意味著更成熟、成本更低、給客戶帶來的風險更低。所以未來我們選擇區塊鏈應用場景的時候依然如此，要避免簡單的為了做區塊鏈而去做。