中藥溯源平臺生態(tài)重構(gòu)的技術(shù)體系關(guān)系研究

李長林 肖偉雄 劉崇玉 施明毅 溫川飆 趙姝婷

摘要：目前的中藥溯源平臺采用傳統(tǒng)質(zhì)量追溯體系存在流程煩瑣、難以保障數(shù)據(jù)安全性、數(shù)據(jù)龐大不利于管理且分析較慢等問題。針對這些問題，文章將區(qū)塊鏈、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代技術(shù)引入中藥質(zhì)量追溯體系，深入探討其技術(shù)體系關(guān)系，通過分析關(guān)鍵技術(shù)在實際中的應(yīng)用方案，對怎樣去有效的運用新時代下的信息技術(shù)來保障數(shù)據(jù)安全、提高數(shù)據(jù)分析能力以優(yōu)化中藥溯源平臺展開研究。基于此，設(shè)計的中藥溯源平臺可實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的信息化管理分析，填補該領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈各方的信任關(guān)系和現(xiàn)實需求，旨在適應(yīng)國家中藥產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級，提供適宜的“互聯(lián)網(wǎng)+中藥”的生態(tài)重構(gòu)。

關(guān)鍵詞：中藥溯源系統(tǒng);技術(shù)體系;物聯(lián)網(wǎng);數(shù)據(jù)處理

中圖分類號：TP301? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）20-0269-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Abstract： At present， the traditional quality traceability system adopted in traditional Chinese medicine traceability platform has many problems， such as cumbersome process， difficult to guarantee data security， large data， disadvantageous to management and slow analysis. To solve these problems， the article will blockchain， cloud computing， big data such as traditional Chinese medicine quality traceability system， introduced a new generation of technology， discussed the relationship between technical system， through the analysis of the key technologies in the actual application solutions， on how to effectively use under the new era of information technology to ensure data security， improve the ability of data analysis to optimize the traceability platform to study traditional Chinese medicine. Based on this， the Chinese medicine traceability platform designed can realize the information management analysis of massive data， fill the trust relationship and realistic demand of all parties in the industry chain in this field， and aim to adapt to the structural adjustment and upgrading of the national Chinese medicine industry， and provide the appropriate ecological reconstruction of "Internet + Chinese medicine".

Key words： TCM traceability system; Technical system; The Internet of things; The data processing

中藥質(zhì)量和安全直接影響著整個中醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快推進重要產(chǎn)品追溯體系建設(shè)的意見》明確提出將加快應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)建設(shè)藥品等重要產(chǎn)品追溯體系。《中醫(yī)藥發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃綱要（2016-2030年）》要求建立中藥材生產(chǎn)流通全過程質(zhì)量管理和質(zhì)量追溯體系。中藥質(zhì)量溯源體系是以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，并借助其他關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)中藥來源可查、去向可追、責任可究的有效措施[1]。一代中藥溯源系統(tǒng)通過RFID物聯(lián)標簽、身份認證和關(guān)鍵信息的綁定，貫穿“中藥種植、飲片加工、流通使用”等環(huán)節(jié)，并通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息傳遞和校驗信息，時間和數(shù)量的不可逆，實現(xiàn)中藥材質(zhì)量追溯。存在硬件成本高、流程復(fù)雜，無法實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈與電商平臺的對接，缺乏大數(shù)據(jù)的分析及對企業(yè)誠信的評估機制，平臺服務(wù)的公益性不足及可持續(xù)發(fā)展差等缺點。本文通過對區(qū)塊鏈技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)及物聯(lián)網(wǎng)等平臺重構(gòu)建的技術(shù)體系關(guān)系進行研究，結(jié)合我國在中藥溯源體系建設(shè)中技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，分析關(guān)鍵技術(shù)在實際中的應(yīng)用方案，為適宜的“互聯(lián)網(wǎng)+中藥”生態(tài)重構(gòu)做出初步研究，同時對其進行總結(jié)和展望，旨在為國家中藥產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級提供參考性意見。

1 中藥溯源系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)工作架構(gòu)

中藥溯源系統(tǒng)是以保障中藥質(zhì)量安全為首要任務(wù)的重要舉措，主要實現(xiàn)于通過對中藥信息的記錄、查詢以及產(chǎn)品的溯源，實現(xiàn)中藥“種植、加工、流通和使用”全過程的追蹤和監(jiān)管。中藥溯源系統(tǒng)具備健全的生命周期管理過程，確保中藥自種苗的選取、種植、流通及消費每個環(huán)節(jié)層層溯源及信息查詢分析，有效控制全過程質(zhì)量安全管理和溯源風險。系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。

1.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

中藥溯源系統(tǒng)通過信息管理服務(wù)，增加信任機制，結(jié)合中藥材廠商貫穿重要種植、加工、銷售流通等環(huán)節(jié)。每個環(huán)節(jié)角色擁有自己獨立的權(quán)限及功能，確保功能完備的同時保障數(shù)據(jù)的安全性，共同建立健全和諧的中藥溯源生態(tài)。系統(tǒng)功能圖見圖2。

1.3 通過關(guān)鍵技術(shù)進行生態(tài)重構(gòu)

當前中藥溯源平臺能夠基本實現(xiàn)質(zhì)量控制以及溯源的功能，但仍存在流程煩瑣、難以保障數(shù)據(jù)安全性、數(shù)據(jù)龐大不利于管理且分析較慢等問題，為提升中藥溯源系統(tǒng)追溯的特性，引用物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)及云計算等新一代技術(shù)對平臺進行生態(tài)重構(gòu)。

1.3.1 數(shù)據(jù)采集方式的改變

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集以人為干預(yù)為主，利用稱量器、手持檢測儀對藥物相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集并人為錄入系統(tǒng)并整理。新一代中藥溯源體系通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集有效數(shù)據(jù)并通過身份識別將數(shù)據(jù)進行分類整理，人為干預(yù)地避免使得源數(shù)據(jù)真實性和規(guī)范性得到有效保障。

1.3.2 數(shù)據(jù)存儲及操作方式的改變

傳統(tǒng)中藥溯源平臺采用服務(wù)器或硬盤存儲對數(shù)據(jù)進行存儲，引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)彌補傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲方式上存儲空間不足的缺憾，對海量數(shù)據(jù)進行壓縮處理和加密處理，以及采用去中心化管理，提高溯源體系的數(shù)據(jù)存儲量和數(shù)據(jù)傳輸安全性;大數(shù)據(jù)技術(shù)通過強大的數(shù)據(jù)分析能力，加快數(shù)據(jù)的操作效率，大大提升溯源體系的可追溯性。

1.3.3 信任機制的改變

在新一代中藥溯源體系中，信任機制有了巨大的改變，通過各項技術(shù)的融合，人為可干預(yù)的環(huán)節(jié)變得稀少，從傳統(tǒng)的相信人為轉(zhuǎn)變成現(xiàn)在的相信機器，使得溯源更加精確化、專業(yè)化。

1.3.4 平臺應(yīng)用云化

各項技術(shù)地結(jié)合在中藥溯源體系應(yīng)用中相互取長補短、協(xié)同作用，為中藥溯源系統(tǒng)的構(gòu)建提供良好的底層環(huán)境。同時，在底層的基礎(chǔ)上，運用云計算技術(shù)不僅可以降低平臺開發(fā)的門檻，同時擁有低價格、按需部署、遷移性強等優(yōu)勢。

2 關(guān)鍵技術(shù)及相互作用關(guān)系體系

2.1 以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的中藥質(zhì)量溯源體系

溯源體系的目標是保障產(chǎn)品質(zhì)量安全，在傳統(tǒng)溯源體系下，產(chǎn)品從種植到使用經(jīng)過每一道出口關(guān)卡都需要通過檢查儀器人為地進行質(zhì)量檢查以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)的交接，由于人為干涉過多導(dǎo)致數(shù)據(jù)的準確性下降以及產(chǎn)品流通緩慢造成中藥材的質(zhì)量安全依舊得不到保障。重構(gòu)中藥質(zhì)量溯源體系的核心就變成了如何得到更準確得中藥溯源數(shù)據(jù)，以及如何將這些數(shù)據(jù)更快更高效地進行傳輸和運算。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以通過自動傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、身份認證，提供數(shù)據(jù)智能采集傳輸服務(wù)，從而減少產(chǎn)品檢驗的時間，提高溯源服務(wù)質(zhì)量。物聯(lián)網(wǎng)借助互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)“物物相連”，根據(jù)感知、接入、互聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)管理為依托，構(gòu)建起面向各類行業(yè)的實際應(yīng)用[2]。自動傳感技術(shù)在溯源體系的起始階段，通過由傳感器組成的傳感網(wǎng)自動采集種植關(guān)鍵信息，避免人工直接干預(yù)，簡化數(shù)據(jù)獲取途徑的同時保證了數(shù)據(jù)的真實性。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和身份認證技術(shù)應(yīng)用于中藥材種植、加工、流通涉及的各個環(huán)節(jié)，利用RFID物聯(lián)標簽以及WIFI無線通信、衛(wèi)星通信技術(shù)保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性和安全性。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中藥溯源體系建設(shè)發(fā)展中的應(yīng)用，可以有效解決對中藥追蹤和監(jiān)管的難題，為中藥生產(chǎn)加工等部門提供優(yōu)質(zhì)便捷的服務(wù)。

2.2 區(qū)塊鏈能夠提升物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中數(shù)據(jù)的安全性

物聯(lián)網(wǎng)是產(chǎn)生數(shù)據(jù)的源頭，其中包括傳感網(wǎng)采集到的原始中藥數(shù)據(jù)和加工流通時產(chǎn)生的管理數(shù)據(jù)，但由于物聯(lián)網(wǎng)存儲空間有限，導(dǎo)致無法對海量的數(shù)據(jù)進行存儲，且由物聯(lián)網(wǎng)本身存儲的數(shù)據(jù)未經(jīng)加密安全性極低。區(qū)塊鏈是一種操縱數(shù)據(jù)的底層技術(shù)，其核心優(yōu)勢是運用數(shù)據(jù)加密、時間戳和分布式共識去中心化[3]。通過hash數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將大型的數(shù)據(jù)量通過一定的公式結(jié)構(gòu)進行壓縮，使得區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)存儲范圍得到擴增，能夠減輕物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)貯存海量數(shù)據(jù)的壓力。同時通過RSA公鑰加密等算法結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)對產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行加密傳輸，可以提供了較高的數(shù)據(jù)安全性和可擴展性[4]。對于區(qū)塊鏈在產(chǎn)品追溯上的探索，曹峰等人建立了以區(qū)塊鏈為核心的交互式質(zhì)量信息平臺并提出區(qū)塊鏈質(zhì)量平臺運行機制[5]。借此，通過區(qū)塊鏈不僅使中藥種植流通的數(shù)據(jù)得到了安全保障，而且結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的分布式特征，在中藥溯源的每一個環(huán)節(jié)，其網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都能管理自己在交互作用中的角色、行為和規(guī)則，對建立溯源共識機制具有重要支持作用。同時區(qū)塊鏈的去中心化特性為物聯(lián)網(wǎng)的自我治理提供了方法，可以幫助物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備相互聯(lián)系，實現(xiàn)對分布式物聯(lián)網(wǎng)的去中心化控制，從而確保中藥溯源平臺能更加高效地實時運作和自我管理。綜上可知，區(qū)塊鏈結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)將保障中藥溯源體系中所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)的安全。

2.3 大數(shù)據(jù)能夠加快物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)操作效率

中藥溯源體系研究中，除了保障海量數(shù)據(jù)的存儲和安全性，還需要提升操縱數(shù)據(jù)的高效性。數(shù)據(jù)操縱包括對數(shù)據(jù)的增、刪、改、查等操作，在中藥溯源全過程中，數(shù)據(jù)操作的次數(shù)十分頻繁，而且由于溯源體系中各項數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，一項數(shù)據(jù)的改動將對大批聯(lián)動數(shù)據(jù)造成一定影響，所以將數(shù)據(jù)進行一定的行為規(guī)范使其利于分析和挖掘，對于快速定位溯源中各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)等有著極大的作用。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)存儲規(guī)模大，可以應(yīng)用于溯源的各個階段存儲相應(yīng)有效信息，但其數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的能力較弱。大數(shù)據(jù)具備海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和靈活高效的分析技術(shù)，能極大提升區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的價值和使用空間。同時，大數(shù)據(jù)下的區(qū)塊鏈能夠進一步規(guī)范數(shù)據(jù)使用，精細授權(quán)范圍，這對人們的信任機制有著充分的影響[6]。鑒于區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的可追溯性，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用使得數(shù)據(jù)從采集、交易、流通，到計算分析的每一步記錄都可以留存在鏈上，使得數(shù)據(jù)質(zhì)量獲得前所未有的保證。同時，大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系密切，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺的發(fā)展必須有效借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，加快數(shù)據(jù)分析操縱的效率，給予數(shù)據(jù)分析結(jié)果的正確性和數(shù)據(jù)挖掘的效果[7]。

2.4 云計算平臺的應(yīng)用研究

中藥溯源體系以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，區(qū)塊鏈技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)協(xié)助物聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)的采集、傳輸以及運算。三種技術(shù)協(xié)同工作形成邏輯底層，是下一代云計算的雛形，其研究開發(fā)工作涉及多個系統(tǒng)。受限于時間與資金成本等問題，應(yīng)用軟件開發(fā)依然是一個高門檻的工作。云計算是能夠提供動態(tài)資源池、虛擬化和高可用性的下一代計算平臺。 云計算服務(wù)具有資源彈性伸縮、快速調(diào)整的特性，能夠降低區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)的操作難度和應(yīng)用成本，提升應(yīng)用可擴展性和可靠性，不僅包含了基礎(chǔ)設(shè)施，即應(yīng)用的搭載環(huán)境，還囊括了各項高級應(yīng)用，涉足企業(yè)財務(wù)、校園服務(wù)等各個領(lǐng)域[8，9]。底層技術(shù)和應(yīng)用層技術(shù)的融合，不僅促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，同時促進中藥溯源體系的形成，為“互聯(lián)網(wǎng)+中藥”的生態(tài)重構(gòu)提供參考性的意見。技術(shù)體系關(guān)系見圖3。

3 中藥溯源系統(tǒng)重構(gòu)建初步研究

初步開展基于溯源體系的誠信數(shù)據(jù)分析模型研究。通過追溯體系的實際交易量、交易價格、交易次數(shù)、交易互評等流通大數(shù)據(jù)，產(chǎn)生買賣雙方的交易誠信模型，疊加企業(yè)誠信應(yīng)用系統(tǒng)，形成現(xiàn)代中藥的全產(chǎn)業(yè)企業(yè)誠信評價模型。利用區(qū)塊鏈大數(shù)據(jù)技術(shù)對溯源系統(tǒng)架構(gòu)與數(shù)據(jù)處理進行優(yōu)化，運用云計算將應(yīng)用系統(tǒng)獨立于平臺擴展。中藥溯源系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)體系關(guān)系貫通中藥種植、生產(chǎn)、流通和使用4個環(huán)節(jié)，結(jié)合大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)化并實時監(jiān)測每個環(huán)節(jié)中的中藥質(zhì)量參數(shù)，實現(xiàn)中藥全過程動態(tài)監(jiān)控管理。

4 總結(jié)和展望

中藥是中華民族的歷史結(jié)晶，是中國醫(yī)療發(fā)展的重要前提，中藥質(zhì)量和安全直接影響著整個中醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展。中藥溯源體系的核心是系統(tǒng)化，形成數(shù)據(jù)的流通和閉環(huán)，實現(xiàn)中藥從種植到消費各個環(huán)節(jié)的信息呈現(xiàn)和追溯[9]。基于區(qū)塊鏈、云計算及大數(shù)據(jù)的中藥溯源平臺的重構(gòu)建將促進中藥流通和電子商務(wù)新領(lǐng)域形成良好生態(tài)環(huán)境，通過中藥協(xié)會為全國用戶提供中藥材電子交易服務(wù)。發(fā)展電子商務(wù)、發(fā)展服務(wù)業(yè)的要求，中藥溯源平臺升級及應(yīng)用可以大幅度降低復(fù)雜供給鏈的追溯難度，保證藥材質(zhì)量、推動社會就業(yè)，拓寬藥農(nóng)、藥商的銷售渠道，同時通過電子商務(wù)平臺的實施節(jié)約社會成本，加快農(nóng)業(yè)信息化進程。

中藥溯源系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)體系關(guān)系的研究是中藥溯源平臺生態(tài)重構(gòu)建的重要組成部分。區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)的引用，不僅拓寬其技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域做出新的嘗試，也同時為中藥溯源的發(fā)展帶來革命性的飛躍。中藥溯源系統(tǒng)的完善和實施，能提高生產(chǎn)經(jīng)營主體的安全意識，確保中藥材質(zhì)量;同時也能為政府監(jiān)管部門提供分析、決策和指導(dǎo)的依據(jù)，提高監(jiān)管力度，實現(xiàn)中成藥的全程追責機制，為廣大消費者的生命健康安全做出積極的貢獻[10]。結(jié)合我國中藥市場發(fā)展的現(xiàn)狀，重構(gòu)中藥溯源系統(tǒng)體系，構(gòu)建科學(xué)合理的中藥溯源系統(tǒng)，將會極大提高中藥產(chǎn)品的出口質(zhì)量，積極推動我國‘互聯(lián)網(wǎng)+中藥的發(fā)展。

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【通聯(lián)編輯：梁書】