區塊鏈技術在道地藥材溯源場景中的應用

韓封三祝

摘要：道地藥材的溯源是中藥材流通追溯體系中重要的組成部分。區塊鏈技術通過去中心化網絡、分布式記賬等核心技術，保證了數據信息的真實性和不可篡改性，反過來，也為數據信息的溯源提供了技術支持。本文主要介紹了區塊鏈的概念、技術、特征，探討了基于區塊鏈技術的道地藥材溯源，發現只有在監管下的區塊鏈結構才能夠保證道地藥材溯源的真實可靠。作為一種新的技術手段，區塊鏈技術在道地藥材溯源場景中的順利應用，不僅為道地藥材的溯源提供了新的解決方式，也為中藥材的流通溯源體系建設提供了新的參考。

Abstract： The retrospection of geo-authentic medicinal herb is the important part in the circulation and trace of Chinese medicinal herb. Based on the core technology of decentralized network and distributed bookkeeping， blockchain technology not only assures the authenticity and immutability of information data， but also offers technical support for the retrospection of information data. This paper mainly introduces the conception， technology and characteristics of blockchain， and explores the retrospection of geo-authentic medicinal herb by blockchain. The results show that true and reliable retrospection of geo-authentic medicinal herb depends on the strict supervision of blockchain hierarchy. Used as a new internet technology， the application of blockchain provides a new resolve way to the retrospection of geo-authentic medicinal herb. Meanwhile， blockchain technology can be taken as new reference for the reconstruction system in the circulation and trace of Chinese medicinal herb.

關鍵詞：區塊鏈;道地藥材;中藥溯源

Key words： blockchain;geo-authentic medicinal herb;retrospection

中圖分類號：R288;TP391 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）25-0217-03

0 ?引言

中藥材溯源歷來為保證中藥材在生產流通領域的重要工作，商務部于2011年、2014年分別提出建立中藥材溯源體系，2017年頒布的《中華人民共和國中醫藥法》也鼓勵中藥材流通追溯體系建設[1]。全國常用的中藥材有400-500種，道地藥材有200余種，是常用中藥品種的40%，其用量和產值占據全部中藥材經營的80%[2][3]，它是中藥材生產系統各中影響因子長期作用下的最優結果[4]。道地藥材作為具有特定的地域性、加工、遺傳背景、文化內涵、傳播方式[5]以及臨床和經濟價值，作為中藥材溯源性研究具有很強的代表性和試驗性。區塊鏈技術作為以共識機制、去中心化、智能合約為特征，通過其數據層、網絡層、合約層、應用層邏輯架構中所表現的溯源優勢，逐漸成為信息時代以互聯網、大數據為普遍溯源模式的彌補和轉變。因此，嘗試運用區塊鏈技術來解決道地藥材的溯源問題，以期為中藥材溯源工作提供一些參考。

1 ?區塊鏈的核心技術與特征

1.1 區塊鏈的核心技術

為實現數據信息的去中心化網絡、分布式記錄等目標，區塊鏈邏輯架構分為數據層、網絡層、合約層、應用層，其中最上層的應用層是區塊鏈技術與實際應用場景相結合的最終表現形式，數據層、網絡層和合約層才是區塊鏈技術真正哲學實踐的核心架構（見表1），本節將主要介紹哈希算法、共識算法、智能合約三個核心技術。

哈希算法，是區塊鏈數據層的核心技術，又叫做散列算法，是一種通過密碼學數學算法，將任意長度的和語言轉化成二進制的字符串，從而得到一個256位的二進制Hash值，所以也稱為SHA-256算法，其具有單向性、確定性、不可篡改性等特點。

共識機制，是網絡層的核心機制，為了保證有效的哈希值，需要巨大的算力和經濟成本，以此來防止數據被篡改;權益證明機制（Pos），由于PoS機制需要提供一定量的保證金來參與交易，相對于Pow來說，減少了時間和能源上消耗，達成共識便利。因為選出了一些代理人來進行驗證和記賬，此機制更加縮小了時間上的成本，可以快到秒，可以說是最安全有效的去中心化共識機制。

智能合約，是合約層的核心機制。它是一段放在區塊鏈上的代碼，只有在區塊鏈上，它才能有效地防止數據的被篡改;這是一種新的參與者之間達共識的新方式，并且移除了第三方信任[6]。

綜上，無論是數據層、網絡層還是合約層，區塊鏈技術通過各種技術手段，使數據信息達到安全、穩定，使數據達到了不可篡改的目的，保證了數據信息的安全，這就是一種更加安全、高效的數據存儲記錄方式。

1.2 區塊鏈的核心特征

區塊鏈的最核心機制和理念，就是分布式記賬，或者叫做分布式賬本，我們可以將去中心化和分布式記賬放在一起來談。可以說，在區塊鏈概念出現以前，人類歷史上的記賬、記載信息的方式一直都是中心化的，總是有一個作為中心的主體在把握者信息，而且這個主體的權威極端的大，可以對信息作出各種極端的處理，包括篡改和銷毀。相對于主體之外的任何參與者，只能聽之任之，這種對信息或數據的不平的記錄方式，給各級參與者帶來了各種不便，包括對中心化的主體，也會擔心別人對齊數據的控制和篡改，也會擔心數據的丟失。

分布式賬本，其實就是一種去中心化的記賬方式，這其中可以引入一個節點概念。節點就是在區塊鏈上的每臺計算機，在這樣一個去中心化的網絡里，對于分布式記賬和儲存，任意節點的權利、義務都是平等的。在區塊鏈中有眾多節點，節點間通過數字簽名技術和既定的規則，無需信任，便能夠驗證點與點之間的數據交換，所有節點共同維護數據，節點間無法且不能欺騙其他節點，這就是利用了區塊鏈的共識機制，去除了第三方的信任機制，參與者個人就可以控制個人的歷史數據，不需要擔心數據的泄露和篡改。除非控制半數（51%）以上的節點，這在一個開放的系統中難度非常大，因為在一個單一節點上對數據修改是無效的，其中的時間戳功能記錄了數據的創建時間，能夠有效防止有人對數據進行惡意篡改，加強并解決了各環節的信任問題。所以說，去中心化的分布式記賬方式，就是各節點或參與主體之間儲存、協作、維護方式，在去中心網絡上人人記賬、人人存儲、共同維護，所有交易（數據信息）公開、透明、不可篡改，保證了數據庫的確定性、完整性和安全性。

2 ?區塊鏈技術在道地藥材溯源場景的應用

區塊鏈的概念、邏輯、技術、理念，讓我們知道，其最明顯、最突出的優勢就是數據的不可篡改性。數據的不可篡改，從區塊鏈的底層邏輯數據層開始，再到網絡層、合約層，最終到達應用層，在技術層面和價值層面都是可實踐的，最好的實踐場景就是溯源。

道地藥材是公認的，具有優良品質，在歷史、品質、產量、抗逆性和經濟價值等方面優于非道地藥材的突出特征。獨特的醫療功效，即用藥成分含量符合《中國藥典》的所有質量要求，具有良好的臨床療效[7]。其藥材的特殊性、重要性、安全性等一系列特性，符合人們對于數據信息真實、可靠的一切要求，加之道地藥材從生產到流通環節也并不復雜，是區塊鏈技術實踐實驗的難得的行業“試驗田”。因此，道地藥材的區塊鏈技術應用勢在必行。

2.1 道地藥材的溯源場景分析

溯源的在區塊鏈技術的通用場景中包含，存在證明、時間證明、順序證明、身份證明、作者證明、所有權證明。存在證明用來存儲數據，時間證明用來追蹤事件發生的順序，順序證明用來追蹤事件的順序而非具體的時間，身份證明用來存儲證明某人、某事的發生數據;作者證明用于防止沒有權限的人在區塊鏈上添加數據，他可以證明特定的人特定的事在區塊鏈上添加了特定的數據。所有權證明，依賴前述證明和識別、驗證、授權三要素，來認證和管理所有權[8]。綜上所述，區塊鏈在道地藥材溯源主要包括存儲與共享（存在證明和身份證明）、時間與順序（時間證明和順序證明）、確權與維權（作者證明和所有權證明）三大主要場景。

存儲與共享場景，也就是存在證明場景，即對數據信息的可獲得性，在區塊鏈技術中，公有鏈上的公開信息可以對道地藥材的生產、加工等一系列環節的信息進行記錄驗證，用來對道地藥材數據信息的交換和共享、鑒真和防偽。

時間越順序場景，也就是時間證明場景，區塊鏈的時間戳可以將道地藥材在種植、加工、運輸各個環節的數據信息標識、記錄下來，用于追溯藥材的來源即原產地證明，及時追蹤藥材的完整履歷信息即供應鏈管理，區塊鏈的公開、透明、不可篡改的特性恰恰是對道地藥材質量的保證。

確權越維權場景，也就是作者證明和所有權證明。當藥農、藥商、消費者等道地藥材供應鏈上的節點都能夠在區塊鏈上實時記錄存儲登記等數據，后續流通環節依然會被實時記錄，每一環節、每一步驟在區塊鏈網絡中都能夠得到原產地、真實性、擁有者等方面的證明，而隨著鏈上區塊的增加，數據造假會因算力問題而越發艱難和不可能。反過來，因為區塊鏈上的快速準確的確權機制，侵權問題也會快速的發現并實時記錄下來，維權工作也會容易起來。

2.2 道地藥材的區塊鏈場景應用

區塊鏈技術的溯源必須要實現信息在環節上的追蹤和在數據在源頭上的追溯[8]。溯源就是要解決道地藥材要在傳統環節諸如地域、種植、加工、運輸等一系列問題，利用區塊鏈的核心技術和核心特征，來完成道地藥材的溯源，通過追蹤、追溯藥材信息，在去中心化的網絡上、分布記賬的技術中由于區塊鏈上各個節點都進行了記賬，也就是記錄數據信息，從而保證了數據記錄的真實性和正確性。

區塊鏈的溯源性，在區塊鏈中的每一筆交易，均是基于密碼學方法將相鄰的兩個區塊串聯在一起，所以我們可以追溯到任何一筆交易，其中的時間戳功能還可以記錄創建時間。這可以幫助企業追溯商品的來源、時間和順序，共享的分類賬本可以讓上下游的參與者隨時查看到商品的出處。

在中藥材產業中，種植加工環節難以保證原材料質量;在中藥材倉儲環節集約化程度底下;在流通環節呈現環節多、效率低下;溯源系統，基本是基于某一環節的溯源，無法全面把控藥材質量;生產端缺乏檢測技術人員，送至第三方檢測機構，時間成本、經濟成本高，藥農藥商承受不起[10]。因此，在道地藥材溯源應用架構中，要將藥農、藥商、質檢部門、消費者等各參與主體的需求（見圖1）放入考慮其中，在各環節中尤其要考慮到監管的重要性。

在一個監管的良好環境中藥農需要在區塊鏈上標注道地藥材的產地、生產、加工、倉儲、物流等數據信息。藥商最需要了解藥農的所有生產加工環節，以及藥材的質檢、倉儲、物流和買賣信息。質檢部門可以在對藥農和藥商的區塊鏈數據中得到數據信息，并生成質檢報告，在廣播給區塊鏈上的各節點，這樣數據就真正記錄下來了。藥農、藥商、質監部門，各為數據的輸入和輸出者，各部門各司其職，相輔相成。當消費者購買道地藥材時，要以最簡便的方法、最快的速度，實時了解公開、記錄在區塊鏈上的道地藥材數據信息，因區塊鏈中數據不可篡改的特性，消費者不用進行辨偽的過程，就可以直接在去中心化的分布式記賬語境下認可信息，這就是一次完整的道地藥材溯源系統。

3 ?結語和展望

區塊鏈技術在道地藥材溯源場景中的應用，有助于推動道地藥材的生產、加工、流通的各環節，乃至文化傳播等方面在理論層面上的改革與創新，在實踐層面上彌補了以往技術經驗的不足，也在技術層面上提供了解決問題的可能性。

溯源不是道地藥材各級參與主體對數據信息和數字的收藏鑒賞，而是對于確信的數據的真正分析和利用，培養的不是純粹的技術，這一技術里包含著對生命的責任。因此，區塊鏈技術在道地藥材溯源場景中的應用，為作為單一的、可控的、樣本式的場景——道地藥材溯源提供了新的技術，為區塊鏈技術的場景選擇和場景應用提供了新的思路，保證了中藥材質量的優質性、穩定性、可控性[11]，為推動我國中醫藥溯源工作提供了新的可能性和實實在在的參考。

參考文獻：

[1]杜興麗，施明毅.淺析DNA條形碼技術在中藥溯源中的應用[J].電腦知識與技術，2019，15（12）：238-241.

[2]張琳.道地藥材淺析[J].陜西中醫學院學報，2004，27（6）：70-71.

[3]彭華勝，郝近大，黃璐琦.道地藥材形成要素的沿革與變遷[J].中藥材，2015，38（08）：1750-1755.

[4]肖小河，夏文娟，陳善墉.中國地道藥材研究概論[J].中國中醫藥雜志，1995，20（06）.

[5]黃璐琦，郭蘭萍，華國棟，等.道地藥材的屬性及研究對策[J].中國中醫藥信息雜志，2007，14（02）：44-46.

[6]張健.區塊鏈：定義未來金融與經濟新格局[M].北京：機械工業出版社，2016：131-133.

[7]及華，張海新.道地藥材的判定標準及常用種類[J].現代農業科技，2018（11）：102.

[8][英]丹尼爾德雷舍著.區塊鏈基礎知識25講[M].馬丹，王扶桑，張初陽譯.北京：人民郵電出版社，2018：179-180.

[9]廖保生，宋經元，謝彩香，等.道地藥材產地溯源研究[J].中國中醫藥雜志，2014，39（20）：3881-3888.

[10]趙文娟.“互聯網+道地藥材”供應鏈創新模式探索[J].中國食品藥品監管，2019（03）：50-52.

[11]牛加水.道地藥材產的產區變化[J].中國民間療法，2020，28（4）：91-92.