融合與共生:智能時代物品編碼技術的發展

徐夢珂 王佩 秦麗娟/文

回顧人類社會變革，蒸汽機使人類從農業時代走向工業時代，電的廣泛使用把人類帶入電氣時代，通信技術和計算機技術的飛速發展使人類進入信息時代。

在前期科技發展的基礎上，經過多年的技術鍛造，以人工智能、大數據、區塊鏈、云計算等技術為代表的智能革命已經來臨。這些新興技術融入到國民經濟各個領域，催生出很多新模式和新業態，也在不斷改變著人們的生活方式，重塑著人們的思維習慣。

智能技術通過與實體經濟的多方位融合，為農業、通信、醫療、交通、金融等領域帶來了廣泛而深刻的變革。在技術驅動時代和行業更新迭替之際，作為隨計算機發展應運而生的物品編碼技術，也不可避免地受到影響，本文立足于智能技術的發展，從區塊鏈技術與GS1 標準體系的有機融合、圖像識別技術對條碼技術可能產生的潛在影響進行分析。

物品編碼技術隨時代發展而演進

在改革開放初期，很多國內企業開始向國外出口商品，但由于缺少商品條碼，使得不少企業在開展外貿業務時遇到重重困難。在這一關鍵節點，經國務院批準，中國物品編碼中心（以下簡稱編碼中心）于1988 年成立，負責研究、推廣條碼技術，管理我國的物品編碼工作。1991年，編碼中心代表我國加入國際物品編碼協會（International Article Numbering Association，EAN），開啟了我國物品編碼事業邁向全球化、標準化、統一化的新篇章。此后，經過緊鑼密鼓的科研攻關，我國的物品編碼技術不斷地發展。

1993年，編碼中心成功推出自主研制的固定式和便攜式兩種條碼檢測儀，極大地提高了條碼檢測效率；1998年，出臺《商品條碼管理辦法》，為建立現代化的商品流通體系提供了制度保障；2003 年，正式啟動“中國條碼推進工程”，進一步發揮了條碼技術在我國信息化建設中的重要作用；2012 年，承擔國家發改委批準實施的國家重點食品質量安全追溯物聯網應用示范工程，建立首個國家級食品（產品）安全追溯平臺（http://www.chinatrace.org）；2015 年，發布我國首個物聯網標識國家標準《物聯網標識體系物品編碼Ecode》，助推物聯網物品標識解析服務高質量發展。

從初期的保障出口貿易，到后來的促進商品流通，再到為電子商務、商品追溯和物聯網提供數據和技術支撐，編碼技術在發展過程中不斷豐富內涵、擴展外延，完成了從商品條碼，到GS1 標準體系，再到更為豐富和深入的物品編碼和標識技術的層層拓展和完善，并不斷為全社會的信息化建設提供原動力。

區塊鏈技術和GS1標準體系的融合

區塊鏈技術

區塊鏈也叫“鏈式計算”，是一種計算機技術。在《區塊鏈技術發展現狀與展望》一文中，對區塊鏈做出的定義如下：區塊鏈指按照時間順序將數據區塊以鏈條方式組合成特定數據結構，以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的去中心化共享總賬。通俗來講，區塊鏈就是一個公開透明的分布式數據庫，數據以區塊形式存放，每個區塊分為區塊頭和區塊體，區塊頭里面存儲上一個區塊的Hash 值，本區塊的Hash 值和時間戳等內容，區塊體存儲交易數據，區塊頭中保存的Hash 值和前一個區塊的Hash值按照實際產生順序進行連接，如圖1所示。

圖1 區塊鏈網絡結構

區塊鏈融合了密碼學、P2P 網絡、分布式儲存、共識機制和智能合約等多種技術，具有去中心化、數據不可篡改和公開透明等特征。在區塊鏈網絡中，不存在任何第三方管理機構和硬件設施，通過分布式核算和儲存，各個節點可實現信息自我驗證、傳遞和管理。數據經過驗證并添加至區塊鏈，在每個網絡節點中均有備份，且不會刪除，可有效防止信息被篡改，從而實現防偽。除了交易各方的私有信息被加密外，區塊鏈的數據對所有人開放，任何人都可以通過公開的接口查詢區塊鏈數據，整個系統的信息高度透明。基于這些特點，區塊鏈技術在追溯系統的建設上具有與生俱來的優勢。

全球統一編碼標識標準體系

GS1 既可表示全球統一編碼標識標準體系，也可表示國際物品編碼協會這一國際組織。全球通用的GS1 標準體系包含三部分內容，分別是編碼標識系統、可自動識別的數據載體和數據共享標準。

編碼標識系統是GS1 標準體系的核心，包括流通領域中所有產品和服務（貿易項目、物流單元、位置、服務關系等）的標識代碼和附加屬性代碼。采用全球貿易項目代碼（Global Trade Item Number，GTIN），即商品條碼來標識一類或一件產品；采用系列貨運包裝箱代碼（Serial Shipping Container Code，SSCC）來標識包裝箱、托盤、集裝箱等物流單元；采用全球位置碼（Global Location Number，GLN）來標識發貨方、承運方、收貨方等參與方；數據載體承載編寫完成后的代碼，包括一維條碼、二維碼和射頻標簽，供應鏈參與方可通過識讀設備采集寫入其中的數據；GS1標準體系還包含多個數據共享標準，如全球數據同步網絡（Global Data Synchronisation Network，GDSN）、電子數據交換標準（Electronic Data Interchange，EDI），產品電子代碼信息服務（Electronic Product Code Information Services，EPCIS）等，保證各參與方及時有效地傳遞和共享主數據、交易數據和可視化事件數據。

作為全球統一的商務語言，GS1 標準體系已在全球150多個國家和地區得到廣泛使用，覆蓋生產、制造、物流、零售、電商和產品追溯等20多個領域。

產品追溯方面，GS1 早在2000 年便開始研究如何利用自有標準幫助各行各業建立有效的追溯體系。在GS1 標準體系中，編碼標識可對供應鏈上的產品、位置和服務等進行有效標識；數據載體保證供應鏈上的各類數據得到準確采集和記錄；數據共享標準幫助各參與方實現不同信息的交換與共享。GS1 標準體系打通了追溯過程中的各個環節，為各個參與方提供可視化的全供應鏈追溯圖景。

在這里，需著重介紹一下產品電子代碼信息服務（EPCIS），依照該標準，供應鏈參與方可在組織內部和組織之間創建和共享可視化事件數據，從而實現物理對象和虛擬對象在業務流程中的全程可見。EPCIS 將復雜的供應鏈過程抽象成了4 個維度，分別是What、When、Where 和Why。What 表示追溯對象；When表示事件的發生時間；Where表示追溯對象的所在位置；Why 表示各類業務動作，即追溯對象的狀態，如圖2所示。

圖2 EPCIS工作原理

GS1 還制定了配套的核心業務詞匯（Core Business Vocabulary，CBV），提供了EPCIS 中每項內容的填充標準，可以準確描述各個事件的對象、時間、位置和發生原因，減少了不同企業表達共同意圖的方式差異，更有利于互操作性和數據查詢。

EPCIS 和CBV 的建立，奠定了全球供應鏈中貨物狀態、歷史記錄和信息流動的基礎。目前，全球已有60 多個國家和地區依賴GS1 開發的各項技術和標準進行追溯。GS1 在追溯領域既有充足的技術探索，又具備豐富的實踐經驗。

區塊鏈技術+GS1標準體系 更高效透明的追溯機制

將區塊鏈技術應用在產品追溯領域，需要供應鏈上各參與方，如原料提供商、生產商、零售商等，加入到區塊鏈網絡中，并將各自節點的數據，如原料詳情、生產過程、加工環節、倉儲信息、物流周轉、第三方質檢、出入境等數據寫入區塊中，形成一個完整的追溯鏈條。有別于傳統追溯方法的中心化記賬模式，區塊鏈不可偽造、全程留痕、集體維護、公開透明的優點，可以保證產品從生產、物流、倉儲到零售過程中的所有數據不被篡改，避免了某些參與方因利益關系出現的造假情況，保證了供應鏈的整體透明度。

供應鏈各參與方將追溯信息寫入區塊鏈網絡后，還需要考慮兩件事情，一是追溯數據如何采集，二是數據以何種方式共享給其他成員。這時，借助GS1 標準體系，編碼標識和數據載體，可對產品流通過程中涉及的貿易項目、物流單元、位置、服務關系等進行編碼標識，從而便于供應鏈參與方采集數據；借助數據共享標準，即EPCIS 和CBV 來創建可視化事件數據，可以保證節點之間的數據以同一種格式交換，便于雙方識讀。

GS1 標準體系保證了數據的準確采集和共享，區塊鏈技術解決了數據不透明的問題，二者的結合，可以令產品追溯變得更加高效。一旦遇到假冒偽劣產品，通過區塊鏈平臺，及時追溯到問題環節，快速召回產品，降低企業損失，充分保障消費者的合法權益，如圖3所示。

在實際應用上，科技巨頭IBM 開發了基于區塊鏈技術的追溯解決方案IBM Food Trust，并于2018年10 月正式商用。該方案將種植者、加工商、批發商、分銷商和零售商等供應鏈參與方緊密聯系起來，提高了整個食品供應鏈的可視性和可追責性，帶來了安全、智能、可持續的食物生態系統。

加入到IBM Food Trust 的成員，會在該區塊鏈平臺上共享食品來源、交易信息和加工細節等數據。以Raw Seafoods 海鮮工廠為例，工廠的扇貝采集船隊捕撈到扇貝后，會將捕獲量數據上傳到該平臺，使分銷商和零售商能夠準確獲悉船隊將在何時何地捕獲大量扇貝。隨后，船只靠岸時間，每批扇貝何時經過手工分級，以及何時進行包裝并運送到目的地，都會由相應的供應鏈成員上傳到平臺上，供經銷商、零售商等讀取。這些數據儲存在區塊鏈中，受到嚴格的加密保護。商品到達消費者手中后，他們只需掃一掃上邊的二維碼，便可在短短幾秒內知曉扇貝從捕獲地到餐桌上的整個旅程，如圖4所示。

圖3 “區塊鏈+GS1”追溯體系

為了支持產品跟蹤和數據共享，IBM Food Trust 采用了GS1 制定的多項標準，實現了區塊鏈網絡不同節點間數據傳輸和解讀的自動化。同時，平臺用戶還可根據GTIN 查詢商品名稱并按日期過濾，從而能方便地從供應鏈中查找商品，見表1。

表1

目前，IBM Food Trust 已吸引了包括沃爾瑪、家樂福、雀巢、都樂、聯合利華等在內的眾多知名品牌商加入其中。通過區塊鏈技術和GS1 標準體系的結合，IBM Food Trust 實現了對商品的快速追溯，對數據的有效共享，最大化保證了食品的安全和新鮮，增加了食品生產、加工和銷售的透明性，提升了消費者的信任度，更有利于減少食物浪費。

圖像識別技術對條碼技術的補充

圖像識別技術及應用

圖像識別是指利用計算機對圖像進行處理、分析和理解，以識別各種不同模式的目標和對象的技術，它是人工智能的一個重要領域。簡單來講，圖像識別就是讓計算機像人一樣讀懂圖片內容，達到與外部世界交互的目的。

數字圖像處理與識別是對圖像進行分析、加工和處理，使其滿足視覺、心理以及其他要求，最典型的應用莫過于指紋識別。物體識別指的是對三維世界的客體及環境的感知和認識，屬于高級的計算機視覺范疇。

圖4 IBM Food Trust區塊鏈追溯網絡

過去，基于圖像識別技術的應用主要是為了滿足人們的娛樂需求，比如曾經大火的換臉軟件?，F在的圖像識別技術已經有了更加豐富的應用場景，比如人臉解鎖手機、識別犯罪分子、物流自動化以及智能門店等。

圖像識別技術應用在自動分揀圖像識別物流業屬于勞動密集型行業，對人力成本較為敏感，特別是在分揀環節，隨著包裹量與日俱增，往往需要投入大量人力、財力。面對這一痛點，具有高度自動化、高效率、高精度和環境適應強等優點的圖像識別技術不失為一種良好的解決辦法。

在工業生產流水線中，搭載著圖像識別技術的智能分揀設備，可以根據物體的形狀、紋理和顏色等特征對其進行分類，并運送到指定的傳送帶上。要完成這一過程，需要三個步驟，首先采集大量產品圖片作為數據集，并按比例分為訓練集和驗證集。其次可以使用卷積神經網絡，構建圖像分類模型。最后進入實際應用，當物體經過傳送裝置時，智能分揀設備自動獲取物體圖像，經過計算機處理，利用模型對物體進行識別和分類。

以位于荷蘭的一家初創公司Fizyr 推出的自動化視覺解決方案為例，首先通過高精度工業相機采集產品圖片，然后利用該公司研制的算法和模型對相機下的物體進行分類，這些算法和模型能夠提供箱、袋、平面、管狀、圓柱等不同形狀物體的分割和分類信息。當外包裝上的條碼由于光線、污漬等原因無法被正確識讀時，便可使用上述方法確定物體類別，實現自動分揀，提高運送效率。

圖像識別技術與條碼技術

在工業領域，智能分揀系統已經不是新鮮事物，畢竟同一流水線上的產品種類有限，構建圖像識別與分類的算法和模型也較為容易，現有的硬件和算力也可以提供足夠的技術支撐。當條碼無法被準確識讀時，就可以利用圖像識別技術對產品進行分類和運送，二者的組合使用無疑是一種更加便捷高效的分揀方式。

在商品流通領域，“無人超市”“智能門店”曾在2017年紅極一時，成為圖像識別技術最火的落地項目之一，也引發了人們對條碼技術的擔憂。可最終，由于售賣商品有限、識別精度較低和運營成本高昂等原因，這種新鮮事物暫時退出了大眾視野。

當前，條碼技術因其完善的體系、成熟的標準和低廉的價格，仍然在商品流通領域擁有壓倒性優勢；而圖像識別技術雖然有條碼無法比擬的優勢，但囿于數據、硬件、成本等阻礙，短期內仍無法大面積鋪開。還有一部分消費者認為，“無人商店”過于突出了電子支付的快捷方便，卻使購物時的閑適和樂趣蕩然無存，只剩下人與機器的冰冷交互。實際上，不管是商品條碼，還是圖像識別，二者在功能和使用場景上既有重合，也有交叉，更多時候是通過相互配合，發揮最大功效，從而更好地服務于人類和社會。

GS1 創新委員會曾在2020 年發布了一份名為《2020-2021 年趨勢研究——迎接下一個常態》的研究報告，主要介紹了追溯、物聯網、數據安全與隱私等7 大商業趨勢，以及深刻影響GS1 所服務領域的9 類智能技術，包括人工智能、區塊鏈、計算機視覺、物流自動化等。該研究報告還強調，在商業和技術趨勢快速變革的時代，GS1 需以嶄新的方式服務于全球商務發展。