中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息協(xié)同服務(wù)模式研究*

王甜宇，孫艷秋，劉 楠

（遼寧中醫(yī)藥大學，遼寧 沈陽 110847）

隨著我國人口老齡化的持續(xù)加深，高齡化、空巢化進一步加劇，需要照料的失能、失智老年人口大幅增加，同時老年人對醫(yī)療、護理、康復等養(yǎng)老服務(wù)的需求與日俱增。國家統(tǒng)計局2021年發(fā)布的最新人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2020年底，我國65歲及以上老年人口已增長至1.906億，占全國總?cè)丝诘?3.5%[1]。而目前我國以“4-2-1”小型家庭為主要家庭結(jié)構(gòu)，其中“4”指4位老人，“2”指4位老人的2個子女，“1”指2個子女的1個孩子。傳統(tǒng)的家庭養(yǎng)老已不能滿足老年人日益增長的養(yǎng)老需求[2]。社區(qū)居家養(yǎng)老可以使老年人在家中即可享受到社區(qū)提供的養(yǎng)老服務(wù)，成為目前我國最主要的養(yǎng)老模式[3]。2017年國家中醫(yī)藥管理局發(fā)布的《關(guān)于促進中醫(yī)藥健康養(yǎng)老服務(wù)發(fā)展的實施意見》中指出，中醫(yī)藥健康養(yǎng)老服務(wù)能夠運用中醫(yī)藥（民族醫(yī)藥）理念、方法和技術(shù)，為老年人提供連續(xù)的保養(yǎng)身心、預防疾病、改善體質(zhì)、診療疾病、增進健康的中醫(yī)藥健康管理服務(wù)和醫(yī)療服務(wù)。本研究提出了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息協(xié)同服務(wù)模式。利用區(qū)塊鏈技術(shù)和智能設(shè)備，政府部門、社區(qū)養(yǎng)老中心、醫(yī)療機構(gòu)、老年人家屬、保險公司、體檢機構(gòu)等共同協(xié)作，通過評估老年人養(yǎng)老的服務(wù)需求，統(tǒng)籌相關(guān)資源配置，為有需要的老年人提供生活照料、醫(yī)療護理、精神慰藉及中醫(yī)藥健康管理等服務(wù)，從而為老年人提供高效、快捷、低成本的多元信息協(xié)同健康養(yǎng)老服務(wù)模式。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)相關(guān)知識

1.1 區(qū)塊鏈概念 區(qū)塊鏈是一種去中心化、去中介的分布式數(shù)據(jù)庫。區(qū)塊鏈中的各區(qū)塊按照時間先后順序以鏈式結(jié)構(gòu)鏈接起來，通過密碼學技術(shù)保證區(qū)塊上的數(shù)據(jù)不可篡改、不可偽造及數(shù)據(jù)在傳輸和訪問過程中的安全性。應(yīng)用共識算法產(chǎn)生、驗證和更新數(shù)據(jù)，利用智能合約操作數(shù)據(jù)，具有加密安全、交易可追溯、透明等優(yōu)點，有效解決了互聯(lián)網(wǎng)上信任與信息的可靠性傳遞問題。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)范圍及參與者的不同，區(qū)塊鏈可劃分為公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈三類[4]。本研究嘗試基于聯(lián)盟鏈構(gòu)建中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息協(xié)同服務(wù)模式。

1.1.1 公有鏈 任何組織和個人都可以參與區(qū)塊鏈上數(shù)據(jù)的維護和讀取，不受單獨某個機構(gòu)的控制。數(shù)據(jù)完全開放和透明，公有鏈是完全去中心化的區(qū)塊鏈。

1.1.2 聯(lián)盟鏈 聯(lián)盟鏈通常在互相已知身份的組織機構(gòu)之間構(gòu)建，可處理組織間需要達成共識的業(yè)務(wù)。聯(lián)盟鏈需要嚴格的身份認證和權(quán)限管理，如已被授權(quán)的社區(qū)養(yǎng)老中心、中醫(yī)藥醫(yī)療機構(gòu)、保險公司及政府監(jiān)管部門。

1.1.3 私有鏈 私有鏈不對外開放，僅供單獨的個人或組織內(nèi)部使用，如社區(qū)養(yǎng)老中心內(nèi)部使用及中醫(yī)藥醫(yī)療機構(gòu)內(nèi)部使用等。私有鏈上的讀寫權(quán)限、參與記賬的權(quán)限都由該組織自行決定。

1.2 區(qū)塊鏈相關(guān)技術(shù)

1.2.1 哈希算法 哈希算法又稱為散列算法，是把任意長度的輸入信息通過一定的計算，快速生成一個固定長度的輸出，但是根據(jù)輸出的哈希值不能逆向計算原輸入值。在哈希算法中，輸入信息的微小變化會引起哈希值的巨大變化，并且很難找到能產(chǎn)生相同哈希值的兩個不同的輸入。典型的哈希算法有MD5、SH1、SH256和SM3。本研究采用中國國家密碼管理局發(fā)布的SM3，SM3是在SHA256基礎(chǔ)上改進實現(xiàn)的算法，且符合我國國家安全要求和監(jiān)管要求[5]。

1.2.2 智能合約 智能合約是部署在區(qū)塊鏈中，不需要人工干預，由事件驅(qū)動、自動執(zhí)行的計算機程序[6]。本研究由區(qū)塊鏈上的成員共同研究決定智能合約的執(zhí)行條件，同時由系統(tǒng)管理員創(chuàng)建智能合約、設(shè)置智能合約執(zhí)行條件并將其在全網(wǎng)中廣播。當滿足條件時，智能合約自動執(zhí)行，不會產(chǎn)生違反合約的情況，可降低投入成本，減少人工操作產(chǎn)生的錯誤，并提高交易的效率和透明度[7]。

1.2.3 星際文件系統(tǒng) 星際文件系統(tǒng)（interplanetary file system,IPFS）是一個點對點、去中心化的分布式文件存儲系統(tǒng)，具有不可篡改、安全性高、去中心化的特點。IPFS能夠?qū)⑺杏嬎銠C設(shè)備連接到同一個文件系統(tǒng)，將文件上傳到IPFS，計算并返回該文件的唯一哈希值。文件上傳到IPFS時，大文件會分割成若干個小塊，并分別存儲在多個節(jié)點上。用戶可通過全局哈希表找到文件所在的一個節(jié)點或多個節(jié)點，下載該文件的多個部分并按照原始順序組合，供用戶訪問[8-9]。

2 基于聯(lián)盟鏈的中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息協(xié)同服務(wù)模式

2.1 基于聯(lián)盟鏈的中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息協(xié)同服務(wù)模型 中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息的協(xié)同是以政府為主導、家庭為基礎(chǔ)、社區(qū)養(yǎng)老中心為依托、保險公司為保障、醫(yī)療機構(gòu)為補充的新型智慧健康養(yǎng)老模式，能基于區(qū)塊鏈技術(shù)，通過醫(yī)院、體檢機構(gòu)、科研機構(gòu)、老年人及老年人家屬等多方參與，在經(jīng)過老年人授權(quán)的前提下，將老年人的健康養(yǎng)老數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈上，實現(xiàn)不同機構(gòu)之間電子病歷、智能設(shè)備采集的數(shù)據(jù)傳遞的真實性，使不同的機構(gòu)之間建立良好的數(shù)據(jù)協(xié)作，從而提高老年人養(yǎng)老的便捷性與適老性。參考胡漠等[2]提出的我國智慧養(yǎng)老多元信息協(xié)同異構(gòu)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，成麗娟等[9]提出的BSSED架構(gòu)，以及阿里健康的區(qū)塊鏈解決方案[10]，本研究構(gòu)建了基于聯(lián)盟鏈的中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息協(xié)同服務(wù)模型。（見圖1）

圖1 基于聯(lián)盟鏈的中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息協(xié)同服務(wù)模型

基于聯(lián)盟鏈的中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息協(xié)同服務(wù)模型在保證老年人健康養(yǎng)老數(shù)據(jù)安全及保護個人隱私的前提下，通過老年人、中醫(yī)藥醫(yī)療機構(gòu)、社區(qū)養(yǎng)老中心、體檢機構(gòu)、保險公司及老年人家屬等的共同參與，實現(xiàn)了老年人健康養(yǎng)老數(shù)據(jù)共享。考慮到區(qū)塊鏈存儲能力及交易效率的限制，本研究采用聯(lián)盟鏈和IPFS相結(jié)合的方式，即聯(lián)盟鏈上僅存儲老年人健康養(yǎng)老數(shù)據(jù)的哈希值，完整的數(shù)據(jù)存儲在鏈下的IPFS分布式集群中，通過對應(yīng)的哈希值建立鏈上鏈下數(shù)據(jù)的映射關(guān)系[8]。醫(yī)院、社區(qū)養(yǎng)老中心、體檢機構(gòu)和智能設(shè)備上存儲的老年人健康數(shù)據(jù)經(jīng)過老年人授權(quán)后可以上傳到IPFS集群中，同時老年人健康數(shù)據(jù)摘要和存儲地址會上傳到中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息協(xié)同聯(lián)盟鏈中。經(jīng)過授權(quán)的數(shù)據(jù)用戶，包括中醫(yī)藥醫(yī)療機構(gòu)、社區(qū)養(yǎng)老中心、體檢機構(gòu)、保險公司、老年人及老年人家屬可以發(fā)送數(shù)據(jù)訪問請求并獲取老年人中醫(yī)藥健康養(yǎng)老數(shù)據(jù)，同時中醫(yī)藥醫(yī)療機構(gòu)、社區(qū)養(yǎng)老中心、體檢機構(gòu)需要根據(jù)使用的數(shù)據(jù)對老年人的健康情況進行反饋和預測。

2.2 基于聯(lián)盟鏈的中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息協(xié)同服務(wù)架構(gòu) 參考現(xiàn)有研究提出的區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)[4-5,11]及左美云[12]提出的智慧養(yǎng)老三個維度，本研究提出了基于聯(lián)盟鏈的中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息協(xié)同服務(wù)平臺的架構(gòu)。架構(gòu)分為6層，從下到上依次是基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、接口層和應(yīng)用層。（見圖2）

圖2 基于聯(lián)盟鏈的中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息協(xié)同服務(wù)架構(gòu)

2.2.1 基礎(chǔ)設(shè)施層 基礎(chǔ)設(shè)施層提供了聯(lián)盟鏈的操作環(huán)境，包括聯(lián)盟鏈系統(tǒng)正常運行所需要的網(wǎng)絡(luò)、計算和存儲組件，是系統(tǒng)實現(xiàn)的必要基礎(chǔ)。基礎(chǔ)設(shè)施層通過虛擬化技術(shù)將基礎(chǔ)設(shè)施層提供的資源虛擬化，形成資源池，并根據(jù)用戶的需求進行動態(tài)分配[10]，使得中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息協(xié)同服務(wù)平臺能夠獲得所需要的計算服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、云服務(wù)、物理服務(wù)器服務(wù)及其他設(shè)施提供的服務(wù)。

2.2.2 數(shù)據(jù)層 數(shù)據(jù)層是區(qū)塊鏈底層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是“區(qū)塊+鏈”的結(jié)構(gòu)，即區(qū)塊和區(qū)塊之間以鏈式結(jié)構(gòu)按照時間先后順序鏈接到鏈上。每個區(qū)塊由區(qū)塊頭和區(qū)塊體組成，其中區(qū)塊頭包括版本號、前一個區(qū)塊的哈希值、時間戳、默克爾樹根值（Merkle Root）等參數(shù)[13]，區(qū)塊體包括老年人ID、通過智能設(shè)備（包括可穿戴設(shè)備和無介入傳感器設(shè)備）采集到的老年人健康監(jiān)測數(shù)據(jù)哈希值、醫(yī)院醫(yī)療數(shù)據(jù)哈希值、體檢數(shù)據(jù)哈希值、社區(qū)養(yǎng)老中心存儲數(shù)據(jù)哈希值及保險公司存儲的保險數(shù)據(jù)哈希值。

2.2.3 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層采用了點對點（P2P）組網(wǎng)的方式。聯(lián)盟鏈中的節(jié)點可以自由地組網(wǎng)，并通過TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)任意兩個節(jié)點之間的消息和交易的傳播。每個節(jié)點都承擔了網(wǎng)絡(luò)路由的功能，且節(jié)點不同，其功能也不同。節(jié)點功能包括驗證區(qū)塊數(shù)據(jù)及傳播區(qū)塊數(shù)據(jù)。

2.2.4 共識層 共識層能夠保證各節(jié)點在高度去中心化的環(huán)境下各區(qū)塊數(shù)據(jù)的一致性。共識層需要承擔交易的驗證、排序，以及區(qū)塊的生成、驗證的功能。本研究采用改進的DPoS機制確保數(shù)據(jù)的一致性，如醫(yī)療機構(gòu)、社區(qū)養(yǎng)老中心、體檢機構(gòu)作為產(chǎn)生數(shù)據(jù)的節(jié)點，其他機構(gòu)作為驗證數(shù)據(jù)的節(jié)點，對所有節(jié)點設(shè)置信用積分，能夠正確操作的節(jié)點會受到積分獎勵，否則會扣除相應(yīng)的積分。驗證節(jié)點和產(chǎn)生數(shù)據(jù)的節(jié)點隨積分的變動進行動態(tài)調(diào)整[7]。

2.2.5 接口層 接口層提供聯(lián)盟鏈、傳感器采集設(shè)備與在應(yīng)用層部署的中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息協(xié)同服務(wù)平臺的接口。如果區(qū)塊鏈框架嵌入云平臺中需要BaaS，區(qū)塊鏈即采用BaaS服務(wù)，將一些常用的功能進行模塊化。API或SDK等接口，可以連接并使用應(yīng)用層提供的平臺功能。

2.2.6 應(yīng)用層 應(yīng)用層可為用戶提供可視化界面的客戶端，提供中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老服務(wù)多元信息協(xié)同服務(wù)平臺的相關(guān)功能，包括智慧助老、智慧孝老、智慧用老和智慧防老功能。智慧助老指為老年人提供值得信賴的商家，輔助老年人選擇日常用品的商家，以及用藥提醒等功能；智慧孝老指定期提醒老年人的家人關(guān)愛、孝順老年人；智慧用老指收集老年人的經(jīng)驗、技能和知識，為社會服務(wù)；智慧防老指根據(jù)中醫(yī)藥“未病先防、既病防變、愈后防復”的思想，根據(jù)采集到的老年人健康數(shù)據(jù)，為老年人量身提供中醫(yī)飲食養(yǎng)生、中醫(yī)氣功養(yǎng)生以及中醫(yī)心理療法等[14]，并定時提醒老年人關(guān)注相關(guān)信息。

3 討論

3.1 安全性 區(qū)塊鏈具有去信任、不可篡改、交易可追溯和去中心化等特點。在聯(lián)盟鏈上存儲的老年人健康數(shù)據(jù)中不會出現(xiàn)老年人的個人隱私信息。聯(lián)盟鏈中除了創(chuàng)世區(qū)塊外，其他的每一個區(qū)塊都保存了前一個區(qū)塊數(shù)據(jù)的哈希值，故惡意攻擊者篡改區(qū)塊上的數(shù)據(jù)時，會導致下一個區(qū)塊的哈希值與前一區(qū)塊不匹配。要想保證聯(lián)盟鏈中每一個區(qū)塊前后哈希值的一致性，攻擊者需要不斷修改區(qū)塊的哈希值，付出的成本遠大于收益；同時，區(qū)塊鏈的各節(jié)點中部署的潛伏威脅探針，可通過網(wǎng)絡(luò)流量識別違規(guī)行為、攻擊行為[15]，并進行預警，充分保證了老年人健康數(shù)據(jù)的安全性。

3.2 高效性 老年人健康記錄的發(fā)布，以及歷史醫(yī)療數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、體檢機構(gòu)數(shù)據(jù)及傳感器采集到的數(shù)據(jù)的查詢都是實時的。聯(lián)盟鏈中并不存儲上述數(shù)據(jù)的完整記錄，而是將老年人相關(guān)數(shù)據(jù)的哈希值和地址存儲在聯(lián)盟鏈中。當聯(lián)盟鏈中的數(shù)據(jù)不能滿足用戶的需求時，智能合約會被觸發(fā)，訪問IPFS上相應(yīng)數(shù)據(jù)的完整記錄，且整個過程自動執(zhí)行，具有快捷、高效的優(yōu)點[7]。

3.3 適老性 該模型在充分考慮老年人對生活起居、安全保障、醫(yī)療衛(wèi)生、保健康復、保險報銷、精神生活等方面的需求，以及老年人身體、心理、情感等特點的基礎(chǔ)上，使用智能設(shè)備對老年人進行自動監(jiān)測，通過醫(yī)療機構(gòu)、社區(qū)養(yǎng)老中心、保險公司、老年人家屬、體檢機構(gòu)等的信息協(xié)同，實現(xiàn)了智慧助老、智慧孝老、智慧用老和智慧防老。根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，該模型能預測老年人的健康狀態(tài)，滿足老年人對衣、食、住、行和護理等的生理需求，對醫(yī)療保健等的保障性需求，對親友信息及團體活動等的情感需求，自我評價、社會評價等受尊重的需求，以及知識技能和經(jīng)驗等自我實現(xiàn)的需求[12]。

4 總 結(jié)

目前養(yǎng)老問題已成為全社會最為關(guān)注的熱點民生話題之一。基于區(qū)塊鏈技術(shù)解決中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息協(xié)同問題，為我國養(yǎng)老事業(yè)面臨的難題提供新的思路，能夠帶來巨大的社會效益[16]，并且對于緩解老年人子女的贍養(yǎng)壓力，為老年人打造健康、幸福、有尊嚴、有價值的晚年生活提供了切實可行的方案。區(qū)塊鏈是一個分布式的、去中心化的共享賬本或數(shù)據(jù)庫，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息的分布式記錄和分布式存儲，但區(qū)塊鏈中區(qū)塊的封裝與同步又是一種全網(wǎng)串行計算機制。每一次數(shù)據(jù)的交易都需要得到鏈上其他節(jié)點的認可，導致了區(qū)塊鏈交易的效率較低。本方案采用區(qū)塊鏈和IPFS相結(jié)合的方式，在IPFS分布式集群中存儲老年人健康養(yǎng)老數(shù)據(jù)，對應(yīng)的哈希值存儲在聯(lián)盟鏈上，提高了老年人健康養(yǎng)老數(shù)據(jù)的存取效率。今后我們將依據(jù)本方案構(gòu)建的模型和架構(gòu)，進一步實現(xiàn)基于聯(lián)盟鏈和IPFS分布式集群的中醫(yī)藥智慧健康養(yǎng)老多元信息協(xié)同服務(wù)平臺。