時空編碼技術在Web3.0數字金融中的應用研究

田力男，孫 琦，聶二保，朱 江

(1.青島市住房和城鄉建設局，山東 青島 266071；2.中電長城網際系統應用有限公司，北京100097)

0 引言

近年來，隨著基于微信的授時技術和地理位置信息技術的興起和發展，特別是隨著移動互聯網和智能手機的大量普及與應用，用以表達主體在時間和空間維度上的數據呈現幾何級數增長[1]，以此為基礎構建的分析模型在諸如消費者行為預測、智能網聯車自動駕駛、城市信息模型(City Information Modeling，CIM)構建等領域中發揮著愈來愈重要的作用。在此過程中，依托時間和空間數據，結合傳統編碼技術表達信息主體特征的新一代編碼技術應運而生，在航空航天、衛星通信、大數據檢索、異構數據建模等方面不斷展現出強大的應用能力[2]。

另一方面，Web3.0的出現和興起，存在一定必然性[3-4]。如近年來隨著信息技術的不斷發展，特別是隨著移動互聯網的普及和飛速的技術進步，政府、組織、企業、個人、機器設備均能通過各種無線或者有線技術很好地接入網絡，并通過在網絡上獲取賬戶和傳輸各種信息不斷生產數據，巨量數據的產生對現有互聯網技術的底層邏輯、基本框架、共識協議等提出了新的要求，甚至在某些領域形成了“倒逼”機制，如愈來愈多的數據共享和數據交易對數據安全和隱私保護技術提出了更高要求，為Web3.0的發展提供了良好的土壤[5]。

進一步，隨著數據量呈現幾何級數增長，數據作為一種生產要素的可能性得到重視，并通過其自身蘊含的生產力不斷提升，使得其不僅成為繼土地、勞動、技術、資本后的一種新的生產要素，更因為其可能在未來的生產力發展中占據主導地位而成為所有生產要素中最重要的一種。而作為數據生產和流通的信息網絡，從理念、架構、技術上發生一次革命性的飛躍成為了必然，這是Web3.0產生和發展的內生動力源泉。簡言之，Web3.0是“數據要素在所有生產中發揮資源主導性配置作用的基礎環境和重要場所”[6]。

1 時空編碼技術

1.1 時空編碼技術的概念

時空編碼指的是將數據按照時間和空間維度進行“唯一性”編碼，與現有編碼技術相結合，在保證數據完整性基礎上，通過編碼實現數據特征的最大化呈現。

從本質來看，時空編碼是在已有編碼技術基礎上的升級和迭代，通過將時間、空間信息寫入編碼，能準確表達信息主體在時間和空間維度的確定性，由此將編碼技術提升到能全面表達信息主體“全維度”特征的層次，極大地拓展了編碼技術的使用范圍。

1.2 時空編碼技術提出的背景

傳統編碼技術不能有效傳遞信息主體時間序列主要特征。綜合來看，傳統編碼技術側重時間序列面板數據的表達和傳遞，能基于某一時點對信息主體的狀態進行清晰表達，但一旦信息主體動態特征明顯，且需要在編碼中體現動態特性變化時，傳統編碼技術由于碼段設置、數字位數限制等原因，會導致信息傳播效率下降。另外，信息主體由于時序變化導致的信息量增減情況，也不能在傳統編碼中得到有效表達。

傳統編碼技術中心化架構不能有效解決分布式“讀”與“存”的矛盾。傳統意義上對于類似編碼標識的管理與存儲，大多采用中心化的存儲(如品牌生產企業的賦碼規則及存儲的賦碼信息)，數據集中托管。便捷高效的中心化管理方式將帶來較高數據泄露風險。針對此類問題，將分布式技術與時空信息標識解析體系相結合，采用中心化的“發”與分布式的“讀”“存”方式解決運行效率與數據安全無法共存的問題[7]。

傳統編碼技術更新頻率較低，對動態信息的傳遞效率有限。一般來說，傳統編碼技術更側重于對某些時序信息的固定表達，如超市某一貨品上打印的條形碼，標明了產地、價格、保質期等信息，一旦生成后便不再更新，對于該貨品是否在近期列入國家重點監督清單等，往往不能表達，給消費者信息傳遞達不到“最新、最全”的標準。

1.3 時空編碼技術的基礎架構

時空編碼技術大致架構分為3部分，分別為“時間”“位置”“狀態”。

時空編碼架構中，“時間”指信息主體在該信息發生時在時間軸上的位序，直觀地表示為承載該信息的數據塊產生時間，通過將該時間點標注到編碼中，能有效表達信息主體在時間維度上的唯一性。

“位置”指信息主體在三維空間中所處的“點位”，通常用“經緯度+高度”的方法進行表達，特別是近年來隨著移動互聯網技術的發展和智能手機的普及應用，位置信息越來越成為信息主體數據的重要來源和關鍵維度[8]。

“狀態”指在具體的編碼規則中，由編碼制定者規定的信息主體多種狀態集合中的某一種或多種組合，如某個信息主體的狀態為“良好”“在線”“已完成更新”等描述。狀態的編碼規則是千變萬化的，根據不同場景、不同需要進行設定，但在某一場景中需要作出同一規定，以保證在統一語境中對信息主體進行描述。

1.4 時空編碼技術的主要特征

時空編碼技術的主要特征是將時間和空間作為數據特征的“封裝”維度，使得時空數據承載的信息能讓信息主體在時間軸上呈現“反演對稱”的特征。

如智能手機、網聯車、智能手表等在使用中產生了大量軌跡數據，這些數據代表了使用者在時間和空間中的位置變化，具有典型的時空特征。將一份數據固定在“時間”和“空間”兩個維度時，其承載的信息則對應了物理世界的唯一性，這種唯一性在時間軸上看，更具有不可替代性，而這成為時空編碼技術最明顯的特征，具有了最明顯的技術優勢，即“時間反演對稱性”。

2 Web3.0

Web3.0的概念最早由以太坊的聯合創始人Gavin Wood于2014年4月17日在 其博客“Insights into a Modern World”提出。構成Web3.0的關鍵組件包括：靜態內容發布、動態信息、免信任交易和集成的用戶界面。

開源是Web3.0最大的特征，Web3.0本質在于其開放的架構及技術體系，由此在技術、數據、模型、算法、應用等層面均形成一個具有極大包容性的生態，摒棄寡頭博弈時代的互聯網惡性競爭環境和極少數互聯網巨頭留存的現實惡果，鼓勵更多的開發者、個人、企業、政府參與到Web3.0的建設和使用中，鼓勵“我為人人、人人為我”理念的踐行。Web3.0定義的特征主要來自“所有權”，如一份數字資產，從構思、設計、創作、出品、交易、贖回等各個環節均在Web3.0中呈現獨一無二的存在，其權屬關系不僅清晰可溯源，且通過分布式賬本能實現“自證及他證”，極大地減少了Web1.0和Web2.0中存在的摩擦成本。

3 時空編碼與Web3.0結合的可行性分析

3.1 二者在分布式數據共享中可有效結合

時空編碼技術能方便地為需要傳輸的數據提供摘要信息，既能傳遞數據價值信息，又能避免數據泄露和濫用情況發生，這為Web3.0中大量進行的分布式數據共享提供了便利。在此基礎上，Web3.0建設者和用戶將通過“共議式協議”共同開發公鑰系統，以及“點對點傳輸”的“封閉式兩點結算”協議密碼。

在Web3.0中，時空編碼的流程由時空數據提供方發起，選擇程式化固定模板即可，模板可提供自動化匹配的數字孿生功能，保證在上傳模板中，除時空信息摘要信息外，還包括時空數據提供方的數字身份標識。

3.2 時空編碼能進行有效的數字身份管理

時空編碼技術由其“唯一性”導致的“確定性”，使得應用在Web3.0數字身份管理時更為便捷有效。

數字孿生具有標識對象的功能，并通過數字化身份授予，使得對象識別過程簡單化、精準化、流程化、標準化。時空編碼技術與數字孿生相結合，使得Web3.0中每一筆時空數據都具有唯一數字標識。作為時空信息的接收方，如數據分析者或分析結果使用者，基于時空信息唯一的數字身份，也能方便地表達出時空信息的各種屬性含義，具有便捷、全面、準確的優勢[9]。

3.3 時空編碼可用于Web3.0空間信息全生命周期管理

空間信息編碼的全生命周期管理的目的，是實現“靜態唯一標識+動態數據表達”的編碼規則，最終達到識別空間信息種類、空間數據權屬關系、編碼指向標的的狀態及其他關鍵信息的目的[10-11]。整個時空編碼的過程已全面覆蓋時空數據全生命周期的變動過程，為時空數據的后期管理和資產化提供統一系統標識編碼，也為未來數據流通提供建設基礎和可拓展性。

4 時空編碼技術在Web3.0數字金融中的應用

4.1 基于時空編碼的金融流量分發和反欺詐系統

流量分發的實質是平臺類公司通過流量獲取、流量導入、流量精準推送，完成將流量產生主體(人或者機構)的需求或者產品匹配到響應這些需求或者產品的機構(人或者機構)。現有流量分發系統，不同平臺之間往往并沒有數據共享機制，因此同一用戶可以在不同平臺之間就一個需求進行申請[12]。以互聯網金融來說，“多頭借貸”問題一直是困擾行業發展的一個頑疾。在Web3.0中，采取時空編碼技術，通過統一公私鑰的方法，一個用戶只能通過時空編碼對應一組公私鑰，在不同平臺和機構之間都能看到該公鑰對應的借貸信息，有助于機構響應需求時預知風險，有效杜絕“多頭借貸”。

如圖1所示，如果用U代表用戶，P代表平臺，O代表機構，系統整體架構可表示為：通過區塊鏈技術將流量層(用戶)、分發層(平臺)、響應層(機構)構造為一個聯盟鏈系統。用戶可以與多個平臺進行交互，在每個平臺中產生生態行為，但進入本系統的用戶，只需要在任何一個平臺中注冊一次即可；平臺作為分發層的操作者，在不同平臺之間，可以有流量的交互；機構作為響應層，可以對平臺導流過來的用戶需求進行響應，但與平臺不是一一對應的關系，往往可以是多主體之間的交互過程。

圖1 Web3.0流量分發示意圖

從此意義上講，Web3.0的流量分發更為有效且便捷，且基于唯一性時空編碼技術支撐交易規模和交易量的TOKEN支付機制，大大增加了機構宣傳虛假交易的成本，即使機構和用戶存在“合謀”，也會由于成本過高而大大降低虛假交易的可能性，可提升流量分發系統的運營效果。

如圖2所示，Web2.0時代的網絡水軍和羊毛黨(圖2中稱為“機構”)的共同特征是某個時段內對網絡進行大量集中訪問，通過控制多個ID來達到網絡阻塞或不當獲利的目的。而在Web3.0中(圖2中“平臺”即為Web3.0提供公眾服務的互聯網平臺)，時空編碼的唯一性公鑰只能支持一個實際ID，且通過用戶支付GAS的方式提升信息推送成本，從而防止網絡攻擊或“薅羊毛”問題發生，提升了系統的整體安全性水平。

圖2 增加機構瀏覽成本的支付機制

4.2 基于時空編碼技術的Web3.0金融風控系統

在Web3.0中，依托時空編碼技術，可與現有的數字征信技術相結合，在金融風控技術和系統層面有所創新，如通過時空編碼技術記錄Web3.0中金融風險信息傳播路徑，金融風險的獲得者(如某項金融交易的買方)依據傳播路徑給每位積極參與傳播的提供者以獎勵，可以讓Web3.0金融市場參與者有興趣參與到金融風控過程，該信息的獲得者能得到充分、及時的信息提示，以更好地規避風險[13]。

具體做法是：風險信息提供者瀏覽某個金融交易信息，及該筆金融交易對應的交易標的的時空編碼源鏈接；獲得者生成傳播路徑的三元組：〈時空編碼源鏈接，獲得者賬戶，希望得到的信息〉，并使用私鑰對傳播路徑進行簽名；提供者瀏覽時空編碼源鏈接內容后在時空編碼源鏈接中寫入風險信息，同時生成瀏覽記錄五元組：〈〈時空編碼源鏈接，獲得者賬戶，金融風險信息，提供者賬戶〉，提供者簽名〉；獲得者生成獲取到該信息記錄的六元組：〈〈時空編碼源鏈接，獲得者賬戶，金融風險信息，提供者賬戶〉，提供者簽名，獲得提供者簽名〉；將上述生成的記錄廣播到區塊鏈網絡，區塊鏈的“礦工”依據共識算法將記錄錄入區塊；智能合約自動從金融風險信息獲得的賬戶內扣除預設數量的TOKEN(即可作為支付媒介的“幣”)，按比例分配給傳播路徑上的每位提供者，獎勵通過智能合約公開、公正地分配給每位參與傳播的匿名賬戶，匿名賬戶中的獎勵只有通過該賬戶對應的密鑰才能獲得。據此，該傳播過程既滿足了提供者的隱私需求，又實現了對傳播提供者的獎勵[14-15]，如圖3所示。

圖3 Web3.0數字金融風險信息傳播流程圖

4.3 結合“大眾點評”的Web3.0數字金融業務監管系統

金融機構業務合規性監管一直是金融市場中的重要領域[13，16]。由于涉及到非系統性風險與系統性風險處理，金融機構業務合規性監管有時會變得復雜而難以實施，特別是針對金融創新中的業務合規性監管措施，往往有“時滯效應”，導致金融機構風險累積，向系統性風險傳染的可能性增大[17]。在Web3.0時代，監管機構可以通過時空編碼技術等網絡化手段達到以前很難實現的目標，并提升監管效率和水平。分別以S、O、M、P代表監管機構、大眾、金融機構、專家，監管信息流程如圖4所示。

圖4 監管信息Web3.0中傳播流程圖

通過時空編碼技術，在Web3.0金融交易中可通過聯盟鏈將交易標的如數字資產(“前手”的描述+資產描述)相關信息寫入到時空編碼中，包括前手(即上一個資產持有人，或者原始的資產創設人)的時空信息特征、資產特征(以時空編碼表達的動態信息，涉及數字資產的屬性變動、價值變更、價格波動等)也寫入編碼，并通過中間件傳遞到公有鏈系統中，向全網廣播征集關于該資產交易預期的信息，獲得公有鏈中大眾對該資產交易是否符合監管要求的意見——“大眾預言”，參與評價的“大眾”可以獲得積分等獎勵。

5 結論

時空編碼技術將信息主體的時間屬性、位置屬性、狀態屬性結合為一段字符，能有效地表達信息主體的全維度動態特征，在Web3.0分布式數據共享、數字身份管理、信息全生命周期管理等技術環節中占有基礎地位，能成為Web3.0的關鍵支撐技術之一，特別是在Web3.0數字金融的平臺流量分發、金融風險控制、金融監管等場景中發揮重要作用。隨著時空編碼技術的進一步發展以及Web3.0建設進程的加快，二者有可能在技術領域和場景層面形成更多有效的結合與應用。