區塊鏈構建智慧城市運轉新核心——火幣區塊鏈產業應用系列報告之六

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【火幣研究院】袁煜明,李宗赫,趙文琦

【和君產城發展事業部】彭銳,黨曉剛,秦慧娟

自2009年IBM提出“智慧城市”的概念後,全球眾多國家和地區啟動了智慧城市建設。在2018年,全球已啟動或在建的智慧城市達1000多個,中國以500個試點城市居於首位。智慧城市利用新興技術不斷重塑城市,不僅能提高市民的生活水平和質量,同時也能提升城市公共管理的執行效率和服務水平。現代化技術的發展帶來了人民對更高生活水平的迫切希望,也催促著智慧城市落地的步伐愈發加快。

但其發展過程中也面臨了諸多痛點,包括公共基礎資訊設施建設不夠完善,造成各方協同水平較低;資料孤島現象普遍,各部門資料難以共享;資料安全仍有隱患,系統難以平穩執行;資訊和規則不夠透明,運營成本較高。

而區塊鏈與生俱來的特性,能幫助智慧城市建設掃除奔跑路上的障礙,開啟新的建設正規化。區塊鏈分散式的資料儲存方式,降低中心化資料儲存帶來的影響,彌補資訊基礎設施不完善帶來的缺陷。同時也能打破資料孤島,助力各方資料共享。區塊鏈的不可更改和可追溯的特效能防止資料篡改,幫助系統平穩執行,讓資訊更加公開可靠,提升協作效率。而智慧合約機制也能讓規則更加透明,降低運營成本。從各個方面,為智慧城市的落地帶來了突破點。

在智慧城市的高樓林立中,車水馬龍中,燈影幢幢中,越來越多地出現了區塊鏈的身影。智慧醫療,區塊鏈加強供應鏈的監管力度和透明度、推動資料共享、保護資料隱私、提升保險透明度與理賠效率;智慧交通,區塊鏈促進共享汽車使用者上鍊、助力交通運輸網路最佳化、推進節能減排;智慧能源,區塊鏈協助建設智慧裝置與智慧代理、加大能源利用率,提高能源資料的安全性,乃至智慧政務、智慧旅遊、智慧教育、智慧環保,不一而足。本報告將從智慧醫療、智慧交通、智慧能源等三個智慧城市的代表性行業深挖痛點,分析區塊鏈的賦能抓手,並透過九個實際應用案例探討區塊鏈與智慧城市的結合。

將視線從“行業”轉移到“城市”,有一些城市已經在“區塊鏈+智慧城市”建設上領先一步,成為區塊鏈智慧城市。本報告也將以現階段世界上蓬勃發展的區塊鏈智慧城市,中國雄安、中國杭州、韓國首爾和瑞士楚格等四個城市為例,以小窺大進一步介紹區塊鏈助力智慧城市發展的落地現狀。

最後,城市的發展離不開基礎設施的建設,新基建浪潮下,區塊鏈與5G、人工智慧、工業網際網路、物聯網等技術互為助力,推進建設產城融合的智慧城市。在未來,區塊鏈仍將與其他技術進一步深度結合尋求突破,推動智慧城市加速度向前。

一、智慧城市發展概況

智慧城市的概念最早源於IBM提出的“智慧地球”理念。2008年11月,IBM在美國紐約釋出的《智慧地球:下一代領導人議程》主題報告中首次提出了“智慧地球”,即把網際網路、物聯網、雲端計算等新一代資訊科技充分運用在各行各業之中。

在此基礎上,2009年IBM進一步提出“智慧城市”概念,並在全球進行大力宣傳推廣,希望透過“智慧城市”建設助力世界各個城市通向繁榮和可持續發展。由此“智慧城市”概念正式誕生,同時隨著創新性技術的發展,賦能智慧城市的新一代技術從最初的網際網路、物聯網和雲端計算,拓展到了區塊鏈、人工智慧、大資料、物聯網、雲端計算和5G。

1.1 什麼是智慧城市

智慧城市,是指以城市的生命體屬性為基本視角,運用區塊鏈、人工智慧、大資料、物聯網、雲端計算等新一代技術手段,一方面提高市民生活水平和質量,另一方面提升城市公共管理的執行效率和服務水平,從而能夠實現科學和可持續發展的資訊化城市形態。

因此,智慧城市涉及到人們在城市生產和生活的方方面面,覆蓋智慧政務、智慧交通、智慧醫療、智慧教育、智慧環保、智慧住房、智慧能源和智慧物流等多維度、多層次、多領域的應用場景。

作為城市發展形態的一種新的智慧升級,智慧城市主要有透徹感知、深度整合、互聯互通、創新應用等四大特點:

第一,透徹感知是指可以隨時隨地感知、測量、捕獲和傳遞城市資訊;第二,深度整合是指透過推進電信網、廣播電視網、網際網路的“三網”融合,以及物聯網、衛星感測網、基於雲端計算平臺的多源異構資料的整合、融合與同化,形成具有高度整合性的資訊基礎設施;第三,互聯互通是指個人、企業、政府等資訊和資料進行連線、互動和共享;第四,創新應用是指以較低的成本和較高的效率,滿足人們的不同層次需求的智慧化服務。

智慧城市並不是某種發展的終局,而是一個個新興技術持續重塑城市的過程。智慧城市在最初被提出來時,被寄以厚望的核心技術主要為網際網路、物聯網和雲端計算,但是隨著新興技術的誕生和發展,當今賦能智慧城市的核心技術拓展到了:區塊鏈、人工智慧、大資料、物聯網、雲端計算和5G等技術。

智慧城市被提出來,是為了助力解決當今越發嚴重的城市問題。一方面,隨著全球城市化的推進,人口膨脹、環境汙染、交通擁堵、資訊保安等“城市病”越發嚴重,更嚴峻的是根據由聯合國釋出的《2018年世界城鎮化展望》顯示,目前世界上有55%的人口居住在城市地區,到2050年這一比例預計將增加到68%,這讓解決城市問題成為了當務之急;另一方面,因為各國政府的重視和新興技術的發展,使得為解決“城市病”提供了充分的可能性。在此背景之下,智慧城市的建設活動在全世界蓬勃開展。

從實踐結果來看,智慧城市也確實有助於緩解城市問題。根據麥肯錫全球研究院在2018年評估的資料,智慧城市應用可將死亡率降低8-10%,應急響應時間縮短20-35%,平均通勤時間縮短15-20%,疾病負擔降低8-15%,溫室氣體排放減少10-15%等等,真正意義上可幫助社會在各方各面取得進步和持續發展。

1.2智慧城市發展現狀

1.2.1 世界智慧城市概況

根據2018年德勤釋出的《超級智慧城市》報告,目前全球已啟動或在建的智慧城市達1000多個,擁有10個以上啟動或在建智慧城市的國家或地區分別是:中國、美國、歐洲、印度。其中,從在建設數量來看,中國以500個試點城市居於首位,緊隨其後的是歐洲(90個)、美國(40個)和印度(30個)。

自2009年智慧城市概念誕生以來,世界各國政府積極佈局,先後頒佈了相關政策以扶持智慧城市的發展。其中,美國在2009年頒佈《經濟復甦計劃》,計劃投資110億美元來建設可安裝各種控制裝置的新一代智慧電網,投資34億美元用於資助智慧電網技術開發;日本在2009年7月制定推出至2015年的中長期資訊科技發展戰略“i-Japan(智慧日本)戰略2015”,以大力發展電子政府和電子地方自治體,推動醫療、健康和教育的電子化;歐盟則在2010年頒佈的《歐洲2020戰略》提出三項重點任務,即智慧型增長、可持續增長和包容性增長。

從市場規模來看,根據2019年1月全球第二大市場研究機構MarketsandMarkets的報告,2018年全球智慧城市市場規模為3080億美元,預計到2023年這一數字將增長為7172億美元。預測2018年-2023年內的年複合增長率會達到18.4%,投資金額保持高速增長。

1.2.2 中國智慧城市概況

中國跟智慧城市最早產生關聯,是在2009年8月IBM出於商業拓展目的釋出的《智慧城市在中國》的報告,隨後IBM進軍中國並與多個省份簽署協議共建智慧城市。從中央層面首次正式提出“智慧城市”的概念,則是在2012年《國務院關於印發工業轉型升級規劃(2011-2015)的通知》,並明確了智慧城市的應用領域,緊接著2013年住建部發布了首批90個國家智慧城市試點名單。

根據2018年德勤釋出的《超級智慧城市》報告資料,中國現在有500個啟動或在建的試點智慧城市,並已形成了數個大型智慧城市群。從省份來看,山東以30個試點智慧城市居於首位,緊隨其後的分別是江蘇(28個)、湖南(26個)、浙江(19個)和安徽(16個)。

此外,2016年3月國家發改委頒佈的“十三五”規劃綱要中明確提出,“十三五”中國將支援綠色城市、智慧城市、森林城市建設和城際基礎設施互聯互通。隨後,北京、上海、廣州、深圳等各地政府紛紛在各自的“十三五”規劃裡也把智慧城市列為重點建設目標,加快了智慧城市規劃佈局。

1.3智慧城市發展面臨痛點

智慧城市自誕生到現在,依靠著物聯網、雲端計算、大資料、人工智慧等新興技術,再加上世界各國政府的政策和資金支援,確實取得了長足的發展。但是,在建設過程中存在著顯而易見的痛點,它們分別是:協同水平較低、資料共享不足、資料遭受威脅、運營成本較高等四個方面。

1.3.1 基礎資訊設施建設不夠完善,造成各方協同水平較低

一個萬物互聯、實時互動的智慧城市,需要能承受數以億計的感測終端的城市資訊基礎設施。這要求做到實時的資訊傳輸、統一的資訊傳輸標準、承受巨量資料的資訊統籌和分發平臺,只有這樣才能讓政府、企業、個人,或者是部門和部門之間做到高效協同合作。

但是,從現階段情況來看效果不理想,典型特徵為:資料傳輸不夠及時、裝置間資訊相容性較差、資訊蒐集分發平臺因無法容納巨量資料而短時崩潰等等。例如,城市的能源使用具有時間性和季節性,也就是在一天的不同時間段和全年的不同季節,一個城市內不同區域所使用的能源數量不一樣。所以,能源提供部門要儘可能根據實際情況,靈活而實時地調整對城市各個區域的能源輸送。但是,現在做不到全城市資料的實時傳輸是因為,一是會對資訊傳輸速度有極高的要求,現在的4G網路還無法滿足;二是持續不斷的巨量資料儲存,容易造成中心化資料儲存平臺的癱瘓。這樣導致的結果是,不僅讓城市內、城市間的電力運營排程效率較低,而且遲遲無法有效提高電力公司與民電供電交易管理部門之間的協同水平。

1.3.2 資料孤島現象普遍,各部門資料難以共享

智慧城市的建設依賴於在城市運轉過程中所產生的海量資料。現階段,這個海量資料主要由政府部門和少數大企業所掌握。海量資料透過大資料和雲端計算等技術的統計和加工,再由藉助人工智慧的分析和規劃,才能最終透過並形成物聯網,更好地滿足人們的需求和提升公共服務水平。

但是,這裡存在的問題在於資料不夠完整和準確,因為現階段資料孤島現象仍然較為普遍。造成這種現象主要是兩個原因,一是不同部門之間資訊管理存在層級分割和地區分割,無法跨地區、跨級別進行資訊共享;二是各部門和各機構之間,因為擔心敏感資料洩露和資訊隱私等方面的憂慮,即便有能力共享也不會選擇。三是資料的儲存方式和呼叫方式沒有形成統一的規範,即便參與方都有意願共享也難以達成。例如,在醫療、教育、食品安全等公共服務和人口管理方面,因為政府資訊管理中的層級和地區分割及資料形式不一,使得跨區跨級的資訊共享建設成為難點問題。

1.3.3 資料安全仍有隱患,系統難以平穩執行

智慧城市建設中,除了存在資料共享困難問題之外,還有資料安全問題。隱患主要體現在兩個方面:第一,資料儲存平臺的本身缺陷。城市發展過程中,大量資料透過雲端計算高度集中在雲平臺上,或者相關單位出於保密考慮將資料儲存在本地,一旦雲平臺或本地技術平臺出故障或受到攻擊,將造成嚴重的資料丟失甚至應用系統崩潰,這些高度集中的海量資訊一旦被加以不良地利用,勢必對城市乃至國家資訊保安構成嚴重威脅;第二,海量資料讓作惡勢力鋌而走險。因為資料的高度集中,為作惡提供了足夠動力,那些有許可權的內部人士主動或被動地出於利益,能夠偷偷篡改或向外界洩露資料,同樣會造成對整個系統和城市安全的危害。

1.3.4資訊和規則不夠透明,造成運營成本較高

智慧城市若想要提升協同能力,前提條件是協同方之間相互信任。如果協同合作的前提是信任,那麼信任的基礎則是透明。當今智慧城市建設面臨的一大問題是資訊和規則不夠透明,各方之間無法做到快速簡單地相互信任,若想保證雙方信用,則必須要經過繁瑣冗長的程式,付出很高的人工、時間和金錢等運營成本。

以貨運物流為例,當今貨運物流中的貨主、司機、物流、收貨方等各個參與方,雖然因為利益大體的一致性,透過簽訂合同來保證信用。但是,也經常會出現某一方違約的情況,更嚴重的是違約之後因資訊不夠透明而無法做到精確問責。例如,當收貨方收到一份快遞開啟包裹後發現物品丟失,那麼貨主、司機、物流等各個環節中的人都會有作惡的可能性,但是你難以做到精確問責,因為即便每個環節都有資料登記,但是這個資料很容易被篡改。

二、區塊鏈如何賦能智慧城市

如果把智慧城市比作一個人,那麼物聯網就是人類的神經系統,大資料是人體內的五臟六腑、面板以及器官,雲端計算相當於人體的脊樑,人工智慧則是人的大腦和神經末銷系統。有了大腦、神經系統、脊樑、五臟六腑、面板和器官,一個人就可以活動了。但是,這時候這個人各方面的能力還不夠突出,這時候就需要區塊鏈了。區塊鏈技術,可以從DNA層面提升人的大腦反應速度、骨骼健壯程度、四肢操控靈活性,讓這個人充滿活力,更加健康。

區塊鏈對智慧城市的賦能,主要是圍繞最為核心的“資料”的可用、可享、可信問題,來解決智慧城市建設中的重要痛點。那為什麼說“資料”是智慧城市建設中最為核心的部分?

根據《中國智慧城市標準化白皮書》,智慧城市的總體架構可分為:物聯感知層、網路通訊層、資料及服務支撐層、智慧應用層等四個方面。其中,資料及服務支撐層是智慧城市的核心功能,因為其他的系統層次和應用,都離不開海量資料的蒐集、分析、共享和使用。城市各個系統的執行產生了大量資料,這些海量資料構成了智慧城市的“血液和養料”,是城市“智慧思考”的基礎。

智慧城市發展現階段主要面臨:協同水平較低、資料共享不足、資料遭受威脅、運營成本較高等四個方面的痛點,這些都與資料的儲存、傳輸、共享和使用相關,本質上也就是“如何保證資料賬本安全可信”的問題。

區塊鏈技術本質上是一個分散式賬本,透過其不可篡改、去中介化、可追溯等特點,能夠讓資料賬本安全可信,有助於智慧城市建設降低成本、增加協同和提高效率。智慧城市的各項數字化平臺在區塊鏈技術的改造之下,基礎功能和應用可以得到大幅度擴充套件。

區塊鏈賦能智慧城市的作用,也受到了國家的認可。2019年10月24日,中共中央總書記習近平在中央政治局第十八次集體學習時強調,要把區塊鏈作為核心技術自主創新重要突破口,加快推動區塊鏈技術和產業創新發展。其中,指明要推動區塊鏈底層技術服務和新型智慧城市建設相結合,探索在資訊基礎設施、智慧交通、能源電力等領域的推廣應用,提升城市管理的智慧化、精準化水平。有了政策上的明確支援,這讓區塊鏈在中國智慧城市建設中,開始發揮越來越重要的作用。

2.1分散式資料儲存,加強資訊傳輸能力,提高協同水平

智慧城市建設中一大顯著問題是,基礎資訊設施建設不夠完善。主要表現為:資料傳輸不夠及時、裝置間資訊相容性較差、資訊蒐集分發平臺因無法容納巨量資料而短時崩潰等等。其中,資料傳輸速度可以用5G技術來解決,裝置間資訊相容性較差的問題則需要不斷完善統一標準。

區塊鏈主要解決資訊蒐集分發平臺因無法容納巨量資料而短時崩潰的問題。智慧城市面臨這個問題,主要是因為城市活動所產生的資料量過於龐大,一箇中心化的資料伺服器很難承實時生產的海量資料的接收、處理與分發。區塊鏈本質上是一個去中介化的分散式資料庫,單從資料的角度來看,區塊鏈由所有參與者共同記錄(而不是中心化機構單獨記錄)資訊、由所有參與記錄的節點共同儲存(而不是儲存在中心化機構中)並且不可隨意篡改。在這個區塊鏈資料庫中,每個使用者節點都擁有整個資料庫的完整複製。同時因為區塊鏈的開放性特點,每個節點都可在一定條件前提下,隨時加入和退出資料系統,對龐大的資料庫也可根據需求選擇性下載。所以,區塊鏈賦能城市資訊基礎建設,體現在兩個方面:一是透過分散式資料儲存,可做到資料共享;二是區塊鏈結合雲端計算平臺,可把大部分資訊傳輸,轉變為可選擇的分散式資料儲存和下載,大大減少某一中心化伺服器的壓力。資料安全且可共享,同時資訊傳輸能力的提高,會讓整個智慧城市的協同合作水平提高。而這將有利於加強智慧城市透徹感知的特點,即提升隨時隨地感知、測量、捕獲和傳遞城市資訊的能力。

2.2打破資料孤島,助力各方資料共享

智慧城市現階段面臨的資料孤島問題,主要有三點:一是不同部門之間資訊管理存在層級分割和地區分割,無法跨地區、跨級別進行資訊共享;二是各部門和各機構之間,因為擔心敏感資料和隱私等重要資訊洩露,即便有能力選擇共享也不會選擇。三是資料的儲存方式和呼叫方式沒有形成統一的規範,即便參與方都有意願共享也難以達成。

區塊鏈可有效解決的資料孤島問題。首先,透過去中介化、開放自治的特徵,使得資訊公開透明地傳遞給所有參與者。其次,因為各部門協同可採用聯盟鏈,因此對於一些敏感資訊,可對不同相關方的私鑰和公鑰進行分級設定,這樣既能高效同步必要資訊,也能保證敏感資訊的安全。最後,一旦參與方達成資料互通的共識,在使用區塊鏈的分散式資料儲存時,互相呼叫的參與方可透過合理的頂層涉及資料格式規範,使得資料難於分享的問題得到解決。

2.3防止資料篡改,幫助系統平穩執行

智慧城市的資料安全問題,主要體現在兩點:一是雲平臺如果被攻擊,大量資料會被丟失和篡改;二是因為資料的高度集中,為作惡勢力提供了足夠動力。

因為區塊鏈是分散式資料庫,由於沒有中心機構而是由多方共同記賬,資料篡改者需要攻破大多數人的儲存才能實現篡改,大大提升了篡改成本從加強了對資料的防篡改。另外,區塊鏈中節點的關鍵身份資訊以私鑰形式存在,用於賬戶的登入和交易過程中的簽名確認。私鑰只有資訊擁有者才知道,就算其他資訊被洩露出去,只要私鑰沒有洩露,這些資訊無法被讀取,從而失去利用價值。因此,使用了區塊鏈的資料系統,即便某一個資料平臺遭受了駭客攻擊,甚至被篡改資料,但是因為有無數個分散式資料庫的存在,不僅資料庫不會丟失,而且篡改也無法生效。所以,整個智慧城市系統將會更加平穩執行。

2.4資訊更加公開可靠,讓交易高效便捷

智慧城市資訊不夠透明的問題,主要體現在各方之間無法做到快速簡單地相互信任,若想得知雙方的真實資訊,則必須要經過大量的審查、驗證和公證,耗時耗力耗資金。

區塊鏈可透過其不可篡改、公開透明和可追溯等特點來助力解決這個問題。一旦把各類資訊儲存在區塊鏈網路上並進行存證,會在三方面保證資訊的公開可靠:首先,依靠區塊鏈的不可篡改特性,資訊在審查後上鏈就難以篡改,這讓相關方可對上鍊資訊放心信任;其次,依靠區塊鏈的公開透明性,資訊相關方都可對資訊進行公開查詢;最後,依靠區塊鏈的可追溯性,使得一系列資訊的變更歷史都可被追溯檢視。例如,租房行業在保證房源資訊真實、可公開查詢、追溯歷史資訊等方面有強烈需求,區塊鏈可透過上述技術特點,使得房屋資訊更加公開可靠,讓租房交易更加高效便捷。而這有利於加強智慧城市互聯互通,也就是讓個人、企業、政府等的資訊和資料實現更暢通地連線、互動和共享。

2.5智慧合約讓規則更加透明,降低運營成本

智慧城市的一大特點是“創新應用”,創新應用是指以較低的成本和較高的效率,滿足人們生產和生活的不同層次需求的智慧化服務。這要求在生產和生活的各方協作中,減少不必要的冗雜程式,更多的實現自動化執行,從而降低運營成本。

區塊鏈可透過智慧合約來解決這個問題。智慧合約是一種基於程式碼的“可自動執行合同”,並且一旦執行無法人為干預。因此,合作雙方就某一件事情定好規則,透過上鍊執行智慧合約後,就不需要擔心在以往執行過程中對方出爾反爾。例如,物流對賬是物流場景中最常見的場景之一,在一個物流的運轉過程中會涉及到多方的資料共享和同步。但是,以往企業與物流承銷商進行的資料結算,因為信任問題,和涉及到很多人工稽覈的過程,容易造成結算週期長和對賬成本高的問題。區塊鏈透過智慧合約在賬單出來後可自動結算,從而大大提高對賬和結算效率。同時,由於儲存在區塊鏈中的資訊,需要持有私鑰才能檢視,因此資料的安全及隱私問題得到了保障。所以,區塊鏈透過智慧合約,可以使智慧城市建設,規則更加透明,運營成本進一步降低。而這有利於加強智慧城市創新應用的特點,即以更低的成本和更高的效率,來滿足人們在生產和生活中的智慧化服務需求。

三、案例分析

智慧城市涉及到人們在城市生產和生活的方方面面,區塊鏈對智慧城市的賦能主要體現在:提高協同水平、增加資料共享、保護資料安全、提升交易效率和降低運營成本。接下來將會在智慧醫療、智慧交通、智慧能源等三個智慧城市代表性領域,舉相關代表性案例來具體說明區塊鏈如何賦能智慧城市。

3.1智慧醫療

全球醫療健康產業正在不斷跨界融合人工智慧、物聯網、大資料、5G 、區塊鏈技術等高科技,使醫療服務大步走向真正意義的智慧化,也迎來了前所未有的發展契機。隨著全球人口老齡化的不斷加劇和醫療資源的日益緊張,各國政府和民眾都越來越重視智慧醫療產業,推動著相關智慧醫療政策的落地與改革。尤其此次新冠肺炎在全球的爆發,人們對於智慧醫療的需求愈加旺盛。全球智慧醫療市場在移動醫療、遠端醫療等醫療新模式的帶動下,處於穩步發展階段。

3.1.1 行業現狀

根據5G時代智慧醫療健康白皮書顯示,全球智慧醫療市場主要集中在美國、歐洲、日本和中國,而產品生產主要集中在美國、歐洲和日本。

美國是全球最大的智慧醫療市場和頭號智慧醫療強國,目前,美國智慧醫療市場約佔據全球市場份額的 80%,同時全球40%以上的智慧醫療裝置都產自美國。

歐洲智慧醫療市場由於老齡化社會、大批計劃外移民湧入和醫療裝置更新的需要,市場交易旺盛,發展前景廣闊。其中德國智慧醫療產業規模僅次於美國,是歐洲最大的醫療裝置生產國和出口國。

日本智慧醫療市場是次於歐洲的第三大智慧醫療消費市場,在日本智慧醫療市場上,西方發達國家尤其是美國的智慧醫療產品佔有很大比例。日本已進入高度老齡化社會,60歲以上老人佔該國總人口的比例已達20.5%,與老年疾病有關的智慧醫療產品,包括心臟起搏器、人造心臟瓣膜、血管支架、胰島素泵、人工關節等植入性產品需求極為旺盛。同時,近年來陷入虧損的日本電子業巨頭紛紛轉型智慧醫療產業,將進一步促進日本智慧醫療產業的發展。

我國人口占世界人口的22%,但醫療衛生資源僅佔世界的2%,醫療服務供給不足。我國的醫療資源近80%集中在城鎮,醫療資源不平衡,農村醫療衛生資源嚴重不足,裝置少、服務能力低,部分偏遠地區缺醫少藥的現狀仍存在。同時,根據弗若斯特沙利文資料,2018年我國大健康產業規模達11萬億元,為2013年6萬億元的1.8倍,2013-2018年複合增長率達12.7%。弗若斯特沙利文預計2019年我國大健康市場總規模將達到12萬億以上,並於2022年增長至17 萬億元,行業發展空間巨大。

智慧在醫療行業,大的市場前景也伴隨著大的落地挑戰,在諸如醫療供應鏈監管、醫療資料共享與安全、醫療保險等領域都存在著亟待解決的痛點。

供應鏈的監管不嚴與不透明

在醫藥供應鏈環節中,問題藥品、假藥的問題頻繁出現,進貨手續也存在作假的可能,特別是小藥品、小診所,無法百分之百的保證進貨渠道完全真實可靠。世界衛生組織表示,在中低收入國家,偽劣假藥交易市場價值高達300億美元,許多偽劣假藥可能含有有害化學物質,或者是沒有任何有效藥物成分。之前的每年醫藥行業因為假藥和患者安全問題造成的損失高達2000億美元,到今年全球疫情下多個國家封城隔離,藥物的供應鏈受到嚴重影響,可能面臨的不合格藥品以及偽造藥品的大爆發,對於醫藥用品的需求大幅度提升,對藥品供應鏈的全程監管是必要和意義重大的,醫藥監管尤其是醫療供應鏈管理已經刻不容緩。

除了問題藥品與假藥外,在藥品招標採購環節中,存在集中招標採購侷限性。醫療機構的壟斷地位導致了不平等、不公正的購銷關係。醫療機構對醫藥企業來說是買方,對患者來說是賣方,藥品招標機構強化了醫療機構作為買方的壟斷地位。藥品集中招標採購實施18年來,形成了以用藥目錄、招標目錄、招標規則、配送商遴選等為勾兌標的,從國家有關部委、省級主管部門到地市級主管部門直至縣級主管部門,一個冗長的雁過拔毛的招標利益鏈。對於投標的藥品生產企業而言,低價中標的藥品,由於沒有給醫生回扣的空間,藥品就不可能有銷量;如果高價中標,給醫生的回扣空間大,藥品銷量就會暴漲。藥品集中招標採購決定了企業的命運,每一次招標對於藥廠而言都是生死大戰,為謀求高價中標,為後續回扣預留足夠的空間。根據有關統計,現公立醫療機構藥品年採購額超過1萬億,攻關招標機構的費用達300億。其實採購招標的問題根源就來自於投標和招標程式缺乏透明度,腐敗問題嚴重。

醫療資料共享與安全問題

雖然我國在健康醫療大資料的建設中投入了大量的人力、物力,醫院的一部分資料也建設投入使用,如患者的體徵、檢查、檢驗、診斷、用料、支付。但是,醫療資訊不通暢的問題仍然存在,區域與區域、醫院與醫院之間,有些甚至是在醫院內部,資料並沒有實現開放應用。比如在去醫院看病時,醫生都要求患者去做相關的所有檢查,然而這些檢查病人可能已經在其他醫院做了處理,醫院之間的孤立導致病人資訊無法同步,由此造成了巨大的人力物力的浪費,降低了患者求醫的體驗感與行業的發展效率,阻礙醫學行業的發展。

同時,在臨床醫學方面,基本不存在資料的採集和利用,患者與醫生或者製藥商家的溝通處於割裂狀態。臨床及試驗資料對於藥物的研發階段至關重要,但由於臨床資料涉及病患隱私,加上資料來源呈分散狀態,大約一半的臨床試驗資料未對外公佈,臨床醫生和管理人員在整合分析資料上面臨著重重困難,這不利於臨床醫學的進步。

還有一個問題是,儘管醫療行業有嚴格的規定來保證資料的安全和隱私,可網路安全依舊是一個很嚴重的問題。HEIMDAL公司2016年釋出的《2016年中回顧:

2016年網路安全威脅分析報告》中指出,在全球範圍內,醫療行業是該年度被勒索軟體攻擊最多的行業,其中第二季度佔比達到了88%。根據2017年IBM安全研究機構波耐蒙研究所的資料,醫療機構資料洩漏的成本增加,平均每個記錄為380美元。英國《衛報》2017年2月的調查也曾揭露,英國國家保健醫療系統(

NHS , National Health Service )丟失了高達50萬份的醫療資料。醫療資料的大規模洩漏事件層出不窮,反映了整個行業急需技術革新的現狀。

醫療健康保險問題

患者的尋診過程和有關記錄都分散在各個醫療機構,醫療保險公司與醫療機構之間資訊不對稱,導致投保人在投保、索賠、報銷過程中需要提供諸多相關證明,保險公司也需要花費大量的人力物力財力對證明材料進行稽覈,導致了整個理賠流程效率低下。更有甚者,由於患者資料分散,無法進行溯源,大量保險欺詐案件發生,嚴重損害了保險公司的利益。而一些投保人也遇到過保費不公平的事情。

3.1.2 區塊鏈賦能智慧醫療

面對上述這些問題,大力發展以大資料、區塊鏈、AI為中心的智慧醫療服務將是解決目前醫療行業痛點問題的有效方法。具體來說,區塊鏈技術的引入將主要在以下三方面推動智慧醫療的發展:

助力藥品溯源,保障藥品質量

區塊鏈分散式賬本和溯源功能可以對市面上的藥品進行溯源,從藥品原材料的獲取到藥物的生產製作、儲藏、流通銷售,都可以進行適當的監控和追蹤。消費者可以透過區塊鏈平臺看到所購買藥品的生產廠家、日期資料及流通環節等是否符合標準,也可透過區塊鏈技術配合物聯網對藥物或疫苗的貯藏溫度、出入庫時間等進行實時監控。保證藥物的真實性與質量安全,在原本GSP 及 GMP 的強有力監管基礎上,更進一步實現公開監管與追蹤,打擊假藥劣藥市場,保障各方權益。加密技術與智慧合約的應用可以使招標採購的流程合規、透明、標準,記錄整個交易過程。

加強醫療資料互通,提升共享效率

區塊鏈技術透過構建多方協同可信環境,並配合使用可信計算等密碼學技術,將有望建立安全、可靠的資料資產儲存和共享平臺,將資料所有者、資料提供方、資料使用者以及系統維護者等參與的各方聯合起來,並明確各方權責利,實現資料的高效流通和共享。實時資訊交換資訊系統可以使任何醫療記錄可以準確的被區塊鏈技術所記錄。如果同時兩個交易發生衝突,那麼交易記錄的資料是不能被記錄在賬本中的,比如患者前後去的兩家醫院給的診斷結果不一樣,那麼這種資料就不能被記錄在患者的病歷中從而說明診斷是有問題的。

同時,以區塊鏈為基礎的健康IT系統能夠解決許多技術問題,比如資料的完整性、安全性,透過加密技術可以防止資料被篡改。同時,使用者可以隨時檢視患者的歷史資料和使用者資料,免去了資料調取的麻煩。

提升醫療保險透明度,精簡理賠流程

在醫療保險領域,可以利用智慧合約If和Then的工作機制,設計自動化或者半自動化的保險產品。這種操作機制可以由資料驅動,執行和交割都是由規則自動執行。傳統的保險資訊不對稱,發生了很多保險公司被騙保或投保人被保險條款忽悠的案例,智慧合約可信度高,理賠流程由以前的中心化組織移至分散式組織,公開透明防止篡改,合約的雙方無法對保險進行干預。

精簡流程也是使用區塊鏈技術的另一個好處。由於智慧合約自動執行,並在分散式網路中儲存,因此它速度更快,成本更低,錯誤率小。自動化技術可以精簡流程,理賠中既可以使用實時資料進行驗證又可以使用布林邏輯逐步代替後端工作量。這樣可以為保險行業省下理賠,管理,法務等人工成本。

3.1.3 具體案例

阿里健康常州市“醫聯體+區塊鏈”專案

2017年8月17日,阿里健康宣佈與常州市開展“醫聯體+區塊鏈”試點專案的合作,將區塊鏈技術應用於常州市醫聯體底層技術架構體系中,預期解決長期困擾醫療機構的“資訊孤島”和資料隱私安全問題。

該方案目前已經在常州武進醫院和鄭陸鎮衛生院實施落地,將逐步推進到常州天寧區醫聯體內所有三級醫院和基層醫院,部署完善的醫療資訊網路。

阿里健康在該區塊鏈專案中設定了多道資料的安全屏障。首先,區塊鏈內的資料均經加密處理,即便資料洩露或者盜取也無法解密。其次,也約定了常州醫聯體內上下級醫院和政府管理部門的訪問和操作許可權。最後,審計單位利用區塊鏈防篡改、可追溯的技術特性,可以全方位瞭解醫療敏感資料的流轉情況。

引入阿里健康的區塊鏈的技術後,可以在醫聯體內實現醫療資料互聯互通,最佳化了醫生和患者的體驗,同時也保證了分級診療、雙向轉診的落實。透過區塊鏈網路,社羣居民能夠擁有健康資料所有權,並且透過授權,實現資料在社羣與醫院之間的流轉;醫聯體內各級醫院醫生,可以在被授權的情況下取得患者的醫療資訊,瞭解患者的過往病史及相關資訊;患者無需做重複性的檢查,減少為此付出的金錢及時間。

區塊鏈技術實現了醫院之間的資訊互聯互通,符合政府“讓資料多走路,人只走一次路”的指導方針,但這樣的技術應用,會減少患者檢查次數,相應減少醫院的收入,以及降低人事費用,可能會觸犯到相關方的利益。因此,這樣的技術應用,需要政府帶頭試點,自上而下地推行,並且需要推出新的商業模式,激勵其他醫院加入生態中,生態整體才能健康可持續地執行。

PokitDok開發醫療區塊鏈技術解決方案Dokchain

醫療健康API平臺PokitDok 與科技巨頭英特爾達成合作,共同開發醫療區塊鏈解決方案“Dokchain”。英特爾將為PokitDok提供其開源軟體Hyperledger Sawtooth作為Dokchain的底層分散式賬本,並將英特爾晶片用於區塊鏈資料處理。PokitDok的合作伙伴不僅有英特爾,還包括亞馬遜、Capital One,、Guardian和Ascension在內的40多家公司。

PokitDok為開發人員提供API介面,允許使用者搜尋PokitDok供應商目錄,為企業實現線上的商店、預訂、支付和保險等基本服務。同時,PokitDok也為如支付公司、公共衛生系統和醫療健康公司等第三方開發者提供App介面,開發者在平臺上可以便捷使用包括支付處理、保險公司資格稽覈、轉診、保險賠付、病人身份管理和供應商搜尋等功能的軟體框架。

Dokchain的醫療區塊鏈解決方案可以提供身份管理,用來驗證醫療交易的多方資訊,資訊驗證成功後,交易便會按照既定的合同自動執行。將其應用在醫療索賠方面,將會大大提高賠付效率。另外,Dokchain還可以用於醫療供應鏈的驗證,例如醫生開處方的資訊會被記錄在區塊鏈上,藥物價格將更加公開透明,這也將會在醫療用品的庫存和訂單管理上產生深遠影響。Dokchain的應用,將有

效緩解醫療行業資訊不對稱的現狀,改善各個節點的信任問題,避免醫療欺詐發生,並且有效保護患者隱私。

京東智臻鏈醫藥追溯平臺

京東數科推出基於區塊鏈的智臻鏈醫藥追溯平臺,透過該平臺提供智慧疫苗管理軟硬體解決方案,確保疫苗從生產、流通到使用等全流程的資訊透明流動,對每一隻疫苗的資料進行記錄,對其來源進行追溯,保證疫苗的品質與安全性,讓終端接種更安全,為消費者的醫藥安全保駕護航。

以具體的產品應用場景來說,京東數科與海信生物醫療冷鏈達成合作,聯合推出區塊鏈疫苗追溯解決方案產品,將其應用在各級地市的疫苗接種點。透過區塊鏈技術能夠解決當前疫苗資料人工記錄帶來的弊端,如易被篡改、資料滯後等問題,以保證疫苗監控的真實性和安全性,解決了疫苗追溯難的問題。

在傳統的疫苗流透過程中,存在著流通環節多、資訊不透明、終端庫存管理效率低、接種統計費時費力等痛點。京東數科透過區塊鏈技術打通了疫苗生產中心、冷鏈物流、疾病中心、接種站等多個環節的資訊流通,並能完成最終的接種情況、資訊反饋的即時響應。另外,將智慧冷櫃應用於終端接種站,提供疫苗出入庫、溫控預警、自動盤點、缺貨預警、追溯掃碼等管理功能。透過疫苗資訊數字化結合區塊鏈技術,為消費者提供安心安全的服務,大幅降低疫苗接種站的人工成本,並提高其工作效率。

透過該智慧疫苗追溯管理系統,消費者在接種疫苗時透過手機便可以瞭解到接種疫苗的真實流通訊息,並且能及時接收到疫苗接種的結果反饋,更加踏實放心。

除了與海信醫療冷鏈的合作,京東數科在醫藥領域的防偽追溯平臺正在逐步擴大其影響力,在2019年初與銀川網際網路醫院達成深度合作,落地區塊鏈疫苗追溯解決方案。截至目前,該方案已幫助接種站實現全部二類疫苗共14種、總量達1,089支的智慧化管理,為517名居民的827次安全接種保駕護航,疫苗接種正確率100%。

3.2智慧交通

現代化的交通運輸方式主要包括鐵路運輸、公路運輸水路運輸航空運輸管道運輸等。交通運輸發展與全球經濟和科學技術的發展密不可分。區塊鏈、人工智慧、大資料、資料科學等新興技術的發展,為智慧交通建設賦予新活力。

3.2.1 行業現狀

21世紀以來,各國政府積極助推現代化交通體系建設,尤其重視交通運輸智慧化與資訊化建設。智慧交通、數字化資訊的發展成功賦能集約化交通體系的構建,成為解決現代交通痛點的核心方向。資訊化、網路化、智慧化的交通運輸系統建設能有力推動國家交通體系的跨越式發展,並進一步緩解資源與環境壓力。近年來,在各國政府的支援推動下,全球智慧交通產業得到飛速發展,2017年全球智慧交通市場規模已達到2789.6億美元。

全球智慧交通市場正處於成長期,預計將在未來五年持續增長。2018年,歐洲投入智慧交通系統的市場價值超過15億歐元,並保持6.8%的年複合增長率,預計在2023年實現21.6億歐元。同年,北美市場達到10.7億歐元,預計以7.3%的增幅,在2023年實現15.2億歐元。此外,Meticulous Research研究顯示,智慧城市市場規模預計將在2027年突破5000億美元,實現5457億美元。

2010年,中國將物流網發展正式列入國家發展戰略,推動了RFID及物聯網產業的飛速發展。RFID技術積極賦能我國智慧交通管理系統,2012-2018年中國智慧交通管理系統行業市場規模維持了23.33%的複合增長率,在2018年實現了約為720億元的市場規模。

同時,我國智慧交通市場在2011-2017年保持10%以上的年均複合增速,在2017年達到6352.6億元的市場規模、11.76%的年均複合增長率。基於持續增長的市場需求,前瞻產業研究院預計我國智慧交通市場將在未來五年持續保持13%左右的增長速度,在2024年實現超過1.5萬億元的市場規模。

隨著科技發展,我國的交通運輸半徑也不斷擴大,運輸規模日益增長。新工藝、新材料的出現與投入使用推動了運輸工具的多樣化與組合化,助推了我國交通運輸能力和運輸效率的顯著提升,為國內居民生活提供了更多運輸選擇。

分析顯示,提高交通基礎設施質量、推動交通基礎設施建設的最好方法是:充分發揮科技的作用。技術難題是阻礙交通設施落後地區發展的主要原因。若想克服困擾交通體系建設的技術痛點,主要需要依靠科技進步與創新發展,其中區塊鏈技術的獨特屬性起著舉足輕重的作用。雖說我國已在智慧交通運輸行業取得顯著進展,但在共享汽車、道路交通運輸、汽車節能減排等領域仍面臨許多困難。

共享汽車行業存在諸多隱患

近年來,共享經濟得到迅猛發展,滴滴出行、共享短租(Airbnb、小豬短租等)、共享單車等諸多領域正快速滲入民眾日常生活。在國家大力提倡綠色出行的政策號召下,共享汽車行業得到迅猛發展。

然而,加速推進的共享汽車市場也暴露出許多問題。2018年8月,共享汽車標杆企業滴滴出行發生順風車事件,引起極高公眾關注度,充分暴露了共享汽車行業內部的安全問題。曾盛極一時的共享汽車平臺EZZY在面臨高昂經營成本的境況下,也沒有逃脫倒閉的結局。此外,還有一系列問題影響著共享汽車的發展,包括且不限於高昂的停車費、冗雜的車輛調配、不斷上升的員工成本、難以避免的車輛保養費用。

道路交通擁堵影響居民生活出行

道路交通擁堵通常出現在節假日或上下班高峰期,常出現於世界各大都市區、都市間高速公路,及汽車使用率高的地區。汽車使用率的增加、道路容量不足或設計缺陷、道路交匯處過多等是導致城市交通堵塞的主要原因。交通堵塞問題不僅增加了通勤時間,造成駕駛人和區域經濟損失;還會產生燃料浪費與空氣汙染等問題。此外,當突發緊急事件時,交通堵塞可能會加大應對難度。這一問題極大程度地影響了城市居民的正常生活與工作,民眾出行、企業發展均受到一定程度的威脅。

汽車節能減排統計困難

目前,汽車節能減排市場主要有以下幾個業務痛點:

(1)高難度的傳統碳資產認證:以CCER為代表的傳統碳資產認證體系不僅十分複雜,還需要經歷漫長認證週期。此外,參與該類認證的企業、行業均較少,且沒有形成廣泛的社會影響力。

(2)企業在碳減排活動中參與度低:傳統的碳減排活動主要由政府引導,透過行政而非市場化手段強制管理與推動。這類行為難以調動企業參與積極性,可持續性差。

(3)個體參與積極性低:減排行為無法實現以個體為單位的量化,因此無法統計與記錄個體減排資料,並據此形成積極有效的獎勵機制。獎勵機制的缺失使得個體減排積極性沒有得到充分調配和運用。

(4)對減排行為缺乏有效認證與監管;無論是對企業還是對個人,市場均還未形成統一的認證監管體系,減排源頭資料的追溯難度與過程資料的儲存難度雙重作用導致造假與篡改現象普遍存在,市場缺乏有效監督與管理。

3.2.2 區塊鏈賦能智慧交通

2016年12月,國務院印發《“十三五”國家資訊化規劃》,並將區塊鏈列為戰略性前沿技術。2017年8月,《關於進一步擴大和升級資訊消費持續釋放內需潛力的指導意見》鼓勵政府部門和企業,利用開原始碼開發個性化軟體,積極開展基於區塊鏈、人工智慧等新技術的試點應用。《交通強國建設綱要》進一步提出具體指示,強調在前沿關鍵科技研發領域,推動智慧交通的發展程序。大資料、網際網路、人工智慧、區塊鏈、超級計算等新技術與交通行業深度融合將顯著改善現階段各地區的交通網路建設與發展問題。

共享汽車使用者資料上鍊

共享汽車使用者資料數字化上鍊後,可以實現資料的不可篡改、可追溯,從而保證了資料的安全可信。運用區塊鏈讀取使用者信用資訊並規範徵信過程,有助於實現與螞蟻金服等信用平臺的合作,推動信用免押金過程中信用風險問題的解決。若出現使用者使用平臺時違背規章制度的情況,可以運用區塊鏈技術查詢使用使用者的影像資料,並打通使用者行為的資料許可權,實現與交通管理體系的互通。

助力智慧交通運輸網路的最佳化

在智慧交通中引入區塊鏈技術,有利於串聯交通運輸領域中的政府、企業等各行業主體,協助記錄車輛、船隻等運輸裝置、道路、橋樑、車站等基礎設施。這有助於建立新時代交通網路,推動交通運輸行業與政府部門的發展創新。此類區塊鏈網路將推動交通運輸領域信任危機的解決,建設真實可靠的交通運輸資訊系統,進而提升智慧交通的社會執行效率。

汽車碳積分公鏈推動節能減排

在傳統碳排放記錄系統中引入區塊鏈技術,有利於解決汽車行業既有的資料問題與難以認證問題。透過記錄轎車、大型客車等車輛的駕駛與碳排放資訊並整合上鍊,可以將碳排放追溯到個體角色,從而對駕駛員與相關企業作出評估。這不僅有助於調動企業與個體的參與積極性,並且可以透過對資料安全性與可信度的保證,防範篡改與造假事件於未然。

3.2.3 具體案例

“共享汽車+區塊鏈”構建新型區塊鏈聯動平臺——GoFun

2019年3月30日,北京首汽智行科技有限公司(GoFun 出行主體公司)透過國家網際網路資訊辦公室第一批197個區塊鏈資訊服務的備案,成為國內第一家拿到區塊鏈服務備案的出行公司,開始佈局基於區塊鏈底層技術的聯動平臺。2015年8月,GoFun由首汽集團成立,是首汽拓展移動出行業務建立的一款共享汽車產品,於16年2月25日正式上線運營。目前,其業務主要由C端和B端兩部分組成,在C端,其構建以“能量方塊”為代表的業務;在B端,其與廣東佛山 “智信禪城”區塊鏈政務應用合作,積極構建使用者數字身份系統。

該聯動平臺利用以太坊開源,形成聯盟鏈,已具備成熟的GFChain錢包技術。在利用區塊鏈底層技術賦能授信的同時,它進一步改善供單,簡便排程程式,從而減少了所需要的外包工作人員。除此以外,每臺汽車的資訊完成上鍊後,將形成完備的車聯網資料系統,推動車輛資料走向公開透明。在B端,GoFun還構建了與北京環交所的合作關係,積極推動汽車尾氣排放量等基礎資料的上鍊,著眼於建設環保事業。在C端,GoFun針對使用者租車中的閒置時間,創造性地提出了相應解決方案:當租車使用者有8小時無需使用共享汽車時,可透過區塊鏈信用機制,分享空餘時間給其他使用者,這極大增強了同一時間段內,共享汽車的使用效率和頻次。

GoFun的B端業務亮點“能量方塊”將開車等同為挖礦,激勵租車使用者多用多得。具體操作方式為:使用者可透過完成租用車輛、每日簽到、邀請新好友等任務獲得不等數量的“能量”,積攢到一定程度的能量可用於兌換租車優惠券或其他可兌換禮品。除此以外,不同的車型、行駛里程、使用時間均會對使用者挖到“能量”的大小造成影響,挖取“能量”的能力也可透過完成實名認證、駕駛證認證、支付押金等多種方式提高。這增加了使用者租用共享汽車過程的趣味性,改善了平臺使用者體驗。

除了提升使用者體驗外,GoFun平臺將重點放在了應對行業信任危機上。區塊鏈技術推動其建立智慧合約體系,便於交易雙方實現所有權、使用權以及各類風險與責任的清晰劃分。此外,平臺可以使用區塊鏈查詢使用者的所有以往行為,作為是否繼續授信以及授信多少的主要參考依據。

資料顯示,2019年4月,GFChain實現超過180萬的區塊數,20.745kB的區塊大小,每區塊完成55筆交易。“能量方塊”特色業務的上線大大提升了使用者留存率,平均每位使用者為其額外停留2分鐘。截止2019年,GoFun出行已覆蓋國內 84 個城市,擁有近千萬註冊使用者,每車日均單量達到7單以上,月度活躍使用者達到170萬,最高日度活躍使用者直逼75萬。

區塊鏈技術,將幫助共享汽車行業解決參與者間的信任和協作危機,打通資源流轉,從而建立全新行業發展模式和生態系統。未來,GoFun出行將透過打造整體方案、創新數字權益流通模式、釋出平臺數字資產等方式,進一步完善其去中心化的共享汽車聯動平臺。

新型智慧道路交通應用模式——中國交通運輸鏈

2017年12月12日,中國交通運輸部通訊資訊中心、中國資訊通訊研究院、中國網際網路交通運輸產業創新聯盟和西南交通大學綜合交通大資料應用技術國家工程實驗室、北京太一雲科技有限公司、廣州聯合電服資料科技有限公司和深圳金溢科技股份有限公司六家單位正式確立合作關係,併成功建立面向交通運輸領域的全國性區塊鏈網路——中國交通運輸鏈。

2019年9月,“區塊鏈”三級交通訊號誘導首次面世,體現了我國車聯網的最新研究成果。此誘導標示運用區塊鏈分散式資料儲存、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等先進技術,構建了智慧道路交通的新型應用模式。透過實時互動資訊與資料的傳導,顯著提升了道路交通的安全性與高效性。其中,資料鏈的不可篡改更是使得裝置傳輸與下發、雲平臺儲存與計算,具有了更高的安全可信度。

第一級交通訊號誘導是由數字、光帶、文字圖形組成的指路標誌,主要用於呈現所在道路的實時交通流資料。道路所需行駛時間由高德地圖等網際網路平臺收集實時資料,並傳遞給終端路網,經平臺後臺進行數學運算後形成。與此同時,光帶LED畫素屏將呈現不同顏色以表示不同擁堵情況(綠色代表通暢路段、黃色代表通行緩慢路段、紅色代表擁堵路段)。

第二級交通訊號誘導是指包含兩塊可變資訊在內的四塊車道指示標誌,主要用於呈現道路下游路段的交通流資料。第三級交通訊號誘導即紅綠燈(交通訊號燈)。無論是車道標示箭頭,還是數字指路標示,均可根據後臺資料進行實時更新,從而指引車輛駕駛員合理規劃路線,最佳化分配道路交通,改善城市擁堵現狀。

目前,該技術已實現在無錫市(立信大道和觀山路交叉口)的試點,受到行駛車輛和行人的一致好評,極大程度地緩解了道路交通擁堵。此外,相關部門正積極開拓區塊鏈技術在其他交通業務領域的應用,如:城市停車設施的建設、交通違章問題的處罰、車聯網資訊保安的保障。

基於區塊鏈技術的碳銀行(汽車)公鏈平臺

2018年9月6日,比亞迪公佈將與DNV GL、唯鏈合作,基於區塊鏈技術開發碳銀行公鏈平臺的建設。唯鏈已經具備完善的汽車生命週期管理解決方案,善於處理汽車行業的資料問題。同時,比亞迪正積極建設汽車碳銀行積分平臺,整合轎車、大型客車及其他車輛資訊進行上鍊。

碳銀行系統首先記錄車輛駕駛資料、碳排放量等資訊,並對駕駛員進行評估,基於此形成碳積分獎勵。當完成對駕駛員的碳足跡捕捉後,此資訊將被上傳至允許授權客戶隨時隨地訪問的唯鏈雷神區塊鏈。上傳後的資料對平臺各參與企業公開,且它們均可便利地進行管理、共享、分析。不再零散、缺乏信任的資料庫形態將推動平臺的生態系統建設,助推全球碳足跡的追蹤調查和綠色經濟的發展。該系統建設所主要依賴的數字低碳生態系統解決方案如下圖所示。

作為系統主要資料提供者的比亞迪,透過4S店、汽車維修店收集整理了大量包括汽車行駛里程、車損維修、日常保養等在內的車輛基礎與維修資訊,並完成了此類資訊的及時上鍊。作為獨立的第三方認證平臺,DNV GL負責設計認證流程並檢查各個節點,並根據最新認證規章,完成平臺資料的認證。其認證內容範圍包括且不限於:客戶KYC服務、比亞迪資料上傳API、比亞迪區塊連結口API、唯鏈碳減排智慧合約。

鏈條上的其他企業與終端使用者均有權查詢與訪問認證後的資料。以保險公司為例,明確清晰、真實有效的資料將有助於其提供精準服務,最佳化產品供給。透過新能源汽車補貼、保費下降等福利獲利的汽車所有者,將進一步推動全國汽車市場綠色低碳的發展程序。

目前,已有包括中國人民財產保險有限公司(PICC)在內的多家保險公司與唯鏈展開合作。各企業將通力合作,共同建設更安全、智慧、環保的世界。

3.3智慧能源

能夠提供能量的資源被視作能源。這裡的能量包括且不限於熱能、電能、光能、機械能、化學能。按照能源來源可將其分為三類:(1)來自太陽的能量。包括直接來自太陽的能量(如太陽光熱輻射能)和間接來自太陽的能量(如煤炭、石油、天然氣、油頁岩等可燃礦物、薪材等生物質能、水能和風能等)。(2)來自地球本身的能量。一種是地球內部蘊藏的地熱能,如地下熱水、地下蒸汽、乾熱巖體;另一種是地殼內鈾、釷等核燃料所蘊藏的原子核能。(3)月球和太陽等天體對地球的引力產生的能量,如潮汐能。

3.3.1 行業現狀

從全球維度來看,能源服務市場預計在2024年實現869億美元,相比於2019年的520億美元,取得10.8%的年複合增長率。MarketsandMarkets全球市場研究機構認為,此種市場規模的增長主要歸因於公用事業收入流的增加、分散式能源資源的發展、可再生能源發電與儲存解決方案成本的降低、能效專案的稅收優惠等因素。按能源的服務型別劃分,能源服務市場可分為能源供應服務、運營和維護服務、能源效率和最佳化服務。該研究機構認為,未來能源服務市場的最大貢獻者最可能是能源供應服務部門,預計在2024年佔據最大市場份額。

針對北美、歐洲、亞太地區、世界其他地區這4個地區,該研究機構對能源服務市場展開了分析。預計預測期內最大的區域市場將是北美市場,主要原因是美國、加拿大、墨西哥等國家的公用事業公司正積極推動能效專案,並竭力降低能源發電成本。此外,該地區的市場發展也將得益於可再生能源發電與能效活動的份額增加。

基於此,預計可再生能源將成為未來全球能源消耗的主力軍,並持續增長。國際能源署給出了類似預測:預計全球清潔能源佔比將在2030年時超過30%,以化石能源為主的傳統能源發展模式終將難以持續。全球能源發展的終極目標毫無疑問應該是持續開發清潔低碳的可再生能源。

此外,研究表明,能源產業,尤其是可再生能源產業,主要在以下幾個方面存在弊端:

新能源產業的資訊孤島

新能源產業目前正處於從補充能源向替代能源轉換的關鍵時期,由於頂層規劃落實到使用者側運營的過程中,存在上下游資訊不對稱、供需兩側協同效率低、源頭資料真實性難以保證等問題,新能源規模化、系統化發展受到阻礙。若想打破資訊孤島,就必須實現多方資料的共享,從而協同高效地調配能源。

新能源行業主要存在以下三大痛點:第一,隨著新能源在能源結構比例中的提升,能源供給側日趨多元化,傳統中心化能源管理模式已經無法支撐新能源的規模化建設;第二,新能源行業上下游企業間的協同效率低,源頭資訊的真實性無法得到保障,資訊難以實現共享;第三,新能源供給側與消費側的資訊不對稱,使得新能源的消納水平低,“棄風棄光棄水”現象愈發明顯。

清潔能源的發展痛點

在政策與市場力量的雙重推動下,分散式清潔能源快速發展。然而,由於新能源的輸送不穩定、運送成本高、發電設施分散等問題,清潔能源的發展受到阻礙。在傳統配電系統中,所有電能都統一接入高壓配電系統,再由中心統一排程。反觀新能源分散式發電,由於單個裝置產生的電能較少,使得接入高壓系統的成本很高。基於此,市場難以消納新能源的供給,風力發電、光伏發電與水力發電均經歷了初步發展後的逐漸沒落。

一方面,清潔能源的生產波動性大,逐步被市場放棄。清潔能源的前期發展主要得益於政策支援,高額的裝置成本在逐步萎縮的新能源市場環境下,即將付諸東流。另一方面,低壓配電系統的存在,使得能源供應的門檻較高,而大部分清潔能源生產裝置的配置趨於分散,不能併入供電網,產能浪費嚴重。

傳統的能源資料記錄方式易被攻擊和操控

傳統能源資料記錄儲存以中心化方式進行,能源價格、能源消費量、發電能力等各項資訊由市場各方參與者傳送到中心化組織後,進行統一儲存,此後的查詢則是先由使用者提交查詢請求,中心服務完成查詢後予以反饋。這一資料運作方式存在被駭客攻擊與操控的可能。單一的資料儲存地址,使得即使中心機構設定非常嚴密的防控系統,一旦中心機構被攻擊,仍然會帶來無法挽回的巨大損失。由於中心化資料庫有被攻擊篡改的風險,若能實現公共事業資料的透明化,將有助於公眾做出更明智的決策。

3.3.2 區塊鏈賦能能源電力

區塊鏈技術的引入將主要在以下三方面助力能源行業發展:

建設智慧裝置與智慧代理

區塊鏈技術具有可溯源的特徵,智慧裝置可以透過獲取家庭的過往用電量,對使用者的用電需求予以分析。只要使用者將私人行程分享給智慧代理,智慧代理就可據此預測其短期內的用電需求,幫助使用者安排最划算的購買電量以滿足日常需求。對於使用者行程的分享,區塊鏈透過加密技術保護使用者隱私,提升其體驗感與安心度。

與傳統電力系統“只進不出”的管理模式不同,智慧代理可以智慧化地應對能源需求。對於自動恆溫器、充電器、NEST等裝置,智慧代理可實現特定情況下的負荷執行,釋放出可以滿足使用者家庭其他裝置用電需求的電能。此外,智慧代理也可透過微電網進行交易,實現一定收益,提高能源利用率,降低家庭的用電成本。

解決能源電力的發展痛點

首先,區塊鏈技術平臺的建設可以從多方面顯著提高能源利用率。其次,點對點交易方式的實現,不僅有利於降低能源的交易成本,還助推了分散式發電系統的建設。此外,微型電網的成功建設,不僅避免了單點故障問題的頻發,還有效降低了意外事件可能帶來的巨大潛在損失。

提高能源資料的安全性

區塊鏈的分散式記賬,極大程度提高了能源上鍊資料的安全性、完整性、可追溯性和透明度。由於能源資料是關乎每個人的公共事業資料,資料安全的保障不可或缺。此外,向公眾公開能源資料,不僅可以引導市場作出正確決策,還有助於提高公眾對公共事業的信心,從而增強對政府的信任。

3.3.3 具體案例

國網電商打造區塊鏈公共服務平臺

國網電子商務有限公司是國家電網的子公司,致力於實現網際網路與電網的融合,打造優質電網服務平臺,並進一步推動電力能源網際網路產業體系的穩定發展。

國網電商的全資子公司——國網區塊鏈科技有限公司,瞄準區塊鏈科技研發,推動電力物聯網公共事業發展,為電力能源交易建立新型區塊鏈服務生態。基於這一背景,國網區塊鏈公司在原有電力系統中運用區塊鏈技術尋求創新突破,形成了可行性極高的區塊鏈解決方案。

國網區塊鏈建立了電網系統裡首個司法級可信區塊鏈雲平臺,並與北京網際網路法院“天平鏈”聯通,保障平臺使用者身份資訊真實可信。以傳統電網為樞紐,區塊鏈能源平臺整合新能源產業全資源,將使用者所有業務需求資訊上鍊,實現了能源端與使用者端的鏈上連線。管理方面,該平臺不只著眼於能源調配的協同,還積極助推對內業務的質效提升,將科技、服務、金融等多方應用貫通上鍊,實現了多環節的共同發展。

該平臺具備區塊鏈在節點資訊共享、分散式儲存、資料不可篡改、資訊可溯源等方面的優勢,對能源系統各環節實行上鍊管理,打破了資料壁壘。其具體操作包含可信身份認證、節點資料同步共享、隱私安全保護三個模組。

電網參與者,無論是電力使用者,還是能源供應方,亦或是平臺運營管理方,都必須在進入平臺之前進行嚴格的身份認證,並結合“天平鏈”的身份確認,使併網身份認證具有法律效力。而這一身份認證體系又不同於傳統強認證,它採用了區塊鏈雲端輕量級電子簽名技術,透過跟蹤電子簽名,構建認證過程溯源鏈,既安全又方便,實現了多元化身份的統一管理。各方交易均在鏈上進行,使用者身份、合同具體內容等關鍵資料都上鍊儲存,並同步在鏈上所有節點。在確保身份資訊保安的前提下,交易線上簽約,鏈上儲存的合同可以被隨時查詢,並且過去交易可溯源,有效解決各類合同糾紛問題。這一認證過程有效切除了線上交易的不信任疑慮,是平臺能夠系統化運營的基礎。

節點資料同步共享,利用區塊鏈的分散式儲存特徵,將監管部門、新能源供給方、電力使用者、發電企業等主體重要資料鏈上儲存,防止資料被篡改。各方也可以查詢鏈上全部資料,解決資料保密問題與主體間信任缺失問題,達到各環節資訊互通,提升主體間協同效率,構建全生態、全場景、高互信的新能源服務基礎設施。能源供給側與消費側實現資訊對稱,透過區塊鏈智慧合約,提高新能源吸納水平,解放中心化電網系統中的能源排程部門。

隱私保護方面,該平臺對認證使用者達到唯一識別,透過加密技術,設定敏感資訊許可權,使用者只需以唯一身份識別進行交易,既保護了使用者的隱私安全,又保護了企業的商業機密。

目前,該專案已在多地進行試點,極大提升了當地新能源業務的辦理效率,為該新能源雲平臺的全面推廣積累了大量實踐經驗。截止2019年,區塊鏈能源平臺已累計接入130萬座新能源電站、達到3.5億千瓦的裝機容量,實現1022家入駐供應商,突破350億的交易規模,帶動產業鏈上下游超過3000家企業協同發展,直接或間接帶動就業超過100萬人。

TransActive Grid-布魯克林微電網(Brooklyn Microgrid,BMG

美國初創能源公司L03 Energy,專注於能源利用效率的提高。2016年3月3日,L03 Energy與區塊鏈技術創業公司Consensys合作成立TransActive Grid專案,在紐約布魯克林開展新型微電網試驗,是區塊鏈在能源領域的首次應用,被認為將帶來能源交易的重大變革。

起初,TransActive Grid專案只涉及十個分佈在布魯克林地區總統大道兩側的家庭。道路一側的五戶家庭安裝了屋頂光伏發電系統,產生的電能在完全滿足家庭用電需求之餘,還有大量剩餘;另一側的五戶家庭沒有安裝發電系統,因此需向對面家庭購買電力。據此,這十個家庭構成了一個微型的電力生態。因此,即便沒有第三方電力運營商,家庭之間也可以透過區塊鏈網路,採用P2P模式直接進行點對點的能源交易。

智慧電錶作為這種電力交易模式的硬體基礎,在底層應用了基於區塊鏈的智慧合約,可以採集包括髮電能力、用電需求、交易電量等在內的使用者資訊。使用者資訊完成實時上鍊後,將同步至所有節點並分散式儲存。不僅可以預測用電量從而智慧化地應對能源需求,還能及時儲存剩餘能源並進行能源交易。

此外,區塊鏈微電網還保證了即時交易的實現,消費者無需中間零售商便可進行能源批發的市場交易,隨後使用智慧裝置實時自動地支付賬單。這意味著,當智慧代理完成能源交易價格的分析後,將結合其預測出的特定用電需求,為客戶形成更明智的消費策略:在能源價格低時,增加能源購買量,並儲存多餘能源於家庭儲電裝置;在能源價格上漲時,減少能源購買,甚至出售部分儲存能源。

智慧代理與智慧合約的應用,形成了區塊鏈微電網獨有的分散式能源交易體系。該專案的優勢可以簡述為如下幾個方面:

(1)點對點交易:能源供應方與需求方可以在專案平臺實現即時自主交易。

(2)微電網:交易雙方透過微型電力系統連線,形成微型能源生態系統,實現能源實時實地地產生、交易和儲存,社羣將更高效、更彈性化、更可持續地利用能源。

(3)分散式系統:操作員可以在分散式系統下訪問各項消費者資料,運營商將以價格為調節代理指標,以協商價格方式管理能源利用情況,達到負載均衡和需求迅速響應。

(4)去中心化:紐約受颶風天氣影響,電網常遭破壞。原有的中心化能源系統會因任何區域性損壞陷入癱瘓,分散式電網有效避免這一情況的發生,並將損失降到更低。

即使該微電網試驗顯示出令人驚歎的種種優勢,但目前仍無法實現微電網專案的大規模推廣。點對點的交易方式確實對交易雙方具有很強的吸引力,但對於開發團隊而言,毫無利潤可言。在布魯克林區域性地區試用的該專案,若無收益產生,在未來的推廣中會給公司帶來嚴重成本負擔。資金上的顧慮阻礙了L03 Energy和Consensys雙方的進一步合作,因此該專案陷入停滯。此外,由於紐約市禁止個人直接參與電網市場,該專案也一度被叫停。

儘管如此,TransActive Grid依然是能源市場的一次重要革新,為後續區塊鏈在能源領域的應用提供了範例,所遇問題也是未來需改進的方向。

融鏈科技——智慧微網綜合管控系統

2017年6月,北京融鏈科技有限公司正式成立。其以區塊鏈作為底層資料結構支援,結合大資料與人工智慧技術,搭建智慧化、去中心化、自主化的能源交易平臺,創造了中國在能源領域應用區塊鏈技術的首次試驗。

融鏈科技自主研發區塊鏈資料平臺和AI大資料處理服務,針對能源細分領域分別建立了對應的智慧化管理方案,目前已構建的產品有:分散式電力交易、智慧能源、智慧電網、智慧氫能管控、微網能源管理等。其致力於應用已有區塊鏈技術,解決新能源發展難題,並據此推出了智慧微網綜合管理系統。

智慧微網綜合管理系統,透過對於資料的分散式採集與分析,提供了一個新能源耦合執行平臺,從而實現了能源供給需求雙方的協同最佳化。不僅能夠幫助使用者選擇能源型別和交易物件,實現點對點方式交易。而且,對於分散式清潔能源,可以實現在低壓配電層面的合理利用,有效減少能源浪費,擴大新能源市場空間。此外,能源供需雙方的關係進一步最佳化,能源供給方可將不同種類能源及短期預測供給量在微網釋出,能源需求方則可使用智慧裝置預測用電量,並透過區塊鏈微網達成交易。

智慧微網系統與傳統電力交易系統的最大區別是:實現了電力分散式生產、儲存、轉換、利用,是一個可自我控制、自我管理的自治系統。各不同微型系統既可獨立執行,也可多微網系統併網形成大系統執行。從微觀層面來看,能增大消費者對清潔能源的偏好程度;從巨集觀層面來看,可實現高效能源的智慧排程,確保提高畫質潔能源使用率的同時,保障使用者用電需求,解決清潔能源產能不穩定等問題。在區塊鏈的技術支援下,智慧微網接入分散式能源,降低了能源供應門檻,有效提高了清潔能源的入網能力,實現低壓配電層面能源的高效利用。

智利國家能源委員會——使用以太坊追蹤能源資料

智利國家能源委員會(CNE)隸屬於能源部,具有能源監管職能。2018年2月,CNE宣告將開展基於區塊鏈網路的資料記錄專案,旨在運用區塊鏈技術保障資料安全。這將是區塊鏈在拉丁美洲的首次應用。

區塊鏈與傳統資料記錄方式最大的區別在於,其採用分散式記賬,具有不可篡改、便於查詢的特性。若將其應用於能源市場,市場內的任一交易資訊,包括價格、時間、能源種類、能源量等都會載入區塊鏈。此後,任一節點均可透過區塊鏈進行資訊查詢。由於區塊鏈中存在大量節點,駭客若只對一個節點或者部分節點進行資訊篡改,都不會影響到整體的資料安全。這意味著:除非駭客同時攻擊50%以上的節點(這是很難實現的),否則區塊鏈上的資訊都將保持安全。

四、區塊鏈智慧城市落地現狀

世界上很多城市僅僅只是開始用區塊鏈去賦能智慧城市的發展。但是有一些城市已經在“區塊鏈+智慧城市”建設上領先一步。有些是因為在城市建立之初就把區塊鏈作為底層技術,有些則是因為該城市所在國家認識到區塊鏈的重要性並透過政策和資金大力推動。這種區塊鏈和智慧城市建設緊密結合或結合態勢良好的城市,我們稱之為區塊鏈智慧城市。

同時,區塊鏈智慧城市是指城市本身資料的儲存和流轉基於其自身的區塊鏈網路,而且城市區塊鏈系統的構建和發展是基於自身的驅動力,而非僅僅依靠引進外部機構和企業來推動。現階段世界上落地情況良好的區塊鏈智慧城市主要有:中國雄安、中國杭州、韓國首爾和瑞士楚格等四個城市。

4.1中國雄安

雄安新區是中國第19個國家級新區,也是首個由中共中央、國務院印發通知成立的國家級新區,位於河北省保定市東部,由雄縣、容城縣、安新縣及其周邊部分地區組成,於2017年4月1日正式成立。

雄安新區在建設起初,就開始積極運用區塊鏈技術為自身的智慧城市建設進行了賦能。2018年4月出臺的《河北雄安新區規劃綱要》就已明確指出,“超前佈局區塊鏈、太赫茲、認知計算等技術研發及試驗”,並在一個月後的2018年5月河北省委副書記、省長許勤在雄安新區全球推介活動上提出,雄安會運用大資料、雲端計算、區塊鏈、人工智慧等新技術,規劃建設雄安智慧城市大腦。未來雄安將在數字城市中模擬模擬,在現實城市中最佳化執行,真正實現城市智慧治理和公共資源智慧化配置。

可以說在政府的支援下,雄安是帶著區塊鏈基因誕生的智慧城市。經過持續不斷地建設和發展,雄安利用區塊鏈已在租房、環保、政務、工程資金管理等多個領域為城市發展積極賦能,並落地情況良好。

“區塊鏈+租房”方面,雄安已建成區塊鏈租房應用平臺,也是全中國首例把區塊鏈技術運用到租房平臺的案例,由螞蟻金服提供核心區塊鏈技術,鏈家和中國建設銀行提供房源租賃資訊。雄安區塊鏈租房平臺依靠區塊鏈的多方驗證、不可篡改等特點,使得房源資訊、房東和房客資訊、房屋租賃合同大大提升真實性,有效解決了雙方任意篡改合同資訊等以往租房領域的頑疾問題。同時,在使用者隱私問題上,對一些敏感資訊會用加密演算法進行加密,使用了多方安全計算和零知識證明等技術,在不會洩露使用者資訊的前提下,會用在租房相關的必要用途上。

“區塊鏈+環保”方面,雄安新區市民服務中心建立了數十臺用了LED屏和二維碼以及區塊鏈技術應用的智慧垃圾收集器樣機。市民們可以透過下載APP,掃碼後進行垃圾分類傾倒,給予垃圾投遞者積分獎勵。透過後臺資料處理,實時將垃圾位置和承載量傳送給垃圾運輸公司,提高垃圾從公民到處理機構的效率。

“區塊鏈+政務”方面,雄安新區在政府管理中引入了大資料高科技,對工程建設招投標等每一項決策,進行全過程資訊留檔,隨時可以作為證據調取檢視,一旦出現問題,依法問責。這些資訊透過區塊鏈技術進行儲存,可以永久儲存下來。

“區塊鏈+工程資金管理”方面,作為雄安新區開發建設的主要載體和運作平臺,雄安集團推出了區塊鏈資金管理平臺,利用區塊鏈技術,對拆遷、安置、建設資金進行穿透式管理,實現工程專案管理最佳化,以有效保障新區建設者的勞動報酬權益,實現新區經濟發展與社會治理體系完善、民生政務水平提升的有機統一。此外,雄安集團與光大銀行已達成合作,光大銀行正在透過“陽光區塊鏈”這一金融工具,全面服務於雄安新區67個各型別拆遷、安置、建設大型專案。

“區塊鏈+森林建設”方面,現代化智慧化的“千年秀林”專案在2017年11月拉開大幕。在工商銀行的技術支援下,雄安新區為這個專案搭建了區塊鏈資金管理平臺,實現生命週期多個階段的資金透明化管理。在專案開始前,工人的相關資訊就被記錄到區塊鏈平臺上;專案執行中,各建設單位和相關參與單位的資金流動依託該平臺進行記錄和監控。截至2019年年底,該平臺已經支撐“千年秀林”專案造林31萬畝。

雄安新區在規劃建設之初就已經將區塊鏈的烙印深深印下,隨著新區的發展建設不斷為區塊鏈開放了大量的落地場景,而區塊鏈等現代化技術也將助力雄安建成一座新型智慧城市。

4.2中國杭州

網際網路時代見證了杭州的崛起,作為在資訊化領域遙遙領先的城市,杭州也是中國較早開始佈局區塊鏈相關產業的城市之一。

2015年12月中國區塊鏈應用研究中心(浙江)在杭州成立。自2017年起杭州連續舉辦三次由政府主辦的“全球區塊鏈金融(杭州)峰會”,同時在2017年的峰會上,杭州市政府還進行了全國首個區塊鏈產業園區的揭牌儀式。2018年2月,杭州率先將區塊鏈寫入政府會工作報告。2018年11月舉辦由杭州市人民政府主辦的“重構世界2018區塊鏈新經濟杭州峰會”。2019年12月,區塊鏈服務網路(BSN)發展聯盟在杭州舉辦首次全體成員大會,並將其全球運維中心、全球合作伙伴大會永久會址落戶杭州。政府對區塊鏈的政策支援與這座城市本身的資訊化產業積澱相輔相成,催生區塊鏈在智慧城市的諸多領域的產業落地。

區塊鏈基礎設施方面,杭州市下城區與BSN積極合作,下城區的數字經濟產業園區已經成為了BSN在全國的首個試點孵化基地。在引進區塊鏈技術之前,杭州市就以下城區為依託佈局構建城市大腦,為智慧城市的發展提供支援。在與BSN合作後,以區塊鏈技術進一步強化了智慧城市在2C、2B以及2G三個方向的探索。2C方向主要指區塊鏈上的數字身份,2B方向主要指酒店和道路的監測以及中小企業的融資信用鏈,2G方向主要指深化最多跑一次的改革。

區塊鏈+能源方面,杭州聚能城的投資方和建設者之一萬向公司利用區塊鏈技術來解決牽引蓄電池的使用和回收問題,從而提升城市整體的電池利用率。牽引蓄電池的利用和回收之所以受到重視是因為成本較高,幾乎佔了電動汽車成本的一半以上。更甚的是,兩年後電池的效率會下降80%,為尋找電池的二次生命,就需回收牽引蓄電池,並放在地下的儲能設施中,從而實現可再生能源和電網連線,但這一運作過程中的關鍵問題是存在資料孤島。而區塊鏈透過去中介化、不可篡改、可追溯等特點來解決牽引蓄電池的資料孤島問題。具體方法為,杭州聚能城利用數字金融設計分散式的資料庫,執行於區塊鏈上,每一個節點就是一個資料的所有者,如充電站、製造場、地下儲能設施、汽車生產商等,以達成資料互通,從而掌握電池壽命資料的動態。

區塊鏈+政務方面,杭州也有諸多嘗試,以杭州網際網路法院司法區塊鏈為例。2019年10月24日,杭州網際網路法院正式上線區塊鏈智慧合約司法應用,其基本理念為打造網路行為“自願簽約——自動執行——履行不能則智慧立案——智慧審判——智慧執行”的全流程閉環,高效地處理違約行為,構建資訊化的履約形態,減少不可控和認為因素影響,實現網路資料和網路行為的全流程記錄、全鏈路可信、全節點見證、全方位協作。具體來說,杭州網際網路法院的區塊鏈智慧合約應用主要針對使用智慧合約簽署的電子合同,目前已經在網路購物和網際網路金融這兩個領域應用智慧合約。將電子合同內容、簽署流程、合約程式碼即執行過程上鍊,透過“明文+程式碼”的巢狀部署形式,保證當事人可以稽覈簽約內容,無需瞭解合約程式碼層,另一方面司法區塊鏈又可以對電子合同的程式碼進行效驗。2019年12月,杭州網際網路法院宣判了首例應用司法區塊鏈智慧合約技術的案件。

區塊鏈+衛生方面,2018年12月杭州移動校園直飲水系統落地上城區,上城區勝利小學的學生們開啟“智慧飲水”模式。該專案由杭州市政府與中國移動(杭州)共建,形成基於區塊鏈技術的“中小學直飲水系統”工程。該系統在管理海量物聯飲水水錶裝置的同時,還為中小學直飲水機濾芯更換監控和進度管理提供一站式服務,並支援二維碼掃描、簡訊、郵件等方式通知,處理過程實時監管。同時,該系統應用了區塊鏈技術,做到了飲水的全程追溯、事後分析和統一報表管理,讓飲水資料具備了安全性和不可篡改性,實現數字化監管校園飲水裝置。

在杭州,還有更多區塊鏈+智慧城市在各領域的運用,如區塊鏈信用證流轉、區塊鏈醫療電子票據服務等等。區塊鏈的賦能下,杭州有望繼續領跑全國智慧城市。

4.3韓國首爾

首爾是韓國的首都,也是韓國政治、經濟、科技、教育、文化中心。韓國把首爾作為重點建設物件,一直致力於把首爾打造成智慧城市。

2011 年6 月,韓國以首都首爾為試點,釋出“智慧首爾2015”計劃,希望把首爾打造成全球資訊通訊技術領軍城市,在政策和規劃的支援下,首爾成為了4G訊號覆蓋率全球最高的城市之一。在區塊鏈技術開始興起之後,首爾積極推動區塊鏈對城市的賦能。2018年10月,首爾市市長宣佈一個在韓國首都發展區塊鏈產業的五年計劃,2018年至2022年區塊鏈城市規劃將涵蓋五個領域的14項公共服務,政府預算總額為1233億韓元(約1.08億美元),目標是將首爾發展為一個由區塊鏈驅動的智慧城市。

現階段,雖然首爾的區塊鏈應用還沒有大規模落地,但是在積極推進區塊鏈產業五年計劃。首爾近期計劃推出3項區塊鏈專案,分別是:城市積分S-Coin、首爾市民卡擴充套件服務和兼職工人權利計劃。

第一,城市積分S-Coin。近期首爾計劃推出基於區塊鏈技術的城市積分S-Coin,用於推進公共服務。首爾市民可透過納稅和參加民意調查等公民義務和協助政府事物方面等活動來獲得S-Coin,獲得的S-Coin則可兌換獎勵。同時,S-Coin積分系統將與ZeroPay整合。ZeroPay是首爾政府去年12月建立的一個二維碼網路,它允許消費者用手機支付商品和服務,而且不向商家收取佣金。

第二,首爾市民卡擴充套件服務。首爾市政府計劃加強首爾市民卡(Seoul Citizens Card)的區塊鏈相關功能,讓市民在使用公共服務時可進行數字認證或電子簽章。

第三,兼職工人權利計劃。首爾打算透過推出一種區塊鏈技術系統,來助力兼職工人的權利。方法為兼職和臨時員工與僱主簽訂簡單的合同後,可透過區塊鏈系統跟蹤他們的工作歷史並保留時間表,透過區塊鏈技術的不可篡改的特點,可準確記錄並無法篡改兼職工人的工作時間,這有利於改善小公司和兼職工人之間的信任和關係。

除了以上幾項近期的計劃,首爾還正在積極研究和推進區塊鏈在智慧醫療、捐贈管理和線上證書驗證領域的應用落地。

4.4瑞士楚格

楚格是瑞士楚格州的首府及最大城市,位於瑞士中北部,也是瑞士最富有的城市。同時,楚格是世界上區塊鏈技術研究最深入、應用最廣泛的地方之一,被譽為瑞士“加密谷”,並被定位為加密技術的發展中心。因為良好的區塊鏈研究氛圍和人才聚集,吸引了很多區塊鏈公司的入駐,目前楚格加密谷協會的成員已超過400家公司。

楚格早在2017年就開拓性地推進以區塊鏈為基礎的數字身份。這項革新引進的數字身份將充當一種單一的電子護照,被應用於城市服務、債務追償、房屋租賃並提供居住證明等。該專案的合作伙伴之一ConsenSys公司產品數字身份負責人Rouven Heck表示:“該解決方案在安全性方面具有巨大的附加價值,因為私有資料始終在個人的完全控制之下,同時可以更無縫地使用數字服務。”

此外,楚格最有名的區塊鏈+智慧城市的應用是名為“uPort”的區塊鏈應用程式,是一種基於區塊鏈的投票系統。依靠區塊鏈匿名性、不可篡改的特點,使得不僅讓投票真實可信,而且能滿足投票者匿名投票的隱私需求。“uPort”的區塊鏈應用程式在2017年11月進行了試點,這次有超過200名居民報名參加。並在隨後的一次音樂節上,有70名公民參加了對煙花的投票。使用者跳過了繁瑣的登入過程,既不用任何第三方中介機構參與,也不用前往投票站,只需登入自己的uPort賬戶,進行投票並登出。

五、“區塊鏈+新基建”,促進構建產城融合的智慧城市

5.1深入探索未來智慧城市的三項能力

2013年開始,國內智慧城市建設迎來爆發式增長。在2020年新冠疫情的衝擊下,已建設八年的智慧城市所存在的諸如協同水平較低、資料共享不足等問題尤為突顯。但存在這些問題並不能說明國內智慧城市建設是失敗的,相反,這將是推動智慧城市建設的新起點。

5.1.1 未來智慧城市的三項能力

未來智慧城市建設一定是高標準、高規格、高站位的智慧城市。城市治理能力的核心是為了解決城市發展過程中的“城市病”,這僅僅是智慧城市建設的基礎能力。我們認為,智慧城市深度發展的方向,是由過往重視建設智慧城市治理能力向推進“智慧城市治理能力、智慧城市服務能力、智慧城市創新發展能力”三大能力同步深化發展。

智慧城市治理能力方面經過智慧城市建設初期階段的爆發式增長,依託物聯網、大資料、人工智慧等新一代資訊科技的快速發展,我國在智慧城市治理感知層面(如智慧交通、智慧安防)已發展的相對成熟。未來智慧城市治理能力提升的關鍵是:如何進一步實現不同資料主體間的不斷聚集、打通、流轉,打破協同水平低、資料共享不足等問題,打造具備循證治理、協同治理相結合的智慧城市治理能力。

智慧城市服務能力是指以資訊科技為手段,以為人們提供方便快捷和優質的智慧生活服務為根本目的,從醫療、健康、教育、政務等多角度、全方位的實現城市的智慧化、智慧化。以人為本的治理理念是我國城市建設的根本落腳點和出發點。2018年12月19日,國家發改委、網信辦釋出的《新型智慧城市評價指標(2018)》將市民體驗的權重從2016年的20%提高到了40%。可見,以滿足人的需求為核心的服務能力將是未來智慧城市建設的核心。讓人們能夠足不出戶便可解決網上購物、繳水電費等基本生活問題是智慧城市的基礎服務能力,而提供更加優質的智慧醫療、智慧養老、智慧教育等民生服務、政務服務,是未來智慧城市服務能力深化建設的主要方向。

智慧城市創新發展能力是指以推動智慧城市可持續發展為目的,藉助新一代資訊科技,結合改革、科技、文化三方面力量,不斷為城市發展尋找長效動力源。在創新驅動的高質量發展階段,最重要的動力源就是高階人才集聚和促進網路協同的產業基礎設施(如工業網際網路)。發展高質量的智慧城市,首先能夠提高城市生活品質,吸引高階人才。更重要的是,能透過不斷推進的數字化、資訊化、智慧化,為城市帶來與智慧城市相關聯的創新產業,併為本地傳統產業升級搭建好完善的產業基礎設施。因此我們強調,注重智慧城市創新發展能力的構建,是帶動城市新一輪經濟發展、產業升級的關鍵。

5.1.2 智慧城市建設帶動區域產城融合發展

在對抗新冠肺炎疫情過程中,以5G、大資料、工業網際網路、人工智慧為代表的新興產業對城市治理、醫療服務、交通管制等方面的創新,讓大眾重新認識了新興產業對未來經濟發展的巨大潛力。

從地方政府的角度看,加大對新興產業的招商引資力度,讓沉澱已久的“資料孤島”得到有效的開發利用,讓更多的資料資產得以挖掘,使協同水平較低、資料共享不足、資料遭受威脅、運營成本較高等痛點得到高效解決,無疑會給未來智慧城市建設帶來很大的積極作用。智慧城市的高質量發展,又將吸引更多的人才、技術、資本、產業等優質資源。實現智慧城市建設、區域產業升級的正向迴圈。

從區域產業發展的角度,傳統產業技術落後、效率低、汙染重等發展瓶頸日漸嚴重,透過開放傳統市場,以“市場換技術、場景換技術”的模式引入新興產業,加速智慧城市落地,在為本地經濟發展注入新動力的同時,也將加快推動本地傳統產業轉型升級的進度。實現智慧城市建設、新興產業匯入、區域傳統產業轉型升級的正向迴圈。

5.2

新基建”建設熱潮,將加速智慧城市落地

5.2.1 “新基建”是智慧城市建設的基石

促進智慧城市三大能力建設,推動智慧城市高質量發展的基礎,是國家近期高度強調的以5G、大資料為代表的“新基建”。資料是智慧城市建設的核心,是智慧城市的血液。新冠疫情期間,疫情實時資料更新、大資料追蹤人口流動等,“新基建”作為資料蒐集、流轉、分析的核心技術工具,以各種智慧應用的形式,充分顯示了未來城市建設在數字化、資訊化、智慧化方面的巨大成長潛力。

5.2.2 各級工作會議頻頻點名“新基建”

2018年底中央經濟工作會議首次提出“新基建”的概念,即“加快5G商用步伐,加強人工智慧、工業網際網路、物聯網等新型基礎設施建設”。2020年以來,國家高度重視“新基建”發展,僅1月到3月初,就有6次高層會議提到推進新型基礎設施建設的工作任務。

2019年3月2日官方媒體央視新聞報道,提出“新基建”包括5G建設、特高壓、城際高速鐵路和城際軌道交通、新能源汽車充電樁、大資料中心、人工智慧和工業網際網路等七大領域。此次報道是官方對未來“新基建”投入方向的首次明確迴應。其中,以發力於科技端的新一代資訊科技為核心,帶動科技創新、傳統產業升級的配套基礎設施建設將是未來“新基建”的重點建設任務。

2020年4月20日國家發改委新聞釋出會明確“新基建”範圍,提出新型基礎設施主要包括資訊基礎設施、融合基礎設施、創新基礎設施三方面內容。此次釋出會將衛星網際網路和區塊鏈納入到新基建的範疇,並指出新型基礎設施是以新發展理念為引領,以技術創新為驅動,以資訊網路為基礎,面向高質量發展需要,提供數字轉型、智慧升級、融合創新等服務的基礎設施體系。

5.2.3 “新基建”投資計劃

據測算,七大領域新基建的年內投資規模可能達到1.2萬億左右(大約佔2018年基建投資總額6.6%),且年內仍有可能繼續上行。毋庸置疑,“新基建”將是2020年重點建設工作任務,而以“新基建”為核心技術基礎的智慧城市也將迎來新一輪的爆發式增長。

5.3區塊鏈加持新基建”,助力產城融合發展

5.3.1 區塊鏈將成為新基建的底層技術

“新基建”的建設熱潮,將在極大程度上促進資料探勘、傳輸、儲存、分析等方面的發展。但是在產城融合的智慧城市建設、運營過程中,涉及到政府不同部門、不同社會企業、大量的市民等多元主體。如果不能實現不同主體間資料的開放共享,不能實現不同主體之間的信任與高效協作,“新基建”的價值會大打折扣。因此,區塊鏈作為數字基礎設施建設的重要部分,若能與“新基建”的深度結合,將成為以資料為核心的智慧城市治理能力、智慧城市服務能力、智慧城市創新發展能力提升的重要保障。同時,政策上,2020年4月國家發改委的釋出會中也提出以區塊鏈等技術為代表的新技術基礎設施是“新基建”的基礎設施之一。

相比於已有網際網路技術,區塊鏈的最大優勢在於其及時性與安全性。區塊鏈的引入不僅省去了解析IP地址、查詢與訪問具體裝置等多個步驟,實現登陸即可實時查詢與更新最新資料;而且由於不可篡改、可追溯等特性,利用多個不可篡改的節點實現了資料的高度安全,提高了交易環境的可信度。此外,區塊鏈中利用的智慧合約更代表著未來數字經濟時代的新型契約體系,為商業交易主體提供了更為便捷的數字法規系統。

5.3.2 區塊鏈在新基建中的具體應用

區塊鏈不像5G、人工智慧、工業網際網路、物聯網等技術,它們是目的明確的、垂直性的,而區塊鏈技術是橫向的、連線性的。正因如此,區塊鏈技術可以發揮其橋樑作用,推動各行業、各領域之間的互通互聯、互惠互信,構建多層次的新型應用場景,從而實現新興基礎設施建設行業與領域間的互通式發展。

將區塊鏈技術引入5G網路將推動萬物交易網路的構建,具體來說:區塊鏈不僅將對通訊網路系統上的驗證、地址、資源共享等產生較大影響,還會推動資訊網路商業模式與體系的創新發展。透過構建新型互通關聯模式,區塊鏈將改變傳統運營商間的信任機制,構建全新的5G鏈網。與此同時,資料資產化的實現將得益於大資料中心與區塊鏈的結合,這主要體現在分割、確認產權與唯一分割數字資產上。數字經濟時代下的安全經濟交易與價值交換都與可靠的區塊鏈技術密不可分。

在人工智慧中應用區塊鏈技術將加快智慧商業2.0時代的到來。人工智慧的發展離不開大資料的實時共享,而區塊鏈的引入不僅有利於其更安全地分析開放資料,還能顯著提高網路上的信任級別,從而實現更值得信賴的AI發展模式。

此外,區塊鏈賦能充電樁建設是建設分散式能源價值網路的關鍵。共享的充電樁互聯互通平臺需要藉助區塊鏈去中心化的特點,合理分割業務主體間的權益與責任,提升資源共享效率,從而推動產業流量的顯著增長。與此類似的是能源區塊鏈的建設,這一產業的發展將主要得益於區塊鏈在特高壓體系中的突出作用。

“城際高鐵+區塊鏈”是交通區塊鏈建設中的必經之路。雖然區塊鏈技術目前還主要應用於解決城市擁堵、構建車聯網等交通相關領域,但是在不久的將來,區塊鏈將憑藉其可追溯、不可篡改以及公開透明等屬性在交通訊息化建設中脫穎而出,積極賦能交通領域各應用。因此,區塊鏈與城際鐵路和高鐵的結合是可以預見且值得期待的。

5.3.3 新基建發展將催生區塊鏈新應用

從長遠來看,企業數字化與雲端化的大趨勢是不可避免的。結合新基建“資料中心”的建設指導意見可以得出;在不遠的將來,以區塊鏈技術為代表的新型資料中心、新型儲存技術、新型雲端技術等,將全面進入企業的實際應用層面。將區塊鏈應用於防止資料丟失只是一個小小的開始,未來企業的技術升級與發展必將離不開區塊鏈技術的賦能作用,也將由此催生出對於區塊鏈的新要求與新型應用方式。

網際網路的發展歷史啟示我們:新型基礎設施的發展必將催生出對於新興應用模式與商業模式的需求。正如應運而生的電商平臺——淘寶、社交平臺——QQ、微信以及搜尋引擎——百度一樣,區塊鏈的新型應用平臺也將隨著新興基礎設施建設的持續推進而逐漸孕育並不斷壯大。因此,新基建設施帶來的區塊鏈應用繁榮,將在整體生態建成後大大拉動經濟的發展,形成良性閉環,為中國經濟的發展形成更加強勁的推動力。

六、展望

區塊鏈技術憑藉其技術優勢,將顯著提高資料的共享能力與安全程度,同時提升傳統產業與新興產業的交易效率,降低產業中企業的經營成本,從而推動智慧城市建設,提升城市中政府部門、企業、社會機構的協同能力。這既充分展現了智慧城市建設與發展過程中區塊鏈技術的推動能力,同時也對區塊鏈自身技術創新發展提出了進一步要求。為持續賦能新興基礎設施建設與智慧城市發展,區塊鏈技術將進一步與5G、人工智慧、物聯網、大資料等新興技術協同發展,激發深層潛能以推動技術突破,促進社會經濟的持續健康發展。

6.1區塊鏈將與其他技術進一步深度結合並尋求突破

現階段,區塊鏈技術在資料傳輸速度與跨鏈等方面還有待實現進一步的技術突破。這主要體現在採用不同區塊鏈技術的智慧城市部門,對於交換資料和資訊的需求。如果部門間想實現真正意義上的智慧城市,就必須先解決不同區塊鏈平臺之間跨鏈技術的互通。雖然智慧城市裡的大部分割槽塊鏈應用都統一採用聯盟鏈,但是未來不同的聯盟鏈之間、公鏈和公鏈之間、公鏈和聯盟鏈之間的資料互動,也將出現並不斷壯大。因此,打通跨鏈技術是智慧城市的必然需求,也將會是未來區塊鏈技術進行突破的重點方向。

此外,區塊鏈在助力智慧城市建設,解決資料的安全、可用和共享等問題時,依靠的並不僅僅是自身,而是透過與人工智慧、大資料、物聯網、雲端計算、5G等先進技術深度融合,從而應對相應問題。因此,在未來,區塊鏈將進一步與其他新興技術深度結合,這不僅將催生新的創新技術,也將創造出全新的提供“區塊鏈+大資料+物聯網”等一站式智慧城市應用專案的技術公司。

6.2區塊鏈將成為智慧城市建設的標配

隨著區塊鏈技術的持續突破,以及國家在戰略層面上的全力推進和相應政策紅利,區塊鏈將進一步加強在智慧城市建設中政務、醫療、交通、能源、工業等各領域的大規模應用。同時,“區塊鏈+”的發展模式將在各城市建設領域持續探索,助力 “產業區塊鏈”這一發展趨勢的形成。未來,區塊鏈將進一步與5G、物聯網、人工智慧等技術協同發展,成為未來智慧城市的標配。

區塊鏈技術作為核心技術自主創新的核心突破口,在解決資料的可信度的同時,將利用其異構分片技術提高通訊領域的信譽與高效程度。當區塊鏈技術實現多種應用場景與多種型別資料的協同操作應用後,將推動城市建設更為包容互通。開放的可信資訊系統將為政府、企業、社會機構與居民個體建立全新的資訊溝通共享渠道,實現數字經濟時代的智慧城市與智慧工廠。

6.3區塊鏈賦能新基建

未來,區塊鏈將進一步促進智慧城市治理能力、服務能力和創新發展能力的持續發展,從而賦能新興基礎設施建設。智慧城市的建設,不僅需要較高的城市治理能力,更需要形成高質量的城市服務能力與城市創新發展能力。在過去,智慧城市的資料來源與協同更多停留在城市治理階段,以政府的相關部門為主體。然而,隨著未來城市服務能力和城市創新發展能力的持續提升,會湧現出大量企業和個人使用者爭相加入到智慧城市體系建設中,以貢獻資料、推動協同。在這一發展過程中,區塊鏈將起到助力作用,賦能資料的實時共享與協同。

政府對於“未來智慧城市+區塊鏈”的進一步投資,將更大程度地促進城市產業發展,尤其是5G、人工智慧、物聯網、工業網際網路等新型基礎設施建設的發展。然而,這類產業的發展將對於可靠且真實的大資料場景提出更高要求,以實現產業中企業對於訓練、迭代的需求。此外,柔性生產、供應鏈金融等傳統產業的升級,最缺乏的也是可靠的、真實的大資料。未來,智慧城市與區塊鏈技術的融合與發展,將成功實現一個廣泛共享、可靠的資料池和協作網的構建。這將顯著提高本地對於高新產業落地的吸引能力,同時促進傳統產業的升級發展。資料系統的發展將有力推動經濟社會的數字化轉型,進一步加快數字經濟時代的關鍵新型基礎設施建設。

參考文獻

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http://baijiahao.baidu.com/s?id=1640391376999435622&wfr=spider&for=pc

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10.騰訊雲:《基於區塊鏈的PKI安全基礎設施》

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11.中國信通院:《區塊鏈賦能新型智慧城市白皮書》

12.美通社:《比亞迪與DNV GL和唯鏈合作,為碳減排做出進一步努力》

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13.區塊鏈網:《國家電網基於區塊鏈的新能源雲平臺》

https://www.qklw.com/top/20200114/48348.html

14.融鏈科技官網:能源交易解決方案https://www.mixislink.com/fenl.html

15.搜狐網:《融鏈科技智慧微網管控體系促進分散式能源靈活高效消納》

https://www.sohu.com/a/315466681_120108456

作者介紹

袁煜明先生是火幣中國CEO、火幣研究院院長

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李宗赫先生是火幣研究院研究員

趙文琦女士是火幣研究院高階研究員

秦慧娟女士是和君產城發展事業部高階諮詢師

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火幣區塊鏈應用研究院(簡稱“火幣研究院”)成立於2016年4月,於2018年3月起致力於全面拓展區塊鏈各領域的研究與探索,以泛區塊鏈領域為研究物件,以加速區塊鏈技術研究開發、推動區塊鏈行業應用落地、促進區塊鏈行業生態最佳化為研究目標,主要研究內容包括區塊鏈領域的行業趨勢、技術路徑、應用創新、模式探索等。本著公益、嚴謹、創新的原則,火幣研究院將透過多種形式與政府、企業、高校等機構開展廣泛而深入的合作,搭建涵蓋區塊鏈完整產業鏈的研究平臺,為區塊鏈產業人士提供堅實的理論基礎與趨勢判斷,推動整個區塊鏈行業的健康、可持續發展。

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