區(qū)塊鏈技術下農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)架構

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摘要：為促進現(xiàn)代農業(yè)進一步發(fā)展，本文針對當前農業(yè)存在的問題，提出了基于“區(qū)塊鏈＋物聯(lián)網(wǎng)”技術下的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，利用區(qū)塊鏈公開透明的特性、物聯(lián)網(wǎng)設備和人工智能技術實現(xiàn)的實時監(jiān)控功能及分析能力，為現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展存在的問題提供了新的解決思路。

關鍵詞：區(qū)塊鏈；物聯(lián)網(wǎng)；農銷生態(tài)系統(tǒng)；智能合約

1三大環(huán)節(jié)中存在的問題分析

作為正在發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)的傳統(tǒng)農業(yè)大國，我國在發(fā)展過程中遇到了很多問題，其中最主要的三大問題出現(xiàn)在農業(yè)生產、流通與消費方面。

1．1生產環(huán)節(jié)中存在的問題

當前環(huán)境下，我國農業(yè)“大而不強、多而不優(yōu)、競爭力弱”［3］的問題日益明顯，新形勢下農業(yè)的主要矛盾已經不再由總量不足所引起，農業(yè)供給側結構性改革也不僅是簡單的“調結構”和“去庫存”［4］。一方面大部分的農民因為不知道地里種什么收益高而覺得無所適從，另一方面，因為缺乏有效抵押物且現(xiàn)階段征信機構存在信息不完整、數(shù)據(jù)不準確、信息調取成本高等問題，農戶難以籌集生產所需資金［5］。這些問題直接導致了農產品生產成本不斷上升而收益持續(xù)下降，使得農業(yè)的比較優(yōu)勢進一步減弱。

1．2農產品流通環(huán)節(jié)中存在的問題

流通是連接生產與消費的紐帶，農產品流通實質上是農產品從生產地流通到銷地或消費者的過程。農產品流通是否高效安全不僅直接影響消費者的消費體驗也直接影響農民的收入水平、關系著農產品能否有效實現(xiàn)自身價值，最終影響農村市場的繁榮程度。農產品具有地域性、季節(jié)性與時效性，但在我國當前環(huán)境下，尤其是在生鮮產品方面，流通成本高但效率低，冷鏈物流設施與技術落后，損失率往往達到25％～30％［6］，農產品無法有效實現(xiàn)保值增值，導致了農產品價格居高不下，反過來也影響了農村地區(qū)經濟的發(fā)展水平和速度。

1．3消費環(huán)節(jié)中存在的問題

在我國，農產品溯源雖然自古就有，但時至今日其發(fā)展也不甚全面。當前我國主要參與食品質量安全追溯體系建設的農業(yè)部、工信部、商務部等國家部門與各大商家平臺對可追溯性產品的支持程度有著明顯差異；因為信息平臺、信息服務平臺、追溯軟硬件的缺失，我國的消費者目前尚不能有效迅速的獲取產品相關信息；因為存在“中心化”的問題，生產銷售并未真正意義上實現(xiàn)公開透明，消費者信心仍舊不足。

2應用于農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的區(qū)塊鏈技術

2．1區(qū)塊鏈原理

區(qū)塊鏈技術起源于2008年由化名為“中本聰”（Satoshinakamoto）的學者在密碼學郵件組發(fā)表的奠基性論文《比特幣：一種點對點電子現(xiàn)金系統(tǒng)》。區(qū)塊鏈是一個利用共識機制、密碼學原理、智能合約等技術的分布式數(shù)據(jù)賬本，是一種通過去中心化、可信的方式構造一個可靠數(shù)據(jù)庫的模型［7］。

2．2區(qū)塊鏈的安全機制

為搭建一個新型而又真實可靠的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，規(guī)?；貙崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的真實性與有效性。利用區(qū)塊鏈為代表的技術本身擁有的數(shù)據(jù)加密、信息可溯源、分布式儲存等特點，很好地解決現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展所遇到的三大環(huán)節(jié)上出現(xiàn)的問題。首先在數(shù)據(jù)加密方面，區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)以哈希值的方式存在，每一個關鍵字只有一個散列地址與之對應，更改一小部分就會導致隨后的哈希值產生巨大變化，提高了篡改數(shù)據(jù)的難度［8］；而數(shù)字簽名技術常與哈希函數(shù)一起進行數(shù)據(jù)加密，采用兩對非對稱密鑰，雙重加密認證進一步提高了數(shù)據(jù)的可信任性。應用于生態(tài)體系中產生新的智能合約能很好的解決農戶貸款難等信用問題。在可溯源性方面上區(qū)塊鏈是由各個區(qū)塊依據(jù)時間順序鏈式排列，新的節(jié)點信息加入鏈式結構中，必須經過已存在所有節(jié)點的共識性驗證來實現(xiàn)節(jié)點之間建立信任、獲取權益，經過驗證的節(jié)點獲得權限后在區(qū)塊頭添加時間戳，時序結構和錄入時間戳等技術為實現(xiàn)追本溯源提供了理論性基礎［9］。它使得在該生態(tài)體系中，任何一方都能迅速地獲得關于產品的有效信息，降低溯源追責難度的同時大幅提高公信力，提升消費者對市場的信心。再者，在分布式存儲這一特性下，區(qū)塊鏈結構在每個區(qū)塊間實現(xiàn)點對點的數(shù)據(jù)傳輸，每個區(qū)塊的平等化對待，保證其具有去中心化的特性［10］，各個環(huán)節(jié)同步記賬防止篡改，用于生態(tài)體系中可以將生產方、運輸方、經銷商、消費者組織起來共同記錄，利用相互之間的利益不相容機制形成制衡，杜絕惡意壓價、抬價等行為出現(xiàn)并且保證數(shù)據(jù)的真實性。

3基于區(qū)塊鏈技術下的農業(yè)生態(tài)體系模式架構

3．1生產方面

在農業(yè)發(fā)展的歷史上，資金問題一直困擾著廣大農民，因為缺乏妥善的信用抵押機制，農民貸款整體上比較困難；而在農業(yè)生產中，農業(yè)經營者需要承擔農產品滯銷、自然災害等問題帶來的風險，但時至今日農業(yè)保險仍然面臨品種少、覆蓋范圍低、賠付過程復雜，周期長等問題，農產品生產者的權益無法保障，農戶生產積極性低。針對這些問題，可以通過區(qū)塊鏈的智能合約理念建立起多方擔保的農業(yè)信貸支農模式，以區(qū)塊鏈為載體，超出地域甚至國家的局限，在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)揮出傳統(tǒng)金融機構無法替代的高效率、低成本、信息完整透明、數(shù)據(jù)準確安全的作用。信貸用戶的每一筆交易都將被追加到區(qū)塊鏈賬本上，擔保方與信貸用戶都被允許了解其信息，與傳統(tǒng)信貸不同，區(qū)塊鏈技術下的信貸模式以信息抵押代替?zhèn)鹘y(tǒng)的物資抵押，申請貸款時不再依賴銀行、征信公司或者中介機構提供的信用證明，調取區(qū)塊鏈的相應信用信息并簽署智能合約即可申請。征信數(shù)據(jù)獲取后引入?yún)^(qū)塊數(shù)據(jù)層區(qū)塊中進行非對稱加密，對每個信貸用戶的身份進行標識認證，依其去中心化特性將用戶信息公開透明化，其精密的加密技術提高了造假的成本，使得數(shù)據(jù)難以篡改，攻破傳統(tǒng)信貸模式的時間、空間與資金的約束，保證農產品生產者與擔保方信息傳遞。同理，應用于保險方面，因為智能合約具有自治、去中心化的特征，一旦檢測到農業(yè)災害，合約便會自動啟動，賠付流程為智能評估、驗證、賠款，使得流程簡化而效率提高。

3．2流通方面

與其他物流不同，農產品物流的地域性與時效性更加明顯，面臨的問題更為嚴峻。在現(xiàn)有的供應模式中，區(qū)塊鏈技術將有助于其優(yōu)化與改造。借助物聯(lián)網(wǎng)運行機理，將區(qū)塊鏈技術應用到農產品物流體系建設上將有助于解決流通過程中頻發(fā)的難題。在農產品流通的各個環(huán)節(jié)中由物聯(lián)網(wǎng)相關監(jiān)控設備進行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)實時傳入?yún)^(qū)塊里進行加密存儲，保證了數(shù)據(jù)的真實性和可用性，若出現(xiàn)異樣情況，整個區(qū)塊鏈因其共識機制收到相關預警，有助于及時止損。對于確保農產品質量安全、穩(wěn)定運維成本有重要意義。

3．3銷售方面

在傳統(tǒng)的農銷模式下，買賣雙方以及農產品銷售商和農產種植者之間信息不對稱不透明，經銷者有可靠的數(shù)據(jù)評估農戶提供的農產品，消費者無從溯源、無法知曉所購產品是否存在安全隱患，對生產的信任度降低。將區(qū)塊鏈技術引進農業(yè)銷售則可以有效實現(xiàn)農產品從田間到零售終端的全過程信息查詢，達到質量安全追溯的目的。在農產品溯源鏈中，相關用戶進行注冊后信息存入?yún)^(qū)塊中獲取相關授權和認證，消費者在購買農產品的同時也會授權獲得密鑰進入?yún)^(qū)塊鏈實現(xiàn)追溯數(shù)據(jù)查詢，保證溯源架構體系的參與者可以進去區(qū)塊鏈了解節(jié)點內信息。在每一節(jié)點上錄入產品種植、流通、銷售等全部信息，依靠不對稱加密和數(shù)學算法從根本上消除了人為因素，保證了信息的安全可靠性。此過程也將保證相關監(jiān)管部門在更高授權中對數(shù)據(jù)的隨時查詢，如若出現(xiàn)不實信息，則可順著區(qū)塊鏈鏈條進行糾責。而采購商通過種植過程以及大數(shù)據(jù)分析，選擇信任的農戶，可以實現(xiàn)利益最大化。

4結語

農業(yè)自古以來便是國民經濟的基礎，現(xiàn)如今盡管我國農村產業(yè)結構調整已取得了歷史性成就，但仍在農業(yè)生產、流通、消費這三大環(huán)節(jié)上遇到了瓶頸，將區(qū)塊鏈技術應用于農業(yè)生態(tài)體系模式架構中，可以實現(xiàn)多方機構作用下的閉環(huán)反饋機制。其中智能合約作用下的新型農村信貸體系降低了農民生產資金籌集難度，同時區(qū)塊中的信息可反饋給農戶生產者解決農產品囤積問題，提升了農戶種植的積極性；共識機制下的產品流通模式，從根本上解決了運輸過程中運維資金過高，農產品損失過重的因素；銷售溯源體系滿足買家信息知情權的需求，實現(xiàn)從源頭到終端的全過程信息查詢，打破了供給側與經銷商、消費者之間的信息孤島，提升市場信心。因此我們有望搭建出一個信息公開透明且能夠實現(xiàn)內部循環(huán)的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，解決三大環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題，為現(xiàn)代化農業(yè)的進一步發(fā)展指明方向。

參考文獻：

［1］陳煜．論鄉(xiāng)村的文化振興———從“去農文化”的成因及破解之道談起［J］．安徽行政學院學報，2018（5）：76－81．

［2］郝麗華，曹永勝．供給側視域下共享經濟的發(fā)展前景分析［J］．經濟問題，2018（12）：21－25．

［3］孫高明，王麗萍，陸葉，等．加快調整農業(yè)結構破解當前三農難題［J］．中國農業(yè)信息，2016，（14）：16－18，24．

作者：趙宇琛 程妍 魏亞 孫曉云 鄭海青 單位：石家莊鐵道大學