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区块链+智慧城市:可信智慧城市

本文基于区块链技术在智慧城市中的应用,首次提出“可信智慧城市”的概念,初步构建了“可信城市智能体”的结构模型,汇总并分析了7个可信智慧城市的区块链技术应用案例。

智慧城市的信任痛点

1.数据孤岛导致协同合作缺乏信任

行政区隔形成天然屏障,数据结构与接口不统一、标准化程度不高、互联互通程度严重不足,城市数据分散保存在不同部门的不同系统,条块打通困难。智慧城市建设缺少科学规划和建设标准,导致项目之间缺乏有机联系。政务协同共享缺乏互信,各部门之间缺乏互信害怕担责,不愿共享也不敢共享。此外,数据孤岛导致各系统之间无法形成应急联动,失去了原本应有的预警和防范的作用。

2.监管漏洞将破坏政府可信形象

如政府投资重大项目建设过程中,建设主体出现违法违规操作,谎报或瞒报关键活动信息,如挪用资金、事后篡改文件或伪造证据。这些漏洞如不能及时发现,容易导致监管缺位。

3.低效的数据流通造成决策失信

数据的流通方向是自下而上沿金字塔型系统架构进行流通,感知数据需要经过多层“过滤清洗”,再经中心化的决策分析模型做出响应,从而大大降低了系统处理效率。如在智慧交通和智慧安防方面,系统只能够做到数据的存储、安全与共享,还不能做到实时、准确、高效的分析决策,无法彻底解决城市交通拥堵和安全应急等问题。

4.数据安全问题降低技术可信度

隐私数据泄露事件频发,用户作为数据的生产者,在本质上缺少数据所有权和掌控权,往往未经同意就被第三方平台采集和出售,导致用户隐私数据大规模泄露事件。大量的物联网智能终端设备暴露在公共区域,导致其受到网络攻击的风险大大提高,联网设备越多,受网络攻击的风险就越大,企业可能会付出的代价和损失难以估量。

可信城市智能体结构

1.区块链将成为智慧城市底层基建

可信智慧城市对信息交互的及时性、真实性、隐私性、智能性和可扩展性有更高的要求,区块链将作为基础设施深入融合到智慧城市的各个方面,推动智慧城市向可信智慧城市升级。如,在数字政务领域,政府比较关注区块链在数字身份、数据共享、精准服务、穿透监管、司法管理等方面的应用;金融领域内的应用主要包括金融监管、供应链金融、资产证券化、交易后清结算、征信等方面;经济民生类的应用主要包括食品追溯、物联网、企业注册管理、房产登记、能源交易等方面。

可信城市智能体

2.可信城市智能体结构模型

区块链分布式、透明可信、不可篡改、可追溯、隐私性高等特性非常适合智慧城市中数据共享,是数据管理和数据安全的全新技术基础。上图为本文构建的一种基于区块链的智慧城市体系架构,各应用部分之间通过区块链节点彼此互联,各感知部分与应用场景也通过区块链节点互联,整个体系架构中并不需要集中式的数据中心,大大降低了数据中心的部署和运维难度和成本,同时也保证了数据的安全性。此外,经过十多年发展,包括共识算法在内的区块链技术已取得长足进步,2021年初《计算机学报》上发表了一篇史上篇幅最长的区块链研究,对区块链技术创新进行了详细论述。

3.区块链对构建可信智慧城市的作用

确保整个智慧城市系统的终端安全。利用严格的身份核验和加密机制,终端设备都将拥有唯一ID,可通过智能合约来维护一张终端身份名单,并审核是否该设备有权接入节点并将数据上传,从而避免了恶意终端的接入和数据污染。此外,各个终端数据将采用加密传输,确保数据传输过程中不会出现数据泄露问题,提高智慧城市建设的安全性。

打破智慧城市系统间的数据孤岛。区块链可实现各系统原始数据或数据指纹上链流通,为跨企业和跨系统之间的数据共享提供基础。数据共享将原本匿名化的区块链转变成可信区块链,通过身份认证和权限设置来划分权利和责任。数据维度的增加将提高了大数据分析与人工智能算法的准确性,实现更加精准和定向的服务模式。

提升数字社会治理的有效性。传统的中心化公共监管平台或自媒体平台不具备公信力,也无法自证其说。区块链架构中真实的身份与可信的数据,为公众通过移动终端上传各类法律信息提供保障,区块链将违法违规行为真实地记录在系统中,并对公众的有效监管行为给予一定的激励,从而提高公众对城市管理的参与度和积极性。而一旦被认定为违法违规行为,被监管者的行为将关联到个人征信、银行信贷等重要领域,对公众形成一定的约束力。 

可信智慧城市的场景

1.南京打造可信智慧城市联盟链

平台由公安、工商、社保、民政在内的49个政府部门作为区块链节点,各节点以平权共建为原则,构成庞大的政务联盟链网络。各部门上传数据时同步附带数字签名,以验证数据上传身份真实性,提升数据共享采信。同时,各部门都是全节点,可查看所有部门数据,减少数据传输过程的安全隐患。所有数据上传、查询和使用都会被记录,数据的所属权、使用权清晰界定,便于数据在不同部门间的流通共享。

2.徐州实现警务跨省可信协作

徐州地处苏鲁豫皖4省交界,人流、物流、信息流汇聚,治安情况复杂。为加强警务跨域协作,徐州市公安局牵头利用区块链建立城市间警务数据区块链共享系统,开创性解决公安联动机制和信息共享技术的信任问题,实现跨省地市间警务数据实时加密共享,打破数据壁垒,推动无行政隶属关系公安机关之间的数据共享机制变革,实现跨区域警务高效协作。

3.雄安新区实现监理管理自驱动

2020年,中国雄安上线了全国首个区块链监理管理系统,显著提高了项目工程管理的效率,人员管理成本降低了30%以上。该系统从根本上创新了监理费用的计量模式,改变过去监理费用只能依赖施工进度计量的模式,回归监理费用由监理人员出勤履职决定的本源,是抓好工程质量安全的保障,通过区块链技术,利用可追溯、可验证人员出勤履职分析和信用考核评价的引导作用。中国雄安集团安质部副部长刘振江认为,“区块链技术不仅为工程信用管理建立了技术保障,还开拓了工程建设管理的新方向,能引导监理单位的自驱动管理,可谓一举多得。”

4.贵州省实现扶贫资金穿透式管理

工商银行与贵州省贵民集团合作,通过银行金融服务链和政府扶贫资金行政审批链的跨链整合与信息互信,以区块链技术的“交易溯源、不可篡改”实现了扶贫资金的“透明使用”、“精准投放”和“高效管理”,并将第一笔扶贫资金157万元成功发放到位。宏观层面上,各级政府能够自顶向下地实时掌握辖内扶贫资金的需求、配套、拨付、实际使用情况;微观层面上,上级政府部门实现了对每一个扶贫项目、每一笔扶贫资金的穿透式管理。

5.常州市用区块链打造可信医联体

该项目将区块链技术应用于常州市医联体底层技术架构体系中,并已实现当地部分医疗机构之数据互联互通,解决长期困扰医疗机构的“信息孤岛”和数据安全问题。以分级诊疗就医体验为例,居民就近卫生院体检,通过在区块链上的体检报告分析,筛查出心脑血管慢病高危患者,5%左右的需转诊患者可以由社区医生通过区块链实现病历向上级医院的授权和流转,上级医院的医生,在被授权后可迅速了解病人的过往病史和体检信息,病人不需要重复做不必要的二次基础检查。

6.北京实现司法数据可信存证

北京互联网法院以“开放、中立、安全、可控”为建设原则,创新司法存证,目前已完成跨链接入区块链节点18个,并完成版权、著作权、供应链金融、电子合同、第三方数据服务平台、互联网平台、银行、保险、互联网金融等9类25个应用节点数据对接。该平台目前在线证据采集数超过472万条,跨链存证数据量已达上千万条,案件审理中验证跨链存证数据945条,涉及案件58个,认证判决案件1件,促成当事人和解的调解案件41件。

7.国家电网构建区块链能源互联网

2019年,国家电网提出区块链技术与泛在电力物联网项目的建设。在国家电网大力建设泛在电力物联网的当下,能源区块链可以作为技术支撑,为能源金融、综合能源、电力交易、安全生产、企业管理等场景提供新的助力。同时,能源区块链可以为能源市场化提供底层技术支持,实现一个能源投资、生产、交易、流通非常活跃的市场。

结语

虽然可信智慧城市未来可期,但各项技术需要综合运用才能真正解决问题,区块链技术不会作为单项技术应用在行业中,它一定会和其他技术,比如人工智能、大数据,甚至量子通信相结合。我们期待区块链技术带来的改变,但更需要意识到,技术的综合应用才能让可信智慧城市建设更上一个台阶。