曾琛

中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100190

“云治理”設(shè)想

曾琛

中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100190

“云治理”是指在信息技術(shù)、海量數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)思維時(shí)代背景下的社會(huì)治理。提供了一個(gè)全知系統(tǒng)的框架，以滿足“云治理”背景下政府為民眾提供更好社會(huì)服務(wù)的需求，并著重介紹了作為系統(tǒng)核心的區(qū)塊鏈網(wǎng)式數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)。這種數(shù)據(jù)庫不僅能減少人為因素造成的數(shù)據(jù)失真，還能運(yùn)行智能合約，減少政府運(yùn)營日常事務(wù)的人力成本。

government service, blockchain, smart contract, omniscient system, citizen account

1 “云”對(duì)公共治理的應(yīng)對(duì)

“云治理”是指在信息技術(shù)、海量數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)思維時(shí)代背景下的社會(huì)治理。信息技術(shù)、海量數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)思維為政府掌握社會(huì)的全息信息提供了可能。也是在這些技術(shù)的協(xié)助下，政府有了掌握社會(huì)每個(gè)人（自然人）從出生到現(xiàn)在（甚至未來預(yù)測）的全部信息的可能性，有了掌握社會(huì)法人從申報(bào)到清盤的全部信息的可能性?！霸浦卫怼本哂袑?duì)社會(huì)的全知性（omniscience），為解決社會(huì)安全和福祉問題提供了更好的方案。

1.1 解決社會(huì)的安全問題

社會(huì)安全問題有兩個(gè)解決時(shí)間：一是在其發(fā)生后迅速反應(yīng)，降低損失；二是在事件發(fā)生之前發(fā)出預(yù)警，將罪惡扼殺在搖籃內(nèi)。

第一種情況，事件（指犯罪、恐怖襲擊等）已發(fā)生了，需迅速鎖定犯罪嫌疑人，快速追兇。日本的一部影視作品《白金數(shù)據(jù)》就為這樣的場景做出了生動(dòng)的描述。一起謀殺案件發(fā)生后，刑警在現(xiàn)場收集到了犯罪嫌疑人的毛發(fā)。接下去的偵破過程就像坐火箭一樣神速：IT系統(tǒng)從毛發(fā)中分析出犯罪嫌疑人的DNA，并從海量的數(shù)據(jù)中分析出其社會(huì)關(guān)系、外貌體征、性格特點(diǎn)和工作生活。一起看似毫無頭緒的案件就這樣在信息技術(shù)的協(xié)助下毫無懸念地偵破了，過程之快令人瞠目咂舌。影片中的另一個(gè)追捕嫌疑人的場景，同樣刷新了人們對(duì)偵查的認(rèn)識(shí)。無處不在的攝像頭通過人臉識(shí)別，快速地鎖定了嫌疑人的位置。即便嫌疑人遮蓋了自己的樣貌，同樣可以通過之前登記在案的DNA信息分析出其行走模式，通過對(duì)其行走模式的識(shí)別再次鎖定嫌疑人。除此之外，還有聲音識(shí)別等技術(shù)，這提高了鎖定嫌疑人的速度和準(zhǔn)確度。盡管《白金數(shù)據(jù)》仍被歸類為科幻片，但是里面的技術(shù)（單個(gè)的技術(shù)）在現(xiàn)實(shí)生活中都已實(shí)現(xiàn)，個(gè)別技術(shù)已達(dá)到相對(duì)成熟的水平。現(xiàn)實(shí)生活中的技術(shù)與電影中的技術(shù)相比，大致缺少兩點(diǎn)：公眾更多個(gè)人信息（例如DNA）的錄入；各種技術(shù)的整合應(yīng)用。

第二種情況是在事件發(fā)生前就采取措施，遏制犯罪的發(fā)生。電影《少數(shù)派報(bào)告》就是利用先知（預(yù)先知道犯罪的發(fā)生）來遏制犯罪的發(fā)生。現(xiàn)實(shí)世界中沒有先知，卻有大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)挖掘進(jìn)行的“犯罪預(yù)警”。設(shè)想一下，在司法部門中有一個(gè)大數(shù)據(jù)分析中心，通過線索識(shí)別、指紋抽取等一系列手段，分析通過互聯(lián)網(wǎng)集中到大數(shù)據(jù)中心的各類結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)（比如郵件、互聯(lián)網(wǎng)花費(fèi)單、銀行賬戶、來自于傳感器的傳感數(shù)據(jù)等），發(fā)現(xiàn)異常狀況時(shí)，發(fā)出“冒煙警告”，從而達(dá)到預(yù)警效果。下面就是這樣的一個(gè)案例：洛杉磯警察局利用大數(shù)據(jù)分析軟件，成功地把轄區(qū)里的盜竊犯罪降低了33%，暴力犯罪降低了21%，財(cái)產(chǎn)類犯罪降低了12%。其方法很簡單，就是通過尋找洛杉磯區(qū)域內(nèi)即將發(fā)生犯罪的特定語句，比如人們聊天中的“出去”“看球”“喝酒”“逛吧”等，這些字眼通常會(huì)與犯罪相關(guān)。軟件模型把這些語言過濾出來，作為預(yù)防犯罪的一些敏感詞。根據(jù)斯諾登披露的信息，“9·11事件”之前，美國的大數(shù)據(jù)監(jiān)測已經(jīng)拿到了一些很強(qiáng)的預(yù)警數(shù)據(jù)，只是沒有把它作為一個(gè)重要事件監(jiān)控，所以釀成了悲劇。現(xiàn)在經(jīng)常發(fā)生的一些暴恐事件，都可以通過數(shù)據(jù)分析找到一些預(yù)警跡象，所以在預(yù)防和打擊犯罪方面，信息技術(shù)、海量數(shù)據(jù)等就像手術(shù)室的無影燈一樣，讓罪惡的陰影無處可藏。

1.2 解決潛在的“無緣社會(huì)”等社會(huì)福祉問題

“無緣社會(huì)”是指人際關(guān)系極度萎縮的社會(huì)。不得不說，日本社會(huì)的發(fā)展對(duì)我國來說是一個(gè)很好的參照。

在日本，大量年輕人涌入大城市，造成了中小城市規(guī)模衰退。在中國，則是大量青壯年拖兒帶女涌入城市，造成農(nóng)村人口衰減，即鄉(xiāng)情紐帶淡化。其次是當(dāng)下大家熱衷網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)社交，人們從中獲得的關(guān)系并不牢固，卻極具“我認(rèn)識(shí)很多人，很多人也認(rèn)識(shí)我”的迷惑性。以上兩種原因，使得不少老人無人照顧，去世了也無人知曉，最終被發(fā)現(xiàn)后，也無人能料理后事。

“云治理”為解決這一社會(huì)問題提供了可能?！霸浦卫怼敝械摹霸啤本褪且粋€(gè)強(qiáng)大的紐帶，將每個(gè)人都聯(lián)系在一起?！霸啤北緛砭褪切畔①Y源整合共享的平臺(tái)。治理者不僅可以通過“云”知曉社會(huì)信息動(dòng)態(tài)，還可以通過“云”提供的信息合理地分配社會(huì)資源，以最大限度地滿足個(gè)人基本所需，特別是孤寡老弱者。很多社會(huì)的悲劇起始于不知。當(dāng)狀況被了解后，當(dāng)今社會(huì)可以利用媒體調(diào)動(dòng)社會(huì)資源解決問題。在成熟“云治理”的國家，治理者應(yīng)該在問題發(fā)生伊始就獲取到信息，然后在短時(shí)間內(nèi)高效地調(diào)用合理的社會(huì)資源，把問題妥善解決。例如現(xiàn)在媒體中報(bào)道出的“白血病”兒童需要捐贈(zèng)、孤寡老人尋求社會(huì)幫助等。當(dāng)前的解決模式為：由媒體報(bào)道出來，社會(huì)開始關(guān)注，然后人們開始伸出援助之手，社會(huì)資源調(diào)動(dòng)開始。但是這往往存在以下問題：報(bào)道是否屬實(shí)；資源調(diào)用后是否合情合理地被利用到人們期待的地方；問題解決的效果如何。這幾個(gè)問題現(xiàn)在都無法解決。而在“云治理”下，“云”里儲(chǔ)存著每個(gè)人的信息，真實(shí)性無需額外證明。此外，“云”還掌握著社會(huì)資源的信息，提供最省時(shí)、省力且簡單有效的調(diào)度方式，按照最優(yōu)解執(zhí)行。最后，執(zhí)行的效果（問題的解決效果）又會(huì)錄入“云”中。總而言之，理想狀態(tài)下的“云治理”能保證人們在生老病死時(shí)有所依靠。

可以說，“云治理”中存在著一個(gè)全知系統(tǒng)（omniscient system），它關(guān)心社會(huì)中每一個(gè)人，了解每一個(gè)人幾乎全部的信息。而如何照料到社會(huì)每一個(gè)人的所需，就取決于治理者的決策。“治理者”既可以是系統(tǒng)本身，也可以是社會(huì)中的人，也可以是系統(tǒng)和人的混合體。為了上下文統(tǒng)一，本文提到的“治理者”是指政府。

1.3 “云治理”的開端：政府大數(shù)據(jù)治理的現(xiàn)狀

20世紀(jì)末，各國政府陸續(xù)將業(yè)務(wù)信息化提上日程，電子政務(wù) （e-government）的迅猛發(fā)展讓政府部門積累了大量的數(shù)據(jù)。如今，越來越多的國家都視這些數(shù)據(jù)為國家層面的重要戰(zhàn)略資產(chǎn)。美國政府在2012年發(fā)布了《 建設(shè)一個(gè)21世紀(jì)的電子政府（president memorandum: building a 21stcentury digital government）》文件，并建成已開放近20萬個(gè)數(shù)據(jù)集的Data. gov平臺(tái)。日本政府在2013年發(fā)布了《 世界最先進(jìn)IT國家創(chuàng)造宣言》，除了建成開放近2萬個(gè)數(shù)據(jù)集的DATAGO.JP平臺(tái)外，對(duì)政府信息系統(tǒng)的“云化”也提出了“日本政務(wù)云”的框架設(shè)計(jì)。此外，歐盟在2016年也發(fā)布了最新的《歐盟電子政府行動(dòng)計(jì)劃（EU e-government action plan）》，除了制定“歐洲數(shù)字單一市場（digital single market strategy for Europe）”策略外，還計(jì)劃建成作為“歐洲云化（European cloud initiative）”行動(dòng)一部分的公共部門開放數(shù)據(jù)和服務(wù)的平臺(tái)——政府即服務(wù)（government as a service，GaaS）。為了充分利用政府?dāng)?shù)據(jù)，更好地服務(wù)社會(huì)和刺激經(jīng)濟(jì)，發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的政府已將其大數(shù)據(jù)治理工作聚焦在兩個(gè)方面：政府部門間的數(shù)據(jù)共享和政府面向社會(huì)的數(shù)據(jù)開放。在這個(gè)背景下，我國國務(wù)院也在2015年印發(fā)了《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》的通知，明確指出加快政府?dāng)?shù)據(jù)開放共享是主要任務(wù)，并且計(jì)劃在2018年底前建成國家政府?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)一開放平臺(tái)。

時(shí)至今日，國內(nèi)各地政府和科研學(xué)者已做了不少相關(guān)嘗試和研究。范靈俊等人[1]明確指出了政府大數(shù)據(jù)的融合（即“云化”）是對(duì)內(nèi)共享、對(duì)外開放的前提，這是政府大數(shù)據(jù)治理的首要問題，并對(duì)需求和挑戰(zhàn)提供了對(duì)策及建議。洪學(xué)海等人[2]以寧波市政府為例，闡述政府大數(shù)據(jù)開放與市場化的現(xiàn)狀和問題，并提出一套政府大數(shù)據(jù)市場化利用框架。陳東平[3]介紹了深圳市“織網(wǎng)工程”的兩個(gè)實(shí)施階段，并以“新生兒入戶”為例，對(duì)比了政府?dāng)?shù)據(jù)共享前后的辦事流程和效率。上述研究表明，部門間共享信息的困難不僅來自于技術(shù)上統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、統(tǒng)一通信接口等繁雜的細(xì)節(jié)，更復(fù)雜的是數(shù)據(jù)持有部門間“人”的利益博弈。數(shù)據(jù)開放也同樣存在“人”的利益博弈的問題，“涉密（國家秘密）涉私（個(gè)人隱私）”成為各部門拒絕開放核心高價(jià)值數(shù)據(jù)的原因。

圖1 廣州市政府信息共享平臺(tái)的管理模式：一對(duì)多基于平臺(tái)的星狀結(jié)構(gòu)

廣州市電子政務(wù)中心的政府信息共享平臺(tái)也是國內(nèi)政府大數(shù)據(jù)治理工作的一個(gè)亮點(diǎn)，它的解決方案具有一定的代表性。通過“利己屬性主導(dǎo)的由下至上”的推行機(jī)制打破利益僵局，數(shù)據(jù)持有部門共享數(shù)據(jù)后，享受到了優(yōu)化業(yè)務(wù)流程、節(jié)省成本的益處，由被動(dòng)走向主動(dòng)地共享數(shù)據(jù)。該平臺(tái)在一些具體業(yè)務(wù)上實(shí)現(xiàn)了使民受惠的目標(biāo)，如中小客車總量控制等。共享數(shù)據(jù)都沉淀在信息共享平臺(tái)，逐漸形成了一套“一對(duì)多”基于平臺(tái)的星狀管理模式，如圖11所示。

可以看出，廣州市的政府信息共享平臺(tái)已有了全知系統(tǒng)的模糊概念，即將數(shù)據(jù)集中在一起。事實(shí)上，在參考文獻(xiàn)[1-3]中也提出了類似的方案：建立一個(gè)政府大數(shù)據(jù)資源 中心或統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源共享平臺(tái)。但是這些方案都無法避開“人”的利益博弈，如通過“摸家底”[1,2]的方式或扭轉(zhuǎn)政府部門認(rèn)識(shí)[3]的方式推動(dòng)數(shù)據(jù)共享。廣州市這套非技術(shù)性的處理方案已走在了前沿，但依然有不可忽視的缺陷，即通過“人”利益間的博弈推動(dòng)項(xiàng)目是耗時(shí)耗力的。廣州市政府從2002年開始政府共享信息的工作，至今仍在推進(jìn)中。此外，這里的數(shù)據(jù)共享還僅僅限于廣州市，何時(shí)實(shí)現(xiàn)全省乃至全國的數(shù)據(jù)共享，尚未有一個(gè)時(shí)間計(jì)劃。系統(tǒng)能否從搭建開始就不存在數(shù)據(jù)隔離問題，或者更準(zhǔn)確的說法是，政府現(xiàn)階段需“人”執(zhí)行的業(yè)務(wù)流水是否可以都由“機(jī)”（代碼或算法）代勞?！叭恕辈粎⑴c流程，自然也沒有所謂的利益博弈。近年興起的區(qū)塊鏈和智能合約技術(shù)也許是搭建這樣一個(gè)全知系統(tǒng)的核心。

2 云治理系統(tǒng)設(shè)想：全知系統(tǒng)

全知系統(tǒng)的總框架包含兩個(gè)部分：包含智能合約的區(qū)塊鏈網(wǎng)式數(shù)據(jù)庫以及在此之上作為數(shù)據(jù)輸入輸出的各類非鏈?zhǔn)綉?yīng)用，如圖22所示。包含智能合約的區(qū)塊鏈網(wǎng)式數(shù)據(jù)庫是該系統(tǒng)的核心，它由多條相互間有業(yè)務(wù)邏輯依賴關(guān)系的區(qū)塊鏈組成；在其之上的皆為與人直接交互的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，它們是底層區(qū)塊鏈網(wǎng)數(shù)據(jù)的主要來源和去處。因此，全知系統(tǒng)中的消息交互有鏈內(nèi)、跨鏈（鏈與鏈之間）和鏈外（與非鏈應(yīng)用之間）3種。

2.1 包含智能合約的區(qū)塊鏈網(wǎng)式數(shù)據(jù)庫：物理世界向虛擬世界的真實(shí)投射

全知系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)庫。庫中的數(shù)據(jù)對(duì)物理世界的映射越多且越真實(shí)、精確，全知系統(tǒng)能發(fā)揮的作用越強(qiáng)大。映射多是線性擴(kuò)展的問題，數(shù)據(jù)的精確性（連續(xù)性的問題）依賴于硬件的靈敏度和測量方法的合理性，該數(shù)據(jù)庫要解決的問題是數(shù)據(jù)的真實(shí)性。所謂真實(shí)性，就是與客觀事實(shí)相符的離散性問題，譬如特定人物的性別是男還是女。因此，數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是區(qū)塊鏈（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)），如圖33所示，整個(gè)數(shù)據(jù)庫就是多鏈可交互的區(qū)塊鏈網(wǎng)。

圖2 全知系統(tǒng)總框架

圖3 區(qū)塊鏈的核心基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)：區(qū)塊流鏈和區(qū)塊內(nèi)以默克爾（Merkle）樹為基礎(chǔ)的樹鏈

區(qū)塊鏈的本質(zhì)是時(shí)間戳系統(tǒng)[4,5]，它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具備不可篡改的性質(zhì)，只要區(qū)塊中記錄的數(shù)據(jù)發(fā)生了變動(dòng)，該區(qū)塊以及其后的區(qū)塊記錄都要發(fā)生變動(dòng)。在越靠前的區(qū)塊中修改數(shù)據(jù)，開銷就越大。寫入?yún)^(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)基本認(rèn)為是不能修改的。在“以電子記錄為準(zhǔn)”①即 “記錄即發(fā)生，不記錄不發(fā)生”的前提。例如比特幣，一枚比特幣是否存在及其狀態(tài)，完全依賴賬本中的記錄，物件完全只存在虛擬世界中。當(dāng)證件（譬如畢業(yè)證、工商管理證等）完全無紙化后，也符合該前提的情況下，它能保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性②在寫入數(shù)據(jù)是真實(shí)的情況下，區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)可看作不能被修改，因此從區(qū)塊鏈中讀出的數(shù)據(jù)必然是真實(shí)的；在“不以電子記錄為準(zhǔn)”③不符合“記錄即發(fā)生，不記錄不發(fā)生”的前提，譬如人、車等是在物理世界中實(shí)實(shí)在在存在的物件的情況下，則需通過鏈與鏈間存在的業(yè)務(wù)邏輯依賴關(guān)系消息的交互，將數(shù)據(jù)失真的可能性降低。圖44是區(qū)塊鏈網(wǎng)的示意。

圖44中的單箭頭是散列指針 ，雙箭頭是鏈與鏈之間的消息通信。本科學(xué)歷鏈和成績鏈間存在很強(qiáng)的依賴關(guān)系，只有成績達(dá)到了要求，才能獲得學(xué)分；只有學(xué)分達(dá)到了畢業(yè)要求，才能獲得本科學(xué)歷。自然人本科學(xué)歷的獲取將更新其在自然人鏈中的狀態(tài)。

2.1.1 鏈的基本種類

按照物理世界向虛擬世界投射物的性質(zhì)，鏈可分為實(shí)物鏈（object chain）和屬性鏈（attribute chain）兩類。實(shí)物鏈?zhǔn)窃谖锢硎澜缰杏袑?shí)體存在的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在政府?dāng)?shù)據(jù)共享平臺(tái)中的基礎(chǔ)庫就屬于這類鏈，譬如自然人庫、法人庫等，所以實(shí)物鏈也可以叫基礎(chǔ)鏈。屬性鏈?zhǔn)窃谖锢硎澜缰袩o實(shí)體存在的數(shù)據(jù)，描述的是實(shí)物的某種屬性，譬如學(xué)位證、資格證等各類證件。當(dāng)證件無紙化后，所有證件本質(zhì)上和虛擬貨幣無異，都是一串字符。屬性鏈必須依附實(shí)物鏈存在。

圖4 全知系統(tǒng)1層設(shè)計(jì)圖：區(qū)塊鏈網(wǎng)

2.1.1.1 實(shí)物鏈

以自然人鏈為例?，F(xiàn)有的自然人庫信息都導(dǎo)入創(chuàng)世塊（gene sisblock）④即區(qū)塊鏈中的第一個(gè)區(qū)塊，此后每天出一個(gè)區(qū)塊（block），形成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。

（1）區(qū)塊

區(qū)塊包括區(qū)塊頭（blockheader）、新生兒信息列表、新增業(yè)務(wù)信息列表和事項(xiàng)申請列表4個(gè)域，見表11，結(jié)構(gòu)示意如圖55所示。

區(qū)塊頭存有區(qū)塊內(nèi)各種樹的頭和前區(qū)塊散列值等核心信息。默克爾樹將信息存在子節(jié)點(diǎn)，通過散列指針將所有信息的摘要都包含在樹根中，以保證葉節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)不被篡改。默克爾—帕克里夏樹（Merkle-Patricia-tree，MPT）將前綴樹的性質(zhì)融入了默克爾樹中，例如小王身份證號(hào)是“111”，通過前綴可找到存儲(chǔ)小王信息的葉節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)散列值都存儲(chǔ)在父節(jié)點(diǎn)中，保證葉節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)不被篡改。

（2）賬戶

表1 自然人鏈區(qū)塊中各域及其描述

賬戶參考了以太坊的做法。在自然人鏈中，每個(gè)登記在案的自然人都有一個(gè)賬戶，屬于外部持有賬戶⑤外部持有賬戶在以太坊中由私鑰控制，持有私鑰的用戶可以從賬戶中發(fā)送消息或轉(zhuǎn)移以太幣。在自然人鏈中，用于身份驗(yàn)證的可以是指紋或者其他能驗(yàn)證身份的電子數(shù)據(jù)類型，這類賬戶由用戶控制。每種業(yè)務(wù)也有一個(gè)賬戶，屬于合約賬戶類型，即常說的智能合約，這類賬戶由代碼控制，消息可以觸發(fā)其內(nèi)含代碼。賬戶都存儲(chǔ)在MPT的葉節(jié)點(diǎn)中：自然人賬戶存儲(chǔ)在自然人MPT的葉節(jié)點(diǎn)中，業(yè)務(wù)賬戶存儲(chǔ)在業(yè)務(wù)MPT的葉節(jié)點(diǎn)中。

圖5 全知系統(tǒng)2層設(shè)計(jì)圖：自然人鏈區(qū)塊結(jié)構(gòu)示意

（3）智能合約在自然人鏈中的實(shí)現(xiàn)

以新生兒的戶籍申請為例。新生兒出生當(dāng)天，其信息被打包進(jìn)區(qū)塊，且在自然人狀態(tài)的MPT上多了一個(gè)空葉節(jié)點(diǎn)，前綴為其被分配到的身份證號(hào)。新生兒父母發(fā)起戶籍申請，如圖66所示，他們只需一方在自己的賬戶中發(fā)起戶籍申請，并做出一些選擇（譬如父母雙方的民族不同時(shí)），系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)完成登記——將信息（例如民族、戶籍所在地等）錄入對(duì)應(yīng)的空節(jié)點(diǎn)。該戶籍申請消息也會(huì)被打包進(jìn)當(dāng)天的區(qū)塊。

從父親或母親賬戶發(fā)起戶籍申請的效果是一樣的。本例以母親發(fā)起戶籍申請為例。戶籍登記的智能合約收到戶籍申請的消息觸發(fā)其內(nèi)部代碼，開始逐條驗(yàn)證約束，并發(fā)送驗(yàn)證申請消息到對(duì)應(yīng)的智能合約。其他智能合約收到消息觸發(fā)內(nèi)部代碼，或向自然人賬戶發(fā)出信息申請用于驗(yàn)證，譬如發(fā)出指紋信息申請，從母親賬戶獲得指紋信息，與用于觸發(fā)戶籍申請的指紋信息進(jìn)行對(duì)比以驗(yàn)證身份。最后若符合所有約束，戶籍登記的智能合約將在新生兒的自然人賬戶中完成戶籍登記。

在該例中，智能合約的優(yōu)勢不僅省人力，還可以預(yù)防粗心父母抱錯(cuò)小孩，打擊拐賣兒童犯罪。父母雙方的基因信息也是記錄在自然人鏈中的，智能合約在做戶籍登記前可加入父母與新生兒親子鑒定驗(yàn)證的約束。一旦新生兒與父母雙方的基因信息皆不匹配，可觸發(fā)另一個(gè)智能合約尋找基因匹配的父母或報(bào)備到人口販賣的監(jiān)控應(yīng)用上。區(qū)塊鏈易于數(shù)據(jù)追溯的性質(zhì)有利于構(gòu)建全國規(guī)模的家庭血緣圖譜?！栋捉饠?shù)據(jù)》里的社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)可用區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)。

圖6 智能合約實(shí)現(xiàn)新生兒戶籍登記的流程

2.1.1.2 屬性鏈

這里的屬性是指達(dá)到較多被認(rèn)證的條件才能獲取的屬性，譬如本科學(xué)歷屬性，它需要自然人在4年學(xué)習(xí)中修滿一定學(xué)分才能獲得，而學(xué)分的獲取又需要在特定課程上面達(dá)到要求的成績。因此，屬性鏈一般都是一個(gè)核心鏈和一條或多條附屬條件鏈捆綁在一起的鏈組：核心鏈存有最終結(jié)果并與其他實(shí)物鏈或核心鏈交互；附屬條件鏈僅與其核心鏈或該核心鏈下的其他附屬條件鏈交互。核心鏈和附屬條件鏈都可以與非鏈?zhǔn)降膽?yīng)用系統(tǒng)交互數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈?zhǔn)降臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本大同小異，這里以小王從大學(xué)入學(xué)到畢業(yè)4年在本科學(xué)歷鏈上的記錄為例，闡述跨鏈和鏈外的信息交互，如圖77所示。

非鏈系統(tǒng)與區(qū)塊鏈之間的交互為鏈外信息交互。圖77為大學(xué)招生系統(tǒng)與核心鏈、教務(wù)系統(tǒng)和選課系統(tǒng)與成績鏈之間的消息傳遞。區(qū)塊鏈與鏈之間的交互為跨鏈信息交互，圖77為自然人鏈與核心鏈、核心鏈與成績鏈之間的消息傳遞。

大學(xué)招生系統(tǒng)將含有大學(xué)登記號(hào)和身份證號(hào)的小王錄取消息發(fā)給核心鏈，觸發(fā)“學(xué)籍登記”的智能合約，發(fā)送含有身份證號(hào)的消息到自然人鏈，確認(rèn)身份信息，驗(yàn)證成功后在學(xué)生狀態(tài)的MPT上增多一個(gè)空的葉節(jié)點(diǎn)（前綴是大學(xué)登記號(hào)連接身份證號(hào)）。當(dāng)收到成績鏈的學(xué)分消息后，更新對(duì)應(yīng)學(xué)生葉節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。當(dāng)學(xué)生狀態(tài)符合特定約束條件時(shí)，觸發(fā)“學(xué)位頒發(fā)”的智能合約，核心鏈中的學(xué)生狀態(tài)添加學(xué)位證信息，并向自然人鏈發(fā)送包含身份證和學(xué)位信息的消息。

每門課程是獨(dú)立的一條成績鏈。選課系統(tǒng)將含有身份證號(hào)的選課消息發(fā)給對(duì)應(yīng)課的成績鏈，觸發(fā)“注冊課程”的智能合約，于是在學(xué)生狀態(tài)的MPT上增多一個(gè)空節(jié)點(diǎn)（前綴是課程號(hào)鏈接身份證號(hào)）。教務(wù)管理系統(tǒng)將含有身份證號(hào)和課程的作業(yè)、隨堂小測、考試成績的消息發(fā)給成績鏈，該鏈中對(duì)應(yīng)學(xué)生的狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，在對(duì)應(yīng)的葉節(jié)點(diǎn)上記入學(xué)生成績。當(dāng)學(xué)生成績符合特定約束條件時(shí)，觸發(fā)“學(xué)分錄入”智能合約，發(fā)送含有身份證號(hào)和學(xué)分的學(xué)分消息到核心鏈。

2.1.1.3 小結(jié)

區(qū)塊鏈的這種鏈?zhǔn)降臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從數(shù)據(jù)橫面來看（如圖88所示），區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)龐大的關(guān)系網(wǎng)，抽象出社會(huì)中實(shí)物之間、實(shí)物與屬性之間的聯(lián)系；從數(shù)據(jù)縱面來看（如圖99所示），一條鏈就是記錄特定對(duì)象的一條時(shí)間線，一個(gè)區(qū)塊可以是10 min（比特幣）、一天（自然人鏈）或是半年（本科鏈）。區(qū)塊鏈網(wǎng)式數(shù)據(jù)提供了將物理世界向虛擬世界從時(shí)間和空間維度投射的一種方法。

圖88中的方形代表鏈上的一個(gè)區(qū)塊，雙箭頭代表消息傳遞，相連的兩個(gè)區(qū)塊代表它們的數(shù)據(jù)存在業(yè)務(wù)邏輯上的依賴關(guān)系。

2.1.2 區(qū)塊鏈網(wǎng)系統(tǒng)：分權(quán)限的去中心化

區(qū)塊鏈網(wǎng)既可以看作一個(gè)整體的系統(tǒng)，也可以看作多個(gè)系統(tǒng)的融合。每條鏈都可以是自成體系的系統(tǒng)，因?yàn)槊織l鏈都有一套獨(dú)有的規(guī)則來區(qū)分確認(rèn)區(qū)塊和記賬。運(yùn)行這套規(guī)則的節(jié)點(diǎn)就組成了該鏈系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，并且一條鏈網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都是一樣的，不僅遵照一樣的規(guī)則，而且存儲(chǔ)一樣的數(shù)據(jù)。

這為劃分?jǐn)?shù)據(jù)的權(quán)限提供了靈活性。譬如自然人鏈這樣的系統(tǒng)應(yīng)該由政府運(yùn)行，可以采用類似HyperLedger的運(yùn)行機(jī)制，中央政府作為參與者審核員，每個(gè)省級(jí)單位都是一個(gè)參與的節(jié)點(diǎn)，保存數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)，并不斷驗(yàn)證和寫入新區(qū)塊。本科鏈的核心鏈也可由政府運(yùn)行，但其附屬的成績鏈可由各個(gè)大學(xué)甚至學(xué)生或其他社會(huì)實(shí)體來運(yùn)行更多節(jié)點(diǎn)。這些鏈的節(jié)點(diǎn)不需要審核即可加入網(wǎng)絡(luò)，它可以采取類似比特幣的運(yùn)行機(jī)制。圖1100為HyperLedger和比特幣網(wǎng)絡(luò)示意。

在HyperLedger的網(wǎng)絡(luò)中，需要有一個(gè)中心化的節(jié)點(diǎn)來審核參與節(jié)點(diǎn)的身份，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要與其他所有節(jié)點(diǎn)相連。HyperLedger是全連接網(wǎng)絡(luò)。在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)只需要連入網(wǎng)絡(luò)即可，該網(wǎng)絡(luò)無中心節(jié)點(diǎn)。

圖7 跨鏈和鏈外信息交互示意

圖8 區(qū)塊鏈網(wǎng)式數(shù)據(jù)橫面

圖9 區(qū)塊鏈網(wǎng)式數(shù)據(jù)縱面

2.1.3 區(qū)塊鏈優(yōu)勢

區(qū)塊鏈從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上降低了人為疏忽錯(cuò)誤或惡意破壞的可能性，這不僅得益于它本身不可篡改的性質(zhì)，還得益于網(wǎng)狀的業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系之間相互依賴的關(guān)系。

分權(quán)限的去中心化運(yùn)行模式有兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)從產(chǎn)生伊始就沒有壁壘和隔離，從整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)式數(shù)據(jù)庫來看，它們本來就是一體的；雖然在邏輯上整個(gè)數(shù)據(jù)庫是一體的，但是在實(shí)際運(yùn)行中，每條鏈都有獨(dú)立的運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)。這樣，一些可開放的數(shù)據(jù)就可以將社會(huì)中閑散的計(jì)算和存儲(chǔ)資源調(diào)用起來。譬如成績鏈只需要把身份證號(hào)稍作隱藏處理，就可以像比特幣一樣，任何人都可以運(yùn)行一個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)和驗(yàn)證。

區(qū)塊鏈網(wǎng)系統(tǒng)本身就是政府共享數(shù)據(jù)的一種方案，政府開放數(shù)據(jù)只需要審核員對(duì)通過審核的社會(huì)節(jié)點(diǎn)開放權(quán)限，節(jié)點(diǎn)就自動(dòng)擁有了數(shù)據(jù)，還可自行證實(shí)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。除此之外，區(qū)塊鏈還可以加入激勵(lì)機(jī)制，像比特幣那樣承諾運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)一定的獎(jiǎng)勵(lì)。政府可以將這種工具作為調(diào)整社會(huì)閑散資源或加強(qiáng)社會(huì)監(jiān)督的一種手段。

圖10 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布示意

2.2 區(qū)塊鏈網(wǎng)上的非鏈?zhǔn)綉?yīng)用

非鏈?zhǔn)綉?yīng)用是建立在區(qū)塊鏈網(wǎng)式數(shù)據(jù)庫上、與人直接交互的各類應(yīng)用。從它與區(qū)塊鏈網(wǎng)的數(shù)據(jù)交互類型來說可分為3類：純數(shù)據(jù)輸入型、純數(shù)據(jù)輸出型和混合型。

（1）純數(shù)據(jù)輸入型

純數(shù)據(jù)輸入型即單向地向區(qū)塊鏈網(wǎng)輸入新數(shù)據(jù)，譬如新生兒信息錄入系統(tǒng)。醫(yī)院在新生兒出生伊始就采集嬰兒的血液和腳印，并將DNA和腳印指模等錄入出生證明。出生證明的消息發(fā)送給自然人鏈，自然人鏈將其打包到當(dāng)天的區(qū)塊，并在狀態(tài)樹上添加新節(jié)點(diǎn)。

（2）純數(shù)據(jù)輸出型

純數(shù)據(jù)輸出型即單向地從區(qū)塊鏈網(wǎng)輸出數(shù)據(jù)以供數(shù)據(jù)查閱、分析、挖掘、監(jiān)控等，譬如學(xué)歷查詢系統(tǒng)、征信系統(tǒng)等。投射社會(huì)全態(tài)的數(shù)據(jù)都通過區(qū)塊鏈網(wǎng)無縫融合在一起，配合現(xiàn)在已有的大數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)，危害社會(huì)安全的恐怖分子和意圖作奸犯科之人將會(huì)寸步難行。若有更為先進(jìn)的人工智能（a rtificial intelligence，AI）算法加以輔佐，“將罪惡扼殺在搖籃內(nèi)”將不再是一句空洞的口號(hào)。

（3）混合型

混合型即應(yīng)用對(duì)區(qū)塊鏈網(wǎng)既有數(shù)據(jù)的輸入又有輸出，譬如公民賬戶，其雛形來源于廣州市的市民頁面。廣州市政府為每個(gè)市民都提供一個(gè)網(wǎng)頁，市民的水電燃?xì)饫U費(fèi)通知和辦事信息都可以在市民網(wǎng)頁上查詢辦理。使得公民賬戶在區(qū)塊鏈網(wǎng)的背景下實(shí)施變得簡單了，個(gè)人信息可直接從自然人鏈獲取。在查閱個(gè)人信息的這個(gè)功能上，它就是自然人鏈用戶友好的數(shù)據(jù)展示頁面。除此之外，公民賬戶可以發(fā)起結(jié)婚申請、離婚申請、津貼補(bǔ)助申請等一系列政府或社會(huì)服務(wù)的申請，申請信息將發(fā)送到對(duì)應(yīng)的區(qū)塊鏈，并觸發(fā)智能合約。公民賬戶從區(qū)塊鏈網(wǎng)中匯集了一個(gè)公民全方位的最新信息，其終極形態(tài)將是與成熟的AI算法相結(jié)合，成為每個(gè)公民定制化的管家，記錄著每個(gè)人的生老病死以及婚喪嫁娶。當(dāng)人生活出現(xiàn)危機(jī)（譬如財(cái)務(wù)危機(jī)、健康危機(jī)等）時(shí)，可及時(shí)向社會(huì)申請?jiān)９褓~戶是解決“無緣社會(huì)”等一系列社會(huì)福祉問題的一種可能方案。若其真能實(shí)現(xiàn)，這也許就是古時(shí)圣賢所憧憬構(gòu)想的大同社會(huì)：“故人不獨(dú)親其 親，不獨(dú)子其子，使老有所終，壯有所用，幼有所長，矜、寡、孤、獨(dú)、廢、疾者皆有所養(yǎng)?！?/p>

2.3 全知系統(tǒng)的未來

全知系統(tǒng)的未來是什么？最容易想到的是先知系統(tǒng)（prophet system），即應(yīng)用AI技術(shù)增強(qiáng)決策的全知系統(tǒng)。在全知系統(tǒng)中，AI技術(shù)分散使用在上層各種具體的應(yīng)用中。在先知系統(tǒng)中，AI技術(shù)在底層并且和區(qū)塊鏈網(wǎng)同等重要，共同構(gòu)成了這個(gè)社會(huì)的“大腦”。社會(huì)不僅僅是“人”的社會(huì)，還是“機(jī)”和“物”的社會(huì)；智慧城市不再是死物，而是一個(gè)“能思考”并“能和人與物交互”的存在。換句話說，全知系統(tǒng)只是“社會(huì)”這個(gè)物種剛剛發(fā)育出了反射弧，先知系統(tǒng)則是其進(jìn)化出了完整的“大腦”。這一部分已超出了短期技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的范圍，此處不再做深入討論。

3 “云治理”下“人”的思考

“云治理”的本質(zhì)是打破以往完全唯有“人”做決策的局面，越來越倚重“鐵面無私”且智能的“算法”或“代碼”。此外，信息流動(dòng)趨于扁平，之前因信息不對(duì)稱集中在中心的決策權(quán)又慢慢回流到個(gè)體手中。這些變化將直接沖擊社會(huì)現(xiàn)有的運(yùn)行結(jié)構(gòu)和治理模式，如以下幾個(gè)問題。

● 什么是政府？它是系統(tǒng)和“人”的共同決策體，還是延續(xù)傳統(tǒng)的唯“人”決策體？

● “人”在云治理中承擔(dān)的角色和責(zé)任是什么？

● “人”內(nèi)部的角色分工和權(quán)限劃分又是怎樣的？

某些趨勢中已隱含了部分答案。譬如“人”將會(huì)從機(jī)械重復(fù)的日常業(yè)務(wù)流水中解放出來，像窗口業(yè)務(wù)類等都可以用代碼自動(dòng)執(zhí)行。這勢必就會(huì)帶來政府人員的精減，并且“人”的決策更關(guān)乎“人”內(nèi)心的抉擇。又譬如人們對(duì)社會(huì)事務(wù)的參與有了更高的自由度，既可以選擇生活在“云”下，只使用區(qū)塊鏈網(wǎng)的上層應(yīng)用享受社會(huì)服務(wù)，也可以選擇在“云”中，積極運(yùn)行網(wǎng)中的各類節(jié)點(diǎn)，參與了解更多的社會(huì)事務(wù)。

除此之外，“云治理”系統(tǒng)也許給人類更為深遠(yuǎn)的沖擊是在倫理道德和意識(shí)形態(tài)層面。

● 人們信賴這樣的系統(tǒng)嗎？換句話說，人們信賴自己創(chuàng)造的科技嗎？對(duì)科技無法駕馭的恐懼一直存在。人們會(huì)不會(huì)對(duì)這樣能掌控生活方方面面的全知系統(tǒng)心生恐懼以致要不惜一切力量來毀滅它？一如電影《超驗(yàn)駭客》里講述的故事，無論系統(tǒng)能給人類帶來如何的文明飛躍，無論它如何證明自己是心懷善意，人類多疑的本性還是要義無反顧地摧毀它。

● 區(qū)塊鏈和AI兩大技術(shù)現(xiàn)在都在蓬勃發(fā)展，若全知系統(tǒng)最終進(jìn)化至先知系統(tǒng)，是否每個(gè)人一生下來命運(yùn)都已經(jīng)被設(shè)定了呢？《千鈞一發(fā)》《心理測量者》《白金數(shù)據(jù)》等都對(duì)這樣的未來有所描述?，F(xiàn)在不能斷言這一定會(huì)發(fā)生，即使會(huì)發(fā)生也不能斷言這是多久的未來，但不可否認(rèn)現(xiàn)在的科技和發(fā)展趨勢，的確為這樣的未來提供了極大的可能性。

“云治理”的設(shè)想與其說是信息技術(shù)、海量數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)思維能夠給公共治理、突發(fā)事件應(yīng)對(duì)帶來多大的想象空間，不如說是作為這個(gè)社會(huì)中的“人”，期待自己生活在一個(gè)怎樣的社會(huì)里?？萍嫉拇_給人們提供了無限的可能，但是哪一種可能是人們內(nèi)心真正渴望和所需的，這個(gè)問題也許更值得深思。

4 結(jié)束語

本文開篇闡述了“云治理”能解決的社會(huì)安全問題以及社會(huì)福祉問題，并指出了一個(gè)掌握社會(huì)全態(tài)的全知系統(tǒng)的必要性。隨后給出了一個(gè)可能的系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)圖，并以包含智能合約的區(qū)塊鏈網(wǎng)式數(shù)據(jù)庫作為其核心。建立在區(qū)塊鏈網(wǎng)上的各類應(yīng)用負(fù)責(zé)處理具體業(yè)務(wù)，其中公民賬戶這一應(yīng)用設(shè)想能解決開篇提出的“無緣社會(huì)”福祉問題。最后，探討了“人”在云治理下社會(huì)生活和思想將受到的沖擊。由于篇幅所限，本文未對(duì)云治理下“物”（即硬件設(shè)備）的建設(shè)作出設(shè)計(jì)，這是以后工作可以補(bǔ)充的地方。

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A framework of “cloud governance”system based on blockchain technology

ZENG Chen
Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Science, Beijing 100190, China

“Cloud governance” is a new challenge for governments to provide better social services in the background of blooming information technology, mass data and internet. A possible solution was provided: omniscient system, which was based on blockchain technology and smart contract. It not only reduces careless mistakes and malicious tamperings made by human beings, but also sharply cuts down the labor costs on daily operations.

TP31

A

10.11959/j.issn.2096-0271.2017025

曾?。?987-），女，就職于中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。

2017-04-10

政府服務(wù)；區(qū)塊鏈；智能合約；全知系統(tǒng)；公民賬戶