溫川飆，趙姝婷，陳菊，施明毅，高原

(成都中醫(yī)藥大學，四川 成都 610075)

基于區(qū)塊鏈的第三代中藥追溯平臺構建研究△

溫川飆，趙姝婷，陳菊，施明毅，高原*

(成都中醫(yī)藥大學，四川 成都 610075)

本文回顧了中藥追溯技術發(fā)展的8年歷程，從基本架構、應用開發(fā)到開放平臺的三個階段，探討中藥追溯體系當前面臨的主要技術問題和解決思路，重點闡述基于區(qū)塊鏈技術的第三代中藥追溯平臺的開放共享架構原理和方法，討論物聯(lián)網、大數據、標準化和接口規(guī)范等關鍵技術對去中心化中藥追溯平臺構建的意義和作用，為新一代中藥追溯體系提供建設思路。

中藥追溯；區(qū)塊鏈；物聯(lián)網；大數據；標準規(guī)范

追溯體系是中藥質量安全的保障之一，是在傳統(tǒng)質量保障手段的基礎上，借助現代物聯(lián)網技術和信息技術，對中藥材種植、加工、生產、流通、使用4個環(huán)節(jié)關鍵信息進行數字化處理和備案，實現中藥材“來源可知、去向可追、質量可查、責任可究”的目的，是近年來國家倡導的一項促進安全藥、放心藥、有效藥生產和銷售的行業(yè)規(guī)范[1-3]。

圖1 中藥追溯技術的基本概念

中藥追溯體系如何實現全流程的數據共享、權限分級？如何構建以云、物聯(lián)網、區(qū)塊鏈技術為核心的去中心化的追溯平臺？如何達成行業(yè)共識、共建開放、便捷的技術平臺？如何確保通過平臺實現中藥材道地性的數據化呈現以及有效控制企業(yè)成本等都是當前中藥追溯體系構建面臨的關鍵問題。

1 我國追溯平臺技術發(fā)展的8年歷程

自2009年相關媒體報道第一代第三方中藥追溯體系構建完成，2010年10月在第三屆中醫(yī)藥國際科技大會上推出，受到行業(yè)的廣泛關注。2011年5月25日國家商務部、國家食品藥品監(jiān)督管理局、國家中醫(yī)藥管理局聯(lián)合批文，2012年國家下?lián)?億經費，在四川、河北、廣西、安徽4個省、近千家企業(yè)、6000多個商戶開通應用試點，中藥追溯體系的建設與發(fā)展已歷經8年的歷程。在此期間，追溯技術也經歷了從基本體系架構、應用系統(tǒng)開發(fā)到開放共享平臺的三個階段。見圖2。

圖2 中藥追溯技術的三個發(fā)展階段

1.1 第一代系統(tǒng)的4個方面的效益

一是在國內開創(chuàng)了物聯(lián)網技術在中藥領域應用的先河，提供中藥研究領域新思路、新方法；二是基本構建了種植、加工、交易、使用的4個中藥追溯環(huán)節(jié)，中藥飲片、中成藥、藥食同源3條線路和一套溯源編碼的追溯體系；三是該體系有利于中藥材、中藥飲片和中成藥的質量控制和企業(yè)誠信體系的建立，推進了中藥質量控制標準化研究；四是中藥追溯體系推廣應用，有利于用藥安全和確保療效，有利于推進中藥產業(yè)的現代化、國際化進程。

圖3 第一代中藥追溯體系的基本架構

第一代追溯體系的主要問題：一是行業(yè)整體信息化程度不高，應用軟件少，數據的來源不多；二是中藥企業(yè)對追溯體系的價值認識還不足，被動跟進多主動建設少；三是追溯技術研究深度不夠，導致追溯成本高，行業(yè)接受面臨較大困難。

1.2 第二代中藥追溯體系重點在基于產業(yè)鏈數字化的應用系統(tǒng)開發(fā)

主要的研發(fā)機構和企業(yè)依據中藥資源(GAP)-生產加工(GMP)-流通、使用(GSP)中藥產業(yè)的數字技術路線圖，逐一完成中藥種植GAP管理系統(tǒng)、中藥資源數字化平臺、道地中藥材種植管理系統(tǒng)、中藥飲片鑒定系統(tǒng)、中藥飲片管理GMP系統(tǒng)、中藥湯劑配送服務系統(tǒng)、中藥企業(yè)評估系統(tǒng)、中藥追溯監(jiān)管系統(tǒng)等應用領域的軟件開發(fā)。

圖4 第二代中藥追溯產業(yè)鏈應用軟件的深度開發(fā)

第二階段中藥追溯體系的應用在全國進行了推廣，僅流通領域國家就先后投資5個億，在全國17個中藥材交易市場推動中藥追溯系統(tǒng)的全覆蓋。截止2016年底，中藥追溯體系已在全國18個省、市進行了實施推廣[4-5]。期間產生各種中藥追溯相關的專利14個，軟件著作權33個，取得國家級火炬計劃產業(yè)化示范項目證書，相關研究論文逐漸豐富。

圖5 第二代中藥追溯體系的應用推廣情況

第二代中藥追溯系統(tǒng)存在的主要問題：一是中藥材種植加工方式多，藥材種植和加工方式多樣化，一套追溯系統(tǒng)很難滿足所有藥材品種的追溯需求，導致各個企業(yè)使用的管理和追溯系統(tǒng)多樣化；二是產業(yè)鏈環(huán)節(jié)復雜，藥材從種植到進入消費者口中，中間環(huán)節(jié)多，各個環(huán)節(jié)擁有各自的管理模式，涉及的系統(tǒng)多，導致市面上的管理和溯源系統(tǒng)多樣化；三是追溯信息孤島化，種植、加工、流通等各個環(huán)節(jié)的追溯信息只存在于各自的系統(tǒng)中，無法共享互通。

2 “去中心化”的第三代追溯服務平臺基礎架構

2.1 第三代中藥追溯平臺構建的原理和方法

針對前兩代追溯技術發(fā)展的問題，第三代中藥追溯平臺的構建，按照“去中心化”的思路和原理建立數據交換規(guī)范，基于云平臺的開放模式接納各級各類企業(yè)追溯系統(tǒng)，實現數據共享和互聯(lián)互通；提供追溯品種的大數據畫像、企業(yè)誠信動態(tài)評估、追溯物聯(lián)網硬件設備、交易生產消費決策支持服務等應用功能；采用“區(qū)塊鏈”技術和方法重構平臺，讓溯源的數據存儲和分享更加迅捷和透明，提高安全性和信用生態(tài)圈。

圖6 第二代和第三代中藥追溯體系的體系架構對比

2.2 第三代追溯技術數據共享和兼容企業(yè)追溯系統(tǒng)的平臺優(yōu)勢

首先第三代中藥追溯平臺產業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)追溯無需更換現有管理系統(tǒng)或者溯源系統(tǒng)，只需通過平臺接口接入，即可完成各自環(huán)節(jié)的數據共享和其余環(huán)節(jié)數據查詢；其次各個企業(yè)系統(tǒng)可通過平臺開放接口上傳和獲取追溯關鍵數據，補充完善各自系統(tǒng)缺少的關鍵數據；第三為各個孤島化的系統(tǒng)提供數據共享與交互的開放性平臺，為信息查詢者提供統(tǒng)一的全產業(yè)鏈信息查詢入口。

2.3 接口交換規(guī)范是第三代中藥追溯平臺互聯(lián)互通數據共享的關鍵

一是基于Open API的開放性的接口，提供多種查詢接口，外部系統(tǒng)可快速接入。開放性平臺要實現大規(guī)模數據的互通互享，關鍵在接口標準的建立：一是建立基于Http標準的webservice接口和基于國際標準的OAuth2.0授權協(xié)議，數據交換格式提供開放的xml和json標準，簡化互通的難度和降低數據交互的成本；二是采用標準編碼提高兼容性，藥品編碼采用國家標準GB/T 31774-2015、GB/T 31775-2015。支持多種飲片生產標準庫：內置藥典標準、地方標準、企業(yè)自建標準，提高平臺的兼容性。

3 運用大數據和物聯(lián)網提升第三代中藥追溯平臺的服務功能

第三代中藥追溯平臺提供大數據的動態(tài)分析，完成品種畫像、企業(yè)畫像，提供品牌支撐，提高平臺服務能力；利用物聯(lián)網解決第三代中藥追溯平臺的便捷性問題，基于云計算和物聯(lián)網設備的數據自動上傳與處理機制；支持微信等主流移動端信息下發(fā)，增加平臺工作效率。

3.1 追溯動態(tài)大數據分析服務，提供品種和企業(yè)數據畫像，提升品牌價值

第三代中藥追溯平臺提供大數據的動態(tài)分析，中藥追溯各個環(huán)節(jié)數據功能統(tǒng)計分析，一方面建立更加高效的中藥生產、銷售、使用的一體化模式，提升中藥材質量，增產增效；另一方面建立信息化管理模式，為數據智能應用打造的基礎數據平臺，提供集數據采集系統(tǒng)、數據存儲、實時分析平臺、數據查詢中心于一體的品牌價值服務。

利用數據快速分析目標企業(yè)或品種對象，通過數據清洗、關聯(lián)，統(tǒng)計分析，規(guī)則推導，乃至建模預測，完善其自然屬性、行為特質、客戶價值等諸多標簽，基于GIS采用高度智能化算法進行企業(yè)誠信評估。提升中藥全產業(yè)數據流程管理效率，減少資源浪費，最終實現中藥材道地性質的數據化表述。

3.2 應用物聯(lián)網和云計算技術解決第三代中藥追溯平臺的便捷性問題

隨著物聯(lián)網技術的不斷成熟，工業(yè)4.0在中藥生產和制藥領域的拓展，增加數據來源的機器化，實現中藥追溯數據的自動采集已經成為可能。客觀化的數據采集，對具體種植、加工、流通環(huán)節(jié)涉及的種質、肥料、光照、工藝、交易等進行數據自動化采集，利用物聯(lián)網硬件控制追溯成本。同時，第三代追溯云計算平臺將提供多終端應用，涵蓋PC端、手機APP、微信端、平板、一體機等多終端的操作應用，實現數據采集多樣性，支持數據excel批量導入，支持從第三方開發(fā)平臺接口抓取數據。

4 區(qū)塊鏈技術解決信息安全難題，建立第三代中藥追溯平臺的誠信生態(tài)圈

通過區(qū)塊鏈共享加密和互聯(lián)網平臺本身公開透明的特性，通過區(qū)塊鏈+防偽編碼的方案，擯棄由于人為因素造成的數據源虛假，基于區(qū)塊鏈的分布式架構，全網安全監(jiān)控體系、oAuth的身份認證機制，保障平臺安全性。讓每個追溯體系中的關鍵時間、物品和人的行為參與都可在線查詢，多點備份，在降低網絡傳輸過程中的信息不對稱的同時，降低信任風險，從而在生態(tài)閉環(huán)的環(huán)境下，逐步構建基于云平臺的中藥行業(yè)全產業(yè)鏈的價值物聯(lián)網和信任經濟[5-6]。第三代中藥追溯平臺主要構建以下區(qū)塊鏈功能。

4.1 區(qū)塊鏈交易數據的分布式存儲，實現追溯數據不可篡改、不可逆

在區(qū)塊鏈分布式節(jié)點上進行數據存儲，數據從生成到變化成長的整個生命歷程都會被持續(xù)加密記錄下來，在追溯平臺區(qū)塊鏈系統(tǒng)生態(tài)中，所有成員將同時獲得交易記錄的備份。相對傳統(tǒng)的數據庫加密技術，區(qū)塊鏈提供更高的數據質量和可信度，從而實現第三代中藥追溯平臺數據不丟失、不泄露、公開追溯且天然容災。

4.2 結合線上區(qū)塊鏈技術與線下硬件防偽的中藥追溯智能標簽

通過區(qū)塊鏈+防偽標簽+物聯(lián)網設備的方案，確保產品信息難以復制、難以仿制、難以回收，幫助企業(yè)建立商品的唯一標識系統(tǒng)，實時監(jiān)控審核商品身份、商品動態(tài)、商品流。平臺還能為企業(yè)和個人提供數字身份認證，提供安全、不可篡改的身份認證，防止用戶身份信息竊取、網絡攻擊的安全隱患，同時保護用戶信息隱私，建立更加誠信的網絡環(huán)境。

4.3 建立區(qū)塊鏈授權自動完成交易的電子合約

基于區(qū)塊鏈技術的線上電子簽約產品，簽約過程中雙方使用符合電子簽名法的CA證書進行電子簽名，簽約過程一旦通過，合同內容和條款在預定時間節(jié)點由平臺流程控制自動執(zhí)行，合約可靠有效不可篡改、不可抵賴，從而有效保護平臺中簽約各方的合法權益，形成行業(yè)交易的良性循環(huán)和高度誠信的生態(tài)圈。

5 結語

中藥追溯體系是“互聯(lián)網+中藥”的產物，它所具有的新技術對行業(yè)發(fā)展推動作用已經逐步形成行業(yè)共識。追溯平臺應用前景廣闊，特別是第三代中藥追溯平臺在接口規(guī)范的基礎上實現跨平臺的數據共享，多種企業(yè)追溯系統(tǒng)的兼容；物聯(lián)網和大數據在有效成本控制的基礎上，實現提供企業(yè)品種以及品牌保護的功能和服務；基于區(qū)塊鏈的安全和誠信機制形成良性循環(huán)的誠信生態(tài)圈，對中藥行業(yè)的健康發(fā)展意義重大。當然也要充分地認識到新技術的應用過程中，必然會經歷各種不成熟、沖突和陣痛，需要中藥和互聯(lián)網同仁共同努力，合理充分地應用新技術，不斷磨合成為行業(yè)的發(fā)展新模式。

[1] 李西文，陳士林，王一濤.中藥質量可追溯技術研究[C].//中藥與天然藥物現代研究學術研討會論文集，中國科學技術協(xié)會、貴州省人民政府，2013.

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[3] 施明毅，溫川飆，胡祿，等.中藥質量追溯體系關鍵技術研究[J].亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥，2017，13(9)：53-55.

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ResearchforPlatformConstructionoftheThirdGenerationofTraceabilityforTCMBasedontheBlockchain

WENChuanbiao,ZHAOShuting,CHENJu,SHIMingyi,GAOYuan*

(ChengduUniversityofTraditionalChineseMedicine,Chengdu,Sichuan610075，China)

This paper reviews the development of traceability technology for Traditional Chinese Medicine(TCM)backing 8 years，from the stage of the basic architecture，application development to the open platform，to explore the main technical problems of traceability system for TCM facing and solutions，focusing on the blockchain technology of the third-generation TCM traceability platform of open architecture based on the principle and method of sharing.Finally the paper discuss the key technologies，such as the Internet of things，big data，standardization and interface specification，make great significance and function to the construction of the decentralized traceability platform for TCM，which will provide the construction ideas for the new generation of traceability system for TCM.

Traceability for TCM；Blockchain；Internet of Things；Big Data；Standard Specification

四川省科技廳重大產業(yè)專項(2014SZ0133)；橫向課題

*

高原，講師，研究方向：中醫(yī)藥信息化；Tel:(028)87784425，E-mail:14551022@qq.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2017.11.003

2017-11-07)