曹玉紅 荊博
摘? ?要: 為解決企業(yè)聯(lián)盟因缺少安全可信第三方導(dǎo)致的協(xié)同應(yīng)用平臺發(fā)展相對滯后、應(yīng)用模式可靠性弱等問題,提出建立基于區(qū)塊鏈的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)協(xié)同架構(gòu)。利用區(qū)塊鏈去中心化、數(shù)據(jù)不可篡改的特性,形成了企業(yè)協(xié)同的四層結(jié)構(gòu)——控制層、標(biāo)識層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層;提出并梳理了應(yīng)用層的多種企業(yè)協(xié)同應(yīng)用模式,如賬務(wù)審計(jì)、聯(lián)邦學(xué)習(xí)等;討論了應(yīng)用模式在跨鏈交易、安全隱私、可擴(kuò)展性、監(jiān)管方面面臨的挑戰(zhàn),提出了應(yīng)對舉措。對促進(jìn)企業(yè)聯(lián)盟間深度融合、構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新生態(tài)起到了推動(dòng)作用。
關(guān)鍵詞: 區(qū)塊鏈;工業(yè)互聯(lián)網(wǎng);企業(yè)聯(lián)盟;企業(yè)協(xié)同;賬務(wù)審計(jì)
中圖分類號:TP399? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A? ? 文章編號:2095-8412 (2020) 06-092-07
工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL: http://gyjs.cbpt.cnki.net? ? DOI: 10.14103/j.issn.2095-8412.2020.06.016
引言
“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”這一概念起源于2013年,代表著工業(yè)系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的高度融合。在工業(yè)系統(tǒng)層面,引入云計(jì)算、人工智能等技術(shù)可以使現(xiàn)有工業(yè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化,打造數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的人工智能型“智能工廠”,提升工業(yè)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率;在工業(yè)互聯(lián)層面,引入互聯(lián)網(wǎng)可以聯(lián)合獨(dú)立的“智能工廠”,將設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、供應(yīng)商、產(chǎn)品和客戶緊密地連接和融合在一起,延長并優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈,推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
近些年來,隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛,作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺也不斷涌現(xiàn)。當(dāng)前,我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)存量規(guī)模、年復(fù)合增長率均有較大幅度的提高。根據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟2019年發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書》[1],如圖1所示,當(dāng)前國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用中生產(chǎn)過程管控和設(shè)備管理服務(wù)占比73%,資源配置協(xié)同方面的應(yīng)用僅包括全流程系統(tǒng)性優(yōu)化和金融服務(wù)兩部分,且只占6%,應(yīng)用模式較為單一。這也從側(cè)面反映了目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展仍集中在“智能工廠”角度,企業(yè)聯(lián)盟中應(yīng)用平臺發(fā)展相對滯后,這使企業(yè)之間依然存在信息壁壘,在一定程度上割裂了產(chǎn)業(yè)鏈上下游生產(chǎn)要素的聯(lián)系,進(jìn)一步阻礙了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。
造成以上發(fā)展困境的主要原因有兩點(diǎn):一是缺少可信的第三方組織。由于企業(yè)之間沒有很強(qiáng)的信用連接,因此若要形成開放共享的企業(yè)聯(lián)盟,需要可信的第三方組織,第三方組織需要公平處理企業(yè)合作中各種事項(xiàng)。但隨著企業(yè)數(shù)目逐漸增多,第三方組織可能會(huì)成為整個(gè)聯(lián)盟發(fā)展的瓶頸,所以更好的一種方式是采用去中心化的架構(gòu)。二是數(shù)據(jù)安全問題。很多企業(yè)擔(dān)心數(shù)據(jù)在共享后會(huì)發(fā)生泄露,使數(shù)據(jù)失去價(jià)值,所以構(gòu)成聯(lián)盟的整個(gè)架構(gòu)需要對數(shù)據(jù)隱私有嚴(yán)格的保護(hù)。最近發(fā)展正盛的區(qū)塊鏈技術(shù)對于建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)聯(lián)盟,實(shí)現(xiàn)企業(yè)協(xié)同是非常有幫助的。首先,區(qū)塊鏈技術(shù)是去中心化的,依賴共識機(jī)制在各方之間達(dá)成一致。其次,在聯(lián)盟鏈中,通過通道等技術(shù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)隔離,能夠在保護(hù)企業(yè)數(shù)據(jù)隱私的同時(shí)實(shí)現(xiàn)企業(yè)間數(shù)據(jù)共享。
針對目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)聯(lián)盟協(xié)同應(yīng)用平臺發(fā)展相對滯后,而且應(yīng)用模式可靠性弱的問題,本文提出了基于區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)間協(xié)同的新思路,闡述了企業(yè)間協(xié)同的四層結(jié)構(gòu)——控制層、標(biāo)識層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層,并對應(yīng)用層的每種應(yīng)用模式進(jìn)行了詳細(xì)的解釋,最后討論了應(yīng)用模式面臨的挑戰(zhàn)。
1? 理論基礎(chǔ)
1.1? 區(qū)塊鏈技術(shù)
區(qū)塊鏈起源于2008年中本聰發(fā)表的一篇論文[2],中本聰在論文中闡述了一種不可篡改的、去中心化運(yùn)行的加密貨幣—比特幣,而支撐比特幣運(yùn)行的技術(shù)模式就是區(qū)塊鏈。2013年末,Vitalik Buterin提出了以太坊的概念[3],它是更加通用的區(qū)塊鏈的平臺,通過引入智能合約的概念豐富了比特幣的底層架構(gòu),解決了區(qū)塊鏈只能用于記錄代幣交易記錄的問題,使區(qū)塊鏈得以應(yīng)用于數(shù)字貨幣以外的各個(gè)領(lǐng)域。2015年,Linux基金會(huì)發(fā)起超級賬本項(xiàng)目,推進(jìn)區(qū)塊鏈數(shù)字技術(shù)和交易驗(yàn)證,促進(jìn)跨行業(yè)的區(qū)塊鏈應(yīng)用,其中Fabric是專門為商業(yè)聯(lián)盟開發(fā)的聯(lián)盟鏈架構(gòu),本身具有多鏈和多通道,每個(gè)通道可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求運(yùn)行不同業(yè)務(wù),從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)之間的數(shù)據(jù)隔離,有效保護(hù)數(shù)據(jù)隱私。
從技術(shù)角度來看,區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N基于P2P網(wǎng)絡(luò)建立的分布式共識網(wǎng)絡(luò),集成了分布式數(shù)據(jù)存儲、點(diǎn)對點(diǎn)傳輸、共識機(jī)制、加密算法等多種技術(shù)。區(qū)塊鏈?zhǔn)怯梢粋€(gè)個(gè)區(qū)塊首尾相連構(gòu)成的,區(qū)塊內(nèi)部存儲交易信息。以比特幣為例,區(qū)塊包括區(qū)塊頭和區(qū)塊體,區(qū)塊頭包括指向前一區(qū)塊的指針、區(qū)塊哈希值等內(nèi)容,區(qū)塊體中的交易信息以默克爾樹的形式組織。比特幣中的共識機(jī)制是工作量證明機(jī)制。區(qū)塊鏈中的節(jié)點(diǎn)收集全網(wǎng)的交易信息,構(gòu)建區(qū)塊結(jié)構(gòu)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)計(jì)算出符合要求的區(qū)塊哈希值時(shí),即將該區(qū)塊廣播到P2P網(wǎng)絡(luò)中,其余節(jié)點(diǎn)接收并驗(yàn)證區(qū)塊信息后,將該區(qū)塊連接到當(dāng)前區(qū)塊鏈后面,這樣全網(wǎng)區(qū)塊鏈信息重新達(dá)成一致。同時(shí)該節(jié)點(diǎn)取得記賬權(quán),同時(shí)獲得出塊獎(jiǎng)勵(lì),所以節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力越強(qiáng),越可能取得記賬權(quán)。如果攻擊者想要篡改區(qū)塊鏈上的信息,其必須擁有全網(wǎng)51%的算力,這是幾乎不可能達(dá)到的。因此區(qū)塊鏈本身具有數(shù)據(jù)不可篡改性[4]。
區(qū)塊鏈因其去中心化、數(shù)據(jù)不可篡改性,已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。在金融領(lǐng)域,區(qū)塊鏈用來做支付清算、構(gòu)建數(shù)字票據(jù)等;在醫(yī)療領(lǐng)域,區(qū)塊鏈用來建立安全可信的醫(yī)療數(shù)據(jù)記錄與保護(hù)機(jī)制[5];在數(shù)字內(nèi)容領(lǐng)域,區(qū)塊鏈用來做版權(quán)保護(hù)、收入分配等。得益于區(qū)塊鏈的安全、分布式特性,網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域也引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建可信互聯(lián)網(wǎng)[6],比如PKI系統(tǒng)Blockstack[7]。
1.2? 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念在2013年被提出后就受到了很多研究者的關(guān)注,關(guān)注重點(diǎn)主要包括其體系結(jié)構(gòu)、安全隱私方面。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要突出可擴(kuò)展性、可伸縮性、模塊化和使用不同技術(shù)的異構(gòu)設(shè)備之間的互操作性[8]。而且針對一些場景,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還需要兼顧實(shí)時(shí)性、低能耗、健壯性等需求。在安全隱私問題上,一方面,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行訪問控制,保護(hù)數(shù)據(jù)不被泄露;另一方面,在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)后續(xù)處理環(huán)節(jié),也需要注意安全隱私保護(hù)[9]。
許多學(xué)者也嘗試將區(qū)塊鏈和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行結(jié)合。Wu等[10]提出了一種新的區(qū)塊鏈激勵(lì)平臺SmartRetro,該平臺可以激勵(lì)和吸引物聯(lián)網(wǎng)中更多的分布式檢測器參與到回溯性漏洞檢測中,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)安全反饋。Li等[11]將區(qū)塊鏈應(yīng)用到P2P的能源交易中,為解決不可信、不透明的能源交易市場中的安全和隱私問題提供了新的思路。Liu等[12]采用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)采集量的最大化,采用區(qū)塊鏈技術(shù)來保證數(shù)據(jù)共享的安全性和可靠性。
盡管已經(jīng)有了部分區(qū)塊鏈和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合研究,但是其往往只關(guān)注工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的某一個(gè)領(lǐng)域,缺少對基于區(qū)塊鏈的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)協(xié)同模式的宏觀分析。因此下文對區(qū)塊鏈在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)協(xié)同應(yīng)用模式進(jìn)行分層闡述,并詳細(xì)討論上層可能的應(yīng)用。
2? 基于區(qū)塊鏈的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)協(xié)同新生態(tài)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)協(xié)同建立在聯(lián)盟鏈之上,聯(lián)盟鏈中各個(gè)企業(yè)組合為一個(gè)實(shí)體,企業(yè)之間可以自由建立各種業(yè)務(wù),業(yè)務(wù)之間彼此隔離。整個(gè)應(yīng)用模式分為控制層、標(biāo)識層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層四層,如圖2所示。其中控制層對企業(yè)在標(biāo)識層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層中的各種活動(dòng)進(jìn)行約束管理;標(biāo)識層為企業(yè)的產(chǎn)品提供唯一標(biāo)識,標(biāo)識作為產(chǎn)品身份體現(xiàn)在數(shù)據(jù)層企業(yè)的數(shù)據(jù)記錄中;數(shù)據(jù)層對企業(yè)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行管理,緊密支撐上層業(yè)務(wù)應(yīng)用;應(yīng)用層是基于數(shù)據(jù)層的具體應(yīng)用模式。下面詳細(xì)介紹各層的主要內(nèi)容。
2.1? 控制層
控制層是應(yīng)用模式的最底層,是整個(gè)企業(yè)聯(lián)盟的安全保證。當(dāng)企業(yè)申請進(jìn)入聯(lián)盟鏈時(shí),企業(yè)準(zhǔn)入功能在聯(lián)盟鏈為該企業(yè)進(jìn)行注冊,登記企業(yè)的相應(yīng)信息,分配相應(yīng)的公私鑰作為企業(yè)的身份標(biāo)識。聯(lián)盟鏈中企業(yè)的相關(guān)操作都需要進(jìn)行身份認(rèn)證,以保證企業(yè)的操作是合法的。企業(yè)的權(quán)限管理主要明確企業(yè)對聯(lián)盟鏈中數(shù)據(jù)是否有相應(yīng)的權(quán)限進(jìn)行增刪改查,以及對相應(yīng)業(yè)務(wù)的準(zhǔn)許參與程度。聯(lián)盟中的企業(yè)可以自由結(jié)合,形成多種業(yè)務(wù),業(yè)務(wù)之間彼此隔離,只有參與該業(yè)務(wù)的各企業(yè)可以知曉該業(yè)務(wù)的相關(guān)數(shù)據(jù)和相應(yīng)進(jìn)度。
2.2? 標(biāo)識層
標(biāo)識層為聯(lián)盟中企業(yè)的設(shè)備和產(chǎn)品提供標(biāo)識解析服務(wù),是數(shù)據(jù)層的基礎(chǔ)。標(biāo)識解析服務(wù)是打通企業(yè)信息系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流通的技術(shù)引擎,同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)工業(yè)全要素、各環(huán)節(jié)信息互通的關(guān)鍵樞紐。標(biāo)識層主要的標(biāo)識對象包括產(chǎn)品和設(shè)備。產(chǎn)品標(biāo)識可以支撐應(yīng)用層的產(chǎn)品溯源應(yīng)用,設(shè)備標(biāo)識可以支撐應(yīng)用層的協(xié)作生產(chǎn)、賬務(wù)審計(jì)等應(yīng)用。
標(biāo)識層的主要操作包括:1)標(biāo)識規(guī)則,應(yīng)當(dāng)具有簡潔性和唯一性,對不同種類、不同廠商的設(shè)備和產(chǎn)品可以指定不同的標(biāo)識前綴;2)標(biāo)識注冊,企業(yè)對生產(chǎn)的產(chǎn)品主動(dòng)進(jìn)行注冊,登記相應(yīng)產(chǎn)品信息后,由標(biāo)識編碼服務(wù)產(chǎn)生產(chǎn)品標(biāo)識;3)標(biāo)識編碼,根據(jù)標(biāo)識規(guī)則對產(chǎn)品信息進(jìn)行抽取,編碼形成產(chǎn)品標(biāo)識;4)標(biāo)識解析,針對一個(gè)產(chǎn)品標(biāo)識從區(qū)塊鏈中獲取其相應(yīng)的產(chǎn)品信息,比如生產(chǎn)廠商、生產(chǎn)時(shí)間、保質(zhì)期等。
標(biāo)識層的注冊、編碼、解析服務(wù)可以通過區(qū)塊鏈的智能合約實(shí)現(xiàn),如圖3所示。當(dāng)進(jìn)行產(chǎn)品注冊時(shí),用戶調(diào)用注冊合約,并附帶產(chǎn)品信息的參數(shù)。注冊合約接收產(chǎn)品信息后調(diào)用編碼合約獲得標(biāo)識。編碼合約接收標(biāo)識規(guī)則中定義的相應(yīng)產(chǎn)品信息參數(shù)進(jìn)行編碼,返回產(chǎn)品標(biāo)識。注冊合約獲得標(biāo)識后,在區(qū)塊鏈上存儲產(chǎn)品信息和標(biāo)識,并返回用戶產(chǎn)品標(biāo)識。當(dāng)進(jìn)行產(chǎn)品標(biāo)識解析時(shí),用戶調(diào)用解析合約,并附帶產(chǎn)品標(biāo)識作為參數(shù)。注冊合約接收產(chǎn)品標(biāo)識,從區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)中獲取產(chǎn)品信息并返回。
2.3? 數(shù)據(jù)層
數(shù)據(jù)層是上層應(yīng)用最緊密的支撐。數(shù)據(jù)層包括兩類數(shù)據(jù):
一類數(shù)據(jù)是企業(yè)自身生產(chǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù),由企業(yè)進(jìn)行上傳,包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)和賬務(wù)數(shù)據(jù)。生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品過程中的具體數(shù)據(jù),比如原料數(shù)量、設(shè)備標(biāo)識、運(yùn)行時(shí)間、產(chǎn)品產(chǎn)出、合格率等;賬務(wù)數(shù)據(jù)包括企業(yè)的采購數(shù)據(jù)、銷售數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)等內(nèi)容。對于這類數(shù)據(jù),有數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)加密兩種服務(wù)。一般的數(shù)據(jù)可以直接通過區(qū)塊鏈智能合約存儲;對于具有隱私性的數(shù)據(jù),可以先進(jìn)行數(shù)據(jù)加密,再利用智能合約存儲;對于數(shù)據(jù)量比較大的數(shù)據(jù),可以先加密存儲到云服務(wù)器中,然后將數(shù)據(jù)的哈希值存儲到區(qū)塊鏈上。企業(yè)可以將自己的數(shù)據(jù)進(jìn)行共享,或者在某些企業(yè)間共享。
另一類數(shù)據(jù)是企業(yè)參與聯(lián)盟中的活動(dòng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù),包括企業(yè)的資產(chǎn)數(shù)據(jù)和信用數(shù)據(jù)。如果聯(lián)盟鏈中發(fā)行代幣,則企業(yè)的資產(chǎn)數(shù)據(jù)是企業(yè)在聯(lián)盟鏈中進(jìn)行資產(chǎn)交易產(chǎn)生的交易記錄,企業(yè)的信用數(shù)據(jù)是指企業(yè)在參與一些協(xié)同應(yīng)用,比如聯(lián)邦學(xué)習(xí)、協(xié)作生產(chǎn)等時(shí),在活動(dòng)結(jié)束后由其他參與方給出的評分,企業(yè)的信用數(shù)據(jù)是其他企業(yè)選擇合作伙伴時(shí)的重要依據(jù)。這兩類數(shù)據(jù)對應(yīng)的服務(wù)是資產(chǎn)管理和信用管理,主要通過管理服務(wù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行增添、修改、查詢。
2.4? 應(yīng)用層
應(yīng)用層位于最頂層,包含以下基于下面三層(控制層、標(biāo)識層、數(shù)據(jù)層)的具體應(yīng)用形式。
2.4.1? 數(shù)據(jù)交易
在企業(yè)聯(lián)盟中,企業(yè)可以將自己的數(shù)據(jù)進(jìn)行出售,或者在聯(lián)盟中購買數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)成為流通的生產(chǎn)要素??梢詫@些數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練,從而達(dá)到生產(chǎn)效率的提升。
2.4.2? 協(xié)作生產(chǎn)
聯(lián)盟鏈中的企業(yè)由于數(shù)據(jù)的公開透明而形成復(fù)雜的企業(yè)供應(yīng)網(wǎng)。企業(yè)在尋找合作伙伴時(shí)可以根據(jù)自己的需求在聯(lián)盟中進(jìn)行選擇,企業(yè)間的合作會(huì)產(chǎn)生企業(yè)信用數(shù)據(jù),而這些信用數(shù)據(jù)又可以作為企業(yè)挑選合作伙伴的依據(jù)。
2.4.3? 供應(yīng)鏈優(yōu)化
企業(yè)數(shù)據(jù)的公開有利于監(jiān)管部門對涉及多參與方的生產(chǎn)過程進(jìn)行全局有效控制,提高分布式生產(chǎn)系統(tǒng)的集成性、協(xié)調(diào)性,實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈整體優(yōu)化。另外企業(yè)數(shù)據(jù)的公開有利于企業(yè)之間進(jìn)行橫向或者縱向?qū)Ρ?,從而對自身存在的?jīng)營活動(dòng)異常、市場動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行快速感知和響應(yīng),實(shí)現(xiàn)自身優(yōu)化。
2.4.4? 聯(lián)邦學(xué)習(xí)
聯(lián)邦學(xué)習(xí)是近些年新興的一種分布式機(jī)器學(xué)習(xí)方式,其針對的業(yè)務(wù)場景是“各方都有一些相似數(shù)據(jù),但是這些數(shù)據(jù)具有隱私性,不能公開集中訓(xùn)練”的情況,聯(lián)邦學(xué)習(xí)可以在保護(hù)數(shù)據(jù)隱私的情況下完成訓(xùn)練。聯(lián)邦學(xué)習(xí)有兩種模式。一種是參數(shù)服務(wù)器模式,其中參數(shù)服務(wù)器將模型下發(fā)到各個(gè)節(jié)點(diǎn),各個(gè)節(jié)點(diǎn)在本地進(jìn)行模型的訓(xùn)練,訓(xùn)練后產(chǎn)生的模型更新提交到參數(shù)服務(wù)器,參數(shù)服務(wù)器完成參數(shù)的聚合后再次將模型下發(fā)到節(jié)點(diǎn),迭代直到模型收斂。另一種是去中心化的模式,各個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以充當(dāng)參數(shù)服務(wù)器完成參數(shù)聚合,由具體算法決定將每一輪參數(shù)聚合的任務(wù)分配到哪個(gè)節(jié)點(diǎn)。
在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的場景下,企業(yè)更加注重?cái)?shù)據(jù)的隱私性,同時(shí)各方也期望能夠利用更多相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練,提升企業(yè)的生產(chǎn)效率。聯(lián)邦學(xué)習(xí)完美契合這一需求。一方面,相似企業(yè)往往擁有相似的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)在特征上重疊較多,樣本身份幾乎不重疊,構(gòu)成了橫向聯(lián)邦學(xué)習(xí);另一方面,處于同一供應(yīng)鏈的上下游企業(yè),可能在樣本身份上重疊度較高,數(shù)據(jù)特征重疊度較低,構(gòu)成了縱向聯(lián)邦學(xué)習(xí)。而區(qū)塊鏈在其中可以記錄每個(gè)企業(yè)更新的貢獻(xiàn)程度,可以對更新溯源,從而防止惡意攻擊,而且企業(yè)的貢獻(xiàn)程度也可以作為企業(yè)的信用記錄,用于企業(yè)挑選聯(lián)邦學(xué)習(xí)合作方。圖4展示了參數(shù)服務(wù)器模式下聯(lián)邦學(xué)習(xí)+區(qū)塊鏈的運(yùn)作模式,在參數(shù)服務(wù)器完成全局模型的更新后,區(qū)塊鏈記錄各方的更新和貢獻(xiàn)。在去中心化模式下,記錄更新和貢獻(xiàn)的任務(wù)可以由完成參數(shù)聚合的節(jié)點(diǎn)承擔(dān)。
2.4.5? 產(chǎn)品溯源
企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)會(huì)為產(chǎn)品注冊產(chǎn)品標(biāo)識,產(chǎn)品在經(jīng)歷再加工或者運(yùn)輸時(shí),相應(yīng)企業(yè)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)中也會(huì)存有記錄。當(dāng)消費(fèi)者進(jìn)行產(chǎn)品查詢時(shí),可以直接定位到產(chǎn)品的生產(chǎn)信息以及其運(yùn)輸記錄。近幾年,產(chǎn)品溯源已經(jīng)逐漸應(yīng)用在食品中。2017年,我國首個(gè)安全食品區(qū)塊鏈溯源聯(lián)盟成立,用技術(shù)保障消費(fèi)者的食品安全,消費(fèi)者通過掃碼溯源即可以對食品的源頭、加工、倉儲、物流了如指掌。
2.4.6? 賬務(wù)審計(jì)
企業(yè)的賬務(wù)數(shù)據(jù)上傳到聯(lián)盟鏈后,企業(yè)之間發(fā)生交易或者監(jiān)管部門對企業(yè)賬務(wù)存在疑問時(shí),可以根據(jù)聯(lián)盟鏈內(nèi)相似企業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,比如如果設(shè)備型號相同,而輸入產(chǎn)出比卻相差很多,這其中就可能存在異常。如圖5所示,監(jiān)管部門也可以將人工智能技術(shù)應(yīng)用到賬務(wù)審計(jì),進(jìn)行自動(dòng)賬務(wù)異常監(jiān)測,智能篩選出可疑賬務(wù)名單。由于人工智能的可解釋性較弱,因此之后可以配合人工審查,對可疑企業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對,進(jìn)行更細(xì)粒度的審查。
2.4.7? 供應(yīng)鏈金融
聯(lián)盟鏈和銀行區(qū)塊鏈之間對接可以衍生供應(yīng)鏈金融。聯(lián)盟的企業(yè)在設(shè)備租賃、設(shè)備交易、設(shè)備回收等過程中,可以通過智能合約進(jìn)行抵押代幣,到期若沒有觸發(fā)相應(yīng)條件,則合約自動(dòng)將代幣轉(zhuǎn)賬到收款方;或者企業(yè)將業(yè)務(wù)中簽訂的電子合同存儲到區(qū)塊鏈中。一方面,省去之前銀行在其中作擔(dān)保的過程;另一方面,智能合約代碼執(zhí)行的無歧義性、區(qū)塊鏈的去中心性,使整個(gè)過程具有公開透明的特點(diǎn)。供應(yīng)鏈金融的形成可以形成信息對稱,打通資金流動(dòng)的渠道,同時(shí)使得對違法活動(dòng)的舉證和追責(zé)更便捷。
3? 面臨的挑戰(zhàn)
雖然區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)能很好地彌補(bǔ)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中存在的不足,但是二者結(jié)合仍然面臨著諸多挑戰(zhàn),可以總結(jié)為以下四個(gè)方面。
3.1? 跨鏈交易
目前各類區(qū)塊鏈應(yīng)用都伴隨著相應(yīng)一條區(qū)塊鏈的出現(xiàn),各條區(qū)塊鏈本身形成了區(qū)塊鏈孤島。如何打通這些區(qū)塊鏈,實(shí)現(xiàn)信息互通以及跨鏈交易的原子性,是未來區(qū)塊鏈發(fā)展的關(guān)鍵。
3.2? 安全和隱私
區(qū)塊鏈作為一項(xiàng)新興技術(shù),依然面臨著一些安全和隱私的威脅,比如路由劫持攻擊、智能合約漏洞攻擊、DDoS攻擊、成員推斷攻擊等。這些威脅是整個(gè)區(qū)塊鏈生態(tài)的不穩(wěn)定因素所在。
3.3? 可擴(kuò)展性
隨著更多的應(yīng)用接入?yún)^(qū)塊鏈,區(qū)塊鏈本身的處理能力、存儲能力、傳輸能力也會(huì)成為制約其發(fā)展的瓶頸。如果這一問題不能很好解決,區(qū)塊鏈應(yīng)用難以邁向工業(yè)級水平。
3.4? 監(jiān)管挑戰(zhàn)
前三項(xiàng)挑戰(zhàn)都是從技術(shù)的角度出發(fā),但該應(yīng)用模式更大的挑戰(zhàn)在于針對區(qū)塊鏈技術(shù)的法律監(jiān)管。尤其是在區(qū)塊鏈和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合模式下,如何對內(nèi)部執(zhí)行的法律效力給予認(rèn)定,如何界定其中的違法行為,如何管控聯(lián)盟鏈內(nèi)部運(yùn)行活動(dòng)等問題,都需要主管部門制定詳細(xì)明確的法律規(guī)章并嚴(yán)格執(zhí)行。
4? 結(jié)束語
針對目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)聯(lián)盟協(xié)同應(yīng)用平臺發(fā)展相對滯后,而且應(yīng)用模式可靠性弱的問題,本文分層闡述了基于區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中企業(yè)間協(xié)同的新思路,并提出了一些新的衍生應(yīng)用形式。目前基于區(qū)塊鏈的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)仍處于“萌芽”階段,面臨許多挑戰(zhàn),但是區(qū)塊鏈必定是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展不可或缺的技術(shù),二者的結(jié)合勢必能夠構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新生態(tài),進(jìn)一步支撐經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定和長足發(fā)展。
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作者簡介:
曹玉紅(1968—),通信作者,女,河北平山人,碩士,高級工程師。目前擔(dān)任中國電子學(xué)會(huì)科技評價(jià)與成果轉(zhuǎn)化中心主任。主要從事科技管理工作,在科技成果評價(jià)和成果轉(zhuǎn)化體系建設(shè)方面具有較深的研究和實(shí)踐。
E-mail: caoyh100@126.com
荊博(1986—),男,山西運(yùn)城人,碩士。任職于中國電子學(xué)會(huì)科技評價(jià)與成果轉(zhuǎn)化中心。主要從事科技管理工作,在科技成果轉(zhuǎn)化理論方面有一定研究,并開展了多項(xiàng)實(shí)踐。
(收稿日期:2020-08-28)