■ 馬生璞 劉強(qiáng) 高思亮

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 蘭州 730000

0 引言

中國(guó)是糧食生產(chǎn)大國(guó)，也是種子需求大國(guó)，農(nóng)作物種子質(zhì)量是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)繁榮的重量保障。隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)新形勢(shì)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷變化，保障種質(zhì)安全對(duì)提高我國(guó)種業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)我國(guó)由種業(yè)大國(guó)向種業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變提出了迫切需求。我們面對(duì)的問(wèn)題是，我國(guó)種業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力卻不強(qiáng)。我國(guó)種業(yè)起步晚，發(fā)展時(shí)間短，直到上個(gè)世紀(jì)90年代后期，才進(jìn)行了實(shí)質(zhì)性的商業(yè)化、市場(chǎng)化改革。與孟山都、先鋒等跨國(guó)種業(yè)巨頭相比，我國(guó)的種子企業(yè)幾乎沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。目前，世界絕大多數(shù)種子供應(yīng)已被美、法、德等西方國(guó)家種業(yè)公司壟斷，國(guó)際種業(yè)對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的控制力也在逐漸增加。

作為農(nóng)業(yè)“芯片”，種業(yè)的發(fā)展水平直接關(guān)乎著我國(guó)糧食安全的命脈。

近年來(lái)，盡管我國(guó)種業(yè)發(fā)展有了長(zhǎng)足進(jìn)步，但受種業(yè)入門門檻較低、科研與市場(chǎng)脫節(jié)、管理制度落后等影響，目前仍面臨模仿抄襲成風(fēng)、種子企業(yè)小而多小而散、“洋種子”威脅加劇等困境，卡脖子隱憂漸漸凸顯，為我國(guó)種子安全敲響警鐘。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來(lái)說(shuō)種子行業(yè)包括種子品質(zhì)創(chuàng)新、品種繁育、生產(chǎn)加工、銷售等環(huán)節(jié)，截止2019年我國(guó)種子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)資源主要集中在品種培育部分，后期的加工、銷售等方面還存在一些問(wèn)題，在育種、銷售過(guò)程中由于信息溝通錯(cuò)位、種子售賣渠道很難追溯，因此，創(chuàng)新種子質(zhì)量監(jiān)管手段，促進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)與產(chǎn)業(yè)結(jié)合，建立從種子培育、繁殖、運(yùn)輸、銷售的信息可追溯系統(tǒng)，從源頭上確保種子安全生產(chǎn)，具有十分重要的意義[1]。

目前對(duì)于種子質(zhì)量安全溯源有一些學(xué)者做了相關(guān)研究。李慧玲介紹了種子身份證概念、作用以及應(yīng)用，介紹了溯源技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式、作用以及應(yīng)用[2]。方鈺，朱靜波，許學(xué)等利用種子電子代碼，通過(guò)分開錄入售前階段各級(jí)分銷信息，分層寫入地理代碼集合，在用戶驗(yàn)證最小包裝單元時(shí)動(dòng)態(tài)解析用戶位置信息，逐層匹配地理代碼集合，構(gòu)建了種子溯源雙向動(dòng)態(tài)交互模型[3]。黃慶林，張立新，焦玉聰?shù)炔捎肰isual Studio 2012 作為開發(fā)平臺(tái)，以C#為開發(fā)語(yǔ)言，以SQL Server 2008 為數(shù)據(jù)庫(kù)，以射頻識(shí)別(radio frequency identification，RFID)為數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，開發(fā)了基于RFID 技術(shù)的棉種質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)[4]。陳琴剛，李鋒霞，馬本學(xué)等通過(guò)基于RFID 技術(shù)的棉種溯源系統(tǒng)對(duì)棉種生產(chǎn)的全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，安全控制體系的建立，可以對(duì)棉種質(zhì)量安全信息進(jìn)行快速追溯，對(duì)棉種質(zhì)量安全隱患進(jìn)行預(yù)警[5]。陳瑩，張友華，郭書普等現(xiàn)有溯源、智慧包裝等技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種結(jié)合小麥種子身份證的防偽溯源碼編碼方案。消費(fèi)者通過(guò)掃碼追溯并依據(jù)追溯防偽驗(yàn)證模型進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)小麥種子真?zhèn)蔚呐卸?；同時(shí)設(shè)計(jì)了一種根據(jù)溯源驗(yàn)證記錄分析的防偽預(yù)警模型，智能化展示問(wèn)題小麥種子的地點(diǎn)分布和影響程度[6]。對(duì)于利用區(qū)塊鏈技術(shù)在種子領(lǐng)域開展質(zhì)量安全溯源的研究比較少，本文擬從區(qū)塊鏈技術(shù)去中心化、防數(shù)據(jù)篡改的角度對(duì)種子溯源體系做一研究。

本文針對(duì)目前種子溯源領(lǐng)域出現(xiàn)的一些問(wèn)題，從區(qū)塊鏈技術(shù)的原理出發(fā)，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)溯源系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)特性進(jìn)行比較，借助區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、防篡改、信息安全等特點(diǎn)，提出一種基于區(qū)塊鏈技術(shù)在種子溯源領(lǐng)域的應(yīng)用設(shè)計(jì)，并從物理層、數(shù)據(jù)庫(kù)層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)在種子溯源領(lǐng)域的應(yīng)用方式進(jìn)行分析，旨在解決種子溯源在數(shù)據(jù)溯源、運(yùn)輸銷售等環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題。最后，基于區(qū)塊鏈技術(shù)及種子溯源領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的局限性[7]。

1 溯源系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)

1.1 條形碼

條形碼是由一組規(guī)則排列的條、空和字符組成，用以表達(dá)一定信息的圖形符號(hào)，整個(gè)過(guò)程由計(jì)算機(jī)執(zhí)行。目前，條形碼生活和工作中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，其中條形碼的數(shù)據(jù)采集量大、識(shí)別率高、操作難度低、唯一識(shí)別性等特點(diǎn)為其應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)[8]。

1.2 二維碼

二維碼實(shí)際上是用某種特定的幾何圖形，按照一定的規(guī)則在平面（二維方向）上分布的黑、白相間的圖形符號(hào)。二維碼依靠這些黑、白相間組成的圖形來(lái)記錄信息。與傳統(tǒng)的一維碼相比，廣泛使用的二維碼得到了極大的改進(jìn)，具有信息容量大，容錯(cuò)性好，防污能力強(qiáng)，識(shí)別效率高等特點(diǎn)[9]。

1.3 RFID技術(shù)

RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，稱為無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，可以通過(guò)無(wú)線電波來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳遞的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID 是一種通過(guò)射頻信號(hào)通過(guò)電磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到自動(dòng)識(shí)別目的的技術(shù)，它可以自動(dòng)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽和高速移動(dòng)的物體。無(wú)需接觸、操作簡(jiǎn)單、快速，無(wú)需人工干預(yù)，可在特殊環(huán)境下操作[10]。

1.4 區(qū)塊鏈技術(shù)及其特點(diǎn)

1.4.1 區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)是伴隨著比特幣(Bitcoin)的誕生而產(chǎn)生的，2008年，由一個(gè)化名為“中本聰”(Satoshi Nakamoto)的學(xué)者首次提出[11]，是指通過(guò)去中心化和去信任的方式集體維護(hù)一個(gè)可靠數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)方案。其中區(qū)塊鏈技術(shù)由于其自身特性而作為比特幣系統(tǒng)底層技術(shù)支撐，解決了加密數(shù)字貨幣中存在的雙重支付和共識(shí)問(wèn)題，在去中心化的P2P 網(wǎng)絡(luò)中，保證了交易記錄的真實(shí)性和有效性。區(qū)塊鏈技術(shù)通過(guò)分布式計(jì)算、密碼學(xué)、共識(shí)算法、智能合約等多種技術(shù)結(jié)合，保障在不通過(guò)第三方機(jī)構(gòu)信用背書的條件下，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的不可篡改、不易偽造、可追溯等特性，共同創(chuàng)造了一種低成本高可靠的環(huán)境。

1.4.2 區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)

根據(jù)區(qū)塊鏈的定義，區(qū)塊鏈技術(shù)主要具備去中心化(decentralized) 、共識(shí)信任(consensus trust) 、可追溯性(traceability ) 、不可篡改（tamper proof）4 個(gè)特征[12]。去中心化：。共識(shí)信任：是指以去中心化的方式就網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)達(dá)成一致的過(guò)程?？勺匪菪裕簠^(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)分散的數(shù)據(jù)庫(kù)，分散數(shù)據(jù)庫(kù)記錄了區(qū)塊鏈的每筆交易，從而可以輕松的追蹤資產(chǎn)數(shù)量變化和交易活動(dòng)。不可篡改：非對(duì)稱加密技術(shù)和哈希算法的使用使數(shù)據(jù)的記錄和傳輸真實(shí)、不可否認(rèn)和不可篡改。保證了區(qū)塊鏈各個(gè)節(jié)點(diǎn)上數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，除非系統(tǒng)中超過(guò)51%的“算力”可以同時(shí)控制才有可能篡改數(shù)據(jù)，否則在單個(gè)節(jié)點(diǎn)上對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改是無(wú)效的，大大提升了數(shù)據(jù)篡改的難度和成本[13]。

1.5 區(qū)塊鏈技術(shù)與傳統(tǒng)溯源技術(shù)比較

區(qū)塊鏈技術(shù)在防偽性能、可追溯性、識(shí)別效率、抗污損性、應(yīng)用范圍上較傳統(tǒng)溯源防偽商標(biāo)性能都有較大提升。而RFID、二維碼、條形碼是獲取物理信息的關(guān)鍵技術(shù)，盡管其在經(jīng)濟(jì)性上具有優(yōu)勢(shì)，但由于種子產(chǎn)品利潤(rùn)空間存在局限性，因此，目前RFID、二維碼、條形碼技術(shù)與區(qū)塊鏈技術(shù)在溯源領(lǐng)域相比較而言，區(qū)塊鏈技術(shù)依靠其數(shù)據(jù)的不可篡改、不易偽造、可追溯等優(yōu)異的特性使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，由其創(chuàng)造的低成本、高可靠的環(huán)境大大提高了產(chǎn)品溯源效率，區(qū)塊鏈技術(shù)與傳統(tǒng)溯源技術(shù)比較結(jié)果如由表1所示。

表1 區(qū)塊鏈技術(shù)與傳統(tǒng)溯源技術(shù)比較

2 溯源對(duì)象的選擇

目前，種子市場(chǎng)中種子品種和質(zhì)量良莠不齊，“同種異名”、“同名異種”、“假冒套牌”等亂象叢生。探索和研究種子溯源所需關(guān)鍵技術(shù)，建立一套成熟、便捷、實(shí)用的種子溯源體系對(duì)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、增加農(nóng)民收入、保障糧食安全水平有著非常重要的作用。同時(shí)，也是一種提高種子流通的現(xiàn)代化水平，是增強(qiáng)種子質(zhì)量安全保障能力的有效手段。

甘肅省河西走廊地區(qū)因地勢(shì)平坦、氣候干燥、降雨量少、光照充足、晝夜溫差大等獨(dú)特的地理環(huán)境和氣候條件使玉米制種業(yè)成為了甘肅省農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的亮點(diǎn)產(chǎn)業(yè)。截至2019年，甘肅省雜交玉米種子生產(chǎn)面積突破了8.26 萬(wàn)hm2，已發(fā)展成為我國(guó)最大的雜交玉米種子生產(chǎn)基地，年產(chǎn)種子能力超過(guò)5.96 億kg，保障了全國(guó)50%以上大田玉米用種。在面對(duì)國(guó)際種子行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力和保障全國(guó)糧食生產(chǎn)安全的需求下，在構(gòu)建以國(guó)內(nèi)大循環(huán)為主，國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)相互促進(jìn)的新發(fā)展格局背景下，對(duì)維護(hù)甘肅省種子生產(chǎn)安全，促進(jìn)甘肅省種業(yè)發(fā)展，進(jìn)一步發(fā)揮甘肅國(guó)家制種基地優(yōu)勢(shì)，更進(jìn)一步推進(jìn)現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展提出了更高要求。目前，在甘肅玉米制種企業(yè)中，有對(duì)玉米種子質(zhì)量安全、玉米種子溯源的迫切需求，開展玉米種子的溯源體系研究及應(yīng)用，提供玉米種子全程可追溯具有現(xiàn)實(shí)意義。因此，本文選取玉米種子為溯源對(duì)象，依托甘肅省張掖地區(qū)制種企業(yè)開展玉米種子溯源體系研究，對(duì)維護(hù)我省玉米制種大省的地位，穩(wěn)定種子生產(chǎn)基地，保障國(guó)家糧食安全有著重要意義。

3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的種子溯源體系設(shè)計(jì)

3.1 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的種子溯源體系架構(gòu)

本文基于區(qū)塊鏈技術(shù)，針對(duì)種子溯源需求，以甘肅省張掖市玉米制種企業(yè)玉米種子為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)種子溯源技術(shù)分析，對(duì)玉米種子在育種、制種、運(yùn)輸、銷售等環(huán)節(jié)進(jìn)行研究，提出構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、不可篡改、可追溯等特性的溯源體系，以實(shí)現(xiàn)玉米種子在育種、制種、運(yùn)輸、銷售等環(huán)節(jié)中信息記錄不可篡改、可追溯，并通過(guò)去中心化的網(wǎng)絡(luò)特性解決玉米種子溯源體系中存在的數(shù)據(jù)孤島問(wèn)題[14]。區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于種子溯源，可解決傳統(tǒng)溯源中溯源信息的信任問(wèn)題，將大大保證種子質(zhì)量安全，推進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)與產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，以推動(dòng)玉米種子產(chǎn)業(yè)溯源發(fā)展進(jìn)程?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的種子溯源體系架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的種子溯源體系架構(gòu)

溯源技術(shù)不僅可以盡量保證種子的質(zhì)量安全，驗(yàn)證種子的真?zhèn)?，還能夠保護(hù)種子市場(chǎng)秩序?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的不同環(huán)節(jié)應(yīng)用，繁育、生產(chǎn)環(huán)節(jié)中主要節(jié)點(diǎn)角色是指育、制種企業(yè)，首先對(duì)不同品種的種子進(jìn)行分類身份標(biāo)記并建立種子信息文檔，生產(chǎn)過(guò)程中部分種子檢驗(yàn)信息需要由監(jiān)管機(jī)構(gòu)（種子管理局）通過(guò)數(shù)字簽名對(duì)種子安全性進(jìn)行認(rèn)證。隨后在系統(tǒng)中錄入種子溫、濕度、特征特性、栽培要點(diǎn)、質(zhì)量指標(biāo)、種子編號(hào)、種子交易編號(hào)、生產(chǎn)日期、出廠日期、經(jīng)銷商賬號(hào)（ID）等指定信息。當(dāng)前方節(jié)點(diǎn)通過(guò)發(fā)起交易請(qǐng)求對(duì)下一環(huán)節(jié)進(jìn)行交易操作時(shí)，系統(tǒng)完成記錄并自動(dòng)對(duì)下一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行授權(quán)，并繼續(xù)負(fù)責(zé)對(duì)種子信息文檔進(jìn)行跟進(jìn)和維護(hù)[15]。

運(yùn)輸環(huán)節(jié)通過(guò)物流公司及經(jīng)銷商的追蹤信息查詢系統(tǒng)對(duì)種子運(yùn)送地理位置狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，因此運(yùn)輸商需要對(duì)種子的運(yùn)輸方式、運(yùn)輸環(huán)境和接收方進(jìn)行信息文檔的補(bǔ)充。

銷售環(huán)節(jié)指通過(guò)多次直銷或分銷對(duì)種子進(jìn)行最后的銷售，因此在各個(gè)環(huán)節(jié)的銷售中，經(jīng)銷商及零售商需要保證種子信息來(lái)源的正確性并錄入信息文檔，包含銷售時(shí)間、行業(yè)價(jià)格等保證區(qū)塊鏈中信息的完整性。在溯源環(huán)節(jié)，用戶可以通過(guò)查詢溯源網(wǎng)站對(duì)種子的包裝二維碼及標(biāo)志信息溯源號(hào)對(duì)種子信息文檔進(jìn)行查閱，以便了解種子真實(shí)信息。

3.2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的種子溯源技術(shù)架構(gòu)

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的種子溯源技術(shù)架構(gòu)由物理層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、網(wǎng)絡(luò)通信層、應(yīng)用層四層構(gòu)成，層與層之間相互獨(dú)立但又存在聯(lián)系。具體技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的種子溯源技術(shù)架構(gòu)

應(yīng)用層可以使用戶通過(guò)APP 或互聯(lián)網(wǎng)可以對(duì)種子信息直接進(jìn)行查詢，育、制種企業(yè)、運(yùn)輸企業(yè)、經(jīng)銷商、用戶和種子監(jiān)管機(jī)構(gòu)在應(yīng)用層對(duì)交易信息可通過(guò)接入接口進(jìn)行輸入，應(yīng)用層再將信息傳遞到網(wǎng)絡(luò)層為用戶提供溯源相關(guān)的信息查詢。該模型中，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的哈希加密算法和時(shí)間戳技術(shù)，具有共享加密和公開透明的特點(diǎn)，通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò)與共識(shí)機(jī)制的溯源信息系統(tǒng)既保證了種子數(shù)據(jù)源的真實(shí)性，又為種子質(zhì)量提供了安全性和可靠性的保證[16]。

網(wǎng)絡(luò)層按照多簽名復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，接入管理機(jī)制，采用分布式組網(wǎng)機(jī)制使數(shù)據(jù)分布在不同的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)層和網(wǎng)絡(luò)層在技術(shù)層面保證了區(qū)塊鏈產(chǎn)生和傳遞。區(qū)塊鏈中分布式賬本將取代傳統(tǒng)第三方構(gòu)建的中介信任，降低每筆交易的信任成本[17]，并且將監(jiān)管機(jī)構(gòu)和種子產(chǎn)業(yè)鏈各參與方作為數(shù)據(jù)驗(yàn)證和認(rèn)證節(jié)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)種子質(zhì)量的信息的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理。

數(shù)據(jù)庫(kù)層通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)協(xié)議將種子信息按照“區(qū)塊頭＋區(qū)塊體”的方式進(jìn)行封裝，對(duì)數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行加密并加入時(shí)間戳寫入?yún)^(qū)塊鏈中。公有鏈中不設(shè)訪問(wèn)權(quán)限，信息記錄對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)公開；而私鑰記錄該參與者在驗(yàn)證身份、讀取信息和修改信息的權(quán)限[18]。

物理層主要包含智能傳感器等檢測(cè)裝置，通過(guò)對(duì)種子的生產(chǎn)加工、運(yùn)輸、銷售的完整生命周期信息進(jìn)行檢測(cè)記錄，將種子溫、濕度，特征特性，栽培要點(diǎn)，質(zhì)量指標(biāo)，產(chǎn)品編號(hào)等數(shù)據(jù)信息采集并轉(zhuǎn)發(fā)到上層協(xié)議，保證了種子產(chǎn)品信息的安全、可靠，而這些存儲(chǔ)的種子生長(zhǎng)、運(yùn)輸、銷售等相關(guān)信息，一旦存入數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)中將使其無(wú)法修改。

本方案基于區(qū)塊鏈的技術(shù)架構(gòu)，構(gòu)建一個(gè)透明、可靠、去中心化的溯源平臺(tái)，可實(shí)時(shí)查看狀態(tài)、降低流通成本、追溯種子質(zhì)量。

4 溯源體系功能設(shè)計(jì)

4.1 數(shù)據(jù)采集錄入功能

在溯源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，信息是溯源體系中最基礎(chǔ)也是最重要的元素，每個(gè)品種的種子在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中都是數(shù)字化的，包括種子的身份標(biāo)識(shí)和參數(shù)信息，信息維護(hù)者可以對(duì)種子信息進(jìn)行全面具體地維護(hù)，防止溯源信息碎片化問(wèn)題[19]。通過(guò)種子和參與者的身份標(biāo)識(shí)，認(rèn)證授權(quán)中心就可以通過(guò)智能合約的方式自動(dòng)開放對(duì)種子當(dāng)前節(jié)點(diǎn)權(quán)限，通過(guò)授予權(quán)限的節(jié)點(diǎn)將通過(guò)私鑰連接到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，在軟件應(yīng)用程序接口錄入數(shù)據(jù)信息。錄入的數(shù)據(jù)信息包括種子溫濕度、特征特性、栽培要點(diǎn)、質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品編號(hào)、種子交易編號(hào)、生產(chǎn)日期、出廠日期等信息，如果參與者開始產(chǎn)品轉(zhuǎn)移，溯源系統(tǒng)通過(guò)智能合約來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)格式是否合法，是否符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，驗(yàn)證成功后，參與者提供的信息將被打包錄入[20]。

4.2 數(shù)據(jù)溯源查詢功能

在溯源系統(tǒng)中，種子信息都將被保存為任何參與者的電子文檔。當(dāng)用戶和經(jīng)銷商完成交易后，如果需要對(duì)種子信息進(jìn)行溯源，可以通過(guò)輸入種子交易編號(hào)進(jìn)行區(qū)塊鏈上的溯源，由于區(qū)塊結(jié)構(gòu)包含上一個(gè)區(qū)塊的哈希值，因此可以通過(guò)哈希值追溯到上一個(gè)種子交易之前的信息，并最終查詢到種子的源頭。種子溯源數(shù)據(jù)信息查詢文檔應(yīng)從育、制種企業(yè)、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、運(yùn)輸企業(yè)、經(jīng)銷商和用戶等五大環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)把控（圖3）。

圖3 種子溯源數(shù)據(jù)信息查詢文檔

5 結(jié)論

本文以我省張掖市制種企業(yè)玉米種子為研究對(duì)象，根據(jù)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域種子溯源需求，通過(guò)對(duì)目前市場(chǎng)上傳統(tǒng)的溯源技術(shù)進(jìn)行比較分析發(fā)現(xiàn)，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的種子溯源體系，可以避免傳統(tǒng)溯源系統(tǒng)存在的成本高、效率低和數(shù)據(jù)不安全等問(wèn)題。區(qū)塊鏈技術(shù)由于其去中心化、去信任化、集體維護(hù)和可靠數(shù)據(jù)庫(kù)等天然屬性而更適合溯源應(yīng)用。區(qū)塊鏈技術(shù)采用分布式數(shù)據(jù)管理方式，不僅可以解決育種科研中假數(shù)據(jù)、錯(cuò)數(shù)據(jù)問(wèn)題，還可以建立一套完整的、可追溯的種子交易體系，將科研育種、品種審定、品種出售以及種子商標(biāo)等各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，對(duì)記入數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)和每一筆種子交易進(jìn)行監(jiān)管。采用區(qū)塊鏈技術(shù)，通過(guò)低成本的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，確保種業(yè)各環(huán)節(jié)用戶的交易合法、安全及數(shù)據(jù)的真實(shí)可信[21]。通過(guò)將區(qū)塊鏈技術(shù)和傳統(tǒng)種子溯源場(chǎng)景相結(jié)合，可以有效降低參與各方的信任成本，將各參與方運(yùn)作透明化，從而提高效率，而去中心化模式則是區(qū)塊鏈信任機(jī)制的衍生特質(zhì)。

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的種子溯源體系的構(gòu)建對(duì)玉米種子品牌保護(hù)、防偽打假都起到了舉足輕重的作用，不僅降低了制種企業(yè)的成本，它所提供從育種、包裝，到銷售環(huán)節(jié)可追溯數(shù)據(jù)管理，更為制種企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)決策提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

本設(shè)計(jì)的目的是為農(nóng)產(chǎn)品溯源研究與體系構(gòu)建提供一種新的思路和問(wèn)題解決方案。該溯源系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)還有一些不足的地方需要改進(jìn)：1、系統(tǒng)的運(yùn)行模式還需要進(jìn)一步研究，系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計(jì)還有待進(jìn)一步完善；2、由于目前區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展的影響，種子流通過(guò)程中的信任問(wèn)題可以得到解決，但生產(chǎn)商造成的種子質(zhì)量問(wèn)題還不能完全避免；3、相比于很多互聯(lián)網(wǎng)支付網(wǎng)絡(luò)，區(qū)塊鏈的交易效率較低，從交易處理頻率來(lái)看，區(qū)塊鏈技術(shù)遠(yuǎn)不如互聯(lián)網(wǎng)，這也是區(qū)塊鏈技術(shù)面臨的重大技術(shù)挑戰(zhàn)之一。因此，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的種子質(zhì)量安全溯源體系的構(gòu)建是一項(xiàng)長(zhǎng)期且復(fù)雜的工作[22]。

區(qū)塊鏈技術(shù)因其去中心化、去信任化、信息透明安全等天然屬性對(duì)推動(dòng)行業(yè)監(jiān)管等發(fā)展具有重大意義，但不能指望其解決所有問(wèn)題。區(qū)塊鏈技術(shù)以不可篡改的共享數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，引入社會(huì)、用戶的共同監(jiān)督，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)商、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、用戶的交叉驗(yàn)證，從而提高了各參與方的造假成本，對(duì)改善種子溯源領(lǐng)域的生態(tài)環(huán)境具有重要意義。