林碩

近年來(lái)，隨著山東疫苗、長(zhǎng)春長(zhǎng)生疫苗等問(wèn)題疫苗被曝光，暴露出我國(guó)疫苗在生產(chǎn)流通過(guò)程中的諸多問(wèn)題。為了保證藥品生產(chǎn)、質(zhì)量控制和質(zhì)量保證等活動(dòng)可以追溯，《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》明確要求每項(xiàng)活動(dòng)均應(yīng)有記錄，同時(shí)《疫苗管理法》也明確指出要求加強(qiáng)對(duì)疫苗從研發(fā)、生產(chǎn)、流通，以及使用等環(huán)節(jié)的全過(guò)程監(jiān)管[1-2]。2018年2月，人民日?qǐng)?bào)對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行了詳細(xì)的專題報(bào)道，指出區(qū)塊鏈能解決金融、公益、監(jiān)管、打假等很多領(lǐng)域的痛點(diǎn)難點(diǎn)，合理運(yùn)用將可以帶來(lái)新一輪的科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[3]。中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)上，中共中央總書記習(xí)近平強(qiáng)調(diào)區(qū)塊鏈技術(shù)的集成應(yīng)用在新的技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)變革中起著重要作用，要把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口，明確主攻方向，加大投入力度，著力攻克一批關(guān)鍵核心技術(shù)，加快推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展[4]，為區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用前景提供了根本方向。在此背景下，將具有分布式記賬功能及開放安全特點(diǎn)的區(qū)塊鏈技術(shù)[5]應(yīng)用于我國(guó)疫苗追溯體系的構(gòu)建，對(duì)于順應(yīng)科技潮流和國(guó)家趨勢(shì)的發(fā)展，推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和行業(yè)融合交叉融合具有舉足輕重的意義，區(qū)塊鏈技術(shù)得到廣泛重視并迎來(lái)發(fā)展契機(jī)并且將有效提高政府對(duì)突發(fā)的公共事件的科學(xué)決策和應(yīng)急指揮能力，對(duì)未來(lái)我國(guó)的公共衛(wèi)生工作將具有深遠(yuǎn)的意義。

1 疫苗追溯存在的問(wèn)題

現(xiàn)階段，疫苗市場(chǎng)暴露出的問(wèn)題如下[6]：（1）生產(chǎn)廠家為了獲取巨額利潤(rùn)，違法使用質(zhì)量低劣的疫苗、甚至假疫苗濫竽充數(shù)；（2）部分監(jiān)督管理部門存在監(jiān)管不足問(wèn)題；（3）疫苗生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)之間不能有效的進(jìn)行信息共享；（4）生產(chǎn)銷售途徑不透明，對(duì)追溯造成巨大困擾；（5）專業(yè)運(yùn)輸設(shè)備的不完善，導(dǎo)致疫苗在運(yùn)輸過(guò)程中的損壞。

隨著科技進(jìn)步，我國(guó)正在努力構(gòu)建和完善醫(yī)藥物品物流追溯系統(tǒng)，但從目前運(yùn)行的系統(tǒng)功能角度出發(fā)，還是存在以下問(wèn)題[7-8]。

1.1 溯源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中心化程度高

當(dāng)前疫苗溯源系統(tǒng)體系的中心化程度高，因?yàn)檎麄€(gè)疫苗溯源系統(tǒng)主要由生產(chǎn)供應(yīng)鏈中的某個(gè)核心企業(yè)負(fù)責(zé)，從而使疫苗的原材料采集、生產(chǎn)到倉(cāng)儲(chǔ)、物流、再到銷售等整個(gè)過(guò)程中最為關(guān)鍵的數(shù)據(jù)完全由該企業(yè)控制。

1.2 溯源系統(tǒng)數(shù)據(jù)具有被篡改危險(xiǎn)

當(dāng)疫苗活動(dòng)發(fā)生時(shí)，個(gè)人或企業(yè)為了追求經(jīng)濟(jì)利益存在對(duì)系統(tǒng)上數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行修改的可能。比如，在監(jiān)管部門監(jiān)督不嚴(yán)和市場(chǎng)疫苗供不應(yīng)求的情況下，少數(shù)企業(yè)不免會(huì)修改產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)信息，將不合格的產(chǎn)品上架銷售，給人民造成經(jīng)濟(jì)和健康損失。還有，一些員工個(gè)人通過(guò)不正當(dāng)渠道竊取不合格疫苗，并修改其數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行私下銷售，從而獲取不正當(dāng)經(jīng)濟(jì)利益。

因此，目前的疫苗溯源系統(tǒng)存在巨大的空間去完善和優(yōu)化，它將有利于提升群眾對(duì)公共衛(wèi)生信任度，也有利于最大限度避免疫苗安全事件的發(fā)生。因此，隨著科技的進(jìn)步，在疫苗溯源體系里引入?yún)^(qū)塊鏈先進(jìn)技術(shù)，具有重要而又深遠(yuǎn)的意義。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)

2.1 區(qū)塊鏈的概念和組成

2008年“中本聰”學(xué)者首次提出區(qū)塊鏈的概念，它是指比特幣協(xié)議里中的一種計(jì)算模式[9]。

區(qū)塊鏈包括狹義和廣義兩種概念。狹義的是指一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)交易中具有密碼學(xué)算法的區(qū)塊分布式共享賬本；而廣義的是指一種可以利用腳本代碼進(jìn)行編程和操作數(shù)據(jù)的全新分散式基礎(chǔ)架構(gòu)和分布式計(jì)算模式。由此可見(jiàn)，區(qū)塊鏈可以通過(guò)共識(shí)算法進(jìn)行增減和修改數(shù)據(jù)，并由此通過(guò)驗(yàn)證加密的鏈?zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)數(shù)據(jù)[10]。

區(qū)塊鏈的基本組成單位包括區(qū)塊頭和區(qū)塊體[11]，圖1展示了區(qū)塊鏈的一個(gè)區(qū)塊的基本結(jié)構(gòu)。區(qū)塊頭包含前一區(qū)塊的哈希值、挖礦難度系數(shù)、時(shí)間戳、隨機(jī)數(shù)以及Merkle根。其中，前一區(qū)塊的哈希值用于連接前一區(qū)塊，當(dāng)前一個(gè)區(qū)塊的數(shù)據(jù)發(fā)生改變時(shí)，整個(gè)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)將失效；挖礦難度系數(shù)代表新區(qū)塊的難度程度，時(shí)間戳表示創(chuàng)建下一區(qū)塊的時(shí)間；隨機(jī)數(shù)表示的是幫助區(qū)塊驗(yàn)證的共識(shí)計(jì)數(shù)器，Merkle根是由區(qū)塊中的交易經(jīng)過(guò)哈希算法層層迭代產(chǎn)生，Merkle樹會(huì)使塊頭的哈希值失效，使整個(gè)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)失效。

圖1 區(qū)塊鏈基本結(jié)構(gòu)

2.2 區(qū)塊鏈的技術(shù)特點(diǎn)

區(qū)塊鏈功能之所以能夠解決在疫苗全程追溯中的弊端，與它本身具去中心化、可追溯性、不可篡改性、開放性、匿名性等技術(shù)特點(diǎn)相關(guān)[12-13]。這些技術(shù)特點(diǎn)幫助區(qū)塊鏈成為追蹤溯源、鑒證證明和防偽等應(yīng)用場(chǎng)景的最佳選擇[14]。區(qū)塊鏈就是利用交易數(shù)據(jù)不能被篡改、分布式儲(chǔ)存和共識(shí)等核心機(jī)制，讓區(qū)塊中各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)達(dá)成相互信任。任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)加入?yún)^(qū)塊鏈后，只需要通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的記賬方式達(dá)成共識(shí)機(jī)制即可，不需要第三方的認(rèn)證[15]。

2.2.1 可去中心化 區(qū)塊鏈通過(guò)獨(dú)特的加密、共識(shí)算法模式和分布式存儲(chǔ)形成可靠的分布式系統(tǒng)。這樣任何參與方可以訪問(wèn)數(shù)據(jù)鏈，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)透明化和公開化。

2.2.2 可溯源性 由于區(qū)塊鏈具有獨(dú)特的鏈結(jié)構(gòu)，每個(gè)區(qū)塊通過(guò)時(shí)間戳緊密鏈接，使得區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)具有可追蹤性。

2.2.3 不可篡改性 區(qū)塊鏈?zhǔn)褂霉Ｓ?jì)算和密碼學(xué)等算法將每個(gè)區(qū)塊塊緊密連接起來(lái)，區(qū)塊前后按時(shí)間順序排列。據(jù)報(bào)道，只有控制了區(qū)塊鏈1 / 2以上的節(jié)點(diǎn)才可以篡改數(shù)據(jù)的可能，但此操作需要花費(fèi)極其巨大的成本，因此，篡改數(shù)據(jù)是極不可能的。由此，區(qū)塊鏈功能特性將會(huì)保存永久的交易數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)記錄的真實(shí)性[16]。

2.2.4 開放性 區(qū)塊鏈中的公有鏈上任何節(jié)點(diǎn)都可參與，何參與節(jié)點(diǎn)都可以在區(qū)塊鏈中查詢并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。記賬者為區(qū)塊鏈內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)，信任機(jī)制為工作量證明。

2.2.5 隱私性 區(qū)塊鏈通過(guò)哈希算法、私鑰公鑰和非對(duì)稱加密等加密方法和手段，使得區(qū)塊鏈在最大限度地公開數(shù)據(jù)的前提下也保護(hù)了用戶隱私。

3 區(qū)塊鏈應(yīng)用方案設(shè)計(jì)

文章提出基于區(qū)塊鏈的疫苗追蹤溯源架構(gòu)，主要包含系統(tǒng)場(chǎng)景模擬、系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)信息體系模型等3個(gè)部分。

3.1 系統(tǒng)場(chǎng)景模擬

在現(xiàn)實(shí)中，疫苗全過(guò)程包括從生產(chǎn)、運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)到使用和接種4個(gè)過(guò)程。生產(chǎn)過(guò)程指的是疫苗從生產(chǎn)企業(yè)將疫苗原材料采集到生產(chǎn)完成結(jié)束。運(yùn)輸過(guò)程包括疫苗通過(guò)冷鏈運(yùn)輸設(shè)備將疫苗運(yùn)輸至各級(jí)省級(jí)衛(wèi)生醫(yī)療機(jī)構(gòu)運(yùn)輸，再到各級(jí)市級(jí)衛(wèi)生醫(yī)療機(jī)構(gòu)。倉(cāng)儲(chǔ)指的是疫苗運(yùn)輸?shù)侥康牡睾?，進(jìn)行儲(chǔ)存的過(guò)程。使用和接種過(guò)程指的是從疫苗進(jìn)行成接種的過(guò)程。因此，系統(tǒng)將通過(guò)以上4個(gè)階段場(chǎng)景的模擬，將區(qū)塊鏈技術(shù)嵌入疫苗全過(guò)程，從上至下，保證了疫苗的全過(guò)程的生產(chǎn)、運(yùn)輸、暫存、使用等信息數(shù)據(jù)，以至于讓政府快速追溯從廠家到個(gè)人信息。

3.2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

如圖2所示為溯源方案的整體結(jié)構(gòu)模型示意圖。生產(chǎn)企業(yè)、冷鏈運(yùn)輸公司、防疫工作單位、醫(yī)療機(jī)構(gòu)共同參于維護(hù)，政府管理部門對(duì)企業(yè)機(jī)構(gòu)和疫苗網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行雙重監(jiān)管，主要流程如下。

圖2 疫苗追溯整體結(jié)構(gòu)模型

3.2.1 疫苗生產(chǎn) 疫苗制造企業(yè)將合格疫苗信息對(duì)外公布，并且將生產(chǎn)的合格疫苗信息數(shù)據(jù)發(fā)送到生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)上，生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)通過(guò)區(qū)塊鏈算法將合格疫苗信息摘要上傳到區(qū)塊鏈上。

3.2.2 疫苗運(yùn)輸 冷鏈運(yùn)輸中心將疫苗物流信息對(duì)外公布，并且將物流信息發(fā)送到物流節(jié)點(diǎn)，物流節(jié)點(diǎn)通過(guò)區(qū)塊鏈算法將疫苗物流信息摘要發(fā)送到區(qū)塊鏈上。

3.2.3 疫苗暫存 防疫機(jī)構(gòu)將對(duì)外公布疫苗暫存信息，并且將合規(guī)疫苗的暫存信息發(fā)送到暫存節(jié)點(diǎn)，暫存節(jié)點(diǎn)通過(guò)區(qū)塊鏈算法將合格疫苗暫存信息傳輸?shù)絽^(qū)塊鏈上。

3.2.4 疫苗使用 衛(wèi)生使用機(jī)構(gòu)將疫苗使用相關(guān)信息發(fā)送到使用節(jié)點(diǎn)，使用節(jié)點(diǎn)將通過(guò)區(qū)塊鏈算法將疫苗使用的患者、注射時(shí)間、注射護(hù)士等信息輸送到區(qū)塊鏈上。

3.2.5 政府監(jiān)督 政府對(duì)4個(gè)中心單位通過(guò)區(qū)塊鏈上的信息的耦合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)疫苗進(jìn)行全程監(jiān)管，采集疫苗數(shù)據(jù)，監(jiān)控疫苗流向，預(yù)警相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，這有利于政府對(duì)線下和線上信息進(jìn)行雙重查驗(yàn)，減少人為造假和公共衛(wèi)生事件的發(fā)生。并且在突發(fā)公共衛(wèi)生事件后，有利于政府對(duì)事件發(fā)展的全程進(jìn)行把控，有利于處理事件的后續(xù)情況，規(guī)劃和部署重要戰(zhàn)略規(guī)劃和物資等。

3.3 溯源信息體系模型

圖3 為溯源信息體系模型，疫苗制造企業(yè)、冷鏈運(yùn)輸中心、防疫單位、衛(wèi)生使用機(jī)構(gòu)分別將合格疫苗全過(guò)程中產(chǎn)生的信息記錄在疫苗信息里，各節(jié)點(diǎn)可通過(guò)現(xiàn)代5 G、二維碼等技術(shù)上傳至區(qū)塊鏈溯源信息系統(tǒng)中[17]。每個(gè)疫苗接種者、各個(gè)單位和政府都可以通過(guò)區(qū)塊鏈各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行訪問(wèn)讀取所有疫苗數(shù)據(jù)的權(quán)限。在該系統(tǒng)中，每一種疫苗都有獨(dú)特的標(biāo)識(shí)，并在生產(chǎn)和質(zhì)量檢測(cè)后，可以出售給防疫站醫(yī)院和接種者。區(qū)塊鏈將疫苗交易全過(guò)程進(jìn)行記錄，系統(tǒng)數(shù)據(jù)公開、透明，不被篡改，并且可以通過(guò)訪問(wèn)區(qū)塊輕松完成疫苗追溯，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的機(jī)構(gòu)都可以根據(jù)自己的需求，可以從區(qū)塊鏈存儲(chǔ)系統(tǒng)查詢相關(guān)數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈系統(tǒng)上的信息由疫苗制造企業(yè)、冷鏈運(yùn)輸中心、防疫單位、衛(wèi)生使用機(jī)構(gòu)共同更新和維護(hù)，由此實(shí)現(xiàn)了疫苗數(shù)據(jù)公開化、透明化、去中心化。與此同時(shí)，政府將履行監(jiān)督和保護(hù)數(shù)據(jù)信息職責(zé)，并通過(guò)建立一個(gè)公共鏈，方便所有單位和接種者訪問(wèn)和查詢疫苗信息，此操作方便快捷準(zhǔn)確真實(shí)。

圖3 疫苗追溯信息體系模型

4 目前挑戰(zhàn)

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的疫苗溯源系統(tǒng)為疫苗的溯源提供了方向。但是，區(qū)塊鏈技術(shù)的引入也將面臨政策、市場(chǎng)、人群等諸多方面的挑戰(zhàn)[18]。初期階段的區(qū)塊鏈疫苗溯源還需要解決以下問(wèn)題：（1）人為的數(shù)據(jù)造假與偽造的問(wèn)題。（2）數(shù)據(jù)來(lái)源可靠性的問(wèn)題。即使能夠保證數(shù)據(jù)不被篡改[19]，但不能保證其他客觀因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真，需要配合現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的，如其他物聯(lián)網(wǎng)、傳感器技術(shù)保證對(duì)原始數(shù)據(jù)有效采集。（3）涉及多方的利益問(wèn)題。疫苗供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€(gè)涉及面復(fù)雜而且廣泛的系統(tǒng)，區(qū)塊鏈應(yīng)用的前提是在各利益上達(dá)成共識(shí)后進(jìn)行分享，這工作難度復(fù)雜，需要引導(dǎo)政府的引導(dǎo)教育工作。（4）缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)塊鏈技術(shù)目前還沒(méi)有形式統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法進(jìn)行大范圍的普及，阻礙了其在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用[20]。

5 結(jié)語(yǔ)

但無(wú)疑，區(qū)塊鏈技術(shù)特點(diǎn)為疫苗溯源信息的真實(shí)性、可靠性和透明性提供了有效的保障。這些區(qū)塊鏈特點(diǎn)有效彌補(bǔ)了追溯過(guò)程中的不足和弊端，提升了疫苗溯源體系的功能。在未來(lái)，區(qū)塊鏈技術(shù)將創(chuàng)新國(guó)內(nèi)公共衛(wèi)生決策責(zé)任機(jī)制，為應(yīng)急管理決策者提供更為客觀、全面、科學(xué)的大數(shù)據(jù)參考，有效推動(dòng)應(yīng)急管理決策由原有的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)型向大數(shù)據(jù)分析型轉(zhuǎn)變，最終實(shí)現(xiàn)公共衛(wèi)生應(yīng)急決策機(jī)制人工智能化。當(dāng)然，區(qū)塊鏈疫苗溯源體系的并非一蹴而就，相信隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，將能夠解決疫苗追溯弊端的問(wèn)題。