呂星辰，孟 軍

（1東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，哈爾濱 150030；2東北農(nóng)業(yè)大學(xué)文理學(xué)院，哈爾濱 150030）

0 引言

隨著市場(chǎng)全球化，很多產(chǎn)品和信息在各個(gè)國家進(jìn)行流動(dòng)。消費(fèi)者可以從中獲得便利，他們可以在當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)找到來自世界各國的食品。此外，現(xiàn)在人們認(rèn)為吃到反季的水果或者蔬菜是一種正常現(xiàn)象。可以說全球化一方面給顧客帶來便利，另一方面給食品部門也帶來了保證食品安全的挑戰(zhàn)[1]。

理想情況下，質(zhì)量保證要求對(duì)產(chǎn)品的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的追蹤，這要求所有參與者進(jìn)行信息分享，以滿足消費(fèi)者對(duì)食品安全、質(zhì)量和可持續(xù)日益增長的需求。20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)00年代的幾起食品安全問題，如“蘇丹紅鴨蛋”、“三鹿奶粉”、“瘦肉精”等安全事件[2]，嚴(yán)重威脅著人們的身體健康和生命安全，給國家造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失并引起了民眾對(duì)于食品安全的信任危機(jī)。食品安全問題不僅促使監(jiān)管機(jī)構(gòu)制定更加嚴(yán)格的食品安全和質(zhì)量控制法規(guī)，也提高了消費(fèi)者的意識(shí)。農(nóng)產(chǎn)品溯源現(xiàn)在是保障食品安全和產(chǎn)品質(zhì)量的重要技術(shù)[3-4]，農(nóng)產(chǎn)品的可溯源性，對(duì)增加消費(fèi)者的信心和滿意度起到了極大的促進(jìn)作用。

農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)的整個(gè)過程中，是對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的各種相關(guān)信息的記錄、存儲(chǔ)的質(zhì)量保障系統(tǒng)，通常包括了在農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、流通和銷售等環(huán)節(jié)的相關(guān)信息，一旦出現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量問題，能夠快速有效的進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品溯源，找到問題的癥結(jié)所在，保證了后續(xù)產(chǎn)品召回、制定懲罰措施等工作的順利開展，有效保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量控制和食品安全。

目前。在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中，使用的標(biāo)準(zhǔn)大多數(shù)為各個(gè)環(huán)節(jié)中企業(yè)自己制定的，或者是以國際法規(guī)為標(biāo)準(zhǔn)，這樣供應(yīng)鏈中沒有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)章制度。為了可以提高農(nóng)產(chǎn)品的可追溯性，企業(yè)之間需要相互信任，信息共享。然而，供應(yīng)鏈中各個(gè)企業(yè)之間獨(dú)立運(yùn)行，遵守的標(biāo)準(zhǔn)也各不相同，因此，合作伙伴之前缺乏一定的信任。區(qū)塊鏈技術(shù)被譽(yù)為是一種創(chuàng)造信任的技術(shù)。目前區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品溯源應(yīng)用上有一定的研究[5-7]，但是這些研究主要還是在技術(shù)層面，側(cè)重于技術(shù)的可行性和技術(shù)改進(jìn)方面。而人們對(duì)于區(qū)塊鏈如何具體實(shí)現(xiàn)信息透明，具體如何收集數(shù)據(jù)，如何將數(shù)據(jù)保存到區(qū)塊鏈中，理解非常有限。區(qū)塊鏈在農(nóng)產(chǎn)品溯源中的具體優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)是什么，哪些問題暫未解決，需要學(xué)者進(jìn)一步探討和研究。

本研究通過回答以下幾個(gè)關(guān)鍵問題，對(duì)區(qū)塊鏈在農(nóng)產(chǎn)品溯源上的應(yīng)用進(jìn)行了如下的闡述：

（1）區(qū)塊鏈技術(shù)如何解決農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中信息不透明和真實(shí)性的問題？

（2）如何將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到基于區(qū)塊鏈的農(nóng)產(chǎn)品溯源體系中？

（3）農(nóng)產(chǎn)品的溯源深度應(yīng)該如何把握？

（4）區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品溯源體系應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)是什么？

1 農(nóng)產(chǎn)品溯源

由于食品安全和質(zhì)量問題，企業(yè)、政府和消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品溯源的需求顯著增加。2011—2019年百度瀏覽器搜索“溯源”的頻次如圖1所示，可以看出，人們?nèi)粘Ｉ钪袑?duì)農(nóng)產(chǎn)品溯源的關(guān)注度越來越高。

圖1 百度搜索“溯源”頻次

如今，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)把所有物品通過射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理[5]。可溯源的農(nóng)產(chǎn)品信息可以由企業(yè)和IoT設(shè)備中進(jìn)行跟蹤、協(xié)調(diào)和收集。例如射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification,RFID）技術(shù)[6-7]、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless sensor Network,WSN）[8-9]、二維碼和NFC等。這些技術(shù)常常結(jié)合使用，解決了受環(huán)境限制的缺點(diǎn)，提高了產(chǎn)品識(shí)別能力和分配效率，為農(nóng)產(chǎn)品溯源提供了很大程度的便利。

在整個(gè)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中，參與方可以分為：生產(chǎn)方、加工方、運(yùn)輸方、銷售方以及負(fù)責(zé)質(zhì)檢的監(jiān)管部門，溯源結(jié)構(gòu)如圖2所示。但是這種農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)存在三個(gè)問題：第一，不同溯源系統(tǒng)的信息標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。同一類農(nóng)產(chǎn)品在不同的溯源平臺(tái)所展現(xiàn)的溯源信息不統(tǒng)一，對(duì)于溯源的深度沒有統(tǒng)一的規(guī)定。第二，溯源系統(tǒng)信息的可靠性以及可信度有待提高。不同組織進(jìn)行信息共享時(shí)，需要集中控制所有的信息，這樣無法保證信息是否被篡改[10-11]，且人工錄入數(shù)據(jù)時(shí)也存在失誤的可能。第三，多主體信息難以實(shí)現(xiàn)共享。農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中多個(gè)企業(yè)在各環(huán)節(jié)之間的信息對(duì)接過程十分冗雜，信息流動(dòng)不暢導(dǎo)致供應(yīng)鏈上的各節(jié)點(diǎn)難以第一時(shí)間掌握相關(guān)情況，影響供應(yīng)鏈信息傳遞效率[12]，而傳統(tǒng)溯源系統(tǒng)中，各個(gè)組織之間互不信任，信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重。這些問題使得企業(yè)無法對(duì)市場(chǎng)需求進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)，消費(fèi)者難以查詢到購買的農(nóng)產(chǎn)品真實(shí)源頭信息，同時(shí)監(jiān)管部門也無法實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

圖2 傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)

2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品溯源體系

2.1 區(qū)塊鏈技術(shù)

1991年，Haber等[13]《如何為數(shù)字文檔添加時(shí)間戳》一文，提出使用時(shí)間戳，使文檔不能被修改和復(fù)制，這篇文章為區(qū)塊鏈技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。2009年，中本聰（Nakamoto S）《比特幣：一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)字現(xiàn)金系統(tǒng)》（Bitcoin:A peer-to-peer electronic cash system）[14]，主要是討論了比特幣系統(tǒng)，關(guān)于區(qū)塊鏈的定義和概念沒有明確的提出，但提出了區(qū)塊鏈?zhǔn)怯糜谟涗洷忍貛沤灰踪~目歷史的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)[15]。區(qū)塊鏈雖暫無統(tǒng)一的定義，但是其理念是一致的。維基百科上給出的定義中，將區(qū)塊鏈類比為一種分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)，通過維護(hù)數(shù)據(jù)塊的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，可以維持持續(xù)增長的、不可篡改的數(shù)據(jù)記錄。區(qū)塊鏈技術(shù)是一種以現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)代密碼學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，集合分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用模式[16-17]。使用密碼學(xué)為區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩峁┝吮Ｕ希褂脭?shù)據(jù)庫記錄每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息。

習(xí)近平總書記在中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)要加快推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，區(qū)塊鏈技術(shù)是一種顛覆傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的新模式，區(qū)塊鏈的去中心化網(wǎng)絡(luò)模式可有效避免中心化網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器故障所帶來的問題，并且具有構(gòu)建可信任網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)運(yùn)行業(yè)務(wù)的兩大特征[18]。因此區(qū)塊鏈技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景，例如金融[19]、智能交通[20]、醫(yī)療[21]和供應(yīng)鏈管理[22]等多個(gè)行業(yè)。

2.2 區(qū)塊鏈在農(nóng)產(chǎn)品溯源中的應(yīng)用

隨著農(nóng)產(chǎn)品安全問題不斷升級(jí)，越來越多的學(xué)者和企業(yè)將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)上。CNKI中“農(nóng)產(chǎn)品溯源”和“區(qū)塊鏈”的中文相關(guān)文獻(xiàn)量對(duì)比，如圖3所示。

圖3 CNKI中“農(nóng)產(chǎn)品溯源”和“區(qū)塊鏈”的中文相關(guān)文獻(xiàn)量對(duì)比圖

在分布式賬本技術(shù)下，改變數(shù)據(jù)需要多個(gè)節(jié)點(diǎn)同意，因此區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)信息不能由任何一方隨意更改。區(qū)塊鏈的不可篡改的特征，可以保障農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上信息的有效性，分布式記賬結(jié)構(gòu)可以使得不同組織之間的信息互通，不再使得信息集中在某一方手中，這彌補(bǔ)了傳統(tǒng)溯源技術(shù)的不足。

利用區(qū)塊鏈技術(shù)的可信化、去中心化和不可篡改等特點(diǎn)，將農(nóng)產(chǎn)品從種植到銷售等過程的信息以不可逆的方式寫入到區(qū)塊鏈當(dāng)中，各個(gè)企業(yè)之間信息共享，在實(shí)現(xiàn)溯源數(shù)據(jù)透明的同時(shí)，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性?；趨^(qū)塊鏈的農(nóng)產(chǎn)品溯源體系主要節(jié)點(diǎn)包括種植、加工、運(yùn)輸、銷售和監(jiān)管部門等。以農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全相關(guān)法律法規(guī)為政治支柱，構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品溯源體系，分為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層和用戶層，以大米全產(chǎn)業(yè)鏈溯源系統(tǒng)為例，溯源系統(tǒng)框架如圖4所示。

圖4 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)框架

數(shù)據(jù)采集層。大米溯源體系中，需要采集種植、倉儲(chǔ)、加工、物流及消費(fèi)等環(huán)節(jié)的完整生命周期信息。各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息主要包括物料的屬性信息（主要成分、性質(zhì)、環(huán)境信息等），操作信息（操作人/設(shè)備、時(shí)間、地點(diǎn)、批次等），管理信息（責(zé)任人、管理制度、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)等）。如圖5中，展示了全產(chǎn)業(yè)鏈中部分節(jié)點(diǎn)的部分信息采集情況。其中，種植環(huán)節(jié)、倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)、加工環(huán)節(jié)和物流環(huán)節(jié)，可以利用不同的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。例如，種植環(huán)節(jié)中，地塊信息的土壤水分和環(huán)境等，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)中，倉庫存儲(chǔ)量、熏蒸和通風(fēng)等都是保證大米質(zhì)量的關(guān)鍵，使用基于無線傳感器技術(shù)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)；加工環(huán)節(jié)中，工藝參數(shù)和環(huán)境參數(shù)等，使用監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和流水線數(shù)據(jù)對(duì)加工過程進(jìn)行監(jiān)控；物流環(huán)節(jié)中，車輛環(huán)境信息等，使用無線傳感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)[23]。

圖5 大米全產(chǎn)業(yè)鏈部分信息采集

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。收集到的數(shù)據(jù)，需要存儲(chǔ)在底層數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層通過默克爾樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，把每一個(gè)子節(jié)點(diǎn)信息的哈希值，自下向上，兩兩成對(duì)組進(jìn)行哈希運(yùn)算組成新的哈希值，重復(fù)組隊(duì)，直到形成根哈希，根哈希作為區(qū)塊的唯一標(biāo)識(shí)，可以提高數(shù)據(jù)的查詢效率。根哈希保存到區(qū)塊頭中，默克爾樹保存到區(qū)塊體中，使用時(shí)間戳方法將數(shù)據(jù)添加到區(qū)塊鏈中。一旦數(shù)據(jù)添加到區(qū)塊鏈中將無法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改和刪除。網(wǎng)絡(luò)層。在網(wǎng)絡(luò)層中，收到節(jié)點(diǎn)的交易請(qǐng)求后，對(duì)交易進(jìn)行驗(yàn)證，確認(rèn)無誤之后，在區(qū)塊鏈中進(jìn)行“挖礦”，這里的挖礦是指對(duì)某一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的操作進(jìn)行數(shù)據(jù)打包上鏈。并將監(jiān)管部門和農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈各個(gè)機(jī)構(gòu)作為數(shù)據(jù)驗(yàn)證和認(rèn)證節(jié)點(diǎn)，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理。

應(yīng)用層。使用客戶端軟件或者互聯(lián)網(wǎng)接口，使得注冊(cè)過的用戶可以直接進(jìn)行查詢，農(nóng)戶、生產(chǎn)者、運(yùn)輸商和零售商在應(yīng)用層對(duì)操作過程的信息，使用API接口進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入。

用戶層。主要有種植水稻的農(nóng)戶、生產(chǎn)/加工企業(yè)、物流公司、零售商、消費(fèi)者、檢測(cè)機(jī)構(gòu)和監(jiān)管部門。不同用戶可以設(shè)置為不同責(zé)任節(jié)點(diǎn)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)不同，其職責(zé)和所能查看的信息不同，所追溯的深度也不同。通常情況下，不是所有區(qū)塊鏈信息都應(yīng)該被所有用戶知道，而是只有有限數(shù)量的用戶可以查看所有信息，大部分用戶可查看信息應(yīng)該是有一定限制的，這樣不僅可以提高系統(tǒng)的效率，也可以有效的防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和泄漏，保護(hù)敏感信息。因此，根據(jù)專家建議和調(diào)查研究，將區(qū)塊鏈上的信息分為兩類：基礎(chǔ)信息和詳細(xì)信息。其中基礎(chǔ)信息即為可公開的非敏感信息，詳細(xì)信息即為圖5所示中的全產(chǎn)業(yè)鏈信息。各個(gè)環(huán)節(jié)及其追溯基礎(chǔ)信息如表1所示，用戶節(jié)點(diǎn)與追溯信息如表2所示。

表1 追溯環(huán)節(jié)與追溯基礎(chǔ)信息

表2 用戶節(jié)點(diǎn)與追溯信息

區(qū)塊鏈溯源系統(tǒng)通過電子標(biāo)簽等方式對(duì)農(nóng)產(chǎn)品賦予獨(dú)一無二的身份信息，讓農(nóng)產(chǎn)品從種植開始到最后銷售過程，全產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵信息都被保存在區(qū)塊鏈上。通過采集終端和傳感器采集傳輸農(nóng)產(chǎn)品生長環(huán)境及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，再通過分布式網(wǎng)絡(luò)與共識(shí)機(jī)制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈的錄入，使供應(yīng)鏈上的每個(gè)環(huán)節(jié)信息在不同的節(jié)點(diǎn)可以追溯。用戶可使用客戶端軟件進(jìn)行注冊(cè)，注冊(cè)后會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)公鑰和一個(gè)私鑰，以方便對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行錄入和確認(rèn)。

3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品溯源體系的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)

3.1 區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品溯源中的優(yōu)勢(shì)

3.1.1 提高了供應(yīng)鏈中的監(jiān)管效率 在供應(yīng)鏈整個(gè)過程中，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以使數(shù)據(jù)隨時(shí)上傳，上傳至區(qū)塊鏈中存儲(chǔ)，如果發(fā)現(xiàn)某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，能夠及時(shí)反饋，并進(jìn)行糾正。如果一直沒有改正，參數(shù)就會(huì)一直被記錄，直到下一個(gè)參與主體將產(chǎn)品退回，或者監(jiān)管機(jī)構(gòu)介入，對(duì)有問題的參與主體追責(zé)。即使在最后一步才發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品出現(xiàn)問題，監(jiān)管部門也可通過區(qū)塊鏈技術(shù)快速追溯到具體責(zé)任主體，通過問題的嚴(yán)重程度制訂相應(yīng)的懲罰措施[24-25]。因此，對(duì)于大米等農(nóng)產(chǎn)品在供應(yīng)鏈過程中，出現(xiàn)的質(zhì)量安全監(jiān)管的問題，可以通過區(qū)塊鏈技術(shù)得到解決，政府、企業(yè)以及消費(fèi)者都可以通過平臺(tái)查詢農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈過程中的數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)管，有效的提高了監(jiān)管的效率，實(shí)現(xiàn)了多方監(jiān)管。

3.1.2 增強(qiáng)了追溯信息的透明度 農(nóng)產(chǎn)品從種植到銷售，供應(yīng)鏈時(shí)空跨度大、參與主體多且分散、中性化方式管理與運(yùn)作困難，并且數(shù)據(jù)采集時(shí)，缺乏約束機(jī)制，容易造成信息不透明?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的溯源系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將信息自動(dòng)收集，并存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中。實(shí)現(xiàn)了端到端的跟蹤[26]。生產(chǎn)過程中的每一步都可以在區(qū)塊鏈中輸入農(nóng)產(chǎn)品來源、批號(hào)、檢疫日期、工廠、加工數(shù)據(jù)、運(yùn)輸數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等可追溯的信息[27]，這增強(qiáng)了信息的透明度，增強(qiáng)了相關(guān)利益方之間的信任。企業(yè)可以通過這些信息為食品的可溯源性管理提供法律依據(jù)，證明農(nóng)產(chǎn)品的真實(shí)性。同時(shí)增強(qiáng)了交易數(shù)據(jù)的完整性和安全性[28-29]。

3.1.3 改善了企業(yè)之間的信任度 溯源系統(tǒng)不是單獨(dú)的一個(gè)企業(yè)或公司獨(dú)立構(gòu)成，而是需要各個(gè)組織之間，相互協(xié)作，信息共享[30]。然而有的企業(yè)因?yàn)樯婕暗綑C(jī)密，不愿意把信息公開，或者是為了逃避某些責(zé)任，拒絕信息共享。區(qū)塊鏈可以增強(qiáng)供應(yīng)鏈間各個(gè)組織之間的信任和合作[31]。

3.1.4 提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全預(yù)警能力 在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全控制體系中，查詢和召回非常重要，但是以質(zhì)量安全預(yù)警與分析決策為核心的預(yù)防，更為重要[32-33]。通過構(gòu)造的農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)框架，在數(shù)據(jù)采集層可獲取到大量的數(shù)據(jù)。生產(chǎn)過程中病蟲害預(yù)警，物流過程中貨架期預(yù)測(cè)等是保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的有效手段[34]。這些信息在整個(gè)供應(yīng)鏈過程中完全透明，還可以大大降低供應(yīng)鏈中的“牛鞭效應(yīng)”。

3.1.5 提高了農(nóng)業(yè)供應(yīng)鏈的可持續(xù)發(fā)展 區(qū)塊鏈技術(shù)為各個(gè)企業(yè)和組織之間打破信息屏障，增強(qiáng)了企業(yè)間信息透明度，促進(jìn)了可靠的數(shù)據(jù)收集和實(shí)時(shí)交易。區(qū)塊鏈技術(shù)可以減少產(chǎn)品摻假和商家欺詐等行為。對(duì)于農(nóng)戶和消費(fèi)者之間，消除中間商，允許農(nóng)民決定價(jià)格，消費(fèi)者能夠直接獲取到農(nóng)產(chǎn)品的種植信息，以及信息共享可以使消費(fèi)者能夠獲得當(dāng)季的、廉價(jià)的農(nóng)產(chǎn)品，農(nóng)戶和消費(fèi)者之間建立信任，降低了交易成本[35]。區(qū)塊鏈技術(shù)通過數(shù)據(jù)收集、分析和整合，可以促進(jìn)企業(yè)向循環(huán)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。這種技術(shù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)之間的聯(lián)系，可以提高農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的可持續(xù)發(fā)展[36-38]。

3.1.6 提高了農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)的彈性 農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)中，各組織之間聯(lián)系緊密，從種植到銷售，整個(gè)供應(yīng)鏈中，如果某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，整個(gè)溯源系統(tǒng)應(yīng)該從事故中快速響應(yīng)和恢復(fù)到初始狀態(tài)。區(qū)塊鏈的分布式賬本技術(shù)使各組織間信息共享，為溯源系統(tǒng)中的利益相關(guān)者提供臨時(shí)可見性、提高預(yù)期和優(yōu)化適應(yīng)水平[39]。此外，通過區(qū)塊鏈的實(shí)時(shí)信息共享，可以使農(nóng)戶和經(jīng)銷商實(shí)時(shí)了解市場(chǎng)信息，決定農(nóng)產(chǎn)品種植面積和價(jià)格等，大大降低了供應(yīng)鏈中的“牛鞭效應(yīng)”，從而提高了農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)的可靠性，使其更具彈性[40]。

3.2 區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品溯源中的挑戰(zhàn)

3.2.1 區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)處理速率有限 最初的區(qū)塊鏈系統(tǒng)設(shè)計(jì)將區(qū)塊的大小限制為1 MB，處理速率限制為每秒7個(gè)區(qū)塊。在供應(yīng)鏈流程的短時(shí)間內(nèi)，要處理數(shù)百個(gè)區(qū)塊，這種設(shè)計(jì)是不可能實(shí)現(xiàn)的。此外，農(nóng)產(chǎn)品整個(gè)供應(yīng)鏈過程中，信息復(fù)雜且周期長[41]，幾個(gè)周期后，區(qū)塊鏈會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)爆炸而導(dǎo)致速率降低。雖然使用優(yōu)化后的共識(shí)算法[42]，可以顯著提高系統(tǒng)的吞吐量，但是與VISA信用卡平臺(tái)2000筆/s的交易處理速度相比，現(xiàn)有的區(qū)塊鏈系統(tǒng)可能不適合交易量大的應(yīng)用，尤其是物聯(lián)網(wǎng)。

3.2.2 供應(yīng)鏈中數(shù)據(jù)的隱私缺少保護(hù) 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的溯源系統(tǒng)中，供應(yīng)鏈全過程周期較長，數(shù)據(jù)較多，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，且應(yīng)該注意一些敏感數(shù)據(jù)的保護(hù)?？梢詫?shù)據(jù)治理應(yīng)用到區(qū)塊鏈溯源系統(tǒng)中，對(duì)供應(yīng)鏈全過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

3.2.3 區(qū)塊鏈系統(tǒng)的安全性有待提高 區(qū)塊鏈技術(shù)依賴于代碼編程，容易受到黑客的攻擊。區(qū)塊鏈技術(shù)是通過代碼和互聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)的，即使有共識(shí)機(jī)制和智能合約保證代碼的邏輯性，也難免會(huì)出現(xiàn)漏洞，這些代碼為尋求經(jīng)濟(jì)利益的黑客提供了機(jī)會(huì)。最突出的例子可能是DAO(Distributed Autonomous Organization)黑客組織，尋找智能合約代碼中的邏輯錯(cuò)誤，從而盜取貨幣。

3.2.4 法律法規(guī)不完善 目前區(qū)塊鏈技術(shù)還沒有一套明確的法律法規(guī)制度，相關(guān)部門對(duì)于區(qū)塊鏈技術(shù)還缺乏明確的認(rèn)知，監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范難以制定[43]。“十四五”規(guī)劃中，強(qiáng)調(diào)要完善區(qū)塊鏈監(jiān)管機(jī)制。在農(nóng)產(chǎn)品溯源方面，引入法律和監(jiān)管框架進(jìn)行監(jiān)測(cè)，是目前迫在眉睫的任務(wù)之一。

3.2.5 區(qū)塊鏈上的大數(shù)據(jù)難以整合分析 通過物聯(lián)網(wǎng)收集到的大數(shù)據(jù)，具有海量性、異構(gòu)性和巨大的商業(yè)價(jià)值。由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的計(jì)算能力較差，復(fù)雜的大數(shù)據(jù)分析案例不能直接應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備[44]。且區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)龐大，無法全部存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，雖然云計(jì)算可以解決這些問題，但是將龐大的數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)器中，可能導(dǎo)致隱私泄密和增大延時(shí)等問題[45]。設(shè)計(jì)出與區(qū)塊鏈相適應(yīng)的數(shù)據(jù)庫也是一種解決思路。

3.2.6 區(qū)塊鏈技術(shù)的市場(chǎng)接受度較低 即使大多數(shù)企業(yè)正在進(jìn)行區(qū)塊鏈技術(shù)的研究，但是在農(nóng)民和很多加工商中間還未普及，對(duì)現(xiàn)有的區(qū)塊鏈技術(shù)的認(rèn)識(shí)不足，因此不愿意使用區(qū)塊鏈溯源系統(tǒng)。在整個(gè)供應(yīng)鏈體系中，讓每一個(gè)利益相關(guān)者相信區(qū)塊鏈的好處，并參與進(jìn)來，是目前面臨的一大挑戰(zhàn)。

4 總結(jié)

區(qū)塊鏈技術(shù)被譽(yù)為是一種很有前途的可以用來解決農(nóng)產(chǎn)品溯源問題的方案，相比較傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)，基于區(qū)塊鏈的溯源系統(tǒng)提高了供應(yīng)鏈中的監(jiān)管效率、增強(qiáng)了信息的透明度、溯源信息更加安全可靠、改善了企業(yè)之間的信任度，并且提升了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的預(yù)警能力。但是在具體操作過程中，溯源管理、法律法規(guī)和應(yīng)用等的實(shí)現(xiàn)都面臨著一定的挑戰(zhàn)。本研究通過回答4個(gè)關(guān)鍵問題，為以后的區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品溯源中更好的應(yīng)用提供思路。首先，通過區(qū)塊鏈在農(nóng)產(chǎn)品溯源上的應(yīng)用，闡述了區(qū)塊鏈技術(shù)是如何保證信息的透明性和真實(shí)性。第二，通過構(gòu)建的基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)框架，介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是如何應(yīng)用到溯源系統(tǒng)中，并以大米為例，展示了通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)收集的供應(yīng)鏈中的部分?jǐn)?shù)據(jù)。第三，將信息劃分為可公開的基礎(chǔ)溯源信息和詳細(xì)信息，來探討不同的用戶節(jié)點(diǎn)的溯源深度。最后，討論了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。本研究通過回顧區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品溯源中的應(yīng)用，加深了我們的理解和認(rèn)識(shí)，為進(jìn)一步研究提供寶貴的信息，推進(jìn)了區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品溯源體系應(yīng)用的研究和實(shí)踐，提供了有價(jià)值的理論和實(shí)踐貢獻(xiàn)。