李寶華 達(dá)海鈺 馬守存 馬玉芳 鄭 玲 周 丹

（青海省氣象服務(wù)中心，青海西寧 810000）

區(qū)塊鏈?zhǔn)前殡S比特幣產(chǎn)生的一種新技術(shù)，繼人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)，區(qū)塊鏈技術(shù)被稱為能推動(dòng)第五次科技技術(shù)革命的重要技術(shù)。區(qū)塊鏈3.0階段，應(yīng)用范圍從最初的金融領(lǐng)域延伸到更多行業(yè)領(lǐng)域[1]，在生態(tài)保護(hù)、精準(zhǔn)扶貧、商貿(mào)零售、智能制造、醫(yī)療健康、企業(yè)融資等方面打破了傳統(tǒng)方式的技術(shù)壁壘和影響弊端，“區(qū)塊鏈+”成為新的流行趨勢(shì)，激發(fā)了創(chuàng)新活力和探索空間，未來經(jīng)過不斷的技術(shù)完善和發(fā)展研究，區(qū)塊鏈能重塑很多行業(yè)的發(fā)展模式和人們的生活方式[2]。

區(qū)塊鏈的優(yōu)勢(shì)在于創(chuàng)建一個(gè)信任的集體業(yè)務(wù)流程，因?yàn)闆]有一個(gè)企業(yè)是可以孤立運(yùn)作的，多個(gè)組織機(jī)構(gòu)合作取得的效果大于任何一個(gè)組織機(jī)構(gòu)單打獨(dú)斗。通過集體知識(shí)來制定規(guī)則，能大大提升效益，而在氣象領(lǐng)域部門間的聯(lián)動(dòng)機(jī)制尤為重要，縱向有國家級(jí)氣象局和各省、市（州）、縣三級(jí)業(yè)務(wù)往來，橫向有公眾氣象服務(wù)、水文、生態(tài)、能源和政府決策部門等合作機(jī)制，因而“區(qū)塊鏈+氣象”是氣象領(lǐng)域的一大機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 區(qū)塊鏈技術(shù)特點(diǎn)

區(qū)塊鏈技術(shù)并不是簡(jiǎn)單的一種技術(shù)，而是一系列的技術(shù)組合，簡(jiǎn)單而言就是一個(gè)分布式的公共記賬本，這個(gè)賬本由各個(gè)區(qū)塊“鏈”在一起[3]。在傳統(tǒng)記賬系統(tǒng)中，記賬權(quán)掌握在中心服務(wù)器中，而在“區(qū)塊鏈”這個(gè)賬本中，鏈條上的每一個(gè)點(diǎn)都能在上面記錄信息，構(gòu)成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的記賬系統(tǒng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)各司其職、互不干擾，這種中心多元化的特質(zhì)也就是去中心化的特質(zhì)，是區(qū)塊鏈的核心屬性之一，是最根本的特征保證。此外，還包括不可篡改、全程留痕、可以溯源、公開透明、互相信任的特征。其關(guān)鍵技術(shù)包括P2P動(dòng)態(tài)組網(wǎng)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、密碼學(xué)、共享賬本、共識(shí)機(jī)制、智能合約、區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。由此可見，區(qū)塊鏈并不能簡(jiǎn)單地被認(rèn)為是一種技術(shù)，而是一系列的技術(shù)組合。

1.2 區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略意義

2019年10月24日，在中共中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)中，習(xí)近平總書記指出：發(fā)展區(qū)塊鏈技術(shù)，是技術(shù)創(chuàng)新的突破，要加強(qiáng)區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)化研究，提升國際話語權(quán)和規(guī)則制定權(quán)，要推動(dòng)區(qū)塊鏈和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合；要把依法治網(wǎng)落實(shí)到區(qū)塊鏈管理中，推動(dòng)區(qū)塊鏈安全有序發(fā)展。區(qū)塊鏈未來發(fā)展?jié)摿薮?，它具有傳統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，是一種新的思維和技術(shù)，建立了一種可被量化的新的信任方式，區(qū)塊鏈成為下一個(gè)信任的基石，靠的不是信譽(yù)，而是技術(shù)，對(duì)于監(jiān)管體系的變革和創(chuàng)新有重要意義。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)與氣象領(lǐng)域融合

2.1 區(qū)塊鏈與氣象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

現(xiàn)有的氣象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有很多不便之處：一是氣象數(shù)據(jù)量龐大，但是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分散，很多數(shù)據(jù)不能被充分利用，減少了數(shù)據(jù)自身的價(jià)值可能性；二是中央服務(wù)器控制數(shù)據(jù)的傳遞和存儲(chǔ)，中心化存儲(chǔ)負(fù)擔(dān)大，服務(wù)器容易受到黑客攻擊或者發(fā)生斷電等，嚴(yán)重影響氣象業(yè)務(wù)使用，造成秩序混亂；三是氣象數(shù)據(jù)的共享和流通性較差，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流通價(jià)值。

首先，區(qū)塊鏈技術(shù)中的分布式記賬技術(shù)在很大程度上能優(yōu)化現(xiàn)有的氣象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸功能[3]。分布式記賬，即交易記賬是由分布在不同地方的多個(gè)節(jié)點(diǎn)共同完成，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)記錄的都是完整的賬本，節(jié)點(diǎn)之間是平等的地位，不是多副本模式，而是更先進(jìn)的編碼模式，可以互相監(jiān)督，節(jié)點(diǎn)越多，存儲(chǔ)成本越低，可避免一方節(jié)點(diǎn)被破壞或篡改所帶來的負(fù)面影響，保證了數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，異地容災(zāi)性更強(qiáng)，單在這一點(diǎn)上，區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)性能就比云存儲(chǔ)具有巨大優(yōu)勢(shì)。其次，區(qū)塊鏈對(duì)降低數(shù)據(jù)的重復(fù)率有良好的性能。數(shù)據(jù)去重能將成本降低5～10倍[4]，加之每個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的建設(shè)成本較低，可操作性較強(qiáng)。最后，區(qū)塊鏈在信任、共識(shí)和數(shù)據(jù)隱私保護(hù)的前提下，可以實(shí)現(xiàn)鏈上多方協(xié)作的數(shù)據(jù)計(jì)算，有望解決“數(shù)據(jù)孤島”和“數(shù)據(jù)壟斷”的問題，實(shí)現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)的高效應(yīng)用和流通價(jià)值[5]。

2.2 區(qū)塊鏈和氣象預(yù)警發(fā)布

傳統(tǒng)的氣象預(yù)警信息短信表面上看是按了“發(fā)布”鍵，就能到公眾手機(jī)里，實(shí)際上在這期間后臺(tái)的中央服務(wù)器發(fā)揮了關(guān)鍵作用，預(yù)警信息要先到中央服務(wù)器，經(jīng)過服務(wù)器確認(rèn)處理，再傳送到公眾的手機(jī)里（圖1）。顯而易見，一旦中央服務(wù)器出現(xiàn)故障，發(fā)布流程就會(huì)處于癱瘓狀態(tài)，無法及時(shí)傳送氣象預(yù)警信息。區(qū)塊鏈的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)通過多節(jié)點(diǎn)復(fù)制數(shù)據(jù)，有防故障功能，并不需要依靠一個(gè)中央服務(wù)器來傳送數(shù)據(jù)，比如節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B可以直接通信，并不需要第三方服務(wù)器[6]。這種節(jié)點(diǎn)之間是平等的，并沒有服務(wù)器和客戶端的概念，交易的節(jié)點(diǎn)會(huì)記錄整個(gè)過程（圖2），對(duì)于預(yù)警信息發(fā)布的及時(shí)性和節(jié)約成本有重要意義[7]，在重大氣象災(zāi)害中追究社會(huì)責(zé)任時(shí)，可以追溯是否是因?yàn)闅庀箢A(yù)警信息的遲發(fā)或者漏發(fā)導(dǎo)致人員傷亡或經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 區(qū)塊鏈與氣象軟件、硬件維護(hù)

氣象軟件、硬件設(shè)備的維護(hù)保障作業(yè)對(duì)于數(shù)據(jù)的可靠性和安全性至關(guān)重要[8]，而像大氣本底監(jiān)測(cè)儀器、天氣雷達(dá)、氣象衛(wèi)星等設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)耗時(shí)較長(zhǎng)，成本較高，利用區(qū)塊鏈技術(shù)，可將氣象設(shè)備的生產(chǎn)廠家、采購過程、安裝過程、維護(hù)過程進(jìn)行整合和追溯，真正實(shí)現(xiàn)一設(shè)備一碼的全流程溯源，顯著提升效率。氣象業(yè)務(wù)人員通過掃描二維碼，便可了解該設(shè)備的產(chǎn)地、廠家、型號(hào)、維養(yǎng)過程等。

例如，位于青海省海南藏族自治州共和縣的瓦里關(guān)大氣本底基準(zhǔn)觀測(cè)站的大氣成分觀測(cè)儀器自身價(jià)值較高，一旦遇到雷擊等導(dǎo)致較大損壞，維修過程較為艱難，整個(gè)過程需要耗時(shí)1周甚至1個(gè)月，成本大、耗時(shí)長(zhǎng)、儀器容易磨損，對(duì)于大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的安全性也是很大的挑戰(zhàn)。部分原因可歸咎于設(shè)備維修信息并沒有數(shù)字信息化，基于競(jìng)爭(zhēng)保護(hù)等原因，廠家不愿意共享維修知識(shí)。

利用區(qū)塊鏈的確權(quán)和獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，鼓勵(lì)知識(shí)共享，將已處理的工單標(biāo)識(shí)和維修記錄數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈，當(dāng)維修記錄數(shù)據(jù)被引用時(shí)，給予廠家相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)，氣象保障人員根據(jù)記錄，就近購買相符的零部件，在零部件廠家的協(xié)助下完成修理過程，最后把此次修理交易過程記錄在區(qū)塊鏈上，記上時(shí)間戳，以此建立一個(gè)公開信任的時(shí)間溯源機(jī)制，為交易的參與者提供了低成本、高效益的溝通方式。在區(qū)塊鏈不同節(jié)點(diǎn)上，從申購、采購、維護(hù)到最后的資產(chǎn)處理都有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，促進(jìn)了各方的信任關(guān)系和高效協(xié)同。

2.4 打通交通氣象一張網(wǎng)

現(xiàn)有的交通氣象服務(wù)由氣象服務(wù)中心開展，全省共有39個(gè)交通氣象站，氣象服務(wù)中心向交通部門提供不同時(shí)次的精細(xì)化網(wǎng)格天氣預(yù)報(bào)、實(shí)況監(jiān)測(cè)信息以及災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)預(yù)警，在重大活動(dòng)保障中提供更為精細(xì)的路段反衍天氣產(chǎn)品。這種單向的氣象服務(wù)方式存在一些弊端，如無法真正了解交通部門的氣象需求，很難開展隧道、坡道、轉(zhuǎn)彎、道路不平整等交通事故易發(fā)點(diǎn)精細(xì)化的氣象服務(wù)。利用區(qū)塊鏈的聯(lián)盟鏈，建立一個(gè)操作性強(qiáng)、信任度高、開放、共享的交通氣象應(yīng)用場(chǎng)景，將氣象信息和交通信息接口錄入?yún)^(qū)塊鏈系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)路況監(jiān)測(cè)視頻、高危路段信息等，在線統(tǒng)籌各類交通信息和氣象信息，融合分析，通過業(yè)務(wù)建模和大數(shù)據(jù)分析，監(jiān)測(cè)惡劣天氣發(fā)生時(shí)間和重點(diǎn)關(guān)注事故高發(fā)路段，繼而啟動(dòng)惡劣天氣預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)。交通部門將第一時(shí)間看到氣象預(yù)警信息，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)提示交通部門進(jìn)行交通管制或者路面融雪作業(yè)，從而大大縮短了信息時(shí)間差，最大程度地發(fā)揮氣象職能。

未來的“區(qū)塊鏈+交通氣象服務(wù)”建立在強(qiáng)大的物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，不僅需要加密自動(dòng)化交通氣象站，而且在智慧公路發(fā)展的背景下，應(yīng)建設(shè)公路電子信息顯示屏、融雪劑自動(dòng)噴淋設(shè)備等，加快建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施。此外，利用區(qū)塊鏈中的線上交易，鼓勵(lì)公眾主動(dòng)上傳所在地的惡劣天氣圖片和視頻，以此得到相應(yīng)的數(shù)字貨幣，實(shí)現(xiàn)氣象、公眾和交通三合一的高覆蓋率、網(wǎng)格精細(xì)化、高效率公路作業(yè)的交通氣象服務(wù)。

2.5 區(qū)塊鏈和氣象保險(xiǎn)問題

天氣和氣候?qū)r(nóng)作物生長(zhǎng)和畜牧業(yè)發(fā)展有極為重要的影響，設(shè)施農(nóng)業(yè)、大田經(jīng)濟(jì)作物和牛羊養(yǎng)殖方面的氣象保險(xiǎn)較為廣泛。傳統(tǒng)的氣象保險(xiǎn)有2個(gè)特點(diǎn)，一是需要經(jīng)過第三方平臺(tái)，二是理賠等待時(shí)間長(zhǎng)。以一次重大暴雨災(zāi)害保險(xiǎn)的作業(yè)流程為例，客戶投保后，保險(xiǎn)公司的調(diào)查人員須實(shí)地考察農(nóng)戶的作物或者牲畜，并詳細(xì)登記在冊(cè)，以防客戶的騙保行為；當(dāng)暴雨導(dǎo)致受保對(duì)象遭受損失時(shí)，用戶想要理賠，需要先申請(qǐng)，提交各種資料，保險(xiǎn)公司需要向氣象部門開具暴雨氣象證明，還應(yīng)實(shí)地調(diào)查事件的真實(shí)性，用戶才能拿到理賠金。這種氣象保險(xiǎn)理賠模式存在很多盲點(diǎn)，投保和理賠的時(shí)間比較長(zhǎng)，定責(zé)困難，整個(gè)過程會(huì)受到人為因素的干擾，容易導(dǎo)致雙方陷入不信任狀態(tài)。

引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，能有效解決傳統(tǒng)氣象保險(xiǎn)的理賠痛點(diǎn)[9]，可以省略很多步驟，并且不需要人工調(diào)查。保險(xiǎn)作業(yè)流程簡(jiǎn)化為：最初的保險(xiǎn)受理階段，在區(qū)塊鏈上錄入三方數(shù)據(jù)，包括保險(xiǎn)公司的理賠標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等詳細(xì)信息、客戶的受保對(duì)象詳細(xì)信息以及氣象基本信息和氣象災(zāi)害標(biāo)準(zhǔn)等；利用分布式記賬技術(shù)將單位面積種植地或者每只牲畜進(jìn)行數(shù)字化，將真實(shí)的信息鏈接在節(jié)點(diǎn)上，且不可篡改，一旦因?yàn)闅庀鬄?zāi)害造成損失時(shí)，在保險(xiǎn)公司和客戶的雙方監(jiān)督下，將文字和視頻信息上傳到區(qū)塊鏈的定損節(jié)點(diǎn)上，定損環(huán)節(jié)不再受人為影響，由區(qū)塊鏈在智能合約的基礎(chǔ)上，根據(jù)氣象信息、受損程度自動(dòng)驗(yàn)證進(jìn)行，核驗(yàn)后滿足條件即可自動(dòng)發(fā)放理賠款，完成理賠過程。

區(qū)塊鏈在氣象保險(xiǎn)業(yè)務(wù)中，能夠塑造公開、透明、高效、信任的新型投保、理賠模式，可以更好地開發(fā)保險(xiǎn)產(chǎn)品的彈性，從而提高保險(xiǎn)公司的資金配置效率和賠付精準(zhǔn)度。

3 區(qū)塊鏈在氣象領(lǐng)域應(yīng)用的挑戰(zhàn)

3.1 區(qū)塊鏈技術(shù)的成熟度

雖然區(qū)塊鏈技術(shù)在部分行業(yè)中得到試用，取得了不錯(cuò)的效果，但是受政策監(jiān)管、技術(shù)研究、人才需求等影響，區(qū)塊鏈技術(shù)仍處在不斷探索前進(jìn)的階段，技術(shù)框架不夠成熟，大面積推廣及應(yīng)用面臨很多挑戰(zhàn)。例如如何建立信任機(jī)制，如何達(dá)成網(wǎng)絡(luò)共識(shí)，如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)足夠大的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)模等。

3.2 傳統(tǒng)“信任”和區(qū)塊鏈技術(shù)的碰撞

傳統(tǒng)的觀念里靠信譽(yù)取得信任，而在區(qū)塊鏈中靠技術(shù)來實(shí)現(xiàn)信任關(guān)系。但是，公眾對(duì)區(qū)塊鏈帶來的社會(huì)影響認(rèn)識(shí)不深，只局限于數(shù)字貨幣，缺乏更深刻的認(rèn)知和思考。區(qū)塊鏈帶來的改變可能是革命性的創(chuàng)新，其完全基于規(guī)則、公開透明、沒有欺詐的特點(diǎn)值得深思和重視。

4 結(jié)論

區(qū)塊鏈作為一種極富有創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性的前沿技術(shù)，對(duì)氣象領(lǐng)域的現(xiàn)代化建設(shè)和智慧氣象發(fā)展產(chǎn)生了長(zhǎng)足意義，不僅能在氣象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、氣象預(yù)警信息發(fā)布、行業(yè)氣象服務(wù)、氣象設(shè)備與維護(hù)和氣象保險(xiǎn)問題中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，未來還能在氣象政務(wù)、氣候驗(yàn)證等多個(gè)領(lǐng)域大大精簡(jiǎn)辦事流程，提高辦事效率。與此同時(shí)，我們應(yīng)加深對(duì)區(qū)塊鏈的理解，不斷思考和探索區(qū)塊鏈和氣象融合帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。