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区块链技术在交通运输行业的应用

来源: 《中国交通信息化》杂志2020-03-29

【摘要】区块链技术作为近年来备受关注的一项热门技术,在各行业的应用越来越广泛。本文回顾了区块链技术的发展,提出了行业适用性判断准则,并对交通基础设施建造与养管、交通大数据分析与应用、高速公路收费和物流四个领域的区块链技术的适用性进行了分析和探讨,提出了初步应用设想和展望。

 

本文简要介绍了区块链技术的发展历程,针对交通领域区块链技术的应用,对交通基础设施建造与养管、交通大数据分析与应用、高速公路收费和物流四个领域的区块链技术的适用性进行了分析和探讨,提出了初步应用设想和展望。

 

一、区块链技术的发展

 

区块链概念在2008年由日裔美国科学家中本聪第一次提出,其本质是带一个时间戳的分布式存储数据库,并通过点对点传输、加密存储和验证技术、共同管理的组网方式解决了互联网中心化服务器数据存储的信任问题。随后在以比特币为代表的电子货币中作为底层技术进行实际应用,这就是区块链1.0,即:去中心化的数字货币应用。

 

2014年开始,区块链在金融领域的应用进一步扩大,以“以太坊”为代表的平台级应用出现。以太坊作为一个平台,提供各种模块让用户用以搭建应用。在平台上应用的本质是建立一个智能合约,这是以太坊技术的核心。以太坊提供了一个强大的合约编程环境,通过合约的开发实现各种商业与非商业环境下的复杂逻辑编程,让区块链技术不仅仅是发币,而且能够提供更多的商业、非商业的应用场景。这就是区块链2.0时代,即:数字资产金融应用或企业级应用。

 

区块链1.0和2.0均还停留在数字货币和金融行业的应用上,到了区块链3.0已经扩展到金融之外的各行业应用场景。区块链3.0是指区块链在金融行业之外的各行业的应用场景,能够满足更加复杂的商业逻辑,区块链3.0被称为互联网技术之后的新一代技术创新,足以推动更大的产业改革。所以区块链3.0将更加具有实用性,利用区块链,可以不再依赖于第三方或某机构获取信任并建立信用特性赋能各行业。区块链3.0或将改变互联网时代的“生产关系”,能够通过实现信任的方式提高整体系统的工作效率。区块链3.0也被称为“价值互联网”。

 

小结:区块链1.0是区块链技术的萌芽,应用范围只局限于数字货币;区块链2.0是区块链在金融、智能合约方向的技术落地;区块链3.0是继互联网技术之后的一次技术创新,将在各行业广泛应用。

 

二、区块链应用的判断准则

 

首先需要明确:区块链是一种技术,具有分布式、去中心化、去信任、不可篡改、可编程的特性。区块链面向行业适用于多状态、多环节,需要多方参与协同完成,多方互相不信任,无法使用可信第三方完美解决的事情。

 

综合区块链技术特性和实际需求,可以按照图1所示的流程图来判断这个场景是否需要区块链。(图1引自华为区块链技术团队编著的《区块链技术及应用》)

 

三、区块链技术在交通运输行业的应用场景分析

 

(一)交通基础设施建造与养管领域

 

1、工程质量溯源方面

 

任何一种产品的质量溯源主要解决的是“信任问题”和“数据存储”问题。解决“信任问题”,一方面是因为“溯源”可以对生产者起到“震慑”的作用;另一方面,通过溯源机制可以让生产流程和工艺更加标准化和精细化,从而提升产品质量。解决“数据存储”问题的根本是要建立一套能够快速、准确进行产品制造过程中各类信息的存储和查询的机制。当前工程建设采用的溯源途径主要依靠工程档案实现,部分实现了信息化,主要存在“数据真实性难以保障”“原材料源头信息不能采集”“溯源效率低”等问题。而区块链“去中心化存储”和“建立信任机制”这两方面的特性恰好具备解决上述问题的基础。可以通过搭建“联盟链”的方式,利用“共识算法”技术解决原材料生产、现场施工、验收检测、行业监督各方面的数据安全和信任问题,从而实现全过程的工程质量溯源。如图2所示。

 

2、工程招投标与合同管理

 

“资信”和“业绩”是与工程招投标有关的两个重要指标。当前在工程招标活动中对这两个指标核查的唯一途径是通过交通运输部建设市场信用信息管理系统实现,查询方式为人工查询。该系统数据来源为企业自行录入后由属地行业主管部门核实后记录产生。全人工录入和查询的方式无法保障数据的及时性和准确性。

 

利用区块链“智能合约”“电子合同”“数字签名”等技术建立一个全国性的“资信联盟链”,将各地区、行业的招投标数据、合同履约情况、企业和从业人员资信信息进行数据共享,从而实现数据自动录入、自动查询和验证,从根源上解决信任问题和数据及时性和完整性问题。

 

在未来,行业可以同区块链技术结合建立“数字招标”和“电子合同”标准,全面推行“数字招标”和“电子合同”应用,实现“资信智能评标”和“合同智能履约”,实现全程无纸化。

 

3、行业“信用评价”管理

 

交通运输公路水运工程实行对企业和从业人员“信用评价”管理机制。该机制能够对企业和从业人员形成制度上的约束,让其更好地诚信经营和从业。“信用评价”考核的方式是从工程项目层到地方行业管理部门,最后到交通运输部按照考核评价标准层层进行考核评价和上报,最终形成地方和全国的年度“信用评价”结果。目前,考核和记录的方式均为人工操作,考核者的主观因素和诚信因素决定着最终评价结果。

 

利用区块链技术可以对现有“信用评价”系统进行升级完善,一是在 考核事件中加入“时间戳”,确保考核事件的及时性和不可篡改;二是通过建立“联盟链”将各地区系统上链,实现数据及时共享;三是可以通过“智能合约”技术,将事件与评价结果进行“智能评价”,减少人为因素干扰。

 

综上所述,利用区块链技术可以解决资信和信用数据的综合管理问题,为“信用交通”建设提供良好的管理平台

 

(二)交通大数据分析与应用领域

 

交通运输行业数据由两类构成。第一类为交通基础设施数据,包括公路、铁路、港口、机场等各类设施的基础数据以及在运营使用过程中的各类交通数据流,交通管控中产生的各类管理数据等,目前交通运输行业各类业务信息管理系统约有700余种,数据规模达到PB级;第二类为与交通运输相关的行业数据,包括规划、土地资源、气象、环境等。

 

交通运输行业数据应用存在以下几个问题。

 

1)数据资源开放共享程度不够。主要表现在交通运输各行业之间、各地区之间、政府与企业之间尚未形成一套有效的数据共享机制,信息孤岛问题严重。

 

2)数据资源价值挖掘深度不足。主要表现在行业内缺乏对交通运输行业数据的价值挖掘研究、没有统一的数据标准、缺乏数据处理与分析的关键技术等。

 

3)数据信息安全防护面临较大挑战。目前存在数据库软硬件国产化率较低、尚未形成统一的数据加密与传输标准等问题,对数据传输和共享造成障碍。

 

交通运输部公路科学研究院和百度公司共同打造的“基于开放式综合交通出行服务信息应用云平台”进行了交通大数据的应用探索。“云平台”的建立,在一定程度上解决了数据共享问题,但没有从根本上打消数据提供者担心的数据外泄和系统安全问题。

 

关于区块链数据的存储和共享机制,国内外有很多相关的研究,这些研究探讨了在不同应用场景下如何在区块链上存储可信数据。一方面,需充分利用区块链不可篡改的特性保证数据的安全性;另一方面,还需要在保证隐私的前提下将存储在链上的数据共享给具备访问权限的用户。

 

基于云计算和区块链技术的特点,从技术层面来说,利用区块链+云计算的模式是解决当前交通大数据平台搭设及数据应用问题的一个有效方案。微软、IBM、阿里、腾讯等云平台服务商均提供了通过BaaS服务的方式搭建区块链服务,可以从技术层面解决云平台不能解决的数据共享和安全问题,还可以规避区块链技术工作效率低和存储受限等问题。具体解决方案可以参考袁敏夫的《基于云平台的区块链组网方案及数据共享存储机制》(计算机与现代化,2019年第九期)。

 

通过区块链+云计算的模式,还可以解决交通行业数据与公安系统数据、气象部门数据等跨行业数据的共享问题。该问题得到解决后,除了可以在交通出行方面进行数据应用外,共享的综合大数据在“大数据治超”“交通流量分析预测”“高速公路通行费追逃”等方面均能发挥强大作用,形成一个完整的交通行业区块链+云技术+大数据的综合服务平台,对推进智慧交通发展起到积极促进作用。

 

(三)高速公路收费领域

 

区块链技术在金融结算领域的应用场景较多,技术已经比较成熟。2020年,我国全面取消省界收费站,实行全国联网的ETC收费模式。当前的ETC收费模式是典型的中心化记账模式,即:部中心连接多个省级中心,将收费数据进行一级拆分,各省级中心负责本区域内的联网高速公路的二级拆分,一般拆分周期需要5-7天。

 

如果利用区块链技术,可以将中心化的记账模式改为弱中心化或多中心化的模式。每个省内各路段公司、银行、联网中心和ETC中心组成一个弱中心化的联盟链,省级中心监管节点;各省中心和部中心组成一个联盟链,部中心作为监管节点。收费数据随时上链记录,资金随时流转到各路段公司账户。具体的拆账模式根据预先设定好的拆分规则建立一个智能合约,当达到拆分条件时自动触发智能合约,然后同步完成拆账和银行转账。这种模式最大的优势是提高了资金的利用率,消除了资金在联网中心的冗余;同时通过智能合约的引入,能消除误拆现象,保证了收费数据和金融流转的无缝对接。

 

(四)物流领域

 

区块链技术在供应链中有较强优势,在以阿里系为代表的电商平台的物流平台中已有应用。2018年初,菜鸟与天猫国际利用区块链技术对进口商品的生产信息、运输信息、通关及报检信息、第三方检验信息等进行信息上传、跟踪和验证,形成了一条全链路物流信息链。

 

通过区块链技术的应用,传统的物流模式将发生颠覆性变革,尤其在跨国贸易中将发挥出强大的优势。区块链技术在跨境电商领域应用前景十分广泛,消费者可以通过商家、海关等各方上链的物流数据和信息,对自己购买的商品进行交叉认证。

 

目前,蚂蚁金服针对淘宝商户的小额信贷产品的信用评级、风险评估的主要数据来源之一就是供应链,基于掌握了完整的供应链信息,最大限度降低了小额信贷的风险等级,打造了一个完整的供应链金融服务体系。

 

除了电商领域,区块链技术在传统物流行业应用前景也十分广阔。据预测,全球的物流市场规模到2022年将达到12.256万亿美元。目前传统物流在技术和运营方面比较落后,存在分散性强、过程物流数据透明度低、信任感不强等特点和问题,导致各方责任感不强、综合效能不高。

 

区块链技术为规范物流行业管理,建立数字化模式提供了良好思路。目前也出现了许多物流巨头区块链团队试水物流公链,企图找到技术与业务的结合点,以发挥更大的商业应用价值。

 

区块链+物流的应用场景比较广泛,除了前面提到的区块链+物流+金融外,在区块链+物流+产品溯源、区块链+物流+安全管理、区块链+物流+保险等方面均可以进行探索。

 

四、结论与展望

 

1、区块链技术在去中心化、去信任、不可篡改等方面的特性能够赋能多个行业,提升工作效能,但也存在“工作效率低”等弱点,所以在场景应用中要综合判断;

 

2、区块链的本质还是数据记录和应用,在具体场景应用中与大数据、云计算、人工智能相结合是当前技术发展的趋势,区块链+X的模式将成为应用主流;

 

3、基于我国交通运输行业区域性强、管理领域宽的特点,为了解决多系统数据共享和信息孤岛的问题,区块链+云计算的模式在交通运输行业有广阔的发展空间,需要广大业内专家进行深度研究和开发。

 

参考文献

 

[1] 杨琪,刘冬梅.交通运输大数据应用进展[J].科技导报,2019,37(06):66-72.

 

[2] 李伟,刘浩,隋莉颖,李民伟.大数据在交通运输行业的发展建议[J].公路交通科技(应用技术版),2017,13(04):288-290.

 

[3] 赵阳,文庭孝.大数据共享及其障碍分析[J].高校图书馆工作,2017,37(04):44-48.

 

[4] 段希楠,延志伟,耿光刚,阎保平.区块链共识算法研究与趋势分析[J].科研信息化技术与应用,2017,8(06):43-51.

 

[5] 袁敏夫,李引,陈胜俭,郑翔蔚.基于云平台的区块链组网方案及数据共享存储机制[J].计算机与现代化,2019(09):46-52.

 

[6] 宋伟宁.读懂区块链[J].现代企业文化(上旬),2018(05):38-39.

 

[7] 华为区块链开发团队编著.区块链技术及应用[M].北京:清华大学出版社.

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