區(qū)塊鏈：在構(gòu)筑智慧城市中挑起大梁

劉權(quán)

智慧城市是利用信息通信技術來感知、整合、存儲、處理、分析、預測、響應城市運作各個環(huán)節(jié)中的關鍵信息，從而對包括民生環(huán)保、公共安全、城市服務、工商業(yè)活動在內(nèi)的各種需求提供智能化響應和輔助決策。隨著我國信息系統(tǒng)類型、功能和數(shù)據(jù)采集設備的多樣化發(fā)展，智慧城市建設呈現(xiàn)出許多痛點。區(qū)塊鏈利用其身份核驗、數(shù)據(jù)共享與加密機制，打破傳統(tǒng)智慧城市系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)孤島，激活市民對社會治理的積極性，確保整個智慧城市系統(tǒng)建設的終端安全。

智慧城市步入精細化建設階段

智慧城市（Smarter Cities）的概念涵蓋硬件、軟件、管理、計算、數(shù)據(jù)分析等業(yè)務在城市領域中的集成服務，即利用信息通信技術（ICT）感知、整合、存儲、處理、分析、預測、響應城市運作各個環(huán)節(jié)中的關鍵信息，從而對包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務、工商業(yè)活動在內(nèi)的各種需求提供智能化響應和輔助決策，為城市居民創(chuàng)造更高質(zhì)量的生活環(huán)境。智慧城市的發(fā)展建立在信息化和數(shù)字化的基礎上，運用人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能感知終端等關鍵技術形成了城市操作系統(tǒng)。我國智慧城市發(fā)展起步較晚但發(fā)展速度較快，主要呈現(xiàn)出以下幾個特點。

一是我國智慧城市試點持續(xù)增加，幾乎覆蓋了全國各省、市、自治區(qū)。自住建部2012年啟動智慧城市試點工作啟動以來，截至2018年，我國智慧城市試點已超過600個，主要集中在環(huán)渤海經(jīng)濟帶、珠三角地區(qū)和長三角地區(qū)，其中廣東、山東、上海等地在全國智慧城市試點領域走在前列。

二是我國智慧城市建設進入“以人為本”的高質(zhì)量精細化建設階段。在政府、開發(fā)商、集成商、服務運營商和第三方服務機構(gòu)的共同努力下，已經(jīng)逐漸形成以“人”為核心的智慧城市建設生態(tài)，更加高效、精細、智能的治理模式日漸成熟。

三是以智慧交通、智慧安防、智慧社區(qū)為主的三大應用領域逐漸脫穎而出。依托政策支持、成熟的技術和基礎設施，智慧交通、智慧安防和智慧社區(qū)逐漸成為落地較快、產(chǎn)業(yè)鏈較為完善的核心應用場景。

智慧城市發(fā)展面臨痛點

隨著我國智慧城市信息化建設的逐漸深入，信息系統(tǒng)類型、功能和數(shù)據(jù)采集設備呈多樣化發(fā)展，也為智慧城市建設帶來了諸多痛點。

一是安全問題。在智慧城市建設過程中，需要涉及大量數(shù)據(jù)的采集與分析工作。大量的物聯(lián)網(wǎng)智能終端設備暴露在公共區(qū)域，導致其受到網(wǎng)絡攻擊的風險大大提高，數(shù)據(jù)污染、惡意終端接入、DDoS網(wǎng)絡攻擊、APT攻擊等問題日趨嚴重。聯(lián)網(wǎng)設備越多，受網(wǎng)絡攻擊的風險就越大，數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的保密性及完整性會隨時受損，企業(yè)將付出的代價和損失難以估量。

二是信息孤島問題。各地智慧城市建設往往缺少科學的系統(tǒng)規(guī)劃設計，盲目熱衷于單個項目建設，導致項目之間缺乏有機聯(lián)系，在通信方面存在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與流通接口不統(tǒng)一、標準化程度不高、互聯(lián)互通程度嚴重不足等諸多問題，進而大大提高了運維的成本，費時又費力。單一維度的數(shù)據(jù)分析已無法實現(xiàn)高質(zhì)量的分析與預判。此外，數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象還會導致各系統(tǒng)之間無法形成應急聯(lián)動，失去了原本應有的預警和防范的作用。

三是數(shù)據(jù)流通流程復雜，分析處理效率低。在智慧城市的建設體系中，數(shù)據(jù)的流通方向是自下而上沿金字塔型系統(tǒng)架構(gòu)進行流通。感知數(shù)據(jù)需要經(jīng)過多層“過濾清洗”，再經(jīng)中心化的決策分析模型做出響應，從而大大降低了系統(tǒng)處理效率。這一點尤其體現(xiàn)在智慧交通與智慧安防兩大應用領域，系統(tǒng)只能夠做到數(shù)據(jù)的存儲、安全與共享，還不能做到實時、準確、高效的分析決策，所以無法徹底解決城市交通擁堵和安全應急等問題。

四是數(shù)據(jù)采集以被動采集為主，用戶參與度不足?，F(xiàn)階段智慧城市感知以視頻和圖像為主，受限于設備覆蓋率和數(shù)據(jù)采集維度，系統(tǒng)功能與用戶需求之間往往差距較大。單一系統(tǒng)功能建設與用戶需求聯(lián)系不夠緊密，公眾與其他政府職能部門參與甚少，無法真正做到以人為本的建設宗旨。

區(qū)塊鏈為智慧城市保駕護航

一是區(qū)塊鏈能通過嚴格的身份核驗機制和密碼學的數(shù)據(jù)加密機制，確保整個智慧城市系統(tǒng)建設的終端安全。每一個終端設備都將擁有自身的公私鑰對，區(qū)塊鏈系統(tǒng)通過智能合約來維護一張終端身份名單，并審核是否該設備有權(quán)接入節(jié)點并將數(shù)據(jù)上傳，從而避免了惡意終端的接入和數(shù)據(jù)污染。此外，各個終端數(shù)據(jù)將采用加密傳輸，確保數(shù)據(jù)傳輸過程中不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露問題。區(qū)塊鏈還將智慧城市架構(gòu)中的計算存儲層做分布式存儲改造，在不改變原有存儲架構(gòu)的同時增設區(qū)塊鏈分布式節(jié)點設備，而網(wǎng)絡層將對等網(wǎng)絡、專網(wǎng)、公共網(wǎng)絡和VPN等網(wǎng)絡傳輸技術相融合，采用輕量級區(qū)塊鏈架構(gòu)對整個終端感知層的設備進行管理和維護，提高智慧城市建設的安全性。

二是區(qū)塊鏈能夠打破傳統(tǒng)智慧城市系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)孤島。區(qū)塊鏈尤其適合跨企業(yè)和跨系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，在不改變原有系統(tǒng)的情況下，將各系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)指紋上鏈流通。數(shù)據(jù)的共享一定要實現(xiàn)區(qū)塊鏈的身份核驗，與載波聚合（CA）技術的融合將原本匿名化的區(qū)塊鏈轉(zhuǎn)變成可信區(qū)塊鏈，通過身份認證和共識權(quán)限設置來劃分各系統(tǒng)與人員間的權(quán)利和責任。區(qū)塊鏈中設置有嚴格的時間戳機制，加之其自身不可篡改、可追溯的特性，對數(shù)據(jù)的任何處理都將在鏈上留痕且可被追溯。此外，數(shù)據(jù)維度的增加也大大提高了大數(shù)據(jù)分析與人工智能算法的準確性，能夠?qū)崿F(xiàn)更加精準和定向的服務以及管理模式。

三是區(qū)塊鏈能夠為邊緣計算保駕護航。邊緣計算是提高智慧城市系統(tǒng)處理時效的有效手段，但邊緣計算的設備安全性、維護和建設成本、準確性等問題導致其無法大規(guī)模普及應用。區(qū)塊鏈分布式數(shù)據(jù)存儲機制和點對點網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)能夠與邊緣計算較好地融合應用，區(qū)塊鏈不可篡改的數(shù)據(jù)存儲特點能夠提高邊緣節(jié)點的數(shù)據(jù)安全性，身份認證和權(quán)限控制能夠為暴露在公共區(qū)域的設備提供準入機制，數(shù)據(jù)加密管理能夠為邊緣設備提供隱私保護功能。將邊緣設備作為區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的輕節(jié)點，不參與全網(wǎng)共識，還能夠減少外界對區(qū)塊鏈系統(tǒng)的攻擊。

四是區(qū)塊鏈技術能夠最大限度地激活市民對社會治理的積極性。傳統(tǒng)的中心化公共監(jiān)管平臺或自媒體平臺不具備公信力，也無法自證其說。區(qū)塊鏈架構(gòu)中真實的身份與可信的數(shù)據(jù)，為公眾通過移動終端上傳各類法律信息提供保障，區(qū)塊鏈將違法違規(guī)行為真實地記錄在系統(tǒng)中，并對公眾的有效監(jiān)管行為給予一定的激勵，從而提高公眾對城市管理的參與度和積極性。而一旦被認定為違法違規(guī)行為，被監(jiān)管者的行為將關聯(lián)到個人征信、銀行信貸等重要領域，對公眾形成一定的約束力。