基于區(qū)塊鏈的農(nóng)產(chǎn)品溯源：優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

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

隨著市場全球化，很多產(chǎn)品和信息在各個國家進行流動。消費者可以從中獲得便利，他們可以在當(dāng)?shù)厥袌稣业絹碜允澜绺鲊氖称?。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?，F(xiàn)象?？梢哉f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)量保證要求對產(chǎn)品的每個環(huán)節(jié)進行全面的追蹤，這要求所有參與者進行信息分享，以滿足消費者對食品安全、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)濟損失并引起了民眾對于食品安全的信任危機。食品安全問題不僅促使監(jiān)管機構(gòu)制定更加嚴(yán)格的食品安全和質(zhì)量控制法規(guī)，也提高了消費者的意識。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，對增加消費者的信心和滿意度起到了極大的促進作用。

農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)的整個過程中，是對農(nóng)產(chǎn)品的各種相關(guān)信息的記錄、存儲的質(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)鏈中各個企業(yè)之間獨立運行，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)改進方面。而人們對于區(qū)塊鏈如何具體實現(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)勢和挑戰(zhàn)是什么，哪些問題暫未解決，需要學(xué)者進一步探討和研究。

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

（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)、政府和消費者對農(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r(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別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理[5]。可溯源的農(nóng)產(chǎn)品信息可以由企業(yè)和IoT設(shè)備中進行跟蹤、協(xié)調(diào)和收集。例如射頻識別（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，提高了產(chǎn)品識別能力和分配效率，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所展現(xiàn)的溯源信息不統(tǒng)一，對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。不同組織進行信息共享時，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)時也存在失誤的可能。第三，多主體信息難以實現(xiàn)共享。農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中多個企業(yè)在各環(huán)節(jié)之間的信息對接過程十分冗雜，信息流動不暢導(dǎo)致供應(yīng)鏈上的各節(jié)點難以第一時間掌握相關(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)無法對市場需求進行實時、準(zhǔn)確地預(yù)測，消費者難以查詢到購買的農(nóng)產(chǎn)品真實源頭信息，同時監(jiān)管部門也無法實現(xiàn)對農(nóng)產(chǎn)品市場的實時監(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)字文檔添加時間戳》一文，提出使用時間戳，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：一種點對點的數(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、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術(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?，使用?shù)據(jù)庫記錄每一個節(jié)點的信息。

習(xí)近平總書記在中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)時強調(diào)要加快推動區(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)，自動運行業(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，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)文獻量對比，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)文獻量對比圖

在分布式賬本技術(shù)下，改變數(shù)據(jù)需要多個節(jié)點同意，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，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，各個企業(yè)之間信息共享，在實現(xiàn)溯源數(shù)據(jù)透明的同時，保證數(shù)據(jù)的真實性?；趨^(qū)塊鏈的農(nóng)產(chǎn)品溯源體系主要節(jié)點包括種植、加工、運輸、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、加工、物流及消費等環(huán)節(jié)的完整生命周期信息。各個節(jié)點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、時間、地點、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)點的部分信息采集情況。其中，種植環(huán)節(jié)、倉儲環(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)測系統(tǒng)進行監(jiān)測。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)進行實時監(jiān)測；倉儲環(huán)節(jié)中，倉庫存儲量、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)進行環(huán)境監(jiān)測；加工環(huán)節(jié)中，工藝參數(shù)和環(huán)境參數(shù)等，使用監(jiān)控數(shù)據(jù)和流水線數(shù)據(jù)對加工過程進行監(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)進行監(jiān)測[23]。

圖5 大米全產(chǎn)業(yè)鏈部分信息采集

數(shù)據(jù)存儲層。收集到的數(shù)據(jù)，需要存儲在底層數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)存儲層通過默克爾樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，把每一個子節(jié)點信息的哈希值，自下向上，兩兩成對組進行哈希運算組成新的哈希值，重復(fù)組隊，直到形成根哈希，根哈希作為區(qū)塊的唯一標(biāo)識，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)塊鏈中將無法對數(shù)據(jù)進行修改和刪除。網(wǎng)絡(luò)層。在網(wǎng)絡(luò)層中，收到節(jié)點的交易請求后，對交易進行驗證，確認(rèn)無誤之后，在區(qū)塊鏈中進行“挖礦”，這里的挖礦是指對某一個時間段內(nèi)的操作進行數(shù)據(jù)打包上鏈。并將監(jiān)管部門和農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈各個機構(gòu)作為數(shù)據(jù)驗證和認(rèn)證節(jié)點，對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的信息進行標(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，使得注冊過的用戶可以直接進行查詢，農(nóng)戶、生產(chǎn)者、運輸商和零售商在應(yīng)用層對操作過程的信息，使用API接口進行數(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、消費者、檢測機構(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，根據(jù)節(jié)點不同，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)信息和詳細信息。其中基礎(chǔ)信息即為可公開的非敏感信息，詳細信息即為圖5所示中的全產(chǎn)業(yè)鏈信息。各個環(huán)節(jié)及其追溯基礎(chǔ)信息如表1所示，用戶節(jié)點與追溯信息如表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)簽等方式對農(nóng)產(chǎn)品賦予獨一無二的身份信息，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)與共識機制實現(xiàn)數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈的錄入，使供應(yīng)鏈上的每個環(huán)節(jié)信息在不同的節(jié)點可以追溯。用戶可使用客戶端軟件進行注冊，注冊后會自動生成一個公鑰和一個私鑰，以方便對區(qū)塊鏈進行錄入和確認(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

3.1.1 提高了供應(yīng)鏈中的監(jiān)管效率 在供應(yīng)鏈整個過程中，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以使數(shù)據(jù)隨時上傳，上傳至區(qū)塊鏈中存儲，如果發(fā)現(xiàn)某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，能夠及時反饋，并進行糾正。如果一直沒有改正，參數(shù)就會一直被記錄，直到下一個參與主體將產(chǎn)品退回，或者監(jiān)管機構(gòu)介入，對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)以及消費者都可以通過平臺查詢農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈過程中的數(shù)據(jù)，對其進行監(jiān)管，有效的提高了監(jiān)管的效率，實現(xiàn)了多方監(jiān)管。

3.1.2 增強了追溯信息的透明度 農(nóng)產(chǎn)品從種植到銷售，供應(yīng)鏈時空跨度大、參與主體多且分散、中性化方式管理與運作困難，并且數(shù)據(jù)采集時，缺乏約束機制，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)將信息自動收集，并存儲在區(qū)塊鏈中。實現(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、檢疫日期、工廠、加工數(shù)據(jù)、運輸數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)等可追溯的信息[27]，這增強了信息的透明度，增強了相關(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)品的真實性。同時增強了交易數(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)不是單獨的一個企業(yè)或公司獨立構(gòu)成，而是需要各個組織之間，相互協(xié)作，信息共享[30]。然而有的企業(yè)因為涉及到機密，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)塊鏈可以增強供應(yīng)鏈間各個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)為各個企業(yè)和組織之間打破信息屏障，增強了企業(yè)間信息透明度，促進了可靠的數(shù)據(jù)收集和實時交易。區(qū)塊鏈技術(shù)可以減少產(chǎn)品摻假和商家欺詐等行為。對于農(nóng)戶和消費者之間，消除中間商，允許農(nóng)民決定價格，消費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者能夠獲得當(dāng)季的、廉價的農(nóng)產(chǎn)品，農(nóng)戶和消費者之間建立信任，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，可以促進企業(yè)向循環(huán)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型。這種技術(shù)與循環(huán)經(jīng)濟之間的聯(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，整個供應(yīng)鏈中，如果某一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，整個溯源系統(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)塊鏈的實時信息共享，可以使農(nóng)戶和經(jīng)銷商實時了解市場信息，決定農(nóng)產(chǎn)品種植面積和價格等，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)計將區(qū)塊的大小限制為1 MB，處理速率限制為每秒7個區(qū)塊。在供應(yīng)鏈流程的短時間內(nèi)，要處理數(shù)百個區(qū)塊，這種設(shè)計是不可能實現(xiàn)的。此外，農(nóng)產(chǎn)品整個供應(yīng)鏈過程中，信息復(fù)雜且周期長[41]，幾個周期后，區(qū)塊鏈會因為數(shù)據(jù)爆炸而導(dǎo)致速率降低。雖然使用優(yōu)化后的共識算法[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 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，需要對數(shù)據(jù)進行篩選，且應(yīng)該注意一些敏感數(shù)據(jù)的保護?？梢詫?shù)據(jù)治理應(yīng)用到區(qū)塊鏈溯源系統(tǒng)中，對供應(yīng)鏈全過程中的數(shù)據(jù)進行管理。

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)來實現(xiàn)的，即使有共識機制和智能合約保證代碼的邏輯性，也難免會出現(xiàn)漏洞，這些代碼為尋求經(jīng)濟利益的黑客提供了機會。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]?！笆奈濉币?guī)劃中，強調(diào)要完善區(qū)塊鏈監(jiān)管機制。在農(nóng)產(chǎn)品溯源方面，引入法律和監(jiān)管框架進行監(jiān)測，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)價值。由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的計算能力較差，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，無法全部存儲在數(shù)據(jù)庫中，雖然云計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等問題[45]。設(shè)計出與區(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)的市場接受度較低 即使大多數(shù)企業(yè)正在進行區(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，對現(xiàn)有的區(qū)塊鏈技術(shù)的認(rèn)識不足，因此不愿意使用區(qū)塊鏈溯源系統(tǒng)。在整個供應(yīng)鏈體系中，讓每一個利益相關(guān)者相信區(qū)塊鏈的好處，并參與進來，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)用等的實現(xiàn)都面臨著一定的挑戰(zhàn)。本研究通過回答4個關(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)溯源信息和詳細信息，來探討不同的用戶節(jié)點的溯源深度。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，為進一步研究提供寶貴的信息，推進了區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品溯源體系應(yīng)用的研究和實踐，提供了有價值的理論和實踐貢獻。