基于區(qū)塊鏈技術(shù)的生鮮農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)研究進(jìn)展

張 哲 楊信廷 于合龍 李珊珊 孫傳恒

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)春 130118；2.國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心，北京 100097；3.農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心，北京 100097）

1 引言

生鮮農(nóng)產(chǎn)品是指與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的新鮮果蔬、水產(chǎn)及畜禽肉類產(chǎn)品，通常被稱為“生鮮三品”。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，生鮮農(nóng)產(chǎn)品的消費(fèi)市場(chǎng)逐漸擴(kuò)大，人們可以通過線上或線下多種平臺(tái)和渠道進(jìn)行采購(gòu)，這種方式高效地促進(jìn)了跨地域消費(fèi)，但同時(shí)也成為了食品安全問題的重大隱患[1]。由于生鮮農(nóng)產(chǎn)品最本質(zhì)的特性就是易腐爛變質(zhì)、保質(zhì)期短、易受到周邊環(huán)境條件的影響，這對(duì)儲(chǔ)存方式和運(yùn)輸過程都產(chǎn)生了較高的考驗(yàn)。

為切實(shí)滿足消費(fèi)者的需求，中國(guó)生鮮農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)正向著綠色、優(yōu)質(zhì)、安全等方面逐漸提升[2]，同時(shí)加強(qiáng)食品生產(chǎn)、流通加工、倉(cāng)儲(chǔ)配送、銷售等諸多環(huán)節(jié)的把控力度，不斷優(yōu)化生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈體系，堅(jiān)決避免類似英國(guó)馬肉冒充牛肉[3]等食品安全問題再次出現(xiàn)。目前，生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈主要呈現(xiàn)上游分散，下游零售渠道并行的情況，并且各環(huán)節(jié)間易出現(xiàn)信息不對(duì)稱且缺乏信任等問題，難以確保信息的安全性[4]。

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)具有提高生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、銷售過程的透明度和效率，增強(qiáng)數(shù)據(jù)可信度，體現(xiàn)數(shù)據(jù)可追溯性等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以剔除農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中不必要的中間商，并且增強(qiáng)消費(fèi)者對(duì)可追溯農(nóng)產(chǎn)品的信心[5]。楊信廷等認(rèn)為可追溯性指的是產(chǎn)品供應(yīng)鏈追溯與跟蹤的特性與能力，追溯系統(tǒng)是通過一定技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)可追溯性的方法、模型和體系[6]，構(gòu)建成熟完善的追溯系統(tǒng)是保障生鮮農(nóng)產(chǎn)品信息安全的有效手段。本文結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)，提出了生鮮農(nóng)產(chǎn)品的可追溯性架構(gòu)，并對(duì)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的生鮮農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行全面總結(jié)，同時(shí)指出生鮮農(nóng)產(chǎn)品與區(qū)塊鏈溯源技術(shù)相結(jié)合的未來發(fā)展方向，為生鮮農(nóng)產(chǎn)品追溯技術(shù)的發(fā)展與推進(jìn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 區(qū)塊鏈與生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈

2.1 區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)（Blockchain Technology）是一種利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來驗(yàn)證與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、通過節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法來生成和更新數(shù)據(jù)、使用密碼學(xué)的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問安全、且由智能合約來編程和操作數(shù)據(jù)的分布式架構(gòu)和計(jì)算范式[7]。

2.1.1 區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)

區(qū)塊鏈?zhǔn)侵赣梢幌盗型ㄟ^加密算法鏈接的數(shù)據(jù)塊組成的分布式賬本[8]。從創(chuàng)世區(qū)塊開始每個(gè)區(qū)塊都記錄一組網(wǎng)絡(luò)交易信息，區(qū)塊鏈接起來形成一個(gè)完整的區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)，區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)如圖1 所示。每個(gè)區(qū)塊由區(qū)塊頭（block header）和區(qū)塊體（block body）組成[9]。區(qū)塊頭主要保存用于與前一個(gè)區(qū)塊連接的信息和用于驗(yàn)證的信息，包括版本號(hào)、前一個(gè)區(qū)塊的哈希值、當(dāng)前區(qū)塊寫入時(shí)間的時(shí)間戳、用于證明工作負(fù)載難度的Nonce 和難度系數(shù)以及用于驗(yàn)證區(qū)塊體事務(wù)的Merkle 樹根的總哈希，區(qū)塊體主要包含交易信息和所有交易信息的Merkle樹[10]。

圖1 區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)Fig.1 Blockchain structure

在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以進(jìn)行交易，每次交易由單個(gè)節(jié)點(diǎn)廣播到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)[11]。當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)確認(rèn)記錄正確時(shí)，交易信息在區(qū)塊鏈中鏈接，并且該過程依賴于網(wǎng)絡(luò)的共識(shí)機(jī)制[12]。分布式結(jié)構(gòu)使每個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠記錄所有交易信息，每個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)更新和存儲(chǔ)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的所有信息[13]。

2.1.2 技術(shù)特點(diǎn)

區(qū)塊鏈主要涉及3 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括加密算法、共識(shí)機(jī)制和智能合約。

首先，加密算法是用于確保系統(tǒng)安全的基本技術(shù)，主要包括哈希函數(shù)和公鑰加密，應(yīng)用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、驗(yàn)證方法、通信協(xié)議以及信息存儲(chǔ)。哈希函數(shù)通過哈希值和哈希指針來保證分布式賬本數(shù)據(jù)的完整性、真實(shí)性和不變性，哈希算法的關(guān)鍵是將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成定長(zhǎng)Hash，并且這個(gè)過程是不可逆的[14]。公鑰加密主要是指非對(duì)稱加密算法，用于向區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)提供身份驗(yàn)證[15,16]。

其次，共識(shí)機(jī)制，通過解決一致性問題的共識(shí)算法來證明節(jié)點(diǎn)的所有權(quán)和準(zhǔn)確性。這種機(jī)制在系統(tǒng)中的不同節(jié)點(diǎn)之間建立信任，并保證所有節(jié)點(diǎn)的每筆交易保持一致。隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多一致性算法，如工作量證明(Proof of Work,PoW)[17]、權(quán)益證明(Proof of Stake,PoS)[18]、實(shí)用拜占庭容錯(cuò)(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)[19]。

最后，智能合約是指以數(shù)字形式定義的一組承諾。合約內(nèi)容以代碼的形式固定在區(qū)塊鏈中，最終生成自動(dòng)執(zhí)行的腳本[20]。每筆交易都由智能合約處理，一旦觸發(fā)預(yù)定義的條件，相應(yīng)的合約條款可以自動(dòng)執(zhí)行[21]。這個(gè)過程不需要第三方，這對(duì)商業(yè)模型的設(shè)計(jì)有巨大的影響[22]。

2.1.3 區(qū)塊鏈溯源優(yōu)勢(shì)

區(qū)塊鏈技術(shù)是融合加密算法、共識(shí)機(jī)制、智能合約等技術(shù)特點(diǎn)所構(gòu)成的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)模型，擁有去中心化、不可篡改性、安全可追溯性等優(yōu)勢(shì)[23]，可以針對(duì)性的解決傳統(tǒng)溯源系統(tǒng)中的信任問題，并且數(shù)據(jù)流通過程公開透明，與生鮮農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯環(huán)節(jié)相吻合。

(1)去中心化存儲(chǔ)。信任問題是傳統(tǒng)溯源防偽任務(wù)中存在的最大難題，使用區(qū)塊鏈技術(shù)可以將所有信息記錄在分布式賬本上，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品從種植飼養(yǎng)、生產(chǎn)加工到物流運(yùn)輸、分銷銷售整個(gè)供應(yīng)鏈過程的追溯功能。并且采用復(fù)雜的加密算法，可以使數(shù)據(jù)免受攻擊和篡改，充分保障了可追溯性數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，由此解決信任問題。

(2)不可篡改。區(qū)塊鏈中的不可篡改性主要由加密算法中的哈希函數(shù)所決定，而哈希函數(shù)生成的隨機(jī)數(shù)具有不可預(yù)測(cè)性，如果想對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改就需要消耗大量算力。由于篡改數(shù)據(jù)需要付出巨大成本的原因，所以難以實(shí)現(xiàn)。

(3)安全可追溯。區(qū)塊鏈技術(shù)因可通過多方共同維護(hù)同一個(gè)賬本的特點(diǎn)，能有效打破傳統(tǒng)的信息孤島問題，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并且其獨(dú)有的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)決定了區(qū)塊鏈追溯具有安全可追溯性。

2.2 生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈分析

生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈主要是在供應(yīng)商、制造商、零售商和消費(fèi)者之間建立一種協(xié)作關(guān)系，主要包括信息流、資金流、物流和商流[24]。生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈具有產(chǎn)品種類豐富、物流運(yùn)輸量龐大等特點(diǎn)，從種植養(yǎng)殖環(huán)節(jié)到生產(chǎn)環(huán)節(jié)，再經(jīng)過運(yùn)輸環(huán)節(jié)和銷售環(huán)節(jié)，最終到消費(fèi)者手中的過程中仍存在著信息孤島問題。目前，生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈主要包含生鮮農(nóng)產(chǎn)品的種植養(yǎng)殖、生產(chǎn)加工、物流運(yùn)輸和分銷售賣等環(huán)節(jié)。生鮮農(nóng)產(chǎn)品從農(nóng)戶主體供應(yīng)到消費(fèi)者主體的過程中涉及到的環(huán)節(jié)繁雜眾多，并且信息數(shù)據(jù)量巨大，同時(shí)包括農(nóng)民、加工企業(yè)、運(yùn)輸商、銷售商和消費(fèi)者等不同主體[25]。生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈如圖2所示。

圖2 生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈Fig.2 Fresh agricultural products supply chain

2.3 生鮮農(nóng)產(chǎn)品可追溯性架構(gòu)

可追溯性已成為企業(yè)、政府和消費(fèi)者的重要需求。它能夠跟蹤、協(xié)調(diào)、執(zhí)行業(yè)務(wù)事務(wù)和收集來自大多數(shù)支持IoT 設(shè)備的信息，例如射頻識(shí)別(RFID)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)、QR(Quick Response)碼和其他IoT 設(shè)備。區(qū)塊鏈技術(shù)為生鮮農(nóng)產(chǎn)品可追溯性管理過程中的價(jià)值和信息交換提供了一個(gè)可行的信息透明度和安全性解決方案。可追溯性信息存儲(chǔ)在分散的平臺(tái)上，可以通過連接RFID、條形碼、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等手段將物理流與信息流聯(lián)系起來，可以記錄不可改變且不能偽造的交易信息，有效地維護(hù)可追溯性業(yè)務(wù)中的運(yùn)輸物流和信息流。因此,區(qū)塊鏈可提高信息安全和透明度,并通過基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備為生鮮農(nóng)產(chǎn)品提供持久性信息獲取,從而提供可持續(xù)的可追溯性管理產(chǎn)品。通過分析生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的分析，筆者提出了一種基于區(qū)塊鏈的生鮮農(nóng)產(chǎn)品追溯架構(gòu)，如圖3所示。

圖3 生鮮農(nóng)產(chǎn)品追溯架構(gòu)Fig.3 Traceability framework of fresh agricultural products

3 區(qū)塊鏈技術(shù)在生鮮農(nóng)產(chǎn)品追溯中的應(yīng)用研究

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的迅速發(fā)展，越來越多的學(xué)者開始將視線聚焦在區(qū)塊鏈應(yīng)用中，其中在生鮮農(nóng)產(chǎn)品追溯研究中也進(jìn)行了大量探索。本節(jié)重點(diǎn)總結(jié)了國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品在區(qū)塊鏈追溯系統(tǒng)構(gòu)建的相關(guān)工作。

3.1 果蔬產(chǎn)品區(qū)塊鏈追溯研究進(jìn)展

果蔬追溯主要目的是為了果蔬的食品質(zhì)量安全，保證消費(fèi)者手中拿到的果蔬具備可追溯性。田豐(Feng T)等人提出RFID 和區(qū)塊鏈技術(shù)相結(jié)合用于保證整個(gè)果蔬供應(yīng)鏈的食品安全和質(zhì)量，并且減少物流過程中的損失[26]。埃爾登庫(kù)烏(Erdenekhuu)提出了香蕉供應(yīng)鏈架構(gòu)，保證了香蕉從農(nóng)田到消費(fèi)者整個(gè)分銷鏈上的質(zhì)量安全[27]。沃爾瑪在北京建立了食品安全合作中心，其芒果區(qū)塊鏈解決方案試點(diǎn)將芒果從原產(chǎn)地的跟蹤時(shí)間從7 天減少到2.2 秒，從而實(shí)現(xiàn)了更高的透明度和效率[28]。史亮等人基于區(qū)塊鏈的特征和優(yōu)勢(shì)，在傳統(tǒng)的果蔬追溯體系中加入了區(qū)塊鏈技術(shù)，不但可以使消費(fèi)者輕松獲取果蔬農(nóng)產(chǎn)品的所有信息，同時(shí)降低了政府監(jiān)管的成本，為果蔬農(nóng)產(chǎn)品追溯提供有力依據(jù)[29]。江琳麗等指出了利用自建二維碼平臺(tái)進(jìn)行追溯的弊端，并以柚子產(chǎn)業(yè)為例，闡述了區(qū)塊鏈技術(shù)助力溯源的新模式，體現(xiàn)區(qū)塊鏈等信息技術(shù)的應(yīng)用，增強(qiáng)了消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的信心[30]。戈國(guó)偉等提出了基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)哈希值二次上鏈和驗(yàn)證方法，不但保證多個(gè)參與實(shí)體之間數(shù)據(jù)的真實(shí)性，而且增強(qiáng)了果蔬質(zhì)量追溯系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可信度，并解決了消費(fèi)者追溯查詢用時(shí)過長(zhǎng)問題[31]。楊信廷(Xinting Yang)等人提出了一種基于區(qū)塊鏈的果蔬農(nóng)產(chǎn)品跟蹤系統(tǒng)以解決集中管理的問題。該系統(tǒng)通過引入鏈上鏈下雙重存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，緩解了鏈上負(fù)載壓力，提高了信息的透明度和可信度。此外，性能分析結(jié)果表明，該系統(tǒng)符合實(shí)際應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)[32]。區(qū)塊鏈在果蔬追溯的應(yīng)用如表1所示。

表1 區(qū)塊鏈在果蔬追溯的應(yīng)用Table 1 Application of blockchain in fruit and vegetable traceability

3.2 畜禽肉類產(chǎn)品區(qū)塊鏈追溯研究進(jìn)展

為達(dá)到整個(gè)溯源流程對(duì)數(shù)據(jù)不可篡改、合同簽名安全、信息共識(shí)和分布式存儲(chǔ)等方面的要求，譙業(yè)石基于Hyperledger Fabric 平臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，根據(jù)不同經(jīng)濟(jì)預(yù)算設(shè)計(jì)了不同的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的搭建方式，確保了豬肉溯源信息的真實(shí)性[33]。丹尼爾(Daniel)等提出了一種基于區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)的追溯系統(tǒng)，以使用PoS 作為共識(shí)方法來跟蹤雞蛋供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)向消費(fèi)者提供關(guān)鍵產(chǎn)品信息，同時(shí)提高供應(yīng)鏈內(nèi)部的透明度[34]。左敏等人通過智能禽舍和基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈的智能雞舍監(jiān)控管理平臺(tái)采集得到的食品追溯數(shù)據(jù)集，優(yōu)化了實(shí)用拜占庭容錯(cuò)共識(shí)算法，保證了區(qū)塊鏈共識(shí)安全，同時(shí)提升了食品溯源區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)通信和共識(shí)效率[35]。陳秋強(qiáng)以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)，選用Hyperledger Fabric 架構(gòu)設(shè)計(jì)了一套畜禽產(chǎn)品區(qū)塊鏈追溯系統(tǒng)，驗(yàn)證了區(qū)塊鏈溯源技術(shù)在畜禽溯源過程中的有效性[36]。楊信廷等集成區(qū)塊鏈技術(shù)和聚合簽名算法，實(shí)現(xiàn)監(jiān)管部門節(jié)點(diǎn)、畜牧耳標(biāo)等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備間身份驗(yàn)證的可信追溯，并應(yīng)用于畜牧資產(chǎn)監(jiān)管身份認(rèn)證，保障畜牧資產(chǎn)監(jiān)管系統(tǒng)細(xì)粒度的身份驗(yàn)證[37]。曹守峰(Shoufeng Cao)等基于區(qū)塊鏈開發(fā)了一種人機(jī)協(xié)調(diào)機(jī)制，以便在向消費(fèi)者交付認(rèn)證的可追溯性數(shù)據(jù)時(shí)，在全鏈范圍內(nèi)分擔(dān)責(zé)任，并將其部署到了Beef-Ledger可追溯系統(tǒng)中，從而增加消費(fèi)者對(duì)牛肉追溯數(shù)據(jù)的信任[38]。區(qū)塊鏈在畜禽肉類追溯的應(yīng)用如表2所示。

表2 區(qū)塊鏈在畜禽肉類追溯中的應(yīng)用Table 2 Application of blockchain in livestock and poultry meat traceability

3.3 水產(chǎn)品區(qū)塊鏈追溯研究進(jìn)展

針對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量信息的不透明和信息可篡改等問題，世界野生動(dòng)物基金會(huì)(WWF)創(chuàng)建了一個(gè)名為“從魚餌到盤子”的項(xiàng)目，重點(diǎn)關(guān)注新西蘭金槍魚在整個(gè)供應(yīng)鏈中的可追溯性。其項(xiàng)目采用以太坊平臺(tái)和RFID 技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行魚類標(biāo)記[39]。埃爾登庫(kù)烏(Erdenekhuu)提出了魚類供應(yīng)鏈架構(gòu)，為交易的安全進(jìn)行以及食品質(zhì)量安全提供了有力保障[27]。洪坤明等基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈，采用GS1-128 條形碼標(biāo)準(zhǔn)、PBFT共識(shí)算法及Hyperledger 智能合約鏈碼，設(shè)計(jì)開發(fā)了分層次多用戶的水產(chǎn)養(yǎng)殖品質(zhì)量追溯系統(tǒng)，有效保障了水產(chǎn)養(yǎng)殖品食用安全[40]。李夢(mèng)琪等基于Hyperledger Fabric 平臺(tái)，設(shè)計(jì)了基于主從多鏈的水產(chǎn)品區(qū)塊鏈溯源信息管理系統(tǒng)，提出對(duì)溯源信息進(jìn)行并發(fā)分層存儲(chǔ)，有效解決了隱私數(shù)據(jù)無需共享和單鏈負(fù)載兩個(gè)方面的問題[41]。馮國(guó)富等基于Fabric 技術(shù)框架和星際文件系統(tǒng)(InterPlanetary File System，IPFS)，提出了水產(chǎn)品交易溯源模型。結(jié)合溯源模型構(gòu)建了水產(chǎn)品溯源系統(tǒng)，并且可以滿足水產(chǎn)品交易數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和溯源業(yè)務(wù)需求[42]。李明智等針對(duì)中國(guó)貝類設(shè)施養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的資源共享問題，基于以太坊智能合約和信息技術(shù)構(gòu)建了貝類設(shè)施養(yǎng)殖資源共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)用戶的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)以及交易過程的可追溯和不可篡改[43]。區(qū)塊鏈在水產(chǎn)品追溯的應(yīng)用如表3所示。

表3 區(qū)塊鏈在水產(chǎn)品追溯中的應(yīng)用Table 3 Application of blockchain in aquatic products traceability

4 目前尚存在的問題

4.1 消費(fèi)者對(duì)區(qū)塊鏈接受度低

加密技術(shù)是區(qū)塊鏈中不可或缺的重要組成部分，整個(gè)供應(yīng)鏈中的參與者都會(huì)擁有自己的公鑰與私鑰。針對(duì)缺少相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)用戶、供應(yīng)商和消費(fèi)者而言，對(duì)私鑰的概念理解程度較低，消費(fèi)者通常會(huì)將私鑰理解成身份證或營(yíng)業(yè)執(zhí)照，一旦將其丟失可以進(jìn)行補(bǔ)辦措施，但實(shí)際上是私鑰無法補(bǔ)辦，私鑰一旦丟失，賬戶的信息與資產(chǎn)便無法進(jìn)行任何操作，會(huì)極大的傷害消費(fèi)者的利益[23]。盡管尹威(Wei Yin)等針對(duì)加密算法的安全性問題提出了針對(duì)性解決方法[44]，但在加密技術(shù)上仍有很大進(jìn)步空間。

4.2 市場(chǎng)主體之間存在用戶隱私與交易保密的顧慮

區(qū)塊鏈作為去中心化的數(shù)據(jù)庫(kù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都掌握著全部數(shù)據(jù)信息，但企業(yè)并非希望把所有數(shù)據(jù)及交易進(jìn)行公開，因?yàn)椴糠謹(jǐn)?shù)據(jù)會(huì)涉及商業(yè)機(jī)密。這種現(xiàn)象使得供應(yīng)商、制造商、零售商以及消費(fèi)者之間對(duì)用戶隱私和交易保密的問題產(chǎn)生顧慮?，F(xiàn)階段區(qū)塊鏈通過隱私保護(hù)措施來保護(hù)用戶隱私，底層機(jī)密性數(shù)據(jù)通過加密算法進(jìn)行存儲(chǔ)，并且只有企業(yè)用戶可以查詢，為確保上層應(yīng)用的隱私安全，設(shè)置嚴(yán)格的權(quán)限控制。

現(xiàn)階段追溯技術(shù)可提供消費(fèi)者查詢、監(jiān)督的權(quán)利，但生鮮農(nóng)產(chǎn)品在運(yùn)輸配送過程中易出現(xiàn)損壞或保鮮度不夠等問題，會(huì)降低消費(fèi)者的購(gòu)買舒適度。在傳統(tǒng)溯源系統(tǒng)中，多采用二維碼、條形碼等進(jìn)行一物一碼溯源[45]，但二維碼和條形碼都具有可復(fù)制性，不法分子通常會(huì)更換完整新鮮的農(nóng)產(chǎn)品，并復(fù)制產(chǎn)品的追溯碼，從而使商品溯源失效。

4.3 無法保證源頭數(shù)據(jù)的真實(shí)性，易出現(xiàn)“真瓶裝假酒”問題

在區(qū)塊鏈溯源場(chǎng)景中，源頭數(shù)據(jù)的真實(shí)性是最大的痛點(diǎn)。區(qū)塊鏈只能保證上鏈的數(shù)據(jù)不會(huì)被篡改，但無法判斷數(shù)據(jù)本身是否是真實(shí)數(shù)據(jù)。因此，結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建生鮮農(nóng)產(chǎn)品追溯體系只能從一定程度上增加數(shù)據(jù)造假的成本，無法保證源頭數(shù)據(jù)的有效性與真實(shí)性。

如今，在日常生活中白酒已經(jīng)成為人們不可缺少的飲品，但白酒在市場(chǎng)中魚龍混雜，在購(gòu)買白酒時(shí)易遇到“真瓶裝假酒”的問題[46]。因此，證明瓶中的酒是否被掉包以及包裝中的商品是否為供應(yīng)商生產(chǎn)成為區(qū)塊鏈應(yīng)用落地中迫切需要解決的問題。生鮮產(chǎn)品亦是如此，以陽(yáng)澄湖大閘蟹為例，為抑制市場(chǎng)中出現(xiàn)“冒牌蟹”，當(dāng)?shù)厣碳覟槊恳恢淮箝l蟹同時(shí)包裝一個(gè)防偽吊牌，但此舉依然無法制止“冒牌蟹”的出現(xiàn)，并且市場(chǎng)上出現(xiàn)的每只假蟹同樣持有防偽吊牌。為解決這一難題，馮裕清等提出一種基于遷移學(xué)習(xí)和金字塔卷積的河蟹背甲圖像個(gè)體識(shí)別算法，為河蟹個(gè)體識(shí)別追溯提供了理論基礎(chǔ)與方法支持[47]。

5 未來發(fā)展方向

隨著國(guó)民消費(fèi)水平的日益提升，消費(fèi)者對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品的食品質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)整體提高。農(nóng)戶、供應(yīng)商和銷售商要想滿足消費(fèi)者的要求，就要通過各種方式加強(qiáng)生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的食品質(zhì)量保障。區(qū)塊鏈技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，是提高食品質(zhì)量安全的重要途經(jīng)。本文通過總結(jié)區(qū)塊鏈技術(shù)在生鮮農(nóng)產(chǎn)品追溯方面的工作，并分析當(dāng)前仍存在的主要問題，為未來區(qū)塊鏈技術(shù)與農(nóng)產(chǎn)品相結(jié)合指明方向，為提升生鮮農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量以及創(chuàng)新區(qū)塊鏈農(nóng)產(chǎn)品溯源提供幫助。將區(qū)塊鏈與多技術(shù)融合，構(gòu)建更完善、更安全、更高效的生鮮農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)是當(dāng)下刻不容緩的重要任務(wù)。

中國(guó)在生鮮農(nóng)產(chǎn)品方面的發(fā)展水平正在不斷進(jìn)步，同時(shí)生產(chǎn)銷售規(guī)模也在持續(xù)擴(kuò)大，隨之帶來的追溯方式更是向著多樣化發(fā)展，區(qū)塊鏈將成為未來促進(jìn)貿(mào)易的重要技術(shù)[48]。針對(duì)上述對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)仍存在的問題進(jìn)行分析，筆者分別從以下幾個(gè)方面闡述其未來發(fā)展方向。

(1)建立專業(yè)知識(shí)宣傳平臺(tái)。積極科普區(qū)塊鏈知識(shí)，大力推廣區(qū)塊鏈生鮮農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng),逐漸解除消費(fèi)者對(duì)于區(qū)塊鏈農(nóng)產(chǎn)品追溯存在的信任問題,促進(jìn)區(qū)塊鏈可追溯生鮮農(nóng)產(chǎn)品項(xiàng)目的建立與實(shí)施，進(jìn)而推動(dòng)形成全社會(huì)支持區(qū)塊鏈溯源的氛圍。

(2)結(jié)合大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)。由于區(qū)塊鏈無法保證源頭數(shù)據(jù)真實(shí)性、“真瓶裝假酒”問題以及條碼可復(fù)制等痛點(diǎn)，可采用與圖像個(gè)體識(shí)別存證[47,49-53]和視頻動(dòng)作識(shí)別存證[52,54]等技術(shù)相結(jié)合的方式，從而實(shí)現(xiàn)雙因子身份驗(yàn)證[49]，這樣既保證源頭數(shù)據(jù)的真實(shí)性，又提升了產(chǎn)品本身的價(jià)值。

(3)充分利用相關(guān)的法律法規(guī)制定合理化標(biāo)準(zhǔn)化的行業(yè)制度標(biāo)準(zhǔn),以保證流通到市場(chǎng)上的產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn),促使消費(fèi)者增加對(duì)各市場(chǎng)主體間的信任度。同時(shí)加強(qiáng)鏈下監(jiān)控和鏈上監(jiān)管,快速追查農(nóng)產(chǎn)品流通供應(yīng)鏈、包裝檢驗(yàn)等追溯信息,提升綜合監(jiān)管效能。并建立消費(fèi)者查詢、投訴渠道,使農(nóng)產(chǎn)品事故解決過程透明化,提升消費(fèi)者對(duì)區(qū)塊鏈生鮮農(nóng)產(chǎn)品追溯的信心。