國際單位制量子化重大變革與區(qū)塊鏈在智慧廣電中的應(yīng)用

申其輝

摘要：區(qū)塊鏈?zhǔn)切畔㈩I(lǐng)域的前沿技術(shù)和顛覆性技術(shù)，已被國家列為發(fā)展重點，需要突破的瓶頸也較多。國際單位制量子化重大變革對區(qū)塊鏈和智慧廣電有著深遠(yuǎn)影響，這輪變革將有力推進(jìn)精密制造和智能制造發(fā)展，突破區(qū)塊鏈和智慧廣電的硬件制造和基礎(chǔ)設(shè)施瓶頸。量值溯源“零鏈條”將加劇區(qū)塊鏈的去中心化特征，在主導(dǎo)智慧廣電技術(shù)體系中，區(qū)塊鏈很難成為優(yōu)先選項。要將智慧廣電和區(qū)塊鏈關(guān)鍵技術(shù)納入國家現(xiàn)代先進(jìn)測量體系建設(shè)范疇，把國家標(biāo)準(zhǔn)時間建設(shè)列為我國區(qū)塊鏈和智慧廣電的信息安全優(yōu)先項，高度重視量子計量芯片競爭在區(qū)塊鏈和智慧廣電發(fā)展中的勝負(fù)手地位，穩(wěn)妥運用區(qū)塊鏈技術(shù)，促進(jìn)智慧廣電發(fā)展。

關(guān)鍵詞：國際單位制? 量子化? 區(qū)塊鏈? 智慧廣電

“智慧廣電”自從在2015年第23屆中國國際廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)展覽會主題報告會上提出后，①得到了理論界和業(yè)界的重視。據(jù)中國知網(wǎng)上發(fā)表的文獻(xiàn)統(tǒng)計，與“智慧廣電”相關(guān)的論文數(shù)量已超過百篇。2018年初，來自全國27個?。▍^(qū)、市）廣電網(wǎng)絡(luò)公司及廣電行業(yè)上下游企業(yè)齊聚貴陽，成立了智慧廣電聯(lián)盟。2018年3月，作為CCBN中國國際廣播影視發(fā)展論壇（BDF）的重要活動之一，“CCBN2018智慧廣電峰會”在北京舉辦，國內(nèi)外廣電行業(yè)知名企業(yè)代表和行業(yè)精英，從不同的角度、多個維度分析研討智慧廣電的發(fā)展趨勢、路徑、智慧城市的發(fā)展思路，以及人工智能如何引領(lǐng)智慧廣電實現(xiàn)建設(shè)和發(fā)展等話題。從已發(fā)表的研究文獻(xiàn)和相關(guān)報道來看，從國際單位制量子化變革、區(qū)塊鏈等視角來探討智慧廣電的研究文獻(xiàn)較少。本文試圖將國際單位制量子化變革、區(qū)塊鏈等熱門話題結(jié)合，擴大智慧廣電的視野，探索智慧廣電的發(fā)展模式。

問題的提出

區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)不容置疑地成為科技和金融領(lǐng)域炙手可熱的新技術(shù)，但智慧廣電與區(qū)塊鏈的相互關(guān)系，還缺乏研究的技術(shù)路線。因為智慧廣電、區(qū)塊鏈都與信息化密不可分，所以將智慧廣電、區(qū)塊鏈等視為信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的新應(yīng)用，就比較容易找到智慧廣電、區(qū)塊鏈的共同語言，找準(zhǔn)區(qū)塊鏈在智慧廣電中的切入點。張君昌、雄鷹（2018）②、張波（2018）③、吳天飛（2016）④等學(xué)者梳理了“智慧廣電”的核心內(nèi)容，認(rèn)為“智慧廣電是以智能化的下一代廣電網(wǎng)絡(luò)（NGB）為基礎(chǔ)，融合大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能（AI）、虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)和移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)和設(shè)施，推動信息科技與社會生活深度融合，實現(xiàn)信息傳遞、管控及其服務(wù)的智能化、安全化，推動信息社會進(jìn)入高級階段，最終與智慧城市、智慧社區(qū)、智慧健康、智慧教育、智慧家庭等融為一體?！眳^(qū)塊鏈（Block chain）是比特幣的一個重要概念，它本質(zhì)上是一個去中介化的數(shù)據(jù)庫，同時是作為比特幣的底層技術(shù)。張文（2018）⑤等也分析了區(qū)塊鏈的相關(guān)特點，認(rèn)為“區(qū)塊鏈技術(shù)是一項利用密碼學(xué)算法、以去中心化方式集體維護(hù)一個可靠分布式數(shù)據(jù)庫的新興技術(shù)。它具有分布式、不可篡改、可追溯等特征，能夠彌補傳統(tǒng)信用體系不足，防止信息篡改和偽造，節(jié)省全社會信用成本，對金融、電子商務(wù)、智慧醫(yī)療、社會保障、物聯(lián)網(wǎng)、能源等領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生重要影響。”從上述內(nèi)容，我們可以清晰地判斷，智慧廣電、區(qū)塊鏈都與信息化密不可分。

“區(qū)塊鏈”概念出現(xiàn)比“智慧廣電”更早，發(fā)展勢頭更猛。1991年，由Stuart Haber和W. Scott Stornetta第一次提出關(guān)于區(qū)塊的加密保護(hù)鏈產(chǎn)品，隨后分別由Ross J. Anderson與Bruce Schneier & John Kelsey分別在1996年和1998年發(fā)表。中本聰在2008年第一次提出了“區(qū)塊鏈”的概念，在隨后數(shù)年中，成為了電子貨幣比特幣的核心組成部分。目前區(qū)塊鏈得到了金融界的高度重視，發(fā)展勢頭遠(yuǎn)勝于智慧廣電。據(jù)中國知網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，2015年1月到2018年8月期間發(fā)表的中文期刊文獻(xiàn)里，有1957篇文獻(xiàn)的標(biāo)題與“區(qū)塊鏈”相關(guān)，而“智慧廣電”相關(guān)的只有百余篇，明顯低于區(qū)塊鏈的研究。從理論上講，我國擁有世界上最大的信息化市場，區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展有望形成萬億元級的超大應(yīng)用空間。但在實踐上，智慧廣電、區(qū)塊鏈都還處在探索初創(chuàng)階段，兩者如何融合？只有融合才能促進(jìn)智慧廣電健康發(fā)展，需要從影響未來信息化、數(shù)據(jù)化的基礎(chǔ)設(shè)施和底層技術(shù)進(jìn)行探討，才能認(rèn)清未來信息化發(fā)展趨勢，推進(jìn)區(qū)塊鏈在智慧廣電中的發(fā)展和實際應(yīng)用。

國際單位制量子化重大變革對區(qū)塊鏈和智慧廣電的深遠(yuǎn)影響

國際單位制量子化變革將在對戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)競爭、制造強國建設(shè)、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、國家安全保障、科技興軍強軍，以及我國進(jìn)入世界舞臺中央等方面產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。然而，這次重大變革對民生、文化等的影響，研究還不深入，對廣播電視的影響還沒有出現(xiàn)有影響力的學(xué)術(shù)成果。

一、國際計量單位量子化將有力推進(jìn)精密制造和智能制造發(fā)展，突破區(qū)塊鏈和智慧廣電的硬件制造和基礎(chǔ)設(shè)施瓶頸。區(qū)塊鏈?zhǔn)切畔㈩I(lǐng)域的前沿技術(shù)、顛覆性技術(shù)，已被國家列為發(fā)展重點，需要突破的瓶頸眾多。2018年5月，習(xí)近平總書記在《在中國科學(xué)院第十九次院士大會、中國工程院第十四次院士大會上的講話》中強調(diào)，“以人工智能、量子信息、移動通信、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈為代表的新一代信息技術(shù)加速突破應(yīng)用”，“信息、生命、制造、能源、空間、海洋等的原創(chuàng)突破為前沿技術(shù)、顛覆性技術(shù)提供了更多創(chuàng)新源泉，學(xué)科之間、科學(xué)和技術(shù)之間、技術(shù)之間、自然科學(xué)和人文社會科學(xué)之間日益呈現(xiàn)交叉融合趨勢”?！秶鴦?wù)院關(guān)于印發(fā)“十三五”國家信息化規(guī)劃的通知》（國發(fā)〔2016〕73號）中，區(qū)塊鏈與量子通信、未來網(wǎng)絡(luò)、類腦計算、人工智能、全息顯示、虛擬現(xiàn)實、大數(shù)據(jù)認(rèn)知分析、新型非易失性存儲、無人駕駛交通工具、基因編輯等，并列為基礎(chǔ)研發(fā)和前沿布局的技術(shù)，明確提出需加強區(qū)塊鏈等新技術(shù)的創(chuàng)新、試驗和應(yīng)用，以實現(xiàn)搶占新一代信息技術(shù)主導(dǎo)權(quán)。《國務(wù)院關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》（2017年11月19日）指出，要“促進(jìn)邊緣計算、人工智能、增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實、區(qū)塊鏈等新興前沿技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用研究與探索?！?/p>

隨著區(qū)塊鏈的價值體現(xiàn)，參與者越來越多，海量數(shù)據(jù)需要處理，造成全網(wǎng)算力的難度呈現(xiàn)出指數(shù)級上升，這對區(qū)塊鏈硬件設(shè)備的產(chǎn)量和性能都提出了更高的要求。在算力難度不斷增加的需求驅(qū)動下，區(qū)塊鏈硬件制造精細(xì)化和智能化程度越來越高，尤其是芯片計算能力不斷提升，成為整個區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石，成為區(qū)塊鏈在智慧廣電中應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸。國際計量單位量子化將有力推進(jìn)精密制造和智能制造發(fā)展。20世紀(jì)60年代“秒”的重新定義、80年代“米”的重新定義以及90年代電學(xué)量重新定義，已經(jīng)在導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)、航天發(fā)動機、高端集成電路、機器人等方面產(chǎn)生了重要影響。例如，“米”定義的量子化變革后，將擺脫復(fù)雜的溯源鏈條和不斷損失精度的逐級傳遞模式，促進(jìn)數(shù)字化精密制造的實現(xiàn)?；诹孔觽鞲衅骷夹g(shù)的芯片級計量器件嵌入高端制造的設(shè)備和產(chǎn)品中，“米”的重新定義讓激光波長取代了米原器，大量應(yīng)用于先進(jìn)制造、航空航天測控、天文大地測繪、大型建筑物變形監(jiān)測等領(lǐng)域。

超精加工、集成電路和微納制造是跨學(xué)科、多技術(shù)的集成，而嵌入了激光波長米的激光干涉技術(shù)是實現(xiàn)“微”“精”制造的重要和必須條件之一。同時由于超精加工、集成電路和微納制造技術(shù)的使用，使得光學(xué)組件、光柵尺和芯片制造達(dá)到了納米精度。國際單位制重新定義將智能制造產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)生巨大影響。例如，電學(xué)量重新定義將對新型傳感器和儀器儀表產(chǎn)業(yè)影響巨大。據(jù)統(tǒng)計，我國2016年儀器儀表行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)實現(xiàn)主營業(yè)務(wù)收入9355.4億元，同比增長9.1%。儀器儀表在國家安全方面發(fā)揮著重要作用，高端裝備制造的精密測量，深空、深海探測等國家重大戰(zhàn)略工程的實施都需要高端儀器支撐。在國防、納米科技、先進(jìn)制造、機器人等戰(zhàn)略性領(lǐng)域，發(fā)達(dá)國家一直對我國實行技術(shù)封鎖，如超高精密磁場、壓力場、高分辨激光干涉儀，電磁輻射加速器、高端航天測控設(shè)備等，高端儀器的缺失，極大制約著智能社會、智能城市和智慧廣電等的發(fā)展速度和安全保障。

國際單位制重新定義后，基于全新的量子計量基準(zhǔn)與信息技術(shù)的融合，可實現(xiàn)多物理量、多參數(shù)的量子計量標(biāo)準(zhǔn)與傳感器的制備，建立智能制造中儀器儀表全生命周期的測試、溯源、高精度實時和自校準(zhǔn)修正，從而推進(jìn)我國智能制造和精密制業(yè)的發(fā)展，為我國信息安全和智慧廣電安全提供保障，加速突破區(qū)塊鏈和智慧廣電的硬件制造和基礎(chǔ)設(shè)施瓶頸。

二、量值溯源“零鏈條”將加劇區(qū)塊鏈的去中心化特征，廣電監(jiān)管機構(gòu)在主導(dǎo)智慧廣電技術(shù)體系中，區(qū)塊鏈很難成為優(yōu)先選項。國際單位制量子化變革后，量值溯源“零鏈條”，將加劇區(qū)塊鏈的去中心化特征，廣電監(jiān)管模式面臨巨大挑戰(zhàn)。區(qū)塊鏈研究學(xué)者認(rèn)為，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N去中心化的數(shù)據(jù)庫，它包含一張被稱為區(qū)塊的列表，有著持續(xù)增長并且排列整齊的記錄。由于使用分布式核算和存儲，不存在中心化的硬件或管理機構(gòu)，任意節(jié)點的權(quán)利和義務(wù)都是均等的，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)塊由整個系統(tǒng)中具有維護(hù)功能的節(jié)點來共同維護(hù)。到2014年，“區(qū)塊鏈2.0”成為一個關(guān)于去中心化區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫的術(shù)語。對這個第二代可編程區(qū)塊鏈，可以允許用戶寫出更精密和智能的協(xié)議。區(qū)塊鏈2.0技術(shù)跳過了“價值交換中擔(dān)任金錢和信息仲裁的中介機構(gòu)”，因此監(jiān)管機構(gòu)面臨極大挑戰(zhàn)。2016年10月，國家互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急中心發(fā)布《開源軟件源代碼安全漏洞分析報告——區(qū)塊鏈專題》，針對區(qū)塊鏈領(lǐng)域的知名開源軟件，結(jié)合漏洞掃描工具和人工審計的方式，在代碼層面發(fā)現(xiàn)高危安全漏洞746個，中危漏洞3497個，數(shù)量較多的高危漏洞有不安全的隨機數(shù)、不安全的JNI、空指針解引用等。？讀？訛

國際單位制量子化變革后，量值溯源“零鏈條”將使監(jiān)管機構(gòu)面臨更多更大挑戰(zhàn)。從2006年中國計量科學(xué)研究院開始研制鍶原子光晶格鐘，2015年，鍶原子光晶格鐘不確定度達(dá)到了2.3×10-16，絕對頻率測量不確定度達(dá)到了3.4×10-15。但與美國相比，我國在時間頻率上的差距還是比較明顯的，在未來全球量值溯源體系競爭中，壓力很大。世界主要發(fā)達(dá)國家均認(rèn)識到以“計量基準(zhǔn)量子化”和“量值溯源扁平化”為主要特征的國際計量變革，完美契合了以信息物理系統(tǒng)為基礎(chǔ)的第四次工業(yè)革命。例如，基于玻爾茲曼常數(shù)定義的溫度計，可有效降低成本，在一根頭發(fā)絲上可以集成上千個溫度計。美國標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院正在研究的基于玻爾茲曼常數(shù)的量子溫度計，將大幅擴展溫度測量范圍，標(biāo)準(zhǔn)光子溫度計（SPoT）傳感器尺度可將實現(xiàn)眾多領(lǐng)域溫度的高精度、實時、在線和零鏈條溯源與測量。量值溯源“零鏈條”將加劇區(qū)塊鏈的去中心化特征，在廣電監(jiān)管機構(gòu)構(gòu)建智慧廣電技術(shù)體系中，具有去中心化特征的區(qū)塊鏈技術(shù)很難占有一席之地。

措施建議

區(qū)塊鏈已被國家列為新一代信息技術(shù)發(fā)展重點，它在各個領(lǐng)域的應(yīng)用加強是一種必然趨勢。但區(qū)塊鏈在我國智慧廣電中的廣泛深入應(yīng)用，需要結(jié)合我國國情進(jìn)行整體布局，科學(xué)制定、合理規(guī)劃智慧廣電領(lǐng)域區(qū)塊鏈的關(guān)鍵技術(shù)路線和發(fā)展模式。

一、將智慧廣電和區(qū)塊鏈關(guān)鍵技術(shù)納入國家現(xiàn)代先進(jìn)測量體系建設(shè)范疇。量子技術(shù)是數(shù)字時代的基石，隨著國際單位制的重新定義，測量準(zhǔn)確度隨技術(shù)進(jìn)步將不斷提高，觸發(fā)科學(xué)、工業(yè)和技術(shù)的創(chuàng)新。《中共中央、國務(wù)院關(guān)于開展質(zhì)量提升行動的指導(dǎo)意見》（2017年9月5日）強調(diào)，要“構(gòu)建國家現(xiàn)代先進(jìn)測量體系”。單位制重新定義將使全球測量體系同時面臨機遇和挑戰(zhàn)，量子計量呈現(xiàn)出完全不同的特點，真正可以實現(xiàn)直接溯源到量子化計量基準(zhǔn)的“零鏈條”校準(zhǔn)。智慧廣電和區(qū)塊鏈的芯片等硬件制造關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展，要積極主動順應(yīng)國際計量單位量子化趨勢和新成果。區(qū)塊鏈作為新一代信息技術(shù)發(fā)展重點，智慧廣電作為三網(wǎng)融合的重點，都理應(yīng)成為計量科技基礎(chǔ)服務(wù)、產(chǎn)業(yè)計量測試體系、區(qū)域計量支撐體系等關(guān)注的重點。

二、把國家標(biāo)準(zhǔn)時間建設(shè)列為我國區(qū)塊鏈和智慧廣電的信息安全優(yōu)先項。國際單位制量子化之后，時間頻率將成為數(shù)值之源。自2019年5月20日起，全球?qū)⒄絾⒂们Э恕㈤_爾文、安培、摩爾的新定義。時間、長度、質(zhì)量、溫度、電流、物質(zhì)的量等全部由量子計量基準(zhǔn)取代現(xiàn)行的實物基準(zhǔn)。由于“時間”是精度最高、不確定度最低的量，其余六個基本量，可溯源至?xí)r間頻率。精確的“時間”是現(xiàn)代生活的基石、國家安全的保障。手機，互聯(lián)網(wǎng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，都依賴于量子化的原子鐘提供的時間。區(qū)塊鏈和智慧廣電的信息安全，最終都會溯源到時間頻率?！秶鴦?wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)國務(wù)院2015年立法工作計劃的通知》（國辦發(fā)〔2015〕28號）列出的46件有關(guān)保障和改善民生、促進(jìn)社會和諧穩(wěn)定的立法項目中，包括“國家標(biāo)準(zhǔn)時間管理條例”。近些年，筆者在參與國家和相關(guān)部委應(yīng)對國際單位制量子化變革研究過程中深深感到，“原子鐘作為立體化戰(zhàn)爭標(biāo)尺，比原子彈更重要”。我們要充分認(rèn)識到在量子化和信息化時代，時間頻率是數(shù)值之源，國家標(biāo)準(zhǔn)時間建設(shè)是區(qū)塊鏈和智慧廣電信息安全之源。

三、高度重視量子計量芯片競爭在區(qū)塊鏈和智慧廣電發(fā)展中的勝負(fù)手地位。國家相關(guān)主管部門將區(qū)塊鏈和智慧廣電發(fā)展提高到戰(zhàn)略層面，符合世界新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。影響面廣的顛覆性技術(shù)提供了更多創(chuàng)新源泉，也極大改變?nèi)祟惿a(chǎn)方式、生活方式乃至思維方式，對政府管理、經(jīng)濟(jì)安全和社會穩(wěn)定乃至全球治理產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。從國際競爭力角度來看，基準(zhǔn)級的量子計量芯片是競爭的焦點。二十年來，美國標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院將量子計量基準(zhǔn)相關(guān)研究列為重點發(fā)展方向，優(yōu)先予以經(jīng)費保障，確保了他們在這輪“量子化變革”中的領(lǐng)先地位?，F(xiàn)在美國正在大力推進(jìn)美國芯片上的國家計量標(biāo)準(zhǔn)計劃（NIST on CHIP）。一旦美國實現(xiàn)了這個計劃，可通過量子計量與量子傳感技術(shù)實現(xiàn)無處不在的最佳測量，量子化的計量技術(shù)將使美國掌控全球量值溯源體系話語權(quán)，獲取高端儀器裝備制造的絕對優(yōu)勢，掌握全球絕大部分廣電設(shè)備的溯源權(quán)，我國智慧廣電的設(shè)備安全和內(nèi)容安全，將受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)?？梢?，基準(zhǔn)級的量子計量芯片將成為區(qū)塊鏈和智慧廣電發(fā)展國際競爭的勝負(fù)手。我們要努力實現(xiàn)基準(zhǔn)級的量子計量芯片關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控，把區(qū)塊鏈和智慧廣電創(chuàng)新主動權(quán)、發(fā)展主動權(quán)牢牢掌握在自己手中。要積極穩(wěn)妥地推進(jìn)區(qū)塊鏈在智慧廣電的應(yīng)用，拓展延伸廣電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間。

注釋：①“智慧廣電”一詞，是2015年時任國家新聞出版廣電總局副局長聶辰席提出的。他指出，智慧廣電不僅僅是一種服務(wù)模式，還包括智能化生產(chǎn)運營、分發(fā)傳播，是促使廣電從“功能”向“智能”轉(zhuǎn)型的引擎。載聶辰席：《打造智慧廣電，暢享數(shù)字生活——在CCBN2015主題報告會上的講話》，《廣播與電視技術(shù)》，2015（4）。

②張君昌，雄 鷹：《風(fēng)口即來：智慧廣電蓄勢待發(fā)》，《聲屏世界》，2018（3）。

③張 波：《當(dāng)前我國智慧廣電的建設(shè)癥結(jié)與應(yīng)對路向》，《聲屏世界》，2018（3）。

④吳天飛：《智慧廣電建設(shè)若干問題的思考》，《中國有線電視》，2016（7）。

⑤張 文：《培育數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動能，引導(dǎo)區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展》，《人民日報》，2018年07月16日07版。

⑥工業(yè)和信息化部信息中心，起風(fēng)財經(jīng)區(qū)塊鏈研究院等：《2018年中國區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)白皮書》，2018年5月。