1 逐漸被世人熟知的區塊鏈技術

　　2008年10月, 基于大衛·喬姆和其他人所做的關于數字貨币的早期研究工作, 中本聰 (筆名) 發(fā)表題爲《比特币:一種(zhǒng)點對(duì)點的電子現金系統》的白皮書, 随後(hòu)發(fā)布了實現白皮書規範的開(kāi)源軟件, 比特币由此誕生, 經(jīng)過(guò)近9年的持續增長(cháng), 比特币目前總市值達到3 000億美金。

　　區塊鏈 (Blockchain) 是比特币的一項關鍵技術, 它像一個數據庫賬本, 安全記錄所有比特币交易信息[1]。通過(guò)哈希指針構建的鏈表數據結構稱爲區塊鏈, 哈希指針是一個指向(xiàng)數據存儲位置及其位置數據的哈希值的指針, 其不僅可以明确數據存儲的位置, 還(hái)可以驗證該數據是否被篡改過(guò)。在區塊鏈中每一個區塊的頭部都(dōu)包含了一個指向(xiàng)上一個區塊位置的指針, 該指針爲上一個區塊數據的哈希值 (圖1) 。其由一群分散的運行于TCP網絡上的客戶端節點共同參與, 所有的交易曆史都(dōu)存儲在區塊鏈中, 形成(chéng)一個去中心化的分布式數據庫。
區塊鏈技術具有去中心化、不可篡改、開(kāi)放透明、機器自治、匿名等一些重要特征, 將(jiāng)有助于從根本上解決人與人、人與機器、機器與機器交易過(guò)程中的信任和安全問題。這(zhè)將(jiāng)是一場信息技術革命。







 

　2 區塊鏈技術與物聯網結合

　　除了金融領域, 物聯網目前是被認爲最需要區塊鏈技術的領域之一[2], 物聯網的發(fā)展目前主要面(miàn)臨兩(liǎng)大問題:一個是采集端, 首先需要有可以采集各種(zhǒng)數據的技術成(chéng)熟的低功耗的光電、化學(xué)、生物等傳感器, 其次需要成(chéng)本低廉、易于部署。另一個就(jiù)是存儲處理端, 随著(zhe)傳感器的大量接入, 幾何級上漲的并發(fā)吞吐量將(jiāng)影響物聯網的發(fā)展。

　　在互聯網發(fā)展早期, 一些先知先覺的機構構建了大大小小的信息系統, 同時(shí)構建了自身配套的計算和存儲環境, 但是存在運維複雜、成(chéng)本高昂的問題, 後(hòu)來亞馬遜發(fā)明了雲計算, 計算和存儲雲的理念越來越深入人心, 大量的商業公司將(jiāng)其IT生産系統放到了公有雲上, 不僅是商業公司, 目前全國(guó)各級政府部門本著(zhe)節省IT投資和降低能(néng)耗的理念, 也正在統一要求舊有系統和新建系統都(dōu)統一遷移或者構建到雲上, 這(zhè)種(zhǒng)大集中的方式減少了IT運維成(chéng)本, 節省了資源, 提高了資源利用率, 處理和存儲模式也經(jīng)曆了從單機到聯網到中央雲的曆史。

　　但是, 随著(zhe)大量低成(chéng)本傳感器的部署應用, 物聯網設備和通信量將(jiāng)會(huì)幾何級增長(cháng), 對(duì)于數據處理中心的需求將(jiāng)呈幾何級擴增, 由此産生一些問題: (1) 雲數據中心的構建需求將(jiāng)大幅增加, 構建成(chéng)本也將(jiāng)同步增加, 同時(shí)會(huì)産生呈幾何級上漲的并發(fā)吞吐量, 集中與雲數據中心連接會(huì)堵塞主幹網絡。 (2) 如果集中到全國(guó)幾個著名的公有雲, 將(jiāng)存在巨大的運行風險。而基于去中心化的區塊鏈技術可以解決這(zhè)個問題。目前正在發(fā)展中的EOS和IOTA架構是可以應付將(jiāng)來物聯網級并發(fā)吞吐量場景的 (IOTA使用了一種(zhǒng)叫(jiào)做Tangle的共識機制, 也是一種(zhǒng)分布式數據庫和P2P網絡) 。計算和存儲模式從分散走向(xiàng)集中, 最終將(jiāng)重新回到分散, 當然這(zhè)個分散是更高級的分散, 是基于分布式數據庫和P2P網絡的分散。

　　3 智慧農業應用展望

　　3.1 農業物聯網應用

　　農業物聯網本質上仍是物聯網, 其依賴于物聯網技術的發(fā)展, 同時(shí)因爲農業相較于工業更不易标準化, 那麼(me)對(duì)于物聯網的需求會(huì)變得比工業更加多樣化, 目前低功耗、快速、準确、小型化的農業傳感器仍然需要基礎研究領域的技術進(jìn)步。未來随著(zhe)大量低成(chéng)本農業傳感器在農業領域的部署應用, 物聯網設備和通信量將(jiāng)會(huì)幾何級增長(cháng), 基于區塊鏈的農業物聯網將(jiāng)是發(fā)展的标配。

　　目前, 很多農業信息化企業都(dōu)逐步建立了自己的雲平台, 將(jiāng)用戶的運行數據統一存儲在自己的中央服務器上來提供服務, 這(zhè)種(zhǒng)做法目前是可行的, 但随著(zhe)未來農業物聯網的普及, 這(zhè)種(zhǒng)方式將(jiāng)出現問題。未來的農業物聯網需要分布式, 需要實現去中心化的控制。

　　3.2 食品安全溯源應用

　　食品安全溯源體系引入區塊鏈技術, 能(néng)夠讓互不相識、沒(méi)有信任基礎的人建立信任, 低成(chéng)本、高效率地解決食品安全領域存在的信任難題[3]。其中: (1) 區塊鏈的去中心化和不可篡改的特征, 可以有力地保證現有食品追溯系統的數據可靠性, 避免數據在存儲、傳輸和展示環節被内部管理人員和外部黑客篡改; (2) 結合物聯網和傳感設備的進(jìn)一步應用, 食品産供銷各個環節的數據完全依賴于機器采集和機器信任, 而不被人爲地選擇性提供; (3) 因爲開(kāi)放透明和機器自治, 消費者、生産者和政府監管部門對(duì)食品追溯系統中的數據完全信任, 參與普及率越來越高, 整個社會(huì)的系統應用水平大幅提高; (4) 因爲匿名不再影響信任水平, 生産者和消費者個人隐私信息可被匿名, 當食品安全事(shì)件發(fā)生時(shí), 生産者和消費者個人信息被保護, 可有效避免群體性事(shì)件發(fā)生和網絡暴力的過(guò)度蔓延。

　　3.3 糧食安全生産應用

　　當前, 我國(guó)糧食供求長(cháng)期仍將(jiāng)保持緊平衡态勢, 保障國(guó)家糧食安全供給將(jiāng)是一項長(cháng)期工作。通過(guò)在本領域應用區塊鏈技術, 可以有效提高糧食安全生産的保障水平。比如將(jiāng)土地登記放到區塊鏈上, 實現不可篡改, 可以保障18億畝耕地紅線的有效控制。將(jiāng)各地糧食生産數據實時(shí)放到區塊鏈上, 可以掌握更加真實的統計數據。

　　3.4 農業生産和電子商務應用

　　未來随著(zhe)農業物聯網的普及、大量傳感器的應用, 農業生産將(jiāng)真正實現精細化、精确化以及工廠化, 同時(shí)應用區塊鏈2.0中的智能(néng)合約特性, 加上人工智能(néng)和智慧農業的發(fā)展, 可以實現完全智能(néng)化的農産品電子商務, 實現農業生産和消費的完全對(duì)接, 實現現代化智能(néng)化的計劃農業。

　　3.5 農業資源和生态環境應用

　　當前, 我國(guó)農業資源面(miàn)臨短缺, 農業生态環境遭受破壞, 將(jiāng)農業水資源、土地資源、生産資料、生物資源、外來物種(zhǒng)、自然災害、地下水、降雨量、風速、土壤溫濕度等放置于區塊鏈上可以公開(kāi)接受公衆監督, 加強資源監管, 提高資源利用率。

　　3.6 農業大數據應用

　　大數據時(shí)代, 通過(guò)數據的共享、處理來加強數據的有效利用是主題, 區塊鏈是一種(zhǒng)不可篡改、全曆史、強背書的數據庫存儲技術, 通過(guò)區塊鏈可以有效保障數據提供者的合法權益和私密性, 促進(jìn)數據所有者的共享動力, 提升數據的流通性, 可以在各相關方在确保遵循合約各項條款的情況下, 自動和動态地分享數據的信息和狀态。

　　區塊鏈是一場信用革命, 是第二個鏈接世界的全球化技術, 是真正的互聯網2.0, 是信息技術的第三次革命, 未來將(jiāng)實現BAAS———區塊鏈即服務, 同時(shí)随著(zhe)物聯網技術的進(jìn)一步普及, 所有物品將(jiāng)被信息化, 農業生産和銷售環節配合區塊鏈和物聯網技術將(jiāng)更加智能(néng), 并將(jiāng)逐步實現智慧農業。