2021年5月22日下午，中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所研究員、中國農(nóng)學會計算機應用分會副主任委員孫忠富在“第十一屆現(xiàn)代都市農(nóng)業(yè)高層論壇”上作了《智慧農(nóng)業(yè)背景下區(qū)塊鏈應用展望》的主題報告。本文由發(fā)言整理而成，供大家參考。
一、從智慧農(nóng)業(yè)談起
智慧農(nóng)業(yè)是一個信息技術與農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈深度融合和發(fā)展的領域。智慧農(nóng)業(yè)的核心即智慧，新時代大數(shù)據(jù)的浪潮將改變我們的科研方式、生產(chǎn)模式及商業(yè)模式等。DIKW模型就是從數(shù)據(jù)（Data）生成信息（information），進一步的生成知識（knowledge），在知識的基礎上產(chǎn)生智慧（Wisdom）。另外，智慧農(nóng)業(yè)也需要基礎的信息技術，特別是新一代信息技術的支撐，包括大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)，及下面要講的區(qū)塊鏈，最近還有一些關于新計算、新基建、新經(jīng)濟等提法。這里稍微講一下新計算的問題，大數(shù)據(jù)是產(chǎn)生智慧的源泉，但必須結合業(yè)務應用，通過對大數(shù)據(jù)的計算處理，才能挖掘出人類需要的知識和規(guī)律，這是一種擴展到云、網(wǎng)、邊、端無處不在的計算能力，強調(diào)的是泛在、綠色高效和協(xié)同計算等。區(qū)塊鏈作為一種新的技術，也必然在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮不可估量的作用。
二、區(qū)塊鏈發(fā)展背景簡介
（一）區(qū)塊鏈是社會與科技發(fā)展的產(chǎn)物
區(qū)塊鏈是社會進步和科技發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。眾所周知人類經(jīng)歷了三次工業(yè)革命，現(xiàn)在正在進入第四次工業(yè)革命：信息物理融合（CPS），也就是現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)時代，主要以新一代的信息技術，像互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等不斷的發(fā)展應用到社會各個方面?；ヂ?lián)網(wǎng)在給人類提供巨大方便、紅利的同時，也存在許多危害公共治安、社會倫理、國家安全的問題，從這個意義上，信息網(wǎng)絡世界需要一種新的力量進行治理和重構，區(qū)塊鏈也正是在此大的發(fā)展背景下應運而生，區(qū)塊鏈的出現(xiàn)恰好呼應時代的需求。
從技術層面上看，區(qū)塊鏈就是一套治理架構，它通過集成分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等技術，實現(xiàn)信息社會的安全可信，使信息從無序向有序發(fā)展。
從信息社會發(fā)展看：區(qū)塊鏈維護網(wǎng)絡世界的生態(tài)秩序，進而實現(xiàn)更加良性的治理架構，有效賦能國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化建設，因此被廣泛認為可能引起一場全球性的技術革新和產(chǎn)業(yè)變革。
從互聯(lián)網(wǎng)的變革看：從第一代互聯(lián)網(wǎng)（TCP/IP協(xié)議）的信息互聯(lián)網(wǎng)，向第二代互聯(lián)網(wǎng)（區(qū)塊鏈協(xié)議）的轉變。第二代互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵包含：從“信息--價值”互聯(lián)網(wǎng)的轉變；從“消費--產(chǎn)業(yè)”互聯(lián)網(wǎng)的轉變；從“公開—加密”互聯(lián)網(wǎng)的轉變；從“中心--分布式”互聯(lián)網(wǎng)的轉變。
（二）國家和政府高度關注區(qū)塊鏈
2019年10月24日下午，中共中央政治局就區(qū)塊鏈技術發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢進行第十八次集體學習。習近平總書記在主持學習時強調(diào)，區(qū)塊鏈技術的集成應用在新的技術革新和產(chǎn)業(yè)變革中起著重要作用。我們要把區(qū)塊鏈作為核心技術自主創(chuàng)新的重要突破口，明確主攻方向，加大投入力度，著力攻克一批關鍵核心技術，加快推動區(qū)塊鏈技術和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。
李克強2017年5月26日致信祝賀“2017中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會”，表示，當前新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革席卷全球，大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術不斷涌現(xiàn)，數(shù)字經(jīng)濟正深刻地改變著人類的生產(chǎn)和生活方式，作為經(jīng)濟增長新動能的作用日益凸顯。
我們要從發(fā)展的、戰(zhàn)略的眼光科學的認識區(qū)塊鏈，既要講當前，又要講長遠，既要看國內(nèi)，又要看全球，既要防風險，又要促發(fā)展，對于區(qū)塊鏈不能高估它的今天，更不能低估他的明天，要把區(qū)塊鏈作為核心技術自主創(chuàng)新的重要突破口。
（三）區(qū)塊鏈不同發(fā)展階段
區(qū)塊鏈1.0階段，區(qū)塊鏈貨幣時代。主要標志是2008年中本聰發(fā)表了一篇著名的論文，奠定了區(qū)塊鏈的重要理論基礎?；趨^(qū)塊鏈的比特幣（bitcoin）是一個重大的發(fā)明，也是區(qū)塊鏈最成功的一個應用案例。
區(qū)塊鏈2.0階段，區(qū)塊鏈合約時代。就是以太坊（Etherum）為代表的，構建了區(qū)塊鏈通用平臺，可以自主進行所感興趣的領域的區(qū)塊鏈開發(fā)，極大的擴展了區(qū)塊鏈的應用，也獲得了巨大的成功。
區(qū)塊鏈3.0階段，區(qū)塊鏈治理時代。將區(qū)塊鏈的理念和思維更進一步的拓寬，重新塑造新一代的互聯(lián)網(wǎng)，乃至重新定義整個世界。智慧農(nóng)業(yè)隨著區(qū)塊鏈3.0的發(fā)展，將是又一個重要的應用爆發(fā)點。
拓展閱讀：近日，工業(yè)和信息化部、中央網(wǎng)絡安全和信息化委員會辦公室聯(lián)合發(fā)布《關于加快推動區(qū)塊鏈技術應用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》（以下簡稱《意見》）。
三、區(qū)塊鏈內(nèi)涵簡介
區(qū)塊鏈是一個設計精妙的偉大發(fā)明，它不僅僅在于其算法和技術的精妙，而在于其與生俱來的經(jīng)濟學和社會價值，甚至有人提出“他將重新定義商業(yè)模式和組織形式，重新定義整個世界，成為互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟又一次劃時代的創(chuàng)新?！眳^(qū)塊鏈的基本特征，也是眾說紛紜。
（一）區(qū)塊鏈的基本特征
維基百科和我國2016年發(fā)表的“區(qū)塊鏈白皮書”，分別闡述了區(qū)塊鏈的定義。其基本特征最重要的就是去中心化，包括具有透明性、隱私性、難篡改、安全性、自制性、智能化等特點。
從系統(tǒng)的角度，區(qū)塊鏈是一個分布式賬本，一種通過去中心化、去信任的方式，集體維護一個可靠數(shù)據(jù)庫的技術方案。從技術的角度，區(qū)塊鏈是多種技術整合的結果，形成了一種新的數(shù)據(jù)記錄、存儲和表達的方式。從數(shù)據(jù)的角度，區(qū)塊鏈是一種幾乎不可能被篡改的分布式數(shù)據(jù)庫，由系統(tǒng)所有參與者共管共治、共同維護。區(qū)塊鏈是一個技術體系，目前比較公認的就是5層架構。
（二）區(qū)塊鏈入門的幾個重要概念
1、哈希函數(shù)與加密算法，哈希為Hash的音譯，也稱為散列或雜湊函數(shù)，可將任意長度的數(shù)據(jù)壓縮到某一固定長度的輸出值，而且是唯一的，因此也稱為數(shù)據(jù)指紋。
2、非對稱加密，加密和解密需要公鑰和私鑰。用公鑰對數(shù)據(jù)加密，只有用對應的私鑰才能解密。非對稱加密算法的保密性比較好，它消除了最終用戶交換密鑰的需求。
3、數(shù)字簽名，數(shù)字簽名有兩個作用，一是能確定信息確實是由發(fā)送方簽名并發(fā)出來的。二是數(shù)字簽名能確定消息的完整真實性。
4、默克爾樹（Merkle Tree），它可以快速校驗大規(guī)模數(shù)據(jù)的完整性，也稱為哈希樹，是一種哈希二叉樹，Merkle 樹被用來歸納一個區(qū)塊中的所有交易信息，最終生成這個區(qū)塊所有交易信息的一個統(tǒng)一的哈希值（根哈希），區(qū)塊中任何一筆交易信息的改變都會使得 Merkle 樹改變。
5、時間戳，是保證區(qū)塊鏈全程可溯源的核心技術。
6、分布式賬本技術（Distributed Ledger）是保障區(qū)塊鏈安全運行的關鍵技術，是一種在對等的網(wǎng)絡成員之間共享、復制和同步的數(shù)據(jù)庫，形成“共治共管“。
7、共識機制，在區(qū)塊鏈系統(tǒng)框架中，共識層提供了全網(wǎng)對交易和區(qū)塊的共識，是區(qū)塊鏈中產(chǎn)生信任的方法和機制。
8、區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結構，“區(qū)塊”就是記錄交易產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊，“鏈”建立“塊與塊”鏈接，并傳遞相應屬性信息。區(qū)塊體由區(qū)塊頭和區(qū)塊交易數(shù)據(jù)組成，前者記住了區(qū)塊的各種屬性，區(qū)塊鏈的大部分功能都由其實現(xiàn)，是區(qū)塊鏈的關鍵。
四、區(qū)塊鏈應用場景
我們到底怎么來思考區(qū)塊鏈的應用？一是無限機遇：重要的是認知理念和思維模式；二是廣闊市場：應用場景需要不斷創(chuàng)造；三是技術創(chuàng)新：是技術不斷創(chuàng)新的主戰(zhàn)場；四是靈活運用：具體應用時，有所為有所不為，創(chuàng)新與實用并舉。
區(qū)塊鏈為智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展保駕護航。廣義大農(nóng)業(yè)涉及領域繁多，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)是一項龐大的系統(tǒng)工程，總體基礎薄弱，面向的對象復雜，實現(xiàn)技術難度大。在智慧農(nóng)業(yè)中，對大數(shù)據(jù)管理，物聯(lián)網(wǎng)的應用，如何確保安全可靠，數(shù)據(jù)真實，建立誠信，知識產(chǎn)權維護，與區(qū)塊鏈的深入融合，可為智慧農(nóng)業(yè)穩(wěn)健發(fā)展保駕護航。
（一）區(qū)塊鏈的通用型應用
總體上講，凡是涉及存在性和非存在性證明，時間與順序證明，身份與作者證明，所有權證明等，都是區(qū)塊鏈應用的重要場景
（二）區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)應用重要領域
1、基礎類通用技術應用
區(qū)塊鏈+農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的獲取，安全管理，數(shù)據(jù)權的維護，數(shù)據(jù)的真實性和有效性，這將是智慧農(nóng)業(yè)亟待解決的問題；區(qū)塊鏈+農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈的結合，降低互聯(lián)網(wǎng)設備的后期維護成本，有助于提升農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的智能化管理和規(guī)?；瘧茫瑓^(qū)塊鏈將建立萬物互聯(lián)總賬本；區(qū)塊鏈+云計算，將區(qū)塊鏈技術與云計算融合，將改變目前基于中心化的云存儲；區(qū)塊鏈+人工智能，區(qū)塊鏈技術可以幫助收集更準確的數(shù)據(jù)，通過區(qū)塊鏈協(xié)議來驗證數(shù)據(jù)的質(zhì)量，以確保獲取最精確的數(shù)據(jù)成為可能。
2、行業(yè)領域技術應用
區(qū)塊鏈+質(zhì)量溯源，基于區(qū)塊鏈的特征，農(nóng)業(yè)質(zhì)量安全溯源應是區(qū)塊鏈最有價值的應用領域，區(qū)塊鏈將成為安全溯源應用的“引爆點”；區(qū)塊鏈+農(nóng)業(yè)保險，將區(qū)塊鏈與農(nóng)業(yè)保險結合之后，農(nóng)業(yè)保險在知識產(chǎn)權保護和農(nóng)業(yè)產(chǎn)權交易方面將有很大的提升空間，而且會極大的簡化交易流程；區(qū)塊鏈+農(nóng)村金融，區(qū)塊鏈的用處在于保證信息透明、篡改難度高、提高誠信、使用成本低；區(qū)塊鏈+供應鏈，應用區(qū)塊鏈技術交易就會被永久性、去中心化地記錄，提高了安全性，降低了成本和人工錯誤；區(qū)塊鏈+精準扶貧，區(qū)塊鏈以其共識、去信任、防篡改、共監(jiān)管、可追溯等機制，可以有效提高復雜環(huán)境下的精準度，提高精準扶貧工作的“靶向性”，從理念和技術上為“精準定位和扶貧”提供堅實支撐。
五、區(qū)塊鏈的挑戰(zhàn)
（一）技術性挑戰(zhàn)
（1）不可篡改但出現(xiàn)錯誤也難以撤銷：比如意外操作或錯誤，會直接造成永久損失且無法撤銷；如果丟失密鑰也一樣會造成永久損失無法挽回。
（2）公開透明與私密性的二難問題：在區(qū)塊鏈的生態(tài)社會里，任何交易和財產(chǎn)都是公開透明的（便于達成共識），因此也犧牲私密性。
（3）延時長、能耗高、效率低：例如比特幣區(qū)塊鏈網(wǎng)絡，用于挖礦不僅消耗了大量的能源，而且應用效率很低。比特幣每秒只能處理七筆交易。相比之下，VISA卡每秒可以處理24000筆交易。2019雙11活動，天貓每秒達到54萬筆交易。
（4）其他：靈活性差，存在51%網(wǎng)絡攻擊，等等。
（二）非技術性挑戰(zhàn)
（1）法律認可度低：以比特幣為例，并不是在所有國家都賦予法幣地位，其他各種區(qū)塊鏈交易也缺乏法律認可等等。
（2）用戶認可度低：因缺乏足夠的成功應用案例，觀望和懷疑者居多，甚至逐步失去興趣，另外，缺乏有規(guī)模的用戶群體參入，也是區(qū)塊鏈應用的嚴峻挑戰(zhàn)。
（三）在智慧農(nóng)業(yè)應用中的挑戰(zhàn)
區(qū)塊鏈仍處于早期初級階段，不可避免存在諸多問題，技術、產(chǎn)品、市場的成熟都需要時間；智慧農(nóng)業(yè)基于數(shù)字和信息，大數(shù)據(jù)和人工智能成為關鍵技術，目前智慧農(nóng)業(yè)正處于快速發(fā)展期，但也存在覆蓋領域廣、參與者眾多、信息龐雜、不夠透明、交易鏈條長、去中心化難度大、信任缺失等，因此成為區(qū)塊鏈應用的剛性需求；農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡信息化基礎薄弱，區(qū)塊鏈應用難度大；應用場景需要進一步拓展，農(nóng)業(yè)領域更多還是處于概念階段，應用實例不多，應用場景需要進一步拓展；技術人才奇缺，技術門檻高，研發(fā)成本高，復合型人才缺乏；另外，存在安全漏洞，計算和交易成本高，網(wǎng)絡傳輸速度慢等問題。
從互聯(lián)網(wǎng)的昨天和今天，將看到區(qū)塊鏈的明天，區(qū)塊鏈必將爆發(fā)出無窮的創(chuàng)造力！
2021年全國科技活動周暨第十一屆北京（通州）國際都市農(nóng)業(yè)科技節(jié)
5月23日上午，2021年全國科技活動周暨第十一屆北京（通州）國際都市農(nóng)業(yè)科技節(jié)”（以下簡稱科技節(jié)）在北京國際都市農(nóng)業(yè)科技園隆重開幕。
駐華使館農(nóng)業(yè)參贊、全國各地的政府機構領導、農(nóng)業(yè)科研院校專家教授、學會協(xié)會領導、涉農(nóng)企業(yè)負責人、農(nóng)業(yè)園區(qū)代表等500余人參加了開幕活動。此次科技節(jié)采取現(xiàn)場觀看與線上直播相結合的方式，央視頻移動網(wǎng)、新華社現(xiàn)場云、北京廣播電視臺、通州電視臺、科技日報、農(nóng)民日報、中國網(wǎng)、新浪新聞、一直播、百度等50余家媒體進行了報道。截止6月1日，共549.2萬人次在線觀看了本次科技節(jié)系列活動直播。
科技節(jié)同期圍繞“都市農(nóng)業(yè)”“精準灌溉”“種業(yè)發(fā)展”“美麗鄉(xiāng)村”以及“農(nóng)產(chǎn)品供應鏈服務”5 個主題舉辦“云論壇”，還有“云參觀”“云展示”“云推介 ”“大咖話農(nóng)科”“科普微視”等豐富多彩的活動。統(tǒng)籌國內(nèi)外農(nóng)業(yè)科技資源，通過“政、產(chǎn)、學、研、推、用”協(xié)同發(fā)展，展示國際現(xiàn)代農(nóng)業(yè)尖端科技成果，探討國際農(nóng)業(yè)科技發(fā)展新方向、新思路，提升農(nóng)業(yè)科技觀光體驗，促進科技成果轉化與應用，為我國全面推進鄉(xiāng)村振興，加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化建設貢獻力量。
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文章來源：本文選自《中外農(nóng)業(yè)概覽》2021年第19期總第532期——2021年全國科技活動周暨第十一屆北京（通州）國際都市農(nóng)業(yè)科技節(jié)?？?，未經(jīng)許可不得轉載；