2021年5月22日下午，中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所研究員、中國農學會計算機應用分會副主任委員孫忠富在“第十一屆現代都市農業高層論壇”上作了《智慧農業背景下區塊鏈應用展望》的主題報告。本文由發言整理而成，供大家參考。

一、從智慧農業談起

智慧農業是一個信息技術與農業全產業鏈深度融合和發展的領域。智慧農業的核心即智慧，新時代大數據的浪潮將改變我們的科研方式、生產模式及商業模式等。DIKW模型就是從數據（Data）生成信息（information），進一步的生成知識（knowledge），在知識的基礎上產生智慧（Wisdom）。另外，智慧農業也需要基礎的信息技術，特別是新一代信息技術的支撐，包括大數據、物聯網、云計算、人工智能、移動互聯網，及下面要講的區塊鏈，最近還有一些關于新計算、新基建、新經濟等提法。這里稍微講一下新計算的問題，大數據是產生智慧的源泉，但必須結合業務應用，通過對大數據的計算處理，才能挖掘出人類需要的知識和規律，這是一種擴展到云、網、邊、端無處不在的計算能力，強調的是泛在、綠色高效和協同計算等。區塊鏈作為一種新的技術，也必然在智慧農業發展中發揮不可估量的作用。

二、區塊鏈發展背景簡介

（一）區塊鏈是社會與科技發展的產物

區塊鏈是社會進步和科技發展到一定階段的必然產物。眾所周知人類經歷了三次工業革命，現在正在進入第四次工業革命：信息物理融合（CPS），也就是現在的物聯網大數據時代，主要以新一代的信息技術，像互聯網、大數據、人工智能等不斷的發展應用到社會各個方面?；ヂ摼W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，信息網絡世界需要一種新的力量進行治理和重構，區塊鏈也正是在此大的發展背景下應運而生，區塊鏈的出現恰好呼應時代的需求。

從技術層面上看，區塊鏈就是一套治理架構，它通過集成分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等技術，實現信息社會的安全可信，使信息從無序向有序發展。

從信息社會發展看：區塊鏈維護網絡世界的生態秩序，進而實現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業變革。

從互聯網的變革看：從第一代互聯網（TCP/IP協議）的信息互聯網，向第二代互聯網（區塊鏈協議）的轉變。第二代互聯網的內涵包含：從“信息--價值”互聯網的轉變；從“消費--產業”互聯網的轉變；從“公開—加密”互聯網的轉變；從“中心--分布式”互聯網的轉變。

（二）國家和政府高度關注區塊鏈

2019年10月24日下午，中共中央政治局就區塊鏈技術發展現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，區塊鏈技術的集成應用在新的技術革新和產業變革中起著重要作用。我們要把區塊鏈作為核心技術自主創新的重要突破口，明確主攻方向，加大投入力度，著力攻克一批關鍵核心技術，加快推動區塊鏈技術和產業創新發展。

李克強2017年5月26日致信祝賀“2017中國國際大數據產業博覽會”，表示，當前新一輪科技革命和產業變革席卷全球，大數據、云計算、物聯網、人工智能、區塊鏈等新技術不斷涌現，數字經濟正深刻地改變著人類的生產和生活方式，作為經濟增長新動能的作用日益凸顯。

我們要從發展的、戰略的眼光科學的認識區塊鏈，既要講當前，又要講長遠，既要看國內，又要看全球，既要防風險，又要促發展，對于區塊鏈不能高估它的今天，更不能低估他的明天，要把區塊鏈作為核心技術自主創新的重要突破口。

（三）區塊鏈不同發展階段

區塊鏈1.0階段，區塊鏈貨幣時代。主要標志是2008年中本聰發表了一篇著名的論文，奠定了區塊鏈的重要理論基礎?；趨^塊鏈的比特幣（bitcoin）是一個重大的發明，也是區塊鏈最成功的一個應用案例。

區塊鏈2.0階段，區塊鏈合約時代。就是以太坊（Etherum）為代表的，構建了區塊鏈通用平臺，可以自主進行所感興趣的領域的區塊鏈開發，極大的擴展了區塊鏈的應用，也獲得了巨大的成功。

區塊鏈3.0階段，區塊鏈治理時代。將區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網，乃至重新定義整個世界。智慧農業隨著區塊鏈3.0的發展，將是又一個重要的應用爆發點。

拓展閱讀：近日，工業和信息化部、中央網絡安全和信息化委員會辦公室聯合發布《關于加快推動區塊鏈技術應用和產業發展的指導意見》（以下簡稱《意見》）。

三、區塊鏈內涵簡介

區塊鏈是一個設計精妙的偉大發明，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濟學和社會價值，甚至有人提出“他將重新定義商業模式和組織形式，重新定義整個世界，成為互聯網經濟又一次劃時代的創新?！眳^塊鏈的基本特征，也是眾說紛紜。

（一）區塊鏈的基本特征

維基百科和我國2016年發表的“區塊鏈白皮書”，分別闡述了區塊鏈的定義。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。

從系統的角度，區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據庫的技術方案。從技術的角度，區塊鏈是多種技術整合的結果，形成了一種新的數據記錄、存儲和表達的方式。從數據的角度，區塊鏈是一種幾乎不可能被篡改的分布式數據庫，由系統所有參與者共管共治、共同維護。區塊鏈是一個技術體系，目前比較公認的就是5層架構。

（二）區塊鏈入門的幾個重要概念

1、哈希函數與加密算法，哈希為Hash的音譯，也稱為散列或雜湊函數，可將任意長度的數據壓縮到某一固定長度的輸出值，而且是唯一的，因此也稱為數據指紋。

2、非對稱加密，加密和解密需要公鑰和私鑰。用公鑰對數據加密，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、數字簽名，數字簽名有兩個作用，一是能確定信息確實是由發送方簽名并發出來的。二是數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模數據的完整性，也稱為哈希樹，是一種哈希二叉樹，Merkle 樹被用來歸納一個區塊中的所有交易信息，最終生成這個區塊所有交易信息的一個統一的哈希值（根哈希），區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）是保障區塊鏈安全運行的關鍵技術，是一種在對等的網絡成員之間共享、復制和同步的數據庫，形成“共治共管“。

7、共識機制，在區塊鏈系統框架中，共識層提供了全網對交易和區塊的共識，是區塊鏈中產生信任的方法和機制。

8、區塊鏈數據結構，“區塊”就是記錄交易產生的數據塊，“鏈”建立“塊與塊”鏈接，并傳遞相應屬性信息。區塊體由區塊頭和區塊交易數據組成，前者記住了區塊的各種屬性，區塊鏈的大部分功能都由其實現，是區塊鏈的關鍵。

四、區塊鏈應用場景

我們到底怎么來思考區塊鏈的應用？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造；三是技術創新：是技術不斷創新的主戰場；四是靈活運用：具體應用時，有所為有所不為，創新與實用并舉。

區塊鏈為智慧農業發展保駕護航。廣義大農業涉及領域繁多，發展智慧農業是一項龐大的系統工程，總體基礎薄弱，面向的對象復雜，實現技術難度大。在智慧農業中，對大數據管理，物聯網的應用，如何確保安全可靠，數據真實，建立誠信，知識產權維護，與區塊鏈的深入融合，可為智慧農業穩健發展保駕護航。

（一）區塊鏈的通用型應用

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，都是區塊鏈應用的重要場景

（二）區塊鏈農業應用重要領域

1、基礎類通用技術應用

區塊鏈+農業大數據，農業大數據的獲取，安全管理，數據權的維護，數據的真實性和有效性，這將是智慧農業亟待解決的問題；區塊鏈+農業物聯網，物聯網和區塊鏈的結合，降低互聯網設備的后期維護成本，有助于提升農業物聯網的智能化管理和規?；瘧?，區塊鏈將建立萬物互聯總賬本；區塊鏈+云計算，將區塊鏈技術與云計算融合，將改變目前基于中心化的云存儲；區塊鏈+人工智能，區塊鏈技術可以幫助收集更準確的數據，通過區塊鏈協議來驗證數據的質量，以確保獲取最精確的數據成為可能。

2、行業領域技術應用

區塊鏈+質量溯源，基于區塊鏈的特征，農業質量安全溯源應是區塊鏈最有價值的應用領域，區塊鏈將成為安全溯源應用的“引爆點”；區塊鏈+農業保險，將區塊鏈與農業保險結合之后，農業保險在知識產權保護和農業產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；區塊鏈+農村金融，區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；區塊鏈+供應鏈，應用區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；區塊鏈+精準扶貧，區塊鏈以其共識、去信任、防篡改、共監管、可追溯等機制，可以有效提高復雜環境下的精準度，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、區塊鏈的挑戰

（一）技術性挑戰

（1）不可篡改但出現錯誤也難以撤銷：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：在區塊鏈的生態社會里，任何交易和財產都是公開透明的（便于達成共識），因此也犧牲私密性。

（3）延時長、能耗高、效率低：例如比特幣區塊鏈網絡，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%網絡攻擊，等等。

（二）非技術性挑戰

（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，缺乏有規模的用戶群體參入，也是區塊鏈應用的嚴峻挑戰。

（三）在智慧農業應用中的挑戰

區塊鏈仍處于早期初級階段，不可避免存在諸多問題，技術、產品、市場的成熟都需要時間；智慧農業基于數字和信息，大數據和人工智能成為關鍵技術，目前智慧農業正處于快速發展期，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，因此成為區塊鏈應用的剛性需求；農業網絡信息化基礎薄弱，區塊鏈應用難度大；應用場景需要進一步拓展，農業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，網絡傳輸速度慢等問題。

從互聯網的昨天和今天，將看到區塊鏈的明天，區塊鏈必將爆發出無窮的創造力！

2021年全國科技活動周暨第十一屆北京（通州）國際都市農業科技節

5月23日上午，2021年全國科技活動周暨第十一屆北京（通州）國際都市農業科技節”（以下簡稱科技節）在北京國際都市農業科技園隆重開幕。

駐華使館農業參贊、全國各地的政府機構領導、農業科研院校專家教授、學會協會領導、涉農企業負責人、農業園區代表等500余人參加了開幕活動。此次科技節采取現場觀看與線上直播相結合的方式，央視頻移動網、新華社現場云、北京廣播電視臺、通州電視臺、科技日報、農民日報、中國網、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系列活動直播。

科技節同期圍繞“都市農業”“精準灌溉”“種業發展”“美麗鄉村”以及“農產品供應鏈服務”5 個主題舉辦“云論壇”，還有“云參觀”“云展示”“云推介 ”“大咖話農科”“科普微視”等豐富多彩的活動。統籌國內外農業科技資源，通過“政、產、學、研、推、用”協同發展，展示國際現代農業尖端科技成果，探討國際農業科技發展新方向、新思路，提升農業科技觀光體驗，促進科技成果轉化與應用，為我國全面推進鄉村振興，加快農業農村現代化建設貢獻力量。

“碼”上了解更多科技節精彩內容

文章來源：本文選自《中外農業概覽》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）國際都市農業科技節?？?，未經許可不得轉載；