何 靜 胡鑫月

(上海海洋大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院, 上海 201306)

建設(shè)高水平的食品追溯體系可以有效地對食品安全問題進(jìn)行事前防范和事后溯源跟蹤。我國已經(jīng)積極開展食品可追溯體系建設(shè)工作，取得了一定的成效，但仍存在一些問題：1)現(xiàn)有追溯系統(tǒng)通常是針對較窄范圍內(nèi)的特定農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行溯源，如豬肉、蔬菜、水產(chǎn)品等，而大量的食品是由各種初級農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)過加工、組合形成的，會涉及到多個產(chǎn)業(yè)、多個地區(qū)，目前還無法得到這些加工食品和半加工食品的完整追溯信息；2)實(shí)踐中，更多是在垂直一體化企業(yè)內(nèi)部或有限環(huán)節(jié)供應(yīng)鏈內(nèi)實(shí)施追溯，缺少供應(yīng)鏈全程追溯，更缺少供應(yīng)鏈與供應(yīng)鏈之間的跨鏈追溯；3)中心化模式的追溯系統(tǒng)，追溯信息的真實(shí)性和可靠性常常被質(zhì)疑，成為很多企業(yè)和消費(fèi)者參與追溯意愿不強(qiáng)的重要原因，從而影響了追溯系統(tǒng)的可持續(xù)實(shí)施。

食品供需網(wǎng)作為一種組織體系，就是通過形成網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，打通供應(yīng)鏈之間的通道，形成供應(yīng)鏈之間多元化的聯(lián)系，解決供應(yīng)鏈的“孤島”問題。食品供需網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)化組織結(jié)構(gòu)也同時增加了追溯的難度和復(fù)雜性，亟需更完善的信息技術(shù)進(jìn)行支撐。區(qū)塊鏈技術(shù)所具有的分布式存儲架構(gòu)、“瀑布效應(yīng)”等優(yōu)勢，能夠很好地賦能食品供需網(wǎng)，創(chuàng)新追溯模式，以解決目前食品追溯中存在的諸多問題。

對于食品追溯模式已經(jīng)有很多學(xué)者展開了研究，但主要集中在供應(yīng)鏈內(nèi)部的追溯。朱燕妮等[1]利用Hash函數(shù)針對黑茶生產(chǎn)和銷售環(huán)節(jié)構(gòu)造了雙向追溯模式，提出建立向上進(jìn)行防偽溯源，向下進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。楊信廷等[2]提出以供應(yīng)鏈為橫軸，以信息的感知、傳輸、處理為縱軸的質(zhì)量安全追溯模式，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了農(nóng)產(chǎn)品及食品全供應(yīng)鏈追溯系統(tǒng)。李世盛等[3]構(gòu)建了追溯管理與質(zhì)量管理結(jié)合, 追溯管理與生產(chǎn)管理結(jié)合的追溯模式，提出了以WCF框架來構(gòu)建SOA體系結(jié)構(gòu)的北京金星鴨業(yè)生產(chǎn)追溯管理系統(tǒng)的設(shè)計方案。但是食品質(zhì)量演變具有多主體、多階段、不確定的復(fù)雜系統(tǒng)特征[4]，很多追溯模式較多局限于單條食品供應(yīng)鏈或者供應(yīng)鏈局部環(huán)節(jié)的追溯，有的只包含食品生產(chǎn)加工企業(yè)以及物流等信息，無法涵蓋到所有的相關(guān)參與者，會出現(xiàn)追溯信息不完整、可信度低、易斷鏈等問題[5]。

目前，對于跨供應(yīng)鏈系統(tǒng)追溯的研究探索不多。曾超凡[6]分析了我國現(xiàn)有供應(yīng)鏈追溯模式有鏈?zhǔn)?、交叉式、中央?shù)據(jù)庫式、指針式等，提出了中央數(shù)據(jù)庫式和指針式相結(jié)合的糧食混合追溯模式。董玉德等[7]在危害分析和關(guān)鍵控制點(diǎn)(HACCP)管理體系的指導(dǎo)下，設(shè)計了面向服務(wù)的多層分布式農(nóng)產(chǎn)品追溯模式。這些交叉式、分布式的模式雖然涉及供應(yīng)鏈之間的關(guān)聯(lián)，但沒有展開論述。何靜[8]提出食品產(chǎn)業(yè)各個主體之間要打破只局限于企業(yè)內(nèi)部可追溯或部分環(huán)節(jié)可追溯的現(xiàn)狀以及“鏈內(nèi)合作，鏈外競爭”的模式，通過緊密的協(xié)作來滿足最終產(chǎn)品的高質(zhì)量交付。食品供需網(wǎng)是具有結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)性、功能多樣性、開放充分性、動態(tài)穩(wěn)定性的組織結(jié)構(gòu)模式，探索利用供需網(wǎng)的組織形式構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的食品追溯體系[8]，為跨鏈交互追溯提供了契機(jī)。

另外，在區(qū)塊鏈技術(shù)不斷升級的基礎(chǔ)上，食品可追溯模式的升級也成為必然。錢建平等[9]闡述了追溯系統(tǒng)從1.0到3.0的發(fā)展歷程，分析了追溯系統(tǒng)的智能化提升趨勢，將云計算、人工智能、大數(shù)據(jù)以及區(qū)塊鏈技術(shù)引入追溯過程，提高了質(zhì)量安全預(yù)警能力和可信度。目前阻礙食品質(zhì)量安全追溯的最大障礙之一就是信任問題，區(qū)塊鏈技術(shù)被認(rèn)為可以建立信息透明和安全的信任機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)可追溯性管理過程中價值信息的交換[10]。京東、阿里、騰訊、華為等為代表的企業(yè)均以供應(yīng)鏈為平臺展開了區(qū)塊鏈布局，沃爾瑪聯(lián)合清華大學(xué)和IBM 將超級賬本區(qū)塊鏈系統(tǒng)應(yīng)用于食品供應(yīng)鏈管理探究其應(yīng)用。Tian[11]將區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、RFID 技術(shù)設(shè)計了關(guān)于食品供應(yīng)鏈可追溯系統(tǒng)。曾小青等[12]建立了物聯(lián)網(wǎng)加區(qū)塊鏈的食品安全追溯系統(tǒng)架構(gòu)，采用聯(lián)盟鏈模式和超級賬本區(qū)塊鏈開發(fā)平臺提高了食品供應(yīng)鏈效率和透明度。Kamath[13]以沃爾瑪?shù)呢i肉和芒果區(qū)塊鏈試點(diǎn)項目為例，分析區(qū)塊鏈技術(shù)在食品可追溯方面的應(yīng)用，并指出區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于食品供應(yīng)鏈存在的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。但關(guān)于區(qū)塊鏈應(yīng)用于食品追溯的研究依舊是針對單一供應(yīng)鏈，圍繞核心企業(yè)展開的，沒能充分發(fā)揮區(qū)塊鏈技術(shù)去中心化的優(yōu)勢。

因此本研究將以區(qū)塊鏈和供需網(wǎng)追溯系統(tǒng)為研究對象，把區(qū)塊鏈技術(shù)嵌入食品供需網(wǎng)中，發(fā)揮區(qū)塊鏈的技術(shù)優(yōu)勢和食品供需網(wǎng)的組織結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，打造創(chuàng)新的可追溯模式。在研究區(qū)塊鏈與食品供需網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)協(xié)同和系統(tǒng)功能協(xié)同機(jī)制基礎(chǔ)上，構(gòu)建區(qū)塊鏈賦能食品供需網(wǎng)的追溯模式總體框架，并闡述追溯機(jī)制的具體運(yùn)作。力求通過創(chuàng)新模式的構(gòu)建解決當(dāng)前食品追溯中存在的局限性，以期為食品追溯系統(tǒng)進(jìn)一步高效、可持續(xù)地發(fā)展提供借鑒。

1 區(qū)塊鏈與食品供需網(wǎng)概述

1.1 區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈技術(shù)是一種基于密碼學(xué)方法將數(shù)據(jù)區(qū)塊按照產(chǎn)生的時間順序以鏈條的形式連接起來的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)[14]，形成了一個去中心化的分布式賬本，不依賴第三方或核心機(jī)構(gòu)，由所有節(jié)點(diǎn)共同擁有和監(jiān)督。

區(qū)塊鏈綜合了密碼學(xué)、分布式存儲、共識機(jī)制、智能合約等技術(shù)，改變了數(shù)據(jù)管理方式，其特點(diǎn)主要有：1)去中心化：通過分布式核算和存儲，各個節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了信息自我驗證、傳遞和管理，沒有中心管制；2)不可篡改性：只有區(qū)塊鏈中的所有節(jié)點(diǎn)對所要記錄的數(shù)據(jù)達(dá)成共識后，數(shù)據(jù)才會被記錄，采用密碼學(xué)原理對數(shù)據(jù)進(jìn)行簽名，保證數(shù)據(jù)不可偽造；3)開放透明性：除了交易各方的私有信息被加密外，區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)對所有人開放，每一筆交易都會通過廣播的方式讓所有節(jié)點(diǎn)可見，任何人都可以通過公開的接口查詢區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)；4)可追溯性：時間戳存儲了網(wǎng)絡(luò)中所執(zhí)行的所有交易歷史，可為每一筆數(shù)據(jù)提供檢索和查找功能，而且區(qū)塊由前一個區(qū)塊的哈希值相連，可一直追溯到第一個區(qū)塊；5)去信任化：區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)通過算法建立了信用體系，在該體系內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)自由靈活的價值傳輸活動，而無需其他信用機(jī)構(gòu)提供信用擔(dān)保。

1.2 食品供需網(wǎng)

食品供需網(wǎng)(Food supply and demand network，F(xiàn)SDN)是以全球資源獲取、全球生產(chǎn)加工、全球銷售和保障食品安全、健康、營養(yǎng)為目標(biāo)，相關(guān)組織、機(jī)構(gòu)之間由于多種“供需流”的交互作用而形成的一種多功能開放式的供需動態(tài)網(wǎng)絡(luò)模式[8]，目前企業(yè)實(shí)踐中的跨鏈協(xié)作、跨界合作的趨勢也正是供需網(wǎng)理念的體現(xiàn)。FSDN的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要具有以下特征：1)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)性，F(xiàn)SDN有著復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)的構(gòu)成也呈現(xiàn)多樣化，不僅包含企業(yè)和職能組織節(jié)點(diǎn)，如食品種養(yǎng)殖企業(yè)、食品加工制造企業(yè)、分銷商、零售商、金融機(jī)構(gòu)、科研院所等，還包含供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)以及由企業(yè)和供應(yīng)鏈組合而成的動態(tài)合作子網(wǎng)。該結(jié)構(gòu)中不存在核心企業(yè)，保證了各方地位的平等性，形成去中心化的多邊關(guān)系。2)功能多樣性，在FSDN中，節(jié)點(diǎn)之間的交互突破了傳統(tǒng)以產(chǎn)品為中心的物流、資金流、信息流，強(qiáng)調(diào)多供需流的交互，如金融、知識、技術(shù)、人才、企業(yè)文化等等，以滿足不同節(jié)點(diǎn)間的供需合作要求。3)開放充分性，F(xiàn)SDN轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)供應(yīng)鏈“鏈內(nèi)合作，鏈際競爭”的關(guān)系，形成跨組織、跨鏈合作的利益共同體，以實(shí)現(xiàn)全面合作共贏。4)動態(tài)穩(wěn)定性，F(xiàn)SDN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)克服了傳統(tǒng)供應(yīng)鏈線性串聯(lián)鏈狀結(jié)構(gòu)的不足，由于“多邊網(wǎng)絡(luò)關(guān)系”的存在，不會因為某一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題而導(dǎo)致整條供應(yīng)鏈的斷鏈或解體，而是可以很快進(jìn)行動態(tài)重構(gòu)，保持了整個網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)的韌性和穩(wěn)定性。

圖1 食品供需網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of food supply and demand network

2 區(qū)塊鏈賦能食品供需網(wǎng)追溯模式的構(gòu)建

一個有效的食品質(zhì)量追溯模式要具備3個最基本的特點(diǎn)：①包含全部參與主體和相關(guān)主體以及食品生產(chǎn)流通全過程，做到充分開放； ②各主體之間追溯信息采集、存儲與交換便捷，打破信息孤島； ③保證信息不可偽造不可篡改，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。而區(qū)塊鏈與食品供需網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能上的協(xié)同則為追溯系統(tǒng)的完善和優(yōu)化創(chuàng)造了條件。

2.1 區(qū)塊鏈賦能食品供需網(wǎng)的協(xié)同分析

2.1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的協(xié)同

區(qū)塊鏈與食品供需網(wǎng)分別代表了技術(shù)網(wǎng)絡(luò)和組織網(wǎng)絡(luò)，兩者在網(wǎng)絡(luò)屬性和結(jié)構(gòu)上具備耦合性(如圖2)，能夠?qū)崿F(xiàn)食品追溯多主體協(xié)同。區(qū)塊鏈采用分布式存儲，具有去中心化的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，供需網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)通過供需關(guān)系建立動態(tài)合作供需網(wǎng)絡(luò)且各參與節(jié)點(diǎn)地位的平等同樣體現(xiàn)了去中心化的特點(diǎn)。區(qū)塊鏈技術(shù)網(wǎng)絡(luò)保障了供需網(wǎng)絡(luò)中供需流的信息不可篡改，食品供需網(wǎng)絡(luò)也為區(qū)塊鏈技術(shù)網(wǎng)絡(luò)部署提供了實(shí)施平臺，并且區(qū)塊鏈可以借助食品供需網(wǎng)跨地區(qū)、跨行業(yè)、跨鏈的開放性特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)跨鏈應(yīng)用。區(qū)塊鏈與食品供需網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的協(xié)同改善了傳統(tǒng)供應(yīng)鏈圍繞核心企業(yè)集中化控制的現(xiàn)狀，使得食品追溯全過程的數(shù)據(jù)更新維護(hù)由參與主體共同完成，確保了追溯信息的完整可靠。

圖2 區(qū)塊鏈與食品供需網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)協(xié)同F(xiàn)ig.2 Network structure synergy between blockchain and food supply and demand network

2.1.2系統(tǒng)功能的協(xié)同

區(qū)塊鏈技術(shù)嵌入食品供需網(wǎng)中能夠?qū)崿F(xiàn)彼此功能的互補(bǔ)促進(jìn)，二者在系統(tǒng)功能方面的協(xié)同充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，體現(xiàn)了1+1>2的功能效應(yīng)(如圖3)。一方面，食品供需網(wǎng)借助區(qū)塊鏈技術(shù)突破鏈與鏈的信息壁壘，實(shí)現(xiàn)集成化和信息智能化，另一方面，區(qū)塊鏈在食品供需網(wǎng)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)多應(yīng)用場景融合，充分發(fā)揮實(shí)時記賬，信息共享的作用。二者的功能協(xié)同能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下跨地區(qū)、跨行業(yè)、跨鏈合作，數(shù)據(jù)隱私保護(hù)與信息真實(shí)共享協(xié)調(diào)，交易合規(guī)可追溯，流程處理效率提升，達(dá)成共識構(gòu)建行業(yè)互信環(huán)境等。

圖3 區(qū)塊鏈與食品供需網(wǎng)的系統(tǒng)功能協(xié)同F(xiàn)ig.3 System function synergy between blockchain and food supply and demand network

1)非對稱加密技術(shù)與多主體參與協(xié)同。充分開放性和結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)性使得食品供需網(wǎng)中包含了不同類型和不同層級的參與主體，利用區(qū)塊鏈非對稱加密技術(shù)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)職能為各參與節(jié)點(diǎn)授權(quán)并分配不同的密鑰權(quán)限，只有通過授權(quán)的節(jié)點(diǎn)才能加入對應(yīng)供需子網(wǎng)形成的聯(lián)盟鏈中，實(shí)現(xiàn)數(shù)字簽名以及信息加密傳輸功能，可以解決數(shù)據(jù)隱私和數(shù)據(jù)共享價值間長期存在的矛盾，消除相關(guān)方在數(shù)據(jù)共享中的后顧之憂。并且依附于食品供需網(wǎng)平臺的區(qū)塊鏈技術(shù)可以匯集各供需聯(lián)盟鏈的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)、跨行業(yè)、跨鏈等多場景應(yīng)用的交互合作。

2)智能合約與多供需流交互協(xié)同。食品供需網(wǎng)在傳統(tǒng)供應(yīng)鏈模式下物流、信息流、資金流的基礎(chǔ)上，納入了技術(shù)流，人才流，管理流，企業(yè)文化流等供需流，利用區(qū)塊鏈智能合約技術(shù)將各主體間的供需關(guān)系加以界定，實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)與需求的高效匹配，有效整合企業(yè)資源，拓展合作范圍。并且智能合約無需第三方機(jī)構(gòu)認(rèn)證，自動觸發(fā)執(zhí)行合約代碼，進(jìn)一步提升企業(yè)間交互自動化程度和便捷度，降低溝通合作成本，賦能食品供需網(wǎng)企業(yè)協(xié)同效率提升。

3)共識機(jī)制與供需合作交易協(xié)同。共識機(jī)制是區(qū)塊鏈能夠?qū)崿F(xiàn)去中心化狀態(tài)下，各節(jié)點(diǎn)達(dá)成一致共識的關(guān)鍵技術(shù)。區(qū)塊鏈的共識機(jī)制與食品供需網(wǎng)中供需主體之間的復(fù)雜交易協(xié)同，極大程度上解決交易信息不對稱的問題。所有交易信息的實(shí)時上鏈都將經(jīng)過全網(wǎng)廣播，各主體協(xié)同驗證，只有達(dá)成一致共識的信息才會進(jìn)行上鏈存儲，這也實(shí)現(xiàn)了相關(guān)數(shù)據(jù)在所有參與節(jié)點(diǎn)處均有相同備份，因此共識機(jī)制能構(gòu)建食品供需網(wǎng)追溯的信任環(huán)境，避免機(jī)會主義的惡意干擾，促進(jìn)主體間充分合作。

2.2 區(qū)塊鏈賦能食品供需網(wǎng)追溯模式的總體框架

通過對區(qū)塊鏈與食品供需網(wǎng)協(xié)同機(jī)制的分析可見，區(qū)塊鏈賦能食品供需網(wǎng)追溯為解決傳統(tǒng)追溯存在的問題提供了一個新的思路，打破了分段追溯管理存在的信息壁壘，增加了全產(chǎn)業(yè)鏈追溯管理的精度和深度。追溯主體的拓展和技術(shù)的深入既保證了系統(tǒng)功能的完整性可靠性又降低了追溯復(fù)雜性。在前述分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建區(qū)塊鏈賦能食品供需網(wǎng)追溯模式的總體框架，如圖4所示。

2.2.1食品追溯參與主體

由于食品供需網(wǎng)的多主體多供需流交互的特點(diǎn)，溯源需求不僅在食品供應(yīng)鏈內(nèi)部環(huán)節(jié)，還存在食品供應(yīng)鏈與食品供應(yīng)鏈之間，供應(yīng)鏈與相關(guān)組織機(jī)構(gòu)之間，因此本研究將食品追溯參與主體分為四類：一是提供食品信息的全流程參與者，主要包括食品供應(yīng)商、食品制造商、食品分銷商、食品零售商以及物流企業(yè)；二是對食品流通進(jìn)行監(jiān)管的監(jiān)管機(jī)構(gòu)，包括政府、社會監(jiān)管部門、檢測部門等；三是消費(fèi)者；四是為食品追溯提供支持服務(wù)的機(jī)構(gòu)，包括金融機(jī)構(gòu)、科研單位、合作高校等等，所有參與主體既是食品追溯信息的提供者也是使用者和監(jiān)管者。

2.2.2追溯模式框架設(shè)計

區(qū)塊鏈賦能食品供需網(wǎng)的食品追溯模式總體框架是以區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)為核心，以供需網(wǎng)的組織架構(gòu)為基礎(chǔ)，體現(xiàn)食品追蹤和溯源過程的體系結(jié)構(gòu)，由供需網(wǎng)業(yè)務(wù)層、區(qū)塊鏈追溯層以及查詢應(yīng)用層構(gòu)成，如圖4所示。

圖4 區(qū)塊鏈賦能食品供需網(wǎng)追溯模式的總體框架Fig.4 Overall framework of the food supply and demand network traceability model enabled by blockchain

供需網(wǎng)業(yè)務(wù)層主要用于上鏈數(shù)據(jù)的采集，各參與主體提供各方面信息，對食品追溯進(jìn)行控制和支持。食品生產(chǎn)流通環(huán)節(jié)中食品供應(yīng)商、加工制造商，分銷商、零售商采用信息采集設(shè)備記錄食品“從農(nóng)田到餐桌”的每一個環(huán)節(jié)信息，實(shí)現(xiàn)了種植養(yǎng)殖信息、生產(chǎn)加工信息、中間分銷信息、零售信息、物流運(yùn)輸信息等全過程記錄；并且記錄了食品供應(yīng)鏈之間的跨鏈交易，保證了食品源頭查詢過程不斷鏈。另外，在該層中政府、社會監(jiān)管部門、金融機(jī)構(gòu)、科研機(jī)構(gòu)和合作高校對食品追溯起到監(jiān)管以及信息服務(wù)的作用，例如政府、社會監(jiān)管部門將食品流通標(biāo)準(zhǔn)等信息上鏈，以智能合約的形式約束食品追溯中的流通行為；金融機(jī)構(gòu)能夠?qū)⑵髽I(yè)信譽(yù)評估等級或金融資訊信息上鏈，為企業(yè)提供資質(zhì)認(rèn)證；科研機(jī)構(gòu)和高?？梢詫⒆钚录夹g(shù)和人才信息上鏈，為食品追溯各環(huán)節(jié)或系統(tǒng)提供服務(wù)。供需網(wǎng)業(yè)務(wù)層的多功能信息采集上鏈，完善了食品追溯體系多渠道信息傳輸交互功能。

區(qū)塊鏈追溯層依托區(qū)塊鏈核心技術(shù)對供需網(wǎng)業(yè)務(wù)層上鏈的信息進(jìn)行分布式存儲和傳輸，是保證食品追溯信息真實(shí)可靠的關(guān)鍵部分。將供需網(wǎng)業(yè)務(wù)層打包的信息存儲在區(qū)塊中，每一個區(qū)塊都存儲了上一個區(qū)塊的哈希值，加蓋時間戳排序形成鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在任意節(jié)點(diǎn)生成區(qū)塊后，將全網(wǎng)廣播至其他節(jié)點(diǎn)加以驗證，只有50%以上的節(jié)點(diǎn)達(dá)成共識后，區(qū)塊才能被添加上鏈，這保證了每個節(jié)點(diǎn)都有完整追溯信息數(shù)據(jù)備份，使得數(shù)據(jù)不可篡改，無效數(shù)據(jù)不會被惡意傳播。并且利用區(qū)塊鏈非對稱加密技術(shù)為各節(jié)點(diǎn)分配公鑰和私鑰，可進(jìn)行身份驗證使得每條數(shù)據(jù)都可以被相應(yīng)用戶添加和更新，或傳遞到下游用戶，構(gòu)建節(jié)點(diǎn)間的信任。另外，區(qū)塊鏈的智能合約技術(shù)封裝各種合約代碼，在食品信息上鏈時自動執(zhí)行預(yù)設(shè)的條款，有效提高追溯監(jiān)管能力，避免源頭造假。區(qū)塊鏈追溯層為整個追溯模式提供了追溯信息透明完整可靠安全的保障。

查詢應(yīng)用層主要為食品供需網(wǎng)所有參與主體，即提供食品信息的全流程節(jié)點(diǎn)企業(yè)、食品生產(chǎn)流通的監(jiān)管機(jī)構(gòu)、消費(fèi)者、為食品追溯提供支持服務(wù)的機(jī)構(gòu)，提供食品生產(chǎn)流通信息查詢以及食品質(zhì)量安全追溯服務(wù)，可見該追溯模式下，食品質(zhì)量安全追溯監(jiān)管由所有參與主體共同維護(hù)和更新，能夠及時發(fā)現(xiàn)和解決食品供應(yīng)生產(chǎn)流通中的問題，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)溯源快速解決，保障食品質(zhì)量安全。

3 區(qū)塊鏈賦能食品供需網(wǎng)追溯模式的運(yùn)作

現(xiàn)實(shí)中很多加工食品是由多種初級農(nóng)產(chǎn)品和食品添加原料構(gòu)成的，其生產(chǎn)流通過程會涉及多條食品供應(yīng)鏈的交互，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的食品供需網(wǎng)追溯模式能夠打破傳統(tǒng)追溯針對單一食品供應(yīng)鏈的局限性，做到全產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)的追溯，實(shí)現(xiàn)食品追溯信息完整可靠。以下將以加工食品為例分析該追溯模式的運(yùn)作，如圖5所示。

圖5 區(qū)塊鏈賦能食品供需網(wǎng)追溯模式的運(yùn)作Fig.5 The operation of the food supply and demand network traceability mode enabled by blockchain

加工食品在加工制造過程中涉及到多種食品或農(nóng)產(chǎn)品原材料的供給，每種食品或農(nóng)產(chǎn)品的供給除經(jīng)過各自供應(yīng)鏈的生產(chǎn)流通外，最終送達(dá)到加工食品制造商。在原材料供給環(huán)節(jié)中，各供應(yīng)鏈中的供應(yīng)商、制造商、銷售商通過區(qū)塊鏈平臺進(jìn)行身份認(rèn)證，以節(jié)點(diǎn)形式加入食品供需網(wǎng)區(qū)塊鏈追溯，通過GPS、溫濕度傳感器、無線射頻識別、溯源碼等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的部署，分別將種養(yǎng)殖信息、加工制造信息、銷售訂單信息進(jìn)行信息建檔上傳至區(qū)塊鏈中。同樣，區(qū)塊鏈中的合作企業(yè)可通過追溯平臺密鑰系統(tǒng)進(jìn)行身份驗證，信息核實(shí)，共享追溯信息。

加工制造商將采購來的食品或農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行對應(yīng)組合、加工制造形成最終的產(chǎn)成品。在此過程中，制造商將對各原材料進(jìn)貨信息進(jìn)行整合記錄，并將加工食品類型、產(chǎn)品批次、加工流程、用料信息、出廠記錄等等信息都存儲于區(qū)塊鏈中，經(jīng)由區(qū)塊鏈全網(wǎng)廣播，參與主體達(dá)成共識后，更新加工食品信息檔，接著加工食品制造商將最終產(chǎn)成品傳遞到下一銷售商，如超市、餐廳、酒店等等場所。另外，加工制造商也可以通過區(qū)塊鏈分布式存儲獲取有關(guān)追溯信息的更新。

加工食品銷售商進(jìn)行收貨檢驗，反饋到貨信息，并將該環(huán)節(jié)的倉儲信息、轉(zhuǎn)運(yùn)信息、食品收發(fā)貨信息、食品價格、保質(zhì)期等進(jìn)行上鏈，當(dāng)食品銷售出去后要及時更新倉儲狀態(tài)，將銷售訂單信息上傳至區(qū)塊鏈中，更新對應(yīng)的食品信息檔。

物流公司利用全球定位跟蹤系統(tǒng)，運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施、倉儲管理系統(tǒng)詳細(xì)記錄食品運(yùn)輸過程中的出入庫信息、運(yùn)輸方式、車輛信息、運(yùn)輸軌跡、運(yùn)輸環(huán)境、承運(yùn)人等信息，將每個環(huán)節(jié)之間的物流信息根據(jù)時間戳上鏈至區(qū)塊鏈中，所有主體均能清楚知道食品運(yùn)輸?shù)娜^程。

政府、社會監(jiān)管部門以及質(zhì)量檢測部門以節(jié)點(diǎn)的形式加入?yún)^(qū)塊鏈，實(shí)現(xiàn)了線上線下同時監(jiān)管，能夠動態(tài)監(jiān)測食品質(zhì)量和流向，查驗數(shù)據(jù)完整性，監(jiān)督企業(yè)履行社會責(zé)任。通過編寫智能合約和腳本代碼將食品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化，如果發(fā)生食品安全事件或追溯信息有問題時，就會自動尋找出現(xiàn)問題的節(jié)點(diǎn)觸發(fā)合約進(jìn)行預(yù)警，快速響應(yīng)追蹤查找問題來源。

最終，消費(fèi)者、食品生產(chǎn)流通企業(yè)、監(jiān)管部門、相關(guān)機(jī)構(gòu)均可通過密鑰分配的不同查詢權(quán)限，查詢食品追溯相關(guān)信息。在該追溯模式下，消費(fèi)者能夠看到食品相關(guān)的主要信息，不僅能夠查詢加工食品的生產(chǎn)制造流通全過程，而且能夠跨鏈查詢加工食品涉及到的原材料的各自供應(yīng)鏈信息，保證了食品追溯信息的完整性，加以區(qū)塊鏈技術(shù)保障信息不可篡改，很大程度上提高消費(fèi)者信任，當(dāng)對信息存疑時，可向監(jiān)管部門反饋?zhàn)稍儯桓魇称飞a(chǎn)流通企業(yè)能夠通過區(qū)塊鏈去中心化的分布式存儲本身具有的橫向追溯功能，向上溯源向下追蹤，了解上下游企業(yè)信息以及食品狀態(tài)信息；監(jiān)管部門可以實(shí)時查詢各環(huán)節(jié)企業(yè)信息及各環(huán)節(jié)操作的具體信息，做到實(shí)時動態(tài)監(jiān)控；除此之外，食品供需網(wǎng)追溯模式還包含了為食品追溯提供支持服務(wù)的相關(guān)機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)了追溯系統(tǒng)功能，例如金融機(jī)構(gòu)加入供需網(wǎng)追溯區(qū)塊鏈中能夠獲取食品企業(yè)交易的真實(shí)數(shù)據(jù)，對企業(yè)進(jìn)行信用評估，將信用評估結(jié)果上鏈能夠提高企業(yè)的資質(zhì)認(rèn)證，同時也降低了金融機(jī)構(gòu)信息不對稱的風(fēng)險，有利于解決中小企業(yè)融資難的問題?？蒲袡C(jī)構(gòu)和高校通過獲取食品行業(yè)信息，分析當(dāng)前現(xiàn)狀及問題，能夠提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。

4 總結(jié)與展望

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展和全面合作共贏理念的深化，食品產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)成變得日趨復(fù)雜，不僅僅是食品供應(yīng)鏈內(nèi)部，食品供應(yīng)鏈與食品供應(yīng)鏈之間也存在越來越多的跨鏈合作需求。運(yùn)用傳統(tǒng)供應(yīng)鏈的思維對食品安全信息進(jìn)行追溯已經(jīng)難以解決現(xiàn)實(shí)中的食品安全問題，正如前文所述，需要考慮整個供需網(wǎng)絡(luò)，建立基于食品供需網(wǎng)的追溯系統(tǒng)，運(yùn)用供需網(wǎng)的理念解決當(dāng)前追溯系統(tǒng)存在的信息不完整、易斷鏈、可信度低等問題。區(qū)塊鏈去中心化、不可篡改的特性則為食品供需網(wǎng)追溯系統(tǒng)的實(shí)施提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持和實(shí)現(xiàn)手段的支撐。

本研究將區(qū)塊鏈技術(shù)嵌入食品供需網(wǎng)中，構(gòu)建了區(qū)塊鏈賦能食品供需網(wǎng)追溯的創(chuàng)新模式。該追溯模式推動了食品追溯從組織網(wǎng)絡(luò)化向數(shù)字智能網(wǎng)絡(luò)化升級演進(jìn)，為未來食品追溯系統(tǒng)的理論研究和實(shí)踐發(fā)展提供了新的思路。但是本研究目前還停留在定性分析的層面，后續(xù)的研究可以從技術(shù)實(shí)現(xiàn)，業(yè)務(wù)追溯等展開研究，也可以從定量的角度進(jìn)一步探討該模式下各方參與追溯的激勵機(jī)制和利益分配問題，從而為食品可追溯系統(tǒng)良性、可持續(xù)地實(shí)施提供更具可操作性的方案。