基于区块链的第三代中药追溯平台构建研究△

温川飙，赵姝婷，陈菊，施明毅，高原

(成都中医药大学，四川 成都 610075)

基于区块链的第三代中药追溯平台构建研究△

温川飙，赵姝婷，陈菊，施明毅，高原*

(成都中医药大学，四川 成都 610075)

本文回顾了中药追溯技术发展的8年历程，从基本架构、应用开发到开放平台的三个阶段，探讨中药追溯体系当前面临的主要技术问题和解决思路，重点阐述基于区块链技术的第三代中药追溯平台的开放共享架构原理和方法，讨论物联网、大数据、标准化和接口规范等关键技术对去中心化中药追溯平台构建的意义和作用，为新一代中药追溯体系提供建设思路。

中药追溯；区块链；物联网；大数据；标准规范

追溯体系是中药质量安全的保障之一，是在传统质量保障手段的基础上，借助现代物联网技术和信息技术，对中药材种植、加工、生产、流通、使用4个环节关键信息进行数字化处理和备案，实现中药材“来源可知、去向可追、质量可查、责任可究”的目的，是近年来国家倡导的一项促进安全药、放心药、有效药生产和销售的行业规范[1-3]。

图1 中药追溯技术的基本概念

中药追溯体系如何实现全流程的数据共享、权限分级？如何构建以云、物联网、区块链技术为核心的去中心化的追溯平台？如何达成行业共识、共建开放、便捷的技术平台？如何确保通过平台实现中药材道地性的数据化呈现以及有效控制企业成本等都是当前中药追溯体系构建面临的关键问题。

1 我国追溯平台技术发展的8年历程

自2009年相关媒体报道第一代第三方中药追溯体系构建完成，2010年10月在第三届中医药国际科技大会上推出，受到行业的广泛关注。2011年5月25日国家商务部、国家食品药品监督管理局、国家中医药管理局联合批文，2012年国家下拨1亿经费，在四川、河北、广西、安徽4个省、近千家企业、6000多个商户开通应用试点，中药追溯体系的建设与发展已历经8年的历程。在此期间，追溯技术也经历了从基本体系架构、应用系统开发到开放共享平台的三个阶段。见图2。

图2 中药追溯技术的三个发展阶段

1.1 第一代系统的4个方面的效益

一是在国内开创了物联网技术在中药领域应用的先河，提供中药研究领域新思路、新方法；二是基本构建了种植、加工、交易、使用的4个中药追溯环节，中药饮片、中成药、药食同源3条线路和一套溯源编码的追溯体系；三是该体系有利于中药材、中药饮片和中成药的质量控制和企业诚信体系的建立，推进了中药质量控制标准化研究；四是中药追溯体系推广应用，有利于用药安全和确保疗效，有利于推进中药产业的现代化、国际化进程。

图3 第一代中药追溯体系的基本架构

第一代追溯体系的主要问题：一是行业整体信息化程度不高，应用软件少，数据的来源不多；二是中药企业对追溯体系的价值认识还不足，被动跟进多主动建设少；三是追溯技术研究深度不够，导致追溯成本高，行业接受面临较大困难。

1.2 第二代中药追溯体系重点在基于产业链数字化的应用系统开发

主要的研发机构和企业依据中药资源(GAP)-生产加工(GMP)-流通、使用(GSP)中药产业的数字技术路线图，逐一完成中药种植GAP管理系统、中药资源数字化平台、道地中药材种植管理系统、中药饮片鉴定系统、中药饮片管理GMP系统、中药汤剂配送服务系统、中药企业评估系统、中药追溯监管系统等应用领域的软件开发。

图4 第二代中药追溯产业链应用软件的深度开发

第二阶段中药追溯体系的应用在全国进行了推广，仅流通领域国家就先后投资5个亿，在全国17个中药材交易市场推动中药追溯系统的全覆盖。截止2016年底，中药追溯体系已在全国18个省、市进行了实施推广[4-5]。期间产生各种中药追溯相关的专利14个，软件著作权33个，取得国家级火炬计划产业化示范项目证书，相关研究论文逐渐丰富。

图5 第二代中药追溯体系的应用推广情况

第二代中药追溯系统存在的主要问题：一是中药材种植加工方式多，药材种植和加工方式多样化，一套追溯系统很难满足所有药材品种的追溯需求，导致各个企业使用的管理和追溯系统多样化；二是产业链环节复杂，药材从种植到进入消费者口中，中间环节多，各个环节拥有各自的管理模式，涉及的系统多，导致市面上的管理和溯源系统多样化；三是追溯信息孤岛化，种植、加工、流通等各个环节的追溯信息只存在于各自的系统中，无法共享互通。

2 “去中心化”的第三代追溯服务平台基础架构

2.1 第三代中药追溯平台构建的原理和方法

针对前两代追溯技术发展的问题，第三代中药追溯平台的构建，按照“去中心化”的思路和原理建立数据交换规范，基于云平台的开放模式接纳各级各类企业追溯系统，实现数据共享和互联互通；提供追溯品种的大数据画像、企业诚信动态评估、追溯物联网硬件设备、交易生产消费决策支持服务等应用功能；采用“区块链”技术和方法重构平台，让溯源的数据存储和分享更加迅捷和透明，提高安全性和信用生态圈。

图6 第二代和第三代中药追溯体系的体系架构对比

2.2 第三代追溯技术数据共享和兼容企业追溯系统的平台优势

首先第三代中药追溯平台产业链各个环节追溯无需更换现有管理系统或者溯源系统，只需通过平台接口接入，即可完成各自环节的数据共享和其余环节数据查询；其次各个企业系统可通过平台开放接口上传和获取追溯关键数据，补充完善各自系统缺少的关键数据；第三为各个孤岛化的系统提供数据共享与交互的开放性平台，为信息查询者提供统一的全产业链信息查询入口。

2.3 接口交换规范是第三代中药追溯平台互联互通数据共享的关键

一是基于Open API的开放性的接口，提供多种查询接口，外部系统可快速接入。开放性平台要实现大规模数据的互通互享，关键在接口标准的建立：一是建立基于Http标准的webservice接口和基于国际标准的OAuth2.0授权协议，数据交换格式提供开放的xml和json标准，简化互通的难度和降低数据交互的成本；二是采用标准编码提高兼容性，药品编码采用国家标准GB/T 31774-2015、GB/T 31775-2015。支持多种饮片生产标准库：内置药典标准、地方标准、企业自建标准，提高平台的兼容性。

3 运用大数据和物联网提升第三代中药追溯平台的服务功能

第三代中药追溯平台提供大数据的动态分析，完成品种画像、企业画像，提供品牌支撑，提高平台服务能力；利用物联网解决第三代中药追溯平台的便捷性问题，基于云计算和物联网设备的数据自动上传与处理机制；支持微信等主流移动端信息下发，增加平台工作效率。

3.1 追溯动态大数据分析服务，提供品种和企业数据画像，提升品牌价值

第三代中药追溯平台提供大数据的动态分析，中药追溯各个环节数据功能统计分析，一方面建立更加高效的中药生产、销售、使用的一体化模式，提升中药材质量，增产增效；另一方面建立信息化管理模式，为数据智能应用打造的基础数据平台，提供集数据采集系统、数据存储、实时分析平台、数据查询中心于一体的品牌价值服务。

利用数据快速分析目标企业或品种对象，通过数据清洗、关联，统计分析，规则推导，乃至建模预测，完善其自然属性、行为特质、客户价值等诸多标签，基于GIS采用高度智能化算法进行企业诚信评估。提升中药全产业数据流程管理效率，减少资源浪费，最终实现中药材道地性质的数据化表述。

3.2 应用物联网和云计算技术解决第三代中药追溯平台的便捷性问题

随着物联网技术的不断成熟，工业4.0在中药生产和制药领域的拓展，增加数据来源的机器化，实现中药追溯数据的自动采集已经成为可能。客观化的数据采集，对具体种植、加工、流通环节涉及的种质、肥料、光照、工艺、交易等进行数据自动化采集，利用物联网硬件控制追溯成本。同时，第三代追溯云计算平台将提供多终端应用，涵盖PC端、手机APP、微信端、平板、一体机等多终端的操作应用，实现数据采集多样性，支持数据excel批量导入，支持从第三方开发平台接口抓取数据。

4 区块链技术解决信息安全难题，建立第三代中药追溯平台的诚信生态圈

通过区块链共享加密和互联网平台本身公开透明的特性，通过区块链+防伪编码的方案，摈弃由于人为因素造成的数据源虚假，基于区块链的分布式架构，全网安全监控体系、oAuth的身份认证机制，保障平台安全性。让每个追溯体系中的关键时间、物品和人的行为参与都可在线查询，多点备份，在降低网络传输过程中的信息不对称的同时，降低信任风险，从而在生态闭环的环境下，逐步构建基于云平台的中药行业全产业链的价值物联网和信任经济[5-6]。第三代中药追溯平台主要构建以下区块链功能。

4.1 区块链交易数据的分布式存储，实现追溯数据不可篡改、不可逆

在区块链分布式节点上进行数据存储，数据从生成到变化成长的整个生命历程都会被持续加密记录下来，在追溯平台区块链系统生态中，所有成员将同时获得交易记录的备份。相对传统的数据库加密技术，区块链提供更高的数据质量和可信度，从而实现第三代中药追溯平台数据不丢失、不泄露、公开追溯且天然容灾。

4.2 结合线上区块链技术与线下硬件防伪的中药追溯智能标签

通过区块链+防伪标签+物联网设备的方案，确保产品信息难以复制、难以仿制、难以回收，帮助企业建立商品的唯一标识系统，实时监控审核商品身份、商品动态、商品流。平台还能为企业和个人提供数字身份认证，提供安全、不可篡改的身份认证，防止用户身份信息窃取、网络攻击的安全隐患，同时保护用户信息隐私，建立更加诚信的网络环境。

4.3 建立区块链授权自动完成交易的电子合约

基于区块链技术的线上电子签约产品，签约过程中双方使用符合电子签名法的CA证书进行电子签名，签约过程一旦通过，合同内容和条款在预定时间节点由平台流程控制自动执行，合约可靠有效不可篡改、不可抵赖，从而有效保护平台中签约各方的合法权益，形成行业交易的良性循环和高度诚信的生态圈。

5 结语

中药追溯体系是“互联网+中药”的产物，它所具有的新技术对行业发展推动作用已经逐步形成行业共识。追溯平台应用前景广阔，特别是第三代中药追溯平台在接口规范的基础上实现跨平台的数据共享，多种企业追溯系统的兼容；物联网和大数据在有效成本控制的基础上，实现提供企业品种以及品牌保护的功能和服务；基于区块链的安全和诚信机制形成良性循环的诚信生态圈，对中药行业的健康发展意义重大。当然也要充分地认识到新技术的应用过程中，必然会经历各种不成熟、冲突和阵痛，需要中药和互联网同仁共同努力，合理充分地应用新技术，不断磨合成为行业的发展新模式。

[1] 李西文，陈士林，王一涛.中药质量可追溯技术研究[C].//中药与天然药物现代研究学术研讨会论文集，中国科学技术协会、贵州省人民政府，2013.

[2] 范昕建，温川飙.基于物联网技术的中药溯源研究[J].中医药创新与发展，2010：32-35.

[3] 施明毅，温川飙，胡禄，等.中药质量追溯体系关键技术研究[J].亚太传统医药，2017，13(9)：53-55.

[4] 国家重要产品追溯体系.中药材流通追溯体系[EB/OL].[2015-08-11].www.zyczs.gov.cn/front/listIndex.do?nodeid=73.

[5] 中国商务部，中国财政部.关于开展中药材流通追溯体系建设试点的通知[N].国际商报，2012-10-26(2).

[6] 刘剑波，李欣逸，任仕丰，等.中药汤剂合理用药方法在数字化系统中的实现[J].西南民族大学学报(自然科学版)，2015，41(6)：731-736.

[7] 张波.国外区块链技术的运用情况及相关启示[J].金融科技时代，2016(5)：35-38.

[8] 杨茂江.基于密码和区块链技术的数据交易平台设计[J].信息通信技术，2016(6)：24-31.

ResearchforPlatformConstructionoftheThirdGenerationofTraceabilityforTCMBasedontheBlockchain

WENChuanbiao,ZHAOShuting,CHENJu,SHIMingyi,GAOYuan*

(ChengduUniversityofTraditionalChineseMedicine,Chengdu,Sichuan610075，China)

This paper reviews the development of traceability technology for Traditional Chinese Medicine(TCM)backing 8 years，from the stage of the basic architecture，application development to the open platform，to explore the main technical problems of traceability system for TCM facing and solutions，focusing on the blockchain technology of the third-generation TCM traceability platform of open architecture based on the principle and method of sharing.Finally the paper discuss the key technologies，such as the Internet of things，big data，standardization and interface specification，make great significance and function to the construction of the decentralized traceability platform for TCM，which will provide the construction ideas for the new generation of traceability system for TCM.

Traceability for TCM；Blockchain；Internet of Things；Big Data；Standard Specification

四川省科技厅重大产业专项(2014SZ0133)；横向课题

*

高原，讲师，研究方向：中医药信息化；Tel:(028)87784425，E-mail:14551022@qq.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2017.11.003

2017-11-07)