区块链视角下智慧城市建设研究

齐晓琳，温志强

(天津师范大学 政治与行政学院 天津300387)

党的十九大以来，在“四个全面”的战略布局与“五位一体”的总体布局指导下，我国经济正逐渐由实现高速发展转向实现高质量发展，其中，城市的发展成为经济发展的风向标。城市在发展过程中也会遇到一系列问题，如环境恶化、资源浪费、社会流动矛盾加剧等，由此伴随着信息技术的发展提出了智慧城市建设，秉持创新、绿色、协调、开放、共享的理念，通过运用新兴技术如云计算、大数据、人工智能等对城市的建设管理进行规划，实现二者的深度融合，来促进城市的良性运行[1]。在智慧城市建设中，最为关键的一环是信息资源共享。2013年9月，国家上线统计数据库，致力于为公众提供涵盖面广的各项数据服务，上海、北京等发达城市也开始投入建设并运营开放一站式数据网，比如国内第一个地方政府数据开放库在上海建设，各地也纷纷开始了数据开放工作[2]。麦肯锡公司曾认为区块链技术是目前最具有触发第五轮颠覆性浪潮的新兴技术，这是继蒸汽机、电力、信息通讯科技后的另一创新。国务院于2016年12月发布了《国务院关于印发“十三五”国家信息化规划的通知》，明确提出将区块链技术提高到战略性、前沿性的方位，是一项具有重大意义的颠覆性技术。

1 当前智慧城市建设中面临的困境

随着我国智慧城市试点工作的向好发展，智慧城市也加大了信息化方面的建设，但是不可避免地会遇到一些梗阻。智慧城市建设的两大目标在于“智慧社会”与“数字中国”，最终目的在于更好满足人类社会的发展需要。由于智慧城市数据中心的建设和使用是一个不断调试和实验的过程，这个阶段也会面临一些数据堵塞、信息封闭、数据缺乏、共享机制动力不足等实际问题。究其原因在于智慧城市的大数据中心在技术、运营和模式等多方面临困境[3]。

1.1 组织间联系度低，出现信息孤岛

各地智慧城市在建设时盲目追求自身利益，寻求单个项目建设，不考虑效率成本问题，相互之间缺乏有机联系，建设前缺少科学合理的全盘规划论证，建设中不注重合作，建设后没有应急方案。从技术层面看，智慧城市的核心部分是大数据，但是大数据中心的运行面临许多问题，数据量大、多、杂、类型不一。智慧城市的数据中心承担着各行各业的数据服务功能，对应的也就有大量的对于数据的处理、存储、加工的诉求，这就区别于传统的单向度服务器。通信方面的数据项目与数据流通接口不一、技术上数据来源的海量广泛，加之缺乏标准化、互联互通程度低等诸多弊端，提高了智慧城市建设和运行的成本，耗时耗力。传统的单向度数据服务很难快速、高质量地实现分析和预测，而各数据间的孤岛现象又导致了各系统间无法有机衔接，从而削弱了智慧城市建设中的防范和预警功能。

1.2 数据量庞杂且安全性低，政府推广不足

随着智慧城市的建设和发展，各种交通、医疗服务的城市问题层出不穷，这就需要采集大量数据并进行分析，需要对城市建设进行整体布局规划，注重民生，应用高新技术进行科技创能，互联网终端进入公共领域成为必然，但这也导致提高了其受到网络恶意攻击的可能性，数据丢失、黑客入侵、数据伪造、恶意设备侵入等问题日益严重。随着智慧城市建设步伐的加快，受到网络攻击的风险越发加大，数据的保密性、安全性就会降低，一旦“中心”出现问题，会给整个系统带来瘫痪与混乱，造成难以估量的损失。这对于智慧城市的建设既是机遇也是挑战。然而，一些地区对于智慧城市建设持观望态度，加之信息不足，政府投入不够，企业、个人之间信息共享不足，对于良性发展的城市推广力度不足，难以做到可持续平稳推进。

1.3 数据流通过程复杂，效率低下

在智慧城市建设系统中，数据的来源具有广泛性。如医疗数据、交通数据、政府数据等不同数据要合理有序，分门别类存储分析，不同数据的来源属性必定不同。数据的流通方向呈自下而上的金字塔型，需要经过多层次“筛选分析”，再由中心作出决策，从而增加了时间成本，降低了效率。尤其在智慧安防与智慧交通方面，系统只能做到储存、共享、安全，却做不到精准、及时、有效地分析，所以对于城市建设中重大事件的安全应急与交通拥堵等问题难以做到合理布局。

1.4 数据采集被动为主，用户参与不足

现阶段智慧城市系统功能与用户需求间难以达成同步，差距较大，用户与需求功能建设难以紧密联系。原因在于设备的覆盖率和数据的采集难度较大，公众参与度低，难以达到以人为本的宗旨。智慧城市建设需要政府投入大量资金，后续运营也需要政府介入。如果单以政府为主导来建设智慧城市，会削弱各方参与主体的积极性，容易产生反向反馈的激励，而资源的投入也创造不了对应的社会效益。同时，政府缺乏表率，对于发展良性的智慧城市推广不足，没有以点带面，形不成规模效应，不能主动出击提供信息、加大有效投资有偿购买数据，对于企业、个人主动信息共享、分享数据的激励不足，没有很好地起带头示范作用，实现一加一大于二的良好效应。

1.5 建设成本高，收益不确定

智慧城市以大数据为核心，其运营面临着建设成本高、收益不确定、投入大等风险。一般来说，数据中心由 3部分成本组成：网络宽带、运行维护、后续功能开发。大数据服务的显著特点就是高昂的宽带费用，所以智慧城市的运行必须依赖财政，要有庞大的资金链供应，一旦缺乏经费就会面临叫停的危险[4]。其次，智慧城市的运行还有数据更新、维护的技术需要，建成后会出现新的行业需要，这就需要不断对数据库、服务系统进行开发。作为政府提供的服务平台，最突出的是社会价值，不易产生直接经济效益。最后，智慧城市的大数据服务终端面对的还是城市中的个人和机构，这就更加需要自下而上的分布式结构，而不是自上而下的中心式结构。

2 智慧城市建设中区块链技术的适用性分析

在智慧城市建设中，大数据平台是核心和重点内容，利用互联网技术这一平台来建设智慧城市，已成为一种创新的方式。目前我国各地都在致力于建设智慧城市，以区块链技术为基石来打造智慧城市的大数据基础，通过以往的传统大数据平台建设智慧城市的实际应用，从而开创基于区块链技术来建构智慧城市的大数据化，实现一种创新型运用。

2.1 区块链有严格的核验机制

区块链技术严格的核验机制和密码学的数据加密法则，使得整个智慧城市的运行系统处于一种安全状态。各个终端设备有属于自己的密匙，并且是唯一的，区块链系统通过智能合约(可以由任意一个节点建立，公开发布于网络上，获得其他节点一致共识，方可与系统中其他节点进行交易的一种规则)机制，确定最终的身份名单，然后对其进行核验，查看该设备是否身份合格、是否有权接入节点上传数据，提高了准入门槛，从而有效避免恶意设备的入侵和数据的污染[5]。在数据传输的过程中，各设备的终端数据间是加密的，防止数据泄露，确保不会出现数据泄露，提高智慧城市建设的安全可靠性。

2.2 区块链能打破传统智慧城市系统间的信息孤岛

对于跨企业和跨系统之间的数据共享，区块链成为当仁不让的一种技术。在不改变原有系统的前提下，各系统将原始数据上链流通。加之区块链自身的不可篡改、可追踪性，在严格的时间管理机制下，对任何数据的处理都将在链上留有痕迹并被追溯。此外，信息的交互使得数据的维度加大，这就对数据分析与人工智能的准确性提出要求，而区块链则完全能够实现精确定向的服务和管理。

2.3 区块链技术激活市民参与社会治理的积极性

对于传统的中心化公共平台和日益增多的自媒体平台，大众大多持怀疑心态，前者甚至在一些方面很难做到自圆其说。而区块链技术则为公众提供了方便渠道：首先，区块链技术中的信息真实可信，为公众通过移动设备上传各类信息提供了便利和保障，一旦出现违法违纪的不良行为都会被如实记录在系统中，对于自觉监督的公众提供有效激励，从而激发市民对城市管理的高参与性和积极性。同时，一旦被认定有违法行为，将会关联到被监督者的个人信用、银行信贷等方面的信息，这又对公众形成约束力。总之，区块链技术在实现城市智能化方面功不可没。

3 完善区块链和智慧城市耦合性的路径对策

通过构建“区块链+智慧城市”的模式，将区块链技术嵌入到智慧城市的建设中去，有助于更好地解决复杂环境下的诸多社会问题，能够整合各项资源，低成本、高效率地推进智慧城市建设，系统化、智能化地提供基础设施，打造共享共建的惠民服务，构建高效、透明、智慧的数字政府[6]，实施精细化、网格化的社会治理。这一系列与城市发展内需一致的信息服务，将推动智慧城市向着新型智慧城市的发展方向和目标迈进，促进城市良性发展。

3.1 区块链自组织整合嵌入解决数据难题

区块链技术最创新之处在于自组织资源的整合嵌入性，可以解决共享与开放等“数据可用”难题，将散布于各节点的数据通过技术手段加以融合，为更好地建设智慧城市奠定基础。“数据”和“信息”是智慧城市建设能否取得成功的关键，也是人与城市间各项活动的“结果”，而技术则是智慧城市推进过程中的重要动力，在城市发展管理中举重若轻。区块链对技术因素的改进要求会产生信息需求，从而推进城市信息共享。一是区块链技术具有强大的技术体系，智能合约技术的应用提高了系统的智能化、自动化水平。有研究发现，共享便利程度对政府信息资源共享存在显著影响。二是灵活的技术特征，区块链技术可以根据不同需要，开发不同的应用产品，且自身具有兼容性强的优势，可以与其他信息技术融合，实现信息互通。这就解决了系统重复建设导致的信息难以共享问题。

3.2 区块链自组织治理嵌入的去中心化体系

区块链自组织治理嵌入性的“去中心化分布式”体系有利于构建智慧城市复杂系统下的新的信任体系。可靠的信任关系是城市参与者共享信息的前提，就目前城市来说主要是中性化的信用体系。而区块链的最大特点在于“去中心化”，其致力于塑造新型的分布式信任体系。区块链技术的实际应用能产生与法律制度类似的效果，创作者通过区块链平台，确保知识产权协议客观无误，明晰产权界限，有效保护产权，实现信息产权的明确界定。首先，通过“区块+链＝时间戳”的方式永久保存信息的填入时间，同时报送给链接上的各个节点，在技术上完成信息所有权认定。这样信息的所有权与使用权就实现了完美分离，做到信息共享、授权使用、属权不变。这就相当于把信息资产化，建立对于重要信息的有偿共享的机制，解决由于信息占用不等造成的共享难的问题。加之区块链技术的可追溯性、难以篡改伪造性，政府就可以明确地将公共部门所共享的信息、内容、范围、深度等加以限定，从而促进信息的共享，对于城市治理中的个人、企业也可以同样适用，从而来激励其共享信息[7]。

其次，区块链技术是一种以技术背书为基础的信任机制，能够在不安全的环境中无需依赖中介机构就建立即时互信，区块链技术依靠加密算法保存、传输数据，借助共识机制确保数据不被伪造、修改，凭借智能合约保证信息操作的透明，实现人对技术的信任，进而实现人与组织的相互信任。一定意义上来说，城市信息共享就是城市组织间的信息共享，组织间常见的互动方式是进行虚拟的信息沟通。天生就有促进信息共享优势的区块链技术对于城市各组织间有着深远意义。

3.3 区块链技术指明城市发展方向

从城市角度来看，区块链技术指明了电子政务未来的发展方向，对于社会和政府具有潜在巨大优势。它能使得城市治理更加透明、民主、合理，带动更多主体共同参与治理。区块链技术嵌入智慧城市建设中，使得政府结构趋于扁平化，城市各组织可以以低成本、高便利参与共建共享共治，发展智慧城市和提高治理透明度。区块链系统是一个开放的平台，各组织在虚拟空间上进行信息交流互动，此为网络化；同时各组织又是地位平等、互利互惠、协同合作的，此为协作性。通过网络化协作提高信息共享水平，各组织在实现自身利益的同时，也促进了其他组织的自我价值的实现，双方都达成互利共赢的局面，对于各组织来说都有获得利益的可能，有利于形成互惠互利的共享关系，进而带动区域经济增长[8]。

3.4 区块链技术嵌入智慧城市建设的双边约束

区块链技术嵌入智慧城市建设中对于参与智慧城市建设的各方具有促进和约束的双重作用。区块链技术在实现海量数据共享的同时，也可有效防止信息的干扰和欺诈，提高信息的可控性[9]。共识算法、时间截技术又预防了信息的篡改伪造，可以遏制欺诈行为，有利于消除组织间共享信息的后顾之忧。区块链技术的引进，有效地规避了政府既当裁判员又当运动员的尴尬境地，政府成为了流程的制定者和标准的监管者。各方参与者可以更好地利用大数据平台提供服务，创造更大效益，城市居民也有更多的自由选择。由政府主导的传统模式将成为过去式，转而变为政府监管、全民参与的管理模式，既减少了开支和工作量又提高了服务效率，同时使服务和数据深度融合。

4 结 语

综合全文可以说，区块链技术是一次在数据架构上的理论性革命，而每次革命都会带来突破性的进展。从它诞生直至发展到现在，各行业的从业人员和专家学者都在对其适用的领域不断进行探索和实践，从无到少，再到如今作为新潮技术出现在各行业中，它从一个实验品成长为新的社会协作组织形式的技术基础，推动着社会向前发展。智慧城市建设的目的就是利用新技术为社会带来更大价值，从这个层面讲，区块链技术是智慧城市建设中技术应用发展的必然。在智慧城市的建设中，区块链技术必定不会缺席，它将推动智慧城市朝着我国城市建设的未来发展目标不断前进，最终形成资源开放共享的智慧城市生态系统。