区块链技术在综合减灾社区建设中的应用研究

2021-03-13张小明刘璐

城市与减灾 2021年1期

张小明刘璐

引言

社区作为居民群众生活驿站，是党和政府服务居民群众的“最后一公里”，在防灾减灾中发挥着至关重要的作用。因此，社区需要树立灾害风险管理和综合减灾理念，紧紧依靠社区居民，发挥自身优势，加强联防联控、群防群治，提高社区防灾、减灾、避灾、救灾应急反应能力，以减少灾害给群众带来的人身和财产损失。

2019 年11 月29 日，习近平总书记在十九届中央政治局第十九次集体学习时强调，要强化应急管理装备技术支撑，优化整合各类科技资源，推进应急管理科技自主创新，依靠科技提高应急管理的科学化、专业化、智能化、精细化水平。社区综合减灾工作需要以科技创新为驱动，借助科技的力量推进应急管理现代化，提高社区的监测预警能力、监管执法能力、救援实战能力以及社区动员能力，从而提升社区的风险管理水平和综合减灾能力。

区块链作为构建社区数据治理体系的新兴技术，可解决社区数据治理、社区信任和社区安全问题，为构建专业化、一体化综合减灾示范社区提供技术支撑，助力社区提升防灾减灾综合治理能力。

本文介绍了区块链技术概况，总结了区块链技术在综合减灾社区建设中应用的意义，并用情景分析法对区块链技术在综合减灾社区建设中应用进行定性预测，旨在为利用区块链技术推进综合减灾社区建设提供工作思路。

图1 区块链技术改变未来

区块链技术概况

（一）区块链技术产生的背景与特征

1.区块链技术产生的背景

“区块链”概念是比特币创始人中本聪于2009 年提出来的。随着商业社会不断演进，中心化机制已不同程度阻碍着经济与社会的发展，如中心化机制造成的数据隐私问题、数据成本问题以及数据确权问题等，这就亟须在互联网世界建立起维护数字世界的信任关系。技术演进，如分布式架构凸显的优势为区块链技术产生奠定技术基础。商业演进和技术演进时空交汇，区块链技术由此诞生（图1）。

2.区块链相关概念

区块（block）是存储数据的电子记录文件。

从字面上看，区块链是由一个个记录着各种信息的小区块链接起来组成的一个链条，类似于我们将一块块砖头叠起来，而且叠起来后是没办法拆掉的，每个砖头上面还写着各种信息，包括：谁叠的，什么时候叠的，砖头用了什么材质等等，这些信息你是没办法修改的。

从计算机上看，区块链是一种比较特殊的分布式数据库。因为区块链是一种分布式数据库，所以它没有中心点。信息存储在所有加入到区块链网络的节点之中，节点的数据是同步存储的相同数据。节点可以是一台服务器，一个笔记本电脑，也可以是一部手机等。

本质上，区块链是一个去中心化的数据库，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一批次比特币网络交易的信息，用于验证其信息的有效性（防伪）和生成下一个区块（图2）。

时间戳是区块链数据库的最大创新点。区块链数据库让全网的记录者在每一个区块中都盖上一个时间戳来记账，表示这个信息是这个时间写入的，形成了一个不可篡改、不可伪造的数据库。

3.区块链技术特征

区块链技术基于分布式的对等网络，融合分布式数据存储、点对点传输、共识机制、哈希算法等技术，采用独特的数字加密技术，建立一组“数字账本”，该“数字账本”能够记录数据存储、数据验证、数据传递与交流过程信息，还能让所有用户在“数字账本”上记账与核账，从而保证信息的真实性与不可篡改性。

区块链的核心技术呈现去中心化、分布式存储、智能合约、匿名性和多方维护等特征。

图2 如何创建区块链交易

（1）去中心化

去中心化是区块链技术首要特征。因为区块链使用分布式服务器进行核算和存储，任一节点的权利和义务都是均等的，所以不存在一个中心化的硬件或者管理机构。系统的每一节点具有高度自治特征，这些分布的节点可随机连接，形成一个个新的连接单元，新连接单元的节点成为阶段性中心，这些节点彼此间相互影响形成非线性因果关系，可以避免因中心化的硬件损坏产生影响整个系统运作的状况。

（2）分布式存储

分布式存储是区块链技术的第二特征。作为生态大数据的存储新模式，分布式存储技术不仅解决了各节点数据存储问题，还能了解使用者使用存储的状态。分布式存储技术可保障系统中各节点的存储质量，并在使用者与存储数据两者间建立了一种可追溯数据质量的技术保障体系。

（3）智能合约

智能合约是基于一种计算机程序的数字形式定义的承诺。交易双方在可信环境下进行交易，交易记录可追踪且不可逆转，这样能够保证交易双方受制于有约束力的数字化协议。

智能合约能巧妙避开“中心化中介机构”的影响，提升了业务处理效率，并能减少与合约相关的其他交易成本，如信息成本等。

（4）匿名性

匿名性是区块链技术的重要特点。区块链技术中的匿名性并非真正意义上的匿名，而是非实名，是参与交易的每一个人的真实身份都无法被人查知。区块链中有一个与真实存在的自然人或组织一一对应的虚拟身份，与这些虚拟身份相关的信息都是公开透明的。

匿名性包括部分匿名性和完全匿名性，部分匿名性是指隐藏部分交易信息；完全匿名性是指交易前后及过程中的所有数据、交易金额和流程都不公开。

（5）多方维护

多方维护是区块链技术的又一特点。区块链融合了一种多方共同维护的共识机制，使用密码技术保证传输和访问的安全性。不是像以往由单一主体写入数据，而是通过多方验证，达成共识才能写入数据，从而实现了数据一致存储、不易篡改。

（二）区块链技术在主要行业领域应用

目前，区块链的应用已经延伸到物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易、企业金融等多个领域，现简要对几大行业领域应用作介绍。

第一，金融银行业。区块链技术已在数字货币、支付清算、票据与供应链、信贷融资、金融交易、证券、保险、租赁等细分领域从理论探索走向实践应用，如招商银行直连跨境支付等。

第二，传媒行业。区块链技术可以追溯新闻的根源，实现媒体信源认证，可以对信源进行评估、多节点内容进行验证，还能完整记录数字内容版权流转过程，对数字内容版权进行保护。

第三，食品安全领域。区块链技术可以精确追踪食品从农场到餐桌的全过程，提高了食品供应网络的透明度，使召回事件中追踪污染产品市场流向变得更容易。

另外，区块链技术还广泛应用于物流、电子商务、农业、能源、医疗健康、教育等领域，并在税收监管、科学决策、赝品鉴定、商品营销等方面有很好的应用。

区块链技术在综合减灾社区建设中应用的意义

在社区防灾减灾工作中，借助区块链技术优势，对社区的各类数据资源进行存储、管理，可提高数据质量、确保数据安全、实现数据共享，有助于打破社区的“信息孤岛”，重建社区信任体系，为社区防灾减灾多元主体的治理体系建设提供技术支撑。

（一）区块链在社区数据治理中的作用

从封闭数据库中把数据“解救”出来是区块链构建点对点的、去中心化的分布式数据系统的初衷，这也为解决当前社区数据治理的关键问题提供了可能。

1.提高数据质量

区块链技术可以有效解决传统互联网数据真实性不够、一致性不高、时效性不强等问题。

数据创建者可将数据写入“区块”中，这些被写入、广播、核实的防灾减灾活动数据，在区块链中的时间戳记录是不可逆的，也就是说，经被认定写入区块链的信息，将会永远储存在“区块”中，这样确保数据的真实性、完整性、稳定性。

2.确保数据安全

由于区块链是分布式存储的，数据一经写入即有多重备份。当数据创建者的数据被恶意攻击或故障时，其他相关方仍有完整的数据备份可供正常使用。

而且数据创建者将数据录入后，会在区块前面加盖时间戳，标识数据的时间顺序，并用私钥对数据进行加密存储。这样就增加了试图篡改、删除数据或者恶意攻击数据库等行为的难度，从而保证“上链”（加入到区块链网络）后的数据的安全性。

3.有助于实现数据共享

利用区块链点对点技术可以解决传统数据共享需要中介第三方的问题，实现全体网络终端共同拥有数据。利用区块链的分布式存储、智能合约和多方维护特点，可以实现数据共享，可对数据存储、使用追踪溯源。

（二）区块链有助于打破社区“信息孤岛”

社区数据无法统一管理、社区间数据无法共享、社区信息系统无法兼容等问题导致社区“信息孤岛”的产生。

如果在现有社区信息系统的基础上融合区块链技术，将各系统（部门）和各社区的原始数据或数据指纹上链流通，那么区块链的身份核验和共识权限设置可以更好地划分各系统（部门）与各社区工作人员的权利和责任，可以对海量的信息、数据进行归集、分层管理与共享，更好地发挥数据辅助社区治理决策的作用。同时，区块链技术还能提升社区防灾减灾活动参与者信息共联、共通、共享，使参与者的信息以及征信数据流动更加通畅，从而实现社区数据共建共享共融。

可见，区块链技术可为社区构建精准的防灾减灾治理模式提供科技支撑，为社区定向的综合防灾减灾服务提供决策支持。

（三）区块链有助于重构社区信任体系

可靠的信任关系是提高社区综合防灾减灾工作效率的先决条件，社区居民群众间相互信任程度是影响社区防灾减灾信息共享的关键因素。区块链首要功能就是解决信任体系问题，除了解决货币信任体系问题外，还能解决社会信用体系问题，当然也可以解决社区信任体系问题。

基于区块链技术构建的完全分布式信任体系，社区综合防灾减灾活动参与者可将防灾减灾工作信息写入区块中，并以区块链中特定的密码学标识——“时间戳”方式记录、保存这些信息的写入时间，当社区［信息社区服务中心（区块链）］完成信息创建后，社区综合防灾减灾活动的所有参与者就可以在各个链节上编辑完善自己写入记录的信息，这样可确保数据的真实、完整、稳定、可追溯。

在重构社区新的信用体系过程中，可以结合应用区块链的智能合约运行机制，对社区防灾减灾活动所有参与者的信用进行指标量化分级，以信用等级来衡量社区居民对社区防灾减灾实际活动的参与情况，并依据社区居民参与防灾减灾活动情况增设相应的奖励机制。可根据社区参与防灾减灾活动指标量化的结果，采用“信用+社区”方式向社区居民发行诚信积分卡、设立信用超市等，以类似诚信积分制的方式鼓励居民参与社区综合减灾防灾活动，提高社区治理工作效率和服务水平。

区块链技术在综合减灾社区建设中应用的情景分析

对区块链在社区防灾减灾工作的主要应用场景进行分析，为区块链在综合减灾社区应用落地提供思路。

（一）社区灾情预警监测的应用设想

社区是广大居民群众工作、生活的重要场所，是防灾减灾的前沿阵地。突发事件引发的不确定性、目的明确性、瞬间的聚众性、行为的破坏性、状态的失衡性，以及次生灾害关联性、交叉性、耦合性，为居民群众安居乐业、城市综合治理带来了巨大的考验和挑战。当前，社区信息化水平还不足以支撑多元（主体）参与社区防灾减灾治理工作，要实现多元治理就首先要解决端到端流程的诸多技术问题，而区块链的点对点的、去中心化的分布式数据系统为解决这些问题提供了可能。

基于此，根据社区综合防灾减灾工作实际，将区块链技术应用到智慧小区灾情监测预测系统，可以实现社区各类数据智能化处理、社区灾情知识图谱呈现、多模态人机交互的智能化监测预测，实现如下主要功能：

一是可以广泛收集社区各类灾情数据。二是可对社区潜在的风险点（如社区附近是否存在重大危险源），对时空域的变形、破坏信息和灾变诱发因素信息进行动态监测，并作出相应的预警处理，将防控关口尽可能往前移。三是可对采集的数据进行自下而上的数据回馈与分析，并有效跟踪灾情数据，改善社区突发事件处理流程的可见性。四是预留的接口可连接其他应急系统，如气象局或地震局的系统。

通过构建此类灾情预警监测平台可以提高社区与居民沟通的有效性，降低社区综合减灾成本，实现真正的、可衡量的节约，提高救灾和灾后恢复工作的效率。

例如，北京市海淀区智慧社区系统将区块链技术、语音与语义技术、深度自然语言理解、无线通信技术、传感器监测等技术深度融合，通过建立智慧社区综合防控平台将物联感知、数据融合、人工智能、运营服务等多种手段进行整合，并且还将智能门禁、人脸摄像机、车牌摄像机、物联感知设备等多种前端感知设备关联起来，实现了火灾预警和报警等多应用场景的智能化处理、自动语音报警功能，实现全方位、无死角、立体化社区治安，给居民带来了更安全、便捷的生活新方式。

（二）社区综合减灾物资调配的应用设想

应急救助物资是应对突发事件的重要支撑，重点物资的生产、采购、调配和供应环节快速准确响应至关重要，维持社区居民群众生活的日常物资供应也刻不容缓。

若将区块链技术应用于社区综合减灾物资调配中，凭借区块链分布式记账技术可以实现供应方与各社区点对点的通信，这样就能准确传达社区的真实物资需求，从而更有针对性地实现按需供应应急物资。

同理，若能基于区块链技术构建智能社区应急物资管理大数据平台，则可实现应急物资和设备精准投放、紧缺应急物资高效配置，实现社区突发事件快速自主响应，提高社区综合防灾减灾响应效率。

（三）社区防灾减灾教育的应用设想

社区教育是社区依照自身发展实际和社区居民需求，向该社区全体居民群众提供社区的教育、文化资源，它具有全民参与、公平开放、资源共享等特点。当前社区教育或多或少存在数字化学习平台利用率低、服务单一，社区教育学校资源质量参差不齐，社区教育受众群体范围小，长效评价记录机制缺失等问题。

区块链除了能为人们交易活动提供一个可见的分布式数据库外，还可以存储、显示诸如知识、经验等隐性知识，并充分发挥隐性知识潜在价值。因而，区块链技术为解决上述问题提供了可能。

若基于区块链技术构建智能社区教育平台，链接“去中心化中介机构”的主体与客体，可以利用优质的社会教育资源，扩大社区教育受众群体范围，最终可真正实现社区教育的全民参与、公平开放与资源共享。

若将区块链技术应用到社区防灾教育领域，不仅可以链接“去中心化中介机构”的主体与客体，即可以将有防灾减灾知识需求的社区居民与地震、消防、台风、雷电、暴雨、泥石流、疫情防护、交通安全、食品卫生、防溺水、防欺凌等知识进行精准匹配，实现点对点的知识传授，而且可以将这些防灾减灾知识进行确权存证，还可以对“上链”后的防灾减灾知识进行评价，这样可以激励知识拥有者根据居民需求和知识评价进行知识再创造和知识共享。