中国区块链技术在产品追溯领域的应用研究图景——基于 CiteSpace 知识图谱分析

闫 寒， 杨舒惠， 张 彪

(昆明理工大学 管理与经济学院，质量发展研究院， 昆明 650093)

产品质量一直是社会关注的热点，而溯源则是产品质量与安全管理的重要手段。由于传统溯源面临的技术瓶颈、信息孤岛和信任危机等困局，产品追溯未能从根本上解决中国产品质量的安全管理问题。然而，区块链技术出现以来，其去中心化、可追溯性及不可篡改等特性极大地推动了产品溯源的发展，一定程度上较好地解决了传统追溯行业中存在的缺陷和弊端。

随着人们对区块链技术的进一步了解，区块链技术在食品、药品、农产品等领域的应用研究也出现了丰富的研究成果。本研究采用定量和定性相结合的方法，对2016—2020年区块链研究与发展集中的这一阶段进行了全面梳理，绘制出研究图景，为推动区块链国家战略的进一步发展提供历史经验和发展基础。

1 研究数据与方法

1.1 研究数据

期刊论文的时效性强，相比之下更能准确地反映某一研究领域的发展和变化。中国学术期刊数据库(CAJD)是世界上最大的连续、动态更新的中国学术期刊全文数据库，内容覆盖自然科学、社会科学、工程技术、农业、哲学、医学等各个领域，收录了国内学术界的绝大部分期刊，对该数据库进行分析，能够在很大程度上保障本次研究的权威性。

本研究旨在探析区块链技术在产品追溯领域的研究图景。为提高检索文献的准确性，在CAJD中，以“SU=(‘追溯’+‘溯源’)和SU=‘区块链’”为条件，时间跨度为CAJD建库至2020年6月10日，通过专业检索得到中文文献记录282条。经过人工筛选，去除会议、新闻稿件、重复发表和与主题无关的文献，最终得到226篇研究文献，发表时间为2016—2020年，体现了这一阶段为区块链技术及其应用研究的高峰期。

1.2 研究方法

Citespace分析方法是陈超美教授基于Java程序语言开发的科学文献分析与知识图谱可视化技术，通过对科学文献题录数据 (特别是引文数据和关键词数据)的分析和处理，以图谱展现科学发展的演化趋势和科学发展的前沿领域[1]。

本研究旨在通过文献计量的方法和可视化技术从多个维度对区块链技术在产品溯源领域的相关研究进行扫描，从而立体化地呈现相关研究的现状。为此，选择CiteSpace 5.6.R3软件及Excel对采集到的数据进行可视化处理并绘制出相关的知识图谱。

2 研究维度与内容

借助CiteSpace 5.6.R3可视化分析工具及Excel，从年发文量、作者、机构、期刊和主题等5个方面，探测中国区块链技术在产品溯源领域应用研究的投入力量、热点和趋势，以期尽可能全面展示此类研究的图景。

2.1 年度发文量

图1展示了2016—2020年国内文献的年发文量及作者数量。由图1可见，区块链技术在溯源领域的相关研究发展分为3个阶段。区块链技术于2008年走进人们的视野，最初的主要应用在于虚拟数字货币领域。这个阶段对区块链技术的研究主要集中在区块链的概念、特点、去中心化等基础研究，即1.0阶段。而区块链技术在溯源领域的相关研究则一片空白。

图1 年度发文量及作者数量

从2016年开始，区块链技术的研究热点逐渐转向区块链2.0阶段，即区块链技术在互联网金融领域的应用，包括票据市场、智能合约等[2]，区块链的应用研究仍未大规模涉及产品质量追溯。因此，在2016—2017年两年，区块链技术关于产品追溯的相关文献只有6篇。

2017年10月，随着党的十九大报告中确立“质量第一”和“质量强国”战略，以及中国对社会主要矛盾的重新认定等变化，学者们的目光逐渐转向区块链3.0阶段，即区块链技术在金融领域之外，如产品追溯、社会公证、智能化等领域的应用研究。因此，从2017年至今，相关研究文献量进入飞速增长阶段：从2017年4篇上升到2019年98篇，截至2020年上半年就达到了69篇。可以预计，2020年将是区块链技术在产品追溯领域应用研究持续增长的一年。

2.2 作者研究

作者之间的合作是科研合作关系中非常重要的一种类型，它体现了科研活动中最重要的人与人之间的关系[3]。对发文作者的定量分析，可以在探测某一研究主题的核心作者的同时，进一步研判研究共同体的研究状况[4]。根据CiteSpace 5.6.R3软件可视化，获得了区块链技术在产品追溯领域研究作者的合作网络图景(局部)(图2)，以及达到发文频次大于两篇的作者信息(表1)。

图2 作者合作网络(局部)

序号作者发文量首发年份序号作者发文量首发年份1温川飙7201713钱建平220192施明毅6201714沈政启220193赵姝婷5201715宋彪220184丁庆洋3201716王晓春220185余伟3201917王莹220186朱建明3201718吴文斌220197古锐2202019谢思宇220198贾建华2201820杨威220189李琦2201921杨毅2201910李秦伟2201822叶春明2202011李旭东2201823张帆2201912刘崇玉22019

由图1、图2和表1可得，自2016年以来，区块链技术在产品追溯领域应用研究的作者数量正在稳步上升。但是，研究群体较为分散，且没有形成相对稳定的科研合作群体。其中发文量前三的作者是以成都中医药大学的温川飙为首的作者群体，群体内其他成员还包括刘崇玉等。他们致力于研究区块链技术在中药材溯源领域的应用，先后分析了中药溯源体系中信任问题及信息孤岛等产生的原因，并且设计研发了基于区块链与NB-IOT物联网的中药材流通质量追溯系统[5-7]。

此外，除了该研究团体外，具有合作关系的作者还有陈勇、姜国标、徐超等，但其合作发文数量只有一篇，因此不能被称为合作群体。另外，围绕区块链技术在产品追溯领域应用的主要研究者还有温川飙、施明毅、赵姝婷、丁庆洋、余伟、朱建明等，这些作者的发文量均在3篇及以上。而其他发文量较少的作者更是缺乏彼此间的合作，整体而言作者都比较分散，这种现象不利于知识信息的交流共享，且会对区块链技术研究工作的进展造成阻碍，作者的科研合作群体有待形成。

孙志国、吕芙蓉等在2016年首次提出将区块链技术与食品、农产品的质量追溯体系结合起来的创新思路[8-9]，但在其后的三年中并未对其进行后续的深入研究。

由此可见，区块链技术在产品追溯领域应用的研究处在发展的初步阶段，规模较小，深度不够，学者之间合作并不密切，且专注研究的学者较少。但随着中国对于产品质量问题持续的重视程度，学者之间的合作也会逐步加深。

2.3 机构研究

通过机构合作情况的分析，可以探测某一研究主题的主要研究力量布局[4]。CiteSpace 5.6.R3绘制研究机构合作图谱见图3，发文量前十的机构见表2。

图3 发文机构合作网络

表2 发文量前十的机构

由图3和表2可知，发表区块链技术在产品追溯领域应用研究较多的机构分别为成都中医药大学、贵州大学、安徽财经大学、湖南工业大学、华中农业大学等。

而在排名前十的机构中，除了中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，其余全部为高校，而在226篇数据文献中，第一作者所在机构为高校的文献量达到164篇，其余文献的研究机构范围较广，有企业、事业单位、国家级研究中心等。研究对象包括食品、农产品、烟草、疫苗[10]、药品甚至人类遗传资源样本[11]、钢铁[12]等的溯源体系，十分复杂。发表文章的主力机构为各类高校，但各个机构之间无联系，缺乏合作关系，这一点与前文中表述的国内学者之间缺乏合作、尚未形成大型研究团队一致。

2.4 期刊分析

对文献的分布期刊进行研究可以探测期刊与某研究主题之间的关联性。通过Excel对区块链技术在追溯领域应用研究的文献来源进行统计，得出2016—2020年间载文量≥3篇的期刊分布见表3。

从表3中可以看出，载文量最大的期刊为《电脑知识与技术》，载文量前三的期刊还有《信息系统工程》和《物流工程与管理》。在前20的期刊中，有12种期刊都是与计算机及信息技术相关，说明在过去五年内，有关区块链技术在溯源领域的研究主要分布在计算机及信息学科，这一发现也与前文中的一个重要研究主题，区块链技术在追溯领域应用的技术改进相一致。

2.5 主题研究

关键词是对文章研究内容和核心观点的概括和提炼，对关键词进行分析能够探析某一领域的研究主题、热点及研究趋势。通过CiteSpace 5.6.R3软件绘制关键词共现图谱见图4，其中关键词之间的连线表示二者的共现关系，连线的粗细表示二者共现次数的多少。

从图中可以发现，区块链技术在追溯领域的应用研究主要围绕区块链、溯源、智能合约等形成了集中的论域，但是突现关键词只有“溯源系统”一词。

进一步，通过citespace 5.6.R3软件导出贡献频次前25的关键词及其中心度，结果见表4。研究发现，区块链技术在追溯领域的研究中关键词的出现频次与其中心度基本正相关，溯源系统一词的中心度较高，进一步说明，除溯源系统之外，目前尚未形成明显的研究热点。

除了“区块链”“区块链技术”“追溯”“溯源”等指向性词语外，中心度较高的关键词还有“物联网”“智能合约”“食品安全”“农产品”“大数据”等，在关键词分析的基础上进一步研读相关文献，总结梳理区块链技术在产品追溯领域应用研究主要集中在技术和应用个方面：一是区块链技术在产品追溯领域应用的技术改进，二是区块链技术对于不同产品追溯的应用。具体如下：

2.5.1 主题1：区块链技术在追溯领域应用的技术改进

区块链技术的改进是研究的主题之一。原始的区块链技术多应用于“比特币”的“挖矿”及交易等过程中，而对于信息数据存储负载过大、信息繁杂、查询效率低下、网络性能低的产品追溯，区块链技术本身或多或少面临着挑战。

那么，针对如何改进区块链技术，使之能够更好地服务于产品追溯，研究者先后进行了不同的技术改进。

有研究者将区块链技术核心共识机制股份授权证明机制(DPoS)进行了改进并使之与PBFT结合，提出了一种新的授权信誉拜占庭容错共识机制(DCBFT)[13]，有的研究者提出了基于ERC721区块链技术的去中心化供应链交易体系[14]。

将区块链技术与其他相关技术结合方面，研究者将两种或多种相关技术结合起来共同用于产品追溯体系的建设，如区块链技术与物联网相结合以解决物联网技术在信息交互过程中的信息泄露、恶意篡改等问题[15]，从而使产品追溯既有数据保障，也有安全保障；再如，将区块链与RFID无线射频技术结合，打造高安全、防复制、防篡改的产品追溯方案[16]；还有的研究者将语义网和区块链技术结合起来，用于构建农产品质量追溯体系的可行性进行了分析[17]。

总体而言，无论将区块链技术本身进行算法改进还是将区块链技术与其他相关技术结合起来，其目的都是充分发挥区块链技术数据不可篡改和可追溯性的优势，使之最大限度地符合产品质量追溯的技术需求，从而为质量追溯体系的建设提供技术基础。然而，对于数据源头上传至区块链的数据的真实性，目前仍无法保证。

2.5.2 主题2：区块链技术对不同产品追溯的应用

区块链技术在追溯领域研究的另一大主题是对于不同产品追溯的应用设想，其研究主题主要包含了农产品、食品、医药等3个领域。

1)农产品追溯领域。统计发现，在检索到的226篇文献中，关于农产品质量追溯体系设计或构建的文献有43篇，占本研究文献总数的19.03%，说明农产品的质量追溯体系的研究占有重要地位。具体来看：

针对农产品质量追溯，RFID和二维码技术已经较为成熟，区块链技术可从数据安全以及新商业模式两方面切入[18]。如将农产品生产、流通和监管全过程的所有数据上链，解决“三农一标”优质农产品高质不高价的问题[19]，将阳澄湖大闸蟹相关数据记录上链，以解决其防伪戒指不防伪，销售渠道及物流信息被篡改等问题，从而使阳澄湖大闸蟹的标签只出现在真正的阳澄湖大闸蟹上[20]；再如运用区块链技术建立畜产品的电子养殖档案，并记录从养殖、屠宰、物流，到销售的各基本环节中所产生的数据，引入监管部门，从而系统有效地实现去中心化[21]。

此外，研究者主要以茶叶、果蔬等各类产品为例，对质量追溯体系进行设计和构建。有的研究者结合区块链技术及物联网技术，针对凤凰单丛茶原有质量追溯体系进行了完善[22]；有的研究者基于区块链技术提出了一种农产品柔性可信溯源系统，并以生姜为例验证了该系统的灵活适用性[23]；还有研究者通过融合二维码扫描技术、无线传感、数据库等技术，基于以太坊设计了一个农产品追溯系统并形成了融合农户、电商和消费者的农产品质量追溯平台“哪儿来”[24]。

2)食品质量追溯领域。从食品角度来看，统计发现，关于食品质量追溯体系建设的文献数量为27篇，占本研究总文献数的11.95%，说明食品亦是区块链技术应用于产品追溯研究的重要领域。

食品领域的研究对象较为广泛，有研究者将区块链技术和RFID技术及物联网技术相结合，提出并实现了一种酒类防伪溯源的方案，以期建设一个全新的酒产品诚信体系[16]；有的研究者对生鲜食品原有追溯体系进行信息链流程再造，提出了一种新的生鲜食品移动追溯框架体系[25]；还有研究者将区块链技术应用于食用菌的质量安全追溯体系建设，给出了该体系的重要框架和业务流程，针对性地解决了原有追溯体系中的缺陷和弊端[26]。

此外，还有研究者认为现存的食品追溯体系具有中心依赖性，人为篡改可能性大，监管力度不够等缺陷，将区块链技术引入食品追溯体系中能够高效率低成本地解决信息孤岛和信任危机等问题[27]。如将区块链及物联网技术应用于贝因美奶粉的追溯体系建设，以期实现一物一码，尽量从数据源头降低人工对于数据的影响，使信任问题得到很好的解决[28]。

3)医药追溯领域。医药追溯相关研究文献数量为21篇，占本研究文献总数的9.29%，说明在区块链技术应用于追溯领域的研究中，医药溯源依然占有一席之地。

近年的疫苗事件将医药安全问题推至风口浪尖，随着互联网药房的兴起，进口药品数量增多，医药行业的暴利诱惑让很多不法分子难以抵挡，纷纷制假售假，进而大大增加了医药溯源的难度。将区块链技术应用于药品供应链的各个节点，环环相扣，从生产商到消费者均实现可追踪，可溯源，从而增加整个行业的信息透明度，有效控制药品造假犯罪的发生[10,29]。

有的研究者将Hyperledger Fabric框架引入区块链领域进行药品溯源系统的构建[30]；有的研究者基于软件工程的思想，通过结合区块链技术，使得一种以人员和药品的信息管理为主要功能结构的药品追溯体系得以构建[31]；还有研究者选择将区块链技术加入药品流通的全过程，构建出一种结合RFID技术的药品溯源体系[32]。

总体而言，区块链技术在产品追溯体系构建中的应用多基于原有质量追溯体系基础的创新或改进，且多存在于理论层面。目前，对于区块链技术应用于质量追溯体系的相关研究还属于早期阶段，要真正意义上使追溯体系完全落地并发挥其实际作用，还需要克服多方困难，并在现有成果的基础上进行更深层次的研究。

3 研究结论与讨论

2016—2020年对于区块链技术在产品追溯领域应用研究的成果，本研究结合文献计量学进行了全面回顾，在力求客观呈现区块链技术在产品追溯领域应用研究的图景的同时，重点总结了研究成果的不足，为进一步深化基础研究，以及应用研究打下了基础。据此，区块链技术在产品追溯领域应用研究的“继续深化”可以参考以下发展方向：

1)增强核心研究力量，激发学术共同体的研究使命。中国区块链技术在产品追溯领域的应用研究中，作者、研究机构分散，彼此之间缺乏合作，这与区块链技术在产品追溯领域应用研究的深化及发展诉求形成了反差。可通过设立各级联合课题基金，提高研究热情、培养核心研究团队，增强研究能力、鼓励各方力量参与等路径对研究共同体进行培育创造，激发他们的研究使命，以增强区块链技术在产品追溯领域应用研究的创造力和凝集力。

2)拓展多元应用场景，推动区块链技术在产品追溯领域的研究路向。不同行业的产品追溯的需求各有不同。例如农产品质量追溯体系中，农产品供应链上游农户的信誉及可信任程度不如下游大中型企业，其上链数据可信度存疑、农产品生产种植过程中的各项条件没有统一的标准，数字化过程较为艰难、农户对于采用区块链技术的理解和接受程度也不尽相同。然而，这对区块链技术在农产品质量追溯领域应用的推进却至关重要。食品、医药领域同样如此。

因此，研究者的目光不能局限在单个行业产品质量追溯中，而应当加强多元趋势和应用场景，各行业内相互借鉴，取长补短。例如崭露头角的新闻、钢铁、化工污水、高档奢侈品行业，各类产品的相互促进可推动区块链技术在产品质量追溯领域的发展。

3)基础与应用研究相结合，不断调整研究重心。区块链技术应用于产品追溯领域的最终目的是减少质量安全问题，提升产品质量。研究发现，区块链技术在产品质量追溯领域的应用并未得到充分重视。区块链技术应用于产品质量追溯已有五六年，但是，区块链技术在产品质量追溯过程中的认知还处于初级阶段。基础研究与应用研究的共同发展，才能不断推动区块链技术在产品追溯上的发展。