基于区块链技术的应急信息资源作用架构研究

2021-04-07江芸卢振波白茹莉方卉

新世纪图书馆 2021年2期

江芸卢振波白茹莉方卉

摘要区块链技术是目前信息技术领域研究的重点方向。区块链技术为应急举措提供了真实可靠的数据保障，可有效提升应急方案的协同效率，为各方参与主体提供便利。论文基于区块链技术特点，根据应急信息资源的需求，建立内部私有链、组织联盟链、社会公有链架构，分析异构区块结构对应急信息资源带来的好处与不足。根据本文研究内容，探讨了基于区块链技术的应急信息资源作用架构，丰富了现有区块链技术的应用研究。

关键词区块链突发事件应急信息资源协同

分类号 G250

DOI 10.16810/j.cnki.1672-514X.2021.02.010

Research on the Mechanism of Emergency Information Resource Based on Blockchain Technology

Jiang Yun， Lu Zhenbo， Bai Ruli， Fang Hui

Abstract Blockchain technology is the focus of current research in the field of information technology. Blockchain technology provides a true and reliable data guarantee for emergency response， which can effectively improve the synergy efficiency of the emergency plan and facilitate the participants. Based on the characteristics of blockchain technology， according to the needs of emergency information resources， this paper establishes internal private chain， organization alliance chain and social public chain architecture， and analyzes the advantages and disadvantages of heterogeneous block structure on emergency information resources. According to the research content of this paper， the emergency information resource function architecture based on blockchain technology is proposed， which enriches the application research of the existing blockchain technology.

Keywords Blockchain. Emergencies. Emergency information resources. Collaborative.

0 引言

在科学研究第四范式背景下，也就是说在数据密集型科学阶段，有序控制信息和情报的交流，在数据爆炸时代才能发挥出越来越重要的作用[1-2]。其中，应急信息资源由于不同于一般信息资源，受各种条件的限制，在资源作用配置过程中易出现情报渠道单一、基础设施薄弱、人员不足、财力不明确等“信息孤岛”问题，因此需要相关技术支撑，以解决目前应急信息资源交流不畅的问题。

突发事件的发生是前兆不足、小概率且具有一定破坏性的事件，需要采取应急的方案进行处理。从社会采取的一些应急方案来看，面对海量杂乱无章的信息，如何提取有价值的内容，通过各方响应和分析，为处置突发事件提供精准的具有参考价值的内容是目前应急决策迫切需要解决的问题，而解决这一问题的关键就在于加强相关技术的应用。基于目前对应急信息资源与信息技术方面的研究，以突发事件发生后所采取的应急决策效率为目标，构建基于区块链技术的应急信息资源作用架构，笔者认为可以改善应急方面的突发状况，解决应急突发事件发生时所面临的人力、物力、财力等相关问题，实现管理去中心化、信息安全可靠、资源分配合理的共享机制。

1 区块链技术应用研究现状

区块链技术作为一种分布式的去中心化的记账技术，它的工作原理是把系统中一段时间内的交互的数据分为一个区块，通过密码算法生成指纹并用于链接下个区块，所有参与节点共同认证系统记录的真实性[3]。每个区块由区块头与区块体两部分组成，区块头是用于鏈接上一个区块的信息，区块体记录一个区块中储存的信息的密钥阵列，通过验证才能获取该区块中的特定数据，区块之间按照时间顺序链接就形成了一个链条，也就是区块链[3]。区块链可以逐渐增加区块，同时也可以回溯该区块的交易记录，且每个节点记录的数据可以更新至网络，每个参与的节点都可以拷贝该完整的数据库，以构成去中心化的分布式数据，进而确保可靠性和安全性，也就是可以在没有第三方介入的情况下实现点对点、人对人的互动与交易[3]。

区块链的运作公开透明，自动化程度高。系统属于开源社区，可以吸引更多的组织来参与运作，网络协同化发展也更迅速。并且，区块链也注重隐私保护，节点之间信任度高，在大数据时代，能够更快更好地达成双方合作。因此，凭借区块链去中心化、数据保密、可追溯等特点，目前这一技术在我国发展迅速且引起广泛关注，并在医疗、金融、能源等领域得到应用，2019年10月24日，中央组织“区块链”现状与趋势的第十八次学习，会议表示区块链技术在新技术革新和产业发展中起着不可替代的作用，要将区块链作为核心技术推动产业自主创新发展。2020年，国家发改委首次把“区块链”明确列为国内目前最重要的发展方向——“新基建”的范畴内，全国各地都积极推出“区块链”相关政策，并在各行业积极进行推广应用研究。

有关学者对区块链与信息资源的研究进行过探讨。就医疗领域而言，胡卿汉等研究了区块链与医用紧急物资供应信息管理，为新冠疫情防疫物资的供应提供了有效建议;翟社平等针对区块链技术的特殊性，提出区块链在电子病历中的应用，以实现医疗数据间的安全共享;胡漠等探究了区块链与智慧养老的信息协同模式，分析了基于联盟链、私有链以及公有链架构下的养老信息网络模式等。在图情领域，李振东研究了区块链技术对图书馆数字版权的管理，进而助力图书馆新服务的优化;徐俐华等引入区块链联盟链的技术，构建了数字图书馆的信息资源共享模型，探讨了有效解决图书馆信息资源“信息孤岛”问题的方法[4]。关于财务信息方面，唐衍军等基于区块链“共识机制”“溯源机制”及“智能合约”功能，探讨了实现财务管理的透明化、合理化、安全化的策略措施;程平等探讨了区块链分布式账本、私有链技术以及智能合约等技术在财务报告中的应用，在改进财务报告信息质量的基础上，研究了为企业提供及时、准确、可靠的财务信息的技术策略;朱建明等基于区块链联盟链相关技术提出了一种新型的财务共享模式，将业务、资金和战略模块纳入联盟链，引入共识机制、智能合约、时间戳和数据保密等技术[5]，提升了据的安全性，为财务共享提出了新思路。

2 区块链与信息资源融合可行性条件

基于应急信息资源的多维度、多因素、多变性的特性，若应用区块链技术作为应急信息资源作用架构的技术支撑，可在突发事件的应急管理方面发挥开放性作用，能够较好地满足应急需求。但区块链在与信息资源融合方面，还需要得到政策环境、组织环境等因素的支撑[6]，因为区块链技术与信息资源的融合发展是由政策引导、组织支撑及技术保障构成，只有在这三者相辅相成作用下，才能最大限度地发挥区块链技术作用。

2.1 政策环境引导

现阶段，科学范式进入第四范式阶段，数据时代已然兴起，科技驱动从大数据、云计算、移动服务等层级向区块链层级转化，区块链技术成为价值互联网时代的标志性技术。美国、韩国、日本、德国等国关注区块链发展态势，制定了很多相关政策和规划。2016年12月，国务院发布“十三五”国家信息规划，提出将区块链技术作为战略性前沿技术。2019年10月，习近平总书记主持学习第十八次集体学习，强调将区块链作为核心技术推动自主创新发展，加强区块链技术的引导和规范，探索区块链发展的规律[7]。与此同时，部分地区发布区块链产业引领变革的相关举措等。国家支持建立适应区块链技术的安全保障体系，积极推动行业开发者、平台运营者落实区块链相关政策[8]，进而推动区块链技术融合发展，为区块链与信息资源的结合应用提供了有利的政策环境。

2.2 组织环境支撑

我国各地政府从人才、资金、场地、生产等方面提供优惠政策，以促进区块链产业的落地发展，广州、浙江、上海等地也相继建立区块链产业园。区块链技术的发展与多方组织环境积极融合，例如金融机构探索区块链技术与财务共享运用、食品安全机构建立区块链的食品安全可信供应链以及区块链模式下的电力交易等，可以说区块链技术的应用推广引起组织环境的全面响应，对其发展大部分都持认可支持的态度。政府出台政策、企业建立区块链产业链、社会和个人积极配合，区块链应用所具有的组织环境愈发得到社会认可，其优势明显，在很大程度上有利引导区块链与信息资源的融合发展。

2.3 技术环境保障

区块链技术是应急信息资源的技术保障，技术的核心价值是应急保障的基础。基于区块链技术，呈现以下三大特征。首先，去中心化。区块链中的数据存储在终端计算机设备中，并非保存于中心服务器[5]。传统的数据库是基于中心组织和机构而形成某种业务关联，而区块链是一个终端与另一个终端直接连接，该连接链条上的任何一个节点均可访问交易记录，也会及时更新交易信息，以达到去中心化的目的。其次，数据的可靠性高。区块链通过数据加密、时间戳等技术来形成数据代码，安全且可靠。区块链的节点都按照共同机制来维护，以验证链上的数据代码的真实性，如果链上的节点个别出现错误或造假情况，只要多数（超过一半以上）是正确的，整个链上的账本就不会受影响。链上每一个节点的数据须依赖其他节点的数据才能有效纳入整个区块链中[5]。因此，在数据密码和共识机制作用下，数据的安全性更有保障。最后，自动化程度高。区块链根据统一的算法或协议，使所有节点达到“信任”的全环境状态，进而自发地交换数据，节点之间不干预也不被打扰。区块链上有一种智能合约，是由可编程代码形成，是机器全自动化地执行相关程序条件，没有中介或人工操作。

3 基于区块链的应急信息资源作用架构

应急信息资源若基于区块链技术建立，可以保证应急资源时效性、安全性、隐私性等，在突发应急事件时，可以根据当前新冠疫情突发事件相关现状，总结相关信息资源概况，全面了解相关应急资源在第一时间的调配和需求，以确保突发事件在第一时间能得到最有效的资源保障。区块链有公有链、私有链和联盟链三种方式，根据信息资源的不同选择不同链。应急信息资源包括财务信息、物资信息、人员信息以及价值情报等，如图1所示。

图1 基于区块链的应急信息资源作用架构

3.1 区块链与应急信息资源公有链机制

基于区块链技术的应急信息资源共享方面，在公有链机制上，应急信息资源主要包括事件实时更新情报信息、相关物资、人资、财资等信息的调配概况。这类信息主要用于突发事件发生时，相关人员与公众能及时看到现状和政府采取的应对策略，进而可以集思广益，采集更多有利的方法控制事件的受险程度。公有链机制顾名思义是区块链中共有的链，各大组织机构及个人均可以上传相关数据信息，全社会共同参与应急相关决策，这在一定程度上使得应急信息资源透明公开化，以增进社会责任感，优化突发事件應急管理。公有链信息量相对来说较大，选择公有链数据需对其进行归类整理，以便对数据进行收集。公有链的节点也需要进行严格的筛选，以保证数据基本质量。因此，数据需求者在公有链上收集数据多而散，真而广，但信息的公开透明性最能体现，行事效率会提高。

3.2 区块链与应急信息资源联盟链机制

区块链与应急信息资源的联盟链机制是核心，联盟链是政府、企业和个人通过身份认证服务、共识服务以及数据库服务等功能组成的网络结构。在联盟链中，每个参与的机制需要遵循一定的规则，将真实有效的资源数据信息存储到数据库中，使资源需求者及其他组织能够快速高效得到相关资源。联盟链中的信息资源有密钥功能，想要得到整条链中的某条信息或者全部信息均需要解密密钥才能访问数据，保证了数据的真实性和价值性。

在联盟链中，应急资源相关信息提供者等同于联盟者，联盟者提供元数据信息内容就会产生一个节点，生成一个新区块，其余节点会验证和审计节点所产生的区块数据的正确性和合法性[9]。资源需求者会发送资源共享需求信息，联盟链会根据需求者提供的共享请求选择对应的服务接口。在整个联盟链中，应急信息资源的提供者均需遵循联盟链的规则，形成资源共享的网络结构。联盟链的节点是一整条相关联的结构，每个联盟链的节点是单一的个体同时也是一个链的整体，既需要保证数据的独特性，也需要和链上的数据保持关联性，因此在联盟链中，政府、企业及个人上传的信息内容是突发事件发生时的不同方面内容，一条链上的节点是可访问的应急信息数据，保证了数据的及时性和精准性，为应急决策奠定了基础。

3.3 区块链与应急信息资源私有链机制

区块链的应急信息资源私有链机制是私有的数据资源，政府、企业和个人可在特定时期创建一个链条进行相关运行和操作。在这个链条中，若只是解决内部问题即可采用私有链。私有链的使用一定程度上能够保障内部隐私和操作速度。私有链应急资源包括政府机构、企业等物资、财产在申请保密等情况下可采用私有链来进行内部共享。突发事件发生时，政府和相关机构需进行内部协商，内部决策的过程保密而迅速，内部资源的共享就需要通过私有链来支撑。如决策在私有链内部系统通过后，相关人员可将数据内容上传到公有链或联盟链，以确保应急决策的高效性。

基于区块链的应急信息资源作用架构在应急状态下，数据拥有者和数据需求者之间可通过区块链公有链、联盟链、私有链三条链结构完善应急信息资源的相关调配和应急决策。数据拥有者根据自身数据类型和数据价值度，选择在不同链上上传自身数据，属于主动上传数据。而数据需求者可发布自身数据需求，数据拥有者根据数据需求，选择有价值的高度关联的数据进行上传。数据需求者可根据不同链的数据特征发布数据请求，数据拥有者根据请求的合理性选择公布数据以满足需求。

根据区块链架构，应急信息资源在区块链技术支持下，根据应急信息资源的不同特征，在公有链、联盟链、私有链三条链上上传或下载不同数据。其中，三条链相辅相成，每条链上的节点根据需要可增加或删减，以确保信息的价值性。基于区块链的应急信息资源作用架构，在应急决策、资源调配过程中发挥作用将更为凸显，能为突发事件发生后的救助提供更有效率更有保障的服务。

4应急信息区块链模型架构的优势特点

与目前应急信息资源的共享模型相比，本研究基于区块链技术构建的应急信息资源共享模型在数据可靠性、安全性、可拓展性等方面都具有一定的优势。模型采用共识服务是用户整个过程的共享保障，且社会环境在共识机制下形成一种可信任的状态，有效提高了信息提供者和使用者的信任度。在区块链与应急信息资源模型中，数据的可靠性使得用户在很大程度上得到隐私保护和安全保障。

4.1 安全性高

区块链与应急信息资源的安全性体现在数据可溯源、数据完整性以及数据版权等方面。基于区块链技术的应急信息资源共享在一定程度上数据可进行多重备份，数据的上传、存储和下载等过程都需要进行严格的审核认证，以保证数据资源的真实性，同时，数据的加密处理和信息透明保证了数据的可信性。突发事件发生时，海量信息杂乱无章，如何获取有价值的精准的信息是问题所在。区块链加密方法源于AES加密算法，通过计算密文来衡量测试，保证了数据在区块链上求解难度是指数级的[10]，进一步验证了区块链是保证数据真实性的基本[11]，它在上传数据信息的过程中就经过了一层层严格的筛选，如果信息有误或存在较大争议，区块链会删除此类信息，保证了数据的真实性，也为应急决策或应急需求提供了准确的方向。突发事件的应急举措所获信息的真实性和可信性需要严格把控，可进一步保证数据信息效用价值的最大化。

4.2 操作性强

应急信息资源是突发事件发生时所需要的人员、物资和资金等资源信息的集中反映，是突发事件在第一时间得到有效控制的条件。区块链技术与应急信息资源的结合应用使得信息资源调配过程更加透明公开化，人员的调配、物资的运输、资金的流动在大环境监督下形成的网络结构，将使信息资源交换的数据信息在区块链中能够快速高效的存储和溯源，保证了应急信息资源的操作性[12]。有研究表明区块链技术与加密技术结合，可以将医院、患者以及第三方的数据在区块链网络中达到完全信任，直接进行数据授权分发和安全传输，应用操作性极强[13]。突发事件发生后物资、人员和资金的调配是救助服务、抗击救灾的重中之重，区块链技术的操作性满足了应急资源的快速调配，而且公开透明性也满足了资源信息动态实时跟踪，可让各项资源调配确切落实执行。

4.3 运作成本低

基于区块链技术的应急信息资源运作成本低。应急信息资源是一种数据共享模式，用户身份认证、数据检验和信息获取过程均不依赖第三方，节约了资源拥有者和资源需求者的时间，进而压缩了应急信息资源的运作成本，如基于区块链技术应用的澜湄区跨物流运作，有效解决总体成本，且安全性好、效率高[14]。在突发事件中，运作效率的重要性不言而喻，区块链技术提供的计算方式和数据存儲、获取途径能够有效提高应急速率，减少不必要的损失。应急信息资源调配过程、调配路径、调配需求根据不同计算方式可精准算出相应的资源需求，做到精准调配，减少不必要的运输成本以及人力成本。区块链技术支撑的应急决策运作成本更低，应急决策效率更高。

5 结语

区块链技术下的应急信息资源作用机制是在突发事件发生时，对资源在同一网络下展开调配的有效控制管理。政府、企业和个人可通过联盟链建立应急机制，资源的需求者和拥有者在第一时间能面对面的有效对接，保证了资源的及时落实。相关企业和政府建立私有链机制，可对救灾应援情况开展积极的情报响应，合理调整内部布局，最大限度满足需求地、需求者需求。社会各方组织可以在公有链机制下开展协同合作，上传最有效的价值信息，开展智慧应援服务。因此，在区块链机制下，不仅能提升对突发事件的应急响应速度，而且可在网络信任机制下突破数据提供者与需求者间的壁垒，解决数据不实等问题，实现应急各组织和部门间的互通互联，最大程度地促进应急信息资源的共享共用。

现阶段，我国面临重大突发公众事件的现状，先有疫情影响，后有水灾防汛和地震等事件发生。突发事件发生时，需要对应急资源展开紧急调配，以使救灾的有效价值最大化。目前，有研究应用区块链技术设计应急一体化应战机制[15]，根据仿真系统模拟场景，结果证明基于区块链的应急应战系统是可行的，有效验证了区块链技术应用在应急领域的合理性。此外，中国雄安公司和趣链科技公司联合发起与区块链结合的慈善捐赠平台，平台接受捐赠流程跟踪，实现实时监督等功能[16]。且在“新冠”疫情期间，基于区块链技术的平台不断涌现，包括监控平台、物资配置平台以及西安交通大学的新冠风险筛选系统和南京审计大学的疫情区块链系统等，也有很多企业探索区块链与公益事业的合作模式。随着区块链技术的不断进步，区块链应用于应急领域已然是大势所趋。

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