簡述俄羅斯數字化技術發展之一：區塊鏈系統

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【導讀】區塊鏈是一種多方共同維護，使用密碼學保護傳輸和訪問安全，能夠實現數據一致存儲，難以篡改、防止抵賴的記賬技術，也是一種在競爭狀態下的分布式數據庫。區塊鏈有著廣闊的應用前景，各國都在積極布局。俄羅斯就發布了包括區塊鏈在內的數字經濟的發展規劃和路線圖，本文將刊登由中國航空工業發展研究中心的俄羅斯航空工業問題專家張慧女士對俄羅斯區塊鏈技術路線圖的介紹，供各位讀者借鑒。為了使讀者更好的了解區款鏈，尤其是其與航空的結合點，在正文開始前我們先介紹一些區塊鏈的背景信息：

區塊鏈應用前景廣闊

根據業內的研究，區塊鏈技術的應用場景符合多方主體、主體之間并不互信、主體間業務強相關三大特點。而這樣的應用場景在許多行業中存在，因此區塊鏈技術被認為在金融領域、物聯網和物流領域、公共服務領域、數字版權領域、保險領域、裝備制造領域等都具有非常廣闊的應用前景。10月25日，中央政治局對區塊鏈進行了集體學習，提出要將區塊鏈作為核心技術自主創新的重要突破口，將區塊鏈與人工智能、量子信息、移動通信、物聯網一道列為新一代信息技術代表。

航空中已有應用

實際上，區塊鏈已經逐漸滲透到航空領域，給航空運輸、航空物流等帶來安全、效率、乘客體驗等的大幅度提升。

在航空運輸方面，2016年5月，Loyyal（一個基于區塊鏈和智能合約技術的通用忠誠度獎勵平臺）和迪拜未來基金會、迪拜航空公司進行合作推出“迪拜積分”，乘客乘坐航班獲取積分并用積分購物；2017年8月 ，Aeron航空區款連項目（一個基于區塊鏈的飛行日志及飛行器維修數據平臺）向公眾發布；2017年11月，SITA實驗室發布了FlightChain，基于以太坊和智能合約，協調有關航班延誤的沖突信息并及時通信；2017年12月，波音公司表示正在研究區塊鏈如何幫助保護飛行中的GPS接收數據；2018年3月，TrustaBit為航空公司提供服務，幫助客戶獲得取消或延遲航班的賠償，這是通過在區塊鏈上使用智能合約來實現的，以便在航班中斷時自動向乘客發放優惠券；2018年6月，布魯塞爾機場BRUCloud宣布推出首個采用區塊鏈技術的應用——一個利用區塊鏈的開放式數據共享平臺；2018年7月24日，德國漢莎子公司漢莎航空工業解決方案發起了航空區塊鏈（BC4A）計劃，旨在集合區塊鏈技術的潛在應用并為區塊鏈技術應用創建行業標準。2018年10月，IATA（國際航協）發布了第一部航空區塊鏈白皮書。從上述行動可以看到全球的航空公司都在積極的布局區塊鏈領域，進行探索。

在航空物流方面，已有公司嘗試將區款鏈技術與3D打印進行結合，優化飛機零部件供應。目前，3D打印是一種非常及時高效的零件生產方式，但在航空公司看來，將其真正的用于維修中的備件生產，還面臨一定的困難，如不具備原始設計數據文件，3D打印設備等。新加坡技術工程公司、新西蘭航空和穆格公司合作開展了一項研究工作，驗證通過區塊鏈技術提高3D打印零件的售后服務效率和知識產權安全性。驗證試驗的場景設定為新西蘭航空的一架飛往洛杉磯的波音777客機上的一個顯示器背部塑料緩沖器在起飛后不久損壞。新加坡技術工程公司將緩沖器的設計數據文件發送給提前部署在洛杉磯國際機場的穆格公司的一臺3D打印機，當飛機降落洛杉磯時，緩沖器備件已經打印完畢，隨即被更換。整個過程中的通信數據、數字指令、設計數據等都被記錄在穆格公司的基于區塊鏈的分布式交易平臺Veripart（由微軟Azure云提供技術支持）。平臺確保了新加坡技術工程公司以可控的方式發送自有知識產權設計文件，同時穆格的打印機根據授權只能為新西蘭航空打印那一個特定零件。

俄羅斯高度重視，航空領域已有實踐

區塊鏈技術以其巨大的應用前景獲得了世界各國的廣泛關注。在全球對區塊鏈和數字貨幣的瘋狂追逐中，俄羅斯正試圖把控住方向盤，搶占先機。這個全球占地疆域最大的國家，曾經在經濟上吃過虧，新的機遇躺在眼前，這次，他們絕不愿意錯過。俄羅斯2018正式實施的《聯邦數字經濟規劃》中就將“區塊鏈技術”視為九大端到端數字技術之首，足以看出其對區塊鏈的重視。

在航空領域，俄羅斯最大的航空公司S7已經和阿爾法銀行進行合作，實現了清結算系統，大大提高了結算的效率。傳統的清算流程中，很多出票的代理公司需要進行資金質押才能獲得票號，通過航空開賬和結算計劃（BSP）等相關平臺進行清結算，可能需要T+1的時間進行批量的匯總，然后再計算進行退款，有一個比較長的結算時間。S7與阿爾法銀行合作推出了一個區塊鏈票務平臺。該私有鏈使用以太坊協議建造，使用智能合約在締約各方之間交換數據，最終實現將航空公司與銷售機票的代理商之間的結算時間從14天縮短到23秒。

以下進入張慧女士的正文介紹：

大約兩周以前，也就是11月14日，俄羅斯總統普京提議金磚國家了解俄羅斯數字技術的情況，并表示愿意交流經驗。那么，俄羅斯當前的數字技術發展集中在哪些領域，又有哪些發展重點和支持措施呢？從本文開始的一系列文章將帶領大家先睹為快。

俄羅斯從2018年開始正式實施《聯邦數字經濟規劃》，數字化技術隨之在各行業掀起發展熱潮。“數字化技術”國家計劃是《聯邦數字經濟規劃》的進一步落實，在計劃框架下包含了區塊鏈系統、量子技術、新制造技術、神經技術與人工智能、機器人和傳感器組件、無線技術、虛擬和增強現實技術、大數據、工業物聯網等九大“端到端”數字化技術領域，其中前七大領域的2019-2024年技術路線圖已于2019年10月公布。

路線圖是“數字化技術”國家計劃的關鍵文件，是反映俄羅斯技術發展重點和前景的戰略工具，對現有技術儲備以及每種技術或子技術的優缺點進行了分析，對2024年前社會進步、經濟發展和技術領先地位進行了評估，確定了發展目標、任務和激勵措施，旨在保障俄在數字化領域的全球競爭力和技術獨立性。本文將對區塊鏈的發展路線進行簡析。

一、路線圖概述

區塊鏈系統技術是一種創建數據庫的新方法，主要特征是沒有單個控制中心，每個節點獨立于其他節點編譯和更新注冊表。與分布式數據庫不同，區塊鏈系統的每一個參與者都存儲整個修改歷史記錄，并使用共識算法驗證對系統所做的任何更改，該算法從數學角度保證了在可靠節點比例確定的情況下無法偽造數據，任何一個參與者都不能在其他參與者不知情的情況下修改系統數據。因此，區塊鏈系統中的數據是可信的，所有更改都是透明的。俄羅斯在區塊鏈系統路線圖中確定了三個子技術領域，表1中給出了各子技術領域的關鍵特征和當前技術成熟度等級（TRL）。

1）數據組織和同步技術：確定、組織和完善分布式數據庫各個部分和元素之間的關系，確保其一致性并使其匹配的一組方法和工具；可以幫助創建區塊鏈系統的基礎架構，確定節點交互和數據交換規則；

2）數據完整性和一致性保障技術（共識技術）：根據預定規則將分散網絡中的現有數據匹配到統一內部邏輯和結構中，確保分散網絡各個節點之間數據同步和協調的方法和工具；關鍵在于通過算法確保在指定時刻建立的基礎架構中網絡參與者數據的不變性和同一性；

3）分散式應用程序及智能合約創建和執行技術：創建可確保分布式系統中無限量參與者之間交互的應用程序，開發、維護和執行合約執行過程中自動化軟件算法的一組方法和工具；分散式應用程序邏輯透明且開放，可確保區塊鏈系統框架內指定功能的安全執行。該技術提供了使用區塊鏈系統的可能性，結構中包括創建和執行智能合約、確保分散式應用程序和算法及腳本執行機制的工具和接口。

表1 區塊鏈子技術領域關鍵特征

區塊鏈技術的發展對俄羅斯金融、網絡、醫療等社會和經濟領域都有推動作用，與其他“端對端”數字技術具有協同效應，例如在“神經技術和人工智能”中區塊鏈系統可用于“數據處理和利用”和“數據富集”子技術的數據存儲和交換；區塊鏈系統還可用在“新制造技術”方面，進行“工業互聯網平臺”子技術的事務管理和數據處理。當然，區塊鏈技術的發展也具有一定的風險和局限性，主要來自立法和行政、技術和基礎設施、經濟、社會、科學和人才等方面。

二、目標和指標

為使區塊鏈系統各子技術領域關鍵特征數據達到世界領先水平，俄羅斯在技術路線圖中給出了2019-2024年的具體發展目標和指標。

1．數據組織和同步技術

發展目標為：

• 確保俄羅斯在數據組織和同步創新方法發展方面的領導地位；

• 開發國有免費的數據組織和同步方法（例如Swirlds Corporation開發的HashGraph，Radix開發的Tempo）；

技術和市場指標為：

表2 數據組織和同步技術發展技術指標

表3 數據組織和同步技術發展市場指標

2．數據完整性和一致性保障技術（共識技術）

發展目標為：

• 完善區塊鏈系統中使用的本國密碼數據庫；

• 創建可保證數據完整性和一致性，以及區塊鏈系統最大程度保護和可靠性的數學算法；

技術和市場指標為：

表4 共識技術發展技術指標

表5共識技術發展市場指標

3．分散式應用程序及智能合約創建和執行技術：

發展目標為：

• 創建一個包含分散式應用程序和行業解決方案的完整數據庫，準備在綜合業務流程中實施；

• 通過使用智能合約、基于區塊鏈系統的行業解決方案和分散式應用程序使自動化業務流程數量最大化。

技術和市場指標為：

表6分散式應用程序及智能合約創建和執行技術發展技術指標

表7 分散式應用程序及智能合約創建和執行技術發展市場指標

俄羅斯主要經濟行業采用包含區塊鏈系統的解決方案必須滿足有關吞吐量等級、網絡參與者安全性和分散性、以及具備智能合約創建和審核工具方面的市場期望。因此，針對全部區塊鏈系統技術還提出了一些共性指標。

表8 技術發展到目標狀態的共性指標

三、關鍵任務

為了實現上述目標指標，路線圖中圍繞子技術領域發展、開發可擴展區塊鏈系統功能的工具和行業推廣應用等方面制定了關鍵任務。

1. 發展數據組織和同步技術

該技術確定了分布式數據庫各部分和元素之間的互聯組織級別，確保它們的一致性，關鍵任務為：

• 縮短確認區塊所需的平均時間；

• 降低對全節點計算能力的要求；

• 減少全節點的部署時間；

• 增加外部數據訪問和互操作性標準化協議的數量。

2．數據完整性和一致性保障技術（共識技術）

該技術確定了數據的完整性和一致性，以及區塊鏈系統的抗攻擊能力和可靠性，關鍵任務為：

• 降低區塊鏈系統吞吐量對全節點數量和地理分布的敏感度；

• 提高區塊鏈系統計算能力和資源分配的分散程度；

• 提升吞吐量；

• 提高系統在防止網絡資源/計算能力被截獲方面的網絡安全性。

3. 發展分散式應用程序及智能合約的創建和執行

該技術確定了分布式網絡中連接無限量參與者可能性、以及合約執行過程數字化的可能性，關鍵任務為：

• 縮短系統集成到業務流程所需時間；

• 縮短智能合約平均審核期；

• 增加區塊鏈系統支持的編程語言數量。

4. 開發可擴展區塊鏈系統功能的工具

開發工具將極大提升區塊鏈系統子技術的應用潛力，關鍵任務為：

• 創建自然語言智能合約開發工具；

• 創建并標準化預言機（區塊鏈系統訪問外部數據以滿足智能合約條款的工具）；

• 創建智能合約自動審核工具；

• 創建智能合約及分散式應用程序開發工具；

• 創建互操作工具；

• 在智能手機和IoT設備等低功耗系統上創建節點部署工具。

5. 在行業中推廣區塊鏈系統方案

在以下主要行業中確定本國區塊鏈平臺的發展水平和擴展潛力：

• 金融和保險活動；

• 運輸和儲存；

• 公共管理；

• 衛生保健領域活動；

• 制造產業。

  
  

路線圖中制定了旨在實現以上目標指標和關鍵任務的一套措施，并以行動計劃的形式給出了支持措施和執行方。圖2中列出了實現子技術領域關鍵任務的行動計劃，包括任務的支持措施和持續時間。

■表示推薦的支持措施。1：資助小企業；2：支持工業解決方案的開發及推行；3：支持一流公司；4：支持卓越研究中心活動計劃

●表示支持措施的執行方。1：創新促進基金；2：俄羅斯工業與貿易部；3：俄羅斯風險投資公司

在此應當注意，由于數據組織和同步技術的技術成熟度等級已達到7級，對節點計算能力和全節點部署速度的要求已經明確，“減少全節點的部署時間”在技術發展的總體方向上可視為局部問題，不需要單獨給出支持措施；關于“開發可擴展區塊鏈系統功能的工具”的任務措施，在各子技術框架下安排，以便整體上提升發展潛力，不再單獨列出；俄羅斯當前還缺乏在行業中推廣區塊鏈系統方案的成功案例，且商業運營時的經濟效率水平較低，限制了對區塊鏈系統的需求，因此實現“在行業中推廣區塊鏈系統方案”任務的基礎首先是解決子技術領域的發展問題，本文不對其行動計劃進行具體描述，只需明確在該任務中，采用了支持區域項目、補貼信貸組織、支持行業解決方案等措施，斯科爾科沃基金會，俄羅斯聯邦數字發展、通信和大眾傳播部，俄羅斯信息技術發展基金會等機構是支持措施的主要執行方。

五、資源分配

針對區塊鏈系統發展路線圖中提出的所有支持措施，俄羅斯的預算內資金預計達到231億盧布，其中36％用于數據完整性和一致性保障技術（共識技術），保障在2020年前該子技術框架內可能出現突破性創新，解決一系列限制區塊鏈系統擴展的關鍵性問題。由于相對其他子技術而言，分散式應用程序及智能合約創建和執行技術的技術成熟度最低（TRL6），所以43%的預算內資金分配給該子技術。同時，為營造必要的競爭環境，以及滿足私人投資者對該技術的需求，俄羅斯計劃吸引501.7億盧布的預算外資金，占路線圖措施實施總投資的68％。

表9 對支持措施的資源分配（十億盧布）

總之，路線圖內制定的措施明確了2024年前俄羅斯“端到端”數字化技術發展的長期愿景，確定了發展研究的優先事項，給出了潛在項目的選擇標準。區塊鏈系統作為“端到端”數字化技術之一，俄羅斯在路線圖中為其規劃了必要的財政支持，引導開展法律和人才等多方面的準備，有利于消除現有技術發展壁壘，促進其在主要經濟行業推廣應用。

（航空工業發展中心 張慧）