区块链技术嵌入对智慧城市建设驱动力研究

摘要：作为“数字中国”重要组成部分，以大数据、云计算、物联网等新ICT技术为核心的智慧城市对于城市、社会以及人类生活带来较大冲击，然而其内在的系统复杂性以及社会性要求使得智慧城市的发展局部创新不断，但整体效果欠佳。本文多角度研究区块链技术的嵌入性内在机理对驱动智慧城市建设驱动演进作用，通过分布式数据存储、共识机制、点对点传输、加密算法等多种技术融合构建新的“信任体系”；多种底层技术为主的数据记录、存储和应用的新的信息基础设施有望解决“数据可用”难题；去中心化、开放性、信息不可篡改和自治性等特征从“约束”和“促进”角度带来新的众多应用场景以及全新的商业模式。区块链技术也存在的观念、制度、法律制约及技术等不足需要持续改进迭代升级或创新。

关键词：区块链;嵌入性;智慧城市;驱动力研究

   随着“大云物移智”等信息技术的快速发展，互联网技术普及应用与信息科技有机结合为标志的第五次信息技术革命带来了新的城市建设以及社会发展形态，城市信息化逐步转变为与城市治理、人们生活方式变革以及经济转型升级综合的城市发展的高级形态，智慧城市建设已经上升到全球国家发展和获得新一轮发展优势的重要手段和主要战略，国家战略角度明确提出的“数字中国”主要建设重点“数字经济”以及“智慧社会”也就是新型智慧城市建设的内容。区块链技术被麦肯锡认为是第五次颠覆性的科技浪潮的核心潜在技术已经陆续在金融深化、社会管理、医疗等多个领域发挥作用，M yungSan Jun认为区块链技术是21世纪的新型基础设施模式。在智慧城市建设中最为关键的信息资源共享方面区块链技术具有广阔应用前景，在技术上能够促进一系列城市发展价值目标的实现，比如透明、智能、民主、开放、安全、共享、共治等新一代政府追求的目标，可以低成本高效率推进数字治理倒逼体制机制适配，实现社会革新软着陆。

1. 文献综述

   
   

作为智慧地球的提出者，IBM将IT与物质、社会和商业等都作为基础设施考虑，认为智慧城市就是能够充分利用这些基础设施互通互联产生集体智慧的城市，但四大基础设施之间需要深度融合，实现互联互通;同时网络层虚拟网络与四大基础设施深度融合，实现全面感知;数据层也要实现实时数据之间深度融合，实现智慧化。

Hollands认为智慧城市包括基于信息通信技术的创新活动以及“电子治理”、“社区学习”、“社会和环境可持续发展”，甚至指代“知识经济”、“创意城市”等多个方面。

区块链技术的创新与影响不在于技术本身的先进，而在于技术所包含的理念，对于技术发展过程中对于一直未解决的“信任”机制的创新应用，可以给技术革命与经济创新有效融合。林晓轩(2016)认为区块链技术在数字货币、清算结算、票据、公证、股权交易等多个领域都将有所应用或涉及。

K. Christidis,M. Devetsikiotis（2016)区块链技术就是通过一定算法和信息安全技术构建信任机制，使得各个孤立的智能设备能够有效相连并提供服务，区块链技术与物联网技术的有效结合的典范就是智能合约，但用户隐私保护及法律授权等方面还存在一定问题 。张苑(2016)认为区块链技术的去中心化属性相比传统金融中心化方式有可能通过技术手段实现金融业安全和效率的“双提升”。陈涛、马敏、徐晓林（2018）等人研究认为区块链技术对于信息资源共享方面优势明显，智慧城市的本质有机结合为人、技术和组织三种要素，在共识机制、匿名性和权限控制、加密算法、智能合约等方面区块链具有安全作用，并由此在明确产权、改善信任、提升政府智慧化水平等方面的衍生出更多应用。

2.区块链技术特征及嵌入性分析

区块链其实是计算机技术的新型应用模式。首先该技术是多种技术的融合，将分布式数据存储、共识机制、点对点传输、加密算法等多种技术以“去中心”或“多中心”等新的结构方式融合在一起；其次区块链技术是多种底层技术为主的数据记录、存储和应用的新的信息基础设施，去中心化、开放性、信息不可篡改和自治性等安全性和稳定性特征在使用就具有较大的广泛可靠性；再次区块链技术带来更多的新的众多应用场景以及全新的商业模式，区块链的数据透明性、安全性和系统的高效性结合不同用户场景应用需求，独到的安全技术起到了“弱中介化”或“去中介化”作用，同时结合“去中心化”优化劳动密集环节减低劳动成本和消除重复工作节约交易成本；最后区块链技术的嵌入性可以根据组织需要模块式的提供应用，这样就可以根据使用对象以及范围的不同，可以有较大范围存在的公有链，也可以限定在一个企业的私有链，也可以是一个或几个行业的联盟链，如表1，这就为区块链的应用范围有了更大的前景。

               表1：区块链技术分类、特征及应用

从社会嵌入角度来看，科技革命的创新及作用是否得到发挥，就是这种新兴技术能否创新的将其中的人才、资源、制度、智力等要素对原有的经济社会进行有效嵌入重组，从而通过重组、震荡、调整等实现新的平衡过程，而结果是要让同等投入创造更大价值或者较小投入创造同等价值，而更重要的不能带来“创新性破坏”或颠覆社会及经济的发展而带来危机或不确定性。智慧城市建设是多技术融合，对社会、经济以及城市建设带来深远影响，而区块链技术在其中最主要的作用就是建设技术融合的基础，解决安全以及由此相关的诚信、信任问题，所以研究区块链技术的嵌入性对智慧城市的影响就是要研究这种创新技术的嵌入性特征带来的变化如何以最优的影响路径和最低的社会成本实现技术与社会、城市建设的有效结合。

3.区块链技术嵌入性在智慧城市的创新及应用

3.1区块链解决“数权”问题，有望解决共享、标准等最关键的“数据可用”难题

“信息”和“数据”是智慧城市推进中关键要素，而“数据”是智慧城市建设成功与否的核心，通过共享和开放应用如何转变为“资产”在城市管理及发展过程中发挥作用，但数据的使用就通过人与城市的方方面面各项活动的产物，所以解决“人”的因素主观性如何与“数据”客观信息权属是非常重要的，目前的数据境况尴尬，既都认可其重要性又不知如何大规模使用，尤其涉及开放和共享方面，大数据虽“大”但无法发挥“大用”而非常尴尬，区块链技术最大的创新就是将散布不同末端的以“人”客观的通过技术手段予以融合，明确了数据及信息权利，从而为数据共享与开发提供了最重要的“数权”确认和流通的基础。

  3.2区块链“去中心化分布式”思想有利于构建新型智慧城市的复杂巨系统下新的信任体系

目前城市及社会主要是中心化的信用体系，而围绕之所建的信息化系统同样是中心化的应用体系，该种体系从垂直上看，具有较高的执行力和穿透力，去中心化打造的是新型的完全分布式信任体系，通过“区块+链=时间戳”的方式永久保存信息的写入时间，同时报送给所有链接上的各个节点，宣示和完成信息所有权技术认定；而信息原则上在各个链节上可以给所有用户使用，但所有使用归属权仍是有原用户所有，同时通过一定的激励机制，在信息产权明确的基础上，从信息不可篡改以及难以伪造特征，政府也可以通过绩效考核的方式明确信息共享的范围、深度、利用率等，从而促进分享信息；对于城市中所涉及的个人、企业以及相关机构也可以采用类似积分制的方式鼓励分享信息，重要信息有偿共享，授权使用，这样就实现了信息产权资产化。

3.3区块链技术作为重要纽带对新型智慧城市各参与方具有促进与约束的双重作用

相对于目前的互联网、社交网络以及传统的数据库系统，无论何种结构性数据，中心化所带来的数据安全以及数据可信问题需要第三方或多方认证才能实现，信息不对称造成信任壁垒太高，从而造成了目前“信息孤岛”、“数据荒岛”等现象，如表2，相对于目前使用较多的社交网络以及传统数据库来说，区块链技术的去中心化因各个节点独自存在且相互监督，安全、透明同时不需要新增成本去验证数据，从城市来看，具有促进信息共享天然“基因”的区块链技术与城市组织的结合，对于城市管理中发展智慧政府与透明治理、促进网络化协作、排除欺诈与干扰、促进制度创新等多个方面具有明显的促进作用，意义深远，同时区块链技术的可追溯、不可篡改等特征又对数据的安全性加以约束，从而对于尤其新型智慧城市中参与各方具有双重作用。

  表2：区块链与其他技术场景应用对比表

3.4区块链技术的内在机理符合新型智慧城市发展演进的需要

区块链技术有着自己的体系，对应于智慧城市建设所对应的各个层级，在网络层、数据层、激励层、共识层、合约层和应用层等多个层面有着基于哈希函数、Merkle树、共识机制、现代密码学、智能合约编程语言和P2P网络通信技术等形成的数据记录、交换、处理和存储等自己的核心组合技术。形成的私密数据的加密存储与传输、参与节点身份的匿名性、共同维护数据的共识机制、可编程的智能合约、通过公钥和私钥匹配的数据读写权限的控制等方面从不同角度、不同层面共同保障确保信息共享共用，这就相当于对于新型智慧城市建设中的整体架构、各个层级都有了对应的核心技术予以保驾护航，同时通过内嵌场景式的带有一定商业模式的应用设计，区块链技术内在机理与新型智慧城市建设需求一致性。

3.5区块链技术与多方融合天然符合新型智慧城市未来发展的方向

区块链技术“去中心化”以及由此带来的不需要第三方提供信用的“去中介化”，交易成本大幅降低，同时多种技术组合结合应用场景在多个领域产生了全新的商业模式。从需求端来看，在金融、 医疗、公证、通信、供应链、域名、投票等领域区块链技术将与现实社会对接而产生众多场景应用。从投资端来看，区块链相关项目得到了众多投资者青睐，投资密度加大带来了研发、人才、政策等众多资源的投入。从市场应用来看，区块链创新应用使得商业模式在规模化同时整体成本降低并提升效能。从底层技术来看，区块链多技术融合突破性创新未来甚至可能在数据记录、数据传播及数据存储管理方式等方面颠覆互联网的底层基础协议。从社会结构来看，区块链在技术嵌入法律要求、创新经济规律以及实现分布式自治高效的社会治理模式等方面给城市建设带来较大创新变化和应用。

4.区块链技术在智慧城市建设中的未来发展与不足

“数字中国”和“智慧社会”是智慧城市建设两大主要方向，技术只是手段，但最终建设目标是以满足人类美好生活为己任，区块链的出现更多的作用是其内在的技术所涵盖的社会性，正好可以将放到一个城市级范围考虑时，能够整合各项资源并符合城市管理及治理的规律去推进新型智慧城市的建设，体系化的提供集约统筹智能化的信息基础设施、公共资源共享与汇聚融合及无处不在的惠民服务、透明高效的数字政府、智慧高效的城市管理、精细精准的社会治理以及融合创新的数字经济和自主可控的安全体系等一系列的与城市内在发展需求一致的信息服务，这与新型智慧城市发展的方向和目标是一致的。

同时区块链技术也还有很多不足与不确定性，区块链去中心化、信息可追溯、集体维护的特性受到现行观念、制度、法律制约，在技术层面，区块链应用技术面临高技术门槛产品化也存在障碍，尚需突破性进展。首先无论去中心化还是多中心化，“中心”一旦出现技术问题，就会带来整个信用体系的瘫痪以及管理机制的混乱；其次中心化信用体系内部算法控制从机制上来看又是不透明的，同时技术监管也同样带来缺少法律或专业监管的问题；最后构建中心化信用体系难度及成本都较高，完全“信任”涉到“人”与“人”之间的信任、“人”与“技术”之间的信任以及“人”与“组织”之间的信任，随着时间推移就逐步伴随信息不对称情况出现。同时也存在高能耗问题、数据的存储空间问题、大规模交易环境下抗压能力问题。对此，需要包容、审慎以及坚持不断投入开展研究，区块链技术需要持续改进迭代升级或创新，把握区块链即平台和区块链即服务的定位，明确智慧城市运作的过程与面临的条件，使新技术能更好地为智慧城市建设服务。

同时始终坚持以需求为中心，以服务及场景应用为导向，以安全为前提，助力建成信息开放共享、信息资源价值充分挖掘的数字政府与新ICT技术产业融合，为经济社会转型升级及社会管理和治理水平的提升提供技术支撑，最终形成资源开放共享的智慧城市生态系统。