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社科簡訊

运用“联盟区块链”技术 创新社会治理应用研究

 日期:2019-12-24    来源:深圳特区报

——以電子病曆數據治理爲例

■ 王小峰

提要

如今衛生機構面臨著越來越多的公衆監督與部門監管,迫切需要建立起患者與衛生部門的有效信任機制。電子病曆是醫療機構對患者進行臨床診療、指導幹預等醫療服務的完整記錄,不僅是醫院信息系統的核心組成,更是醫療糾紛治理過程中的重要佐證。

“聯盟區塊鏈”作爲區塊鏈技術的3.0階段,在“分布式存儲、點對點傳輸、加密與共識”等基礎之上,實現了“跨機構可信協同”的“社會編程框架”。將其用于診療核心數據(這裏尤指電子病曆)的創新治理:無人值守(算法自治)、數據可信(叠代加密)、多機構共識(機構聯盟及協商校驗)、數據自主(患者授權查閱)。可實現“多中心化”的電子病曆可信存儲與校驗系統,在保障患者權益的同時,也將極大地提升醫院和衛生管理部門的公信力。

1、區塊鏈的技術本質及其三個發展階段

近年來,在外界看來非常神秘的加密數字貨幣(如比特幣等)等産品與相關的社會事件,讓一種叫作“區塊鏈”的技術走進了公衆的視野。區塊鏈技術實現了多方參與、智能協同、分布式對等、共享與透明的網絡規則,不僅成爲了前沿金融科技的核心代表技術,並逐漸受到社會各個行業領域甚至是政府機關和國際組織的高度重視,在國務院印發的《“十三五”國家信息化規劃》中,區塊鏈技術亦被首次列入,並迎來了重大的發展機遇。區塊鏈甚至被認爲是自互聯網誕生以來最爲顛覆性的技術。

古往今來,人類的無數發明都是爲了建立信任,例如古代的“兵符”,近現代的電話、電報、數字證書等;事實上,區塊鏈技術的本質就是建立信任的新型工具(第五代加密技術),從其誕生以來已經曆了三個階段:

(1)2009年1月3日,以比特幣爲代表的産品橫空出世,區塊鏈技術初次得到關注;除了比特幣産品,沒有技術框架,不能進行定制化開發(只能在比特幣産品上進行二次開發,僅限于數字貨幣)。事實上,比特幣只是通過算法保障和賦予了三個貨幣屬性:基于“工作量證明”的共識算法,其哈希難度賦予了稀缺性;分布式存儲與基于時序的密碼記賬賦予了持久性;挖礦的獎賞機制賦予了群體性。

(2)2013年底,Vitalik Buterin发布并推出了名为“Ethereum/以太坊”的开源的区块链底层系统,像安卓一样,以太坊提供了非常丰富的API和接口,能让任何人能在区块链上实现智能合约并快速开发出各种各样的区块链应用。目前已经有超过200多个应用在以太坊上开发。

(3)随着区块链技术的进一步发展,其去中心化、数据防伪等功能在其他领域也逐步受到重视。区块链不再局限于金融领域,而是扩展到仲裁、公证、域名、审计、医疗、邮件、投票、签证、物流等整个社会领域,为实现社会治理提供了新的理念和模式,这就是“区块链3.0”,也被称为“社会化编程技术框架”。区别于比特币和以太坊为代表的“公有链”技术平台,又陆续诞生了以R3 Corda为代表的“私有链”技术平台、以Hyperledger名下的Fabric为代表的“联盟链”平台。

2、“聯盟區塊鏈+電子病曆治理”應用系統的設計與實現

如圖1所示,是“聯盟區塊鏈+電子病曆數據治理系統”的具體技術架構設計。需要強調的是,虛線框中的系統與衛生服務(醫院)機構是一一對應的(醫院有幾家,虛線框中的系統就存在幾套;以2家醫院+2家行政機構形成的區塊鏈網絡爲例,虛線框中的系統就應該獨立實施2套。對于區塊鏈網絡節點數量爲N的情況,可以綜合加以類推(已建成區域統一衛生信息數據庫的情況例外)。

如圖2所示,是該系統在宏觀上的應用展示:將來自電子病曆的診療核心信息的哈希摘要存貯在區塊鏈上,利用區塊數據不可篡改和聯盟節點廣播的特點,一旦電子病曆被修改過,即可做到電子病曆數據在全網範圍內的異地仲裁和可信比對。該系統已經投放在深圳市南山區醫院集團作爲科研測試使用,測試結果表明:無論是司法機構、仲裁機構又或者是用戶,都可以通過查詢和比對原始存證HASH和數據庫中對應數據HASH,可以一種“絕對不可抵賴”的方式有效仲裁診療數據的數據篡改行爲,能有效地提高醫療糾紛過程中的治理效能和公信力。

3、從網絡技術和信息安全層面解決公有鏈,將是下一步重點研究的方向

本項目架設在深圳市南山區人民醫院內網,開辟了四個節點以模擬衛生服務和管理機構,經閉環測試表明可以有效地服務于醫療糾紛治理中的數據采信與取證問題;在進一步通過安全與性能、管理效能評測後,未來將很快部署在實際生産環境中,必能極大地提高衛生服務與行政機構的公信力。

本項目的大部分工作還處于科研初期階段,今後還需要繼續在以下方面進行更加深入、細劃、綜合的研究。

(1)“主鏈+側鏈”前沿應用的探索與研究。本項目雖然實現了一個基于區塊鏈的醫療糾紛治理系統,但其本質上只是保障電子病曆信息不被篡改的技術手段;如能進一步基于“主鏈+側鏈”的技術架構,將電子病曆的哈希摘要和文本信息(加密)分別存儲在區塊鏈(病曆哈希鏈和病曆鏈)上,則不僅可以做到數據的篡改比對監督,還能做到電子病曆數據在全網節點範圍內的異地仲裁與可信查閱。

(2)基于公有鏈社會治理應用的探索與研究。區塊鏈架構是一種分布式的架構,其部署模式有公共鏈、聯盟鏈、私有鏈三種,對應的是去中心化分布式系統、部分去中心化分布式系統和弱中心分布式系統。對于本項目這種典型的去中心化、建立信任的社會治理應用來說,采用公有鏈在制度層面是最佳選擇,然而公有鏈技術在運營機制的管理層面(獎勵機制的行政可替代方案)、運行效能的技術層面存在著瓶頸。從公共管理與行政管理的角度,探索公有鏈的行政運營機制;從網絡技術和信息安全層面解決公有鏈(例如“閃電網絡”“隔離見證”等新技術),將是下一步重點研究的方向。

(3)區塊鏈共識算法體系理論的完善與發展。共識算法簡單來說就是讓不同節點上的數據保持一致性與正確性,是去中心化協同應用的重要基礎和構築區塊鏈信任特性的基礎。本項目使用的Fabric框架基于經典的PBEF(拜占庭容錯)算法,然而Fischer-Lynch-Paterson定理已經證明:“在一個多進程異步系統中,只要有一個進程不可靠,那麽就不存在一個協議能保證有限時間內使所有進程達成一致”。由此可見在異步通信的情況下,PBEF算法的應用並不樂觀;然而分布式系統又不能完全依靠同步通信(性能和效率非常低)。因此尋找一種實用的解決拜占庭將軍問題的算法仍然是分布式計算領域中的一個重要問題。

(4)項目實施過程中,存在著區塊鏈底層技術平台選型難、兼容性差等諸多問題。本項目課題組成員已著手合作開發用于快速開發區塊鏈應用的區塊鏈中間件産品。中間件能封裝多種異構的區塊鏈技術平台,向區塊鏈應用提供統一的API接口,使得實際項目可以隨時切換區塊鏈底層技術平台,也不用再去研究和擔心編程語言、設計風格、適用場景中存在著不確定性等風險問題。

(本文來自深圳市哲學社會科學規劃2018年度課題成果,課題編號SZ2018B031,作者系深圳大學傳播學院網絡新媒體系副研究員)