简述俄罗斯数字化技术发展之一：区块链系统

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功能介绍

【导读】区块链是一种多方共同维护，使用密码学保护传输和访问安全，能够实现数据一致存储，难以篡改、防止抵赖的记账技术，也是一种在竞争状态下的分布式数据库。区块链有着广阔的应用前景，各国都在积极布局。俄罗斯就发布了包括区块链在内的数字经济的发展规划和路线图，本文将刊登由中国航空工业发展研究中心的俄罗斯航空工业问题专家张慧女士对俄罗斯区块链技术路线图的介绍，供各位读者借鉴。为了使读者更好的了解区款链，尤其是其与航空的结合点，在正文开始前我们先介绍一些区块链的背景信息：

区块链应用前景广阔

根据业内的研究，区块链技术的应用场景符合多方主体、主体之间并不互信、主体间业务强相关三大特点。而这样的应用场景在许多行业中存在，因此区块链技术被认为在金融领域、物联网和物流领域、公共服务领域、数字版权领域、保险领域、装备制造领域等都具有非常广阔的应用前景。10月25日，中央政治局对区块链进行了集体学习，提出要将区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，将区块链与人工智能、量子信息、移动通信、物联网一道列为新一代信息技术代表。

航空中已有应用

实际上，区块链已经逐渐渗透到航空领域，给航空运输、航空物流等带来安全、效率、乘客体验等的大幅度提升。

在航空运输方面，2016年5月，Loyyal（一个基于区块链和智能合约技术的通用忠诚度奖励平台）和迪拜未来基金会、迪拜航空公司进行合作推出“迪拜积分”，乘客乘坐航班获取积分并用积分购物；2017年8月 ，Aeron航空区款连项目（一个基于区块链的飞行日志及飞行器维修数据平台）向公众发布；2017年11月，SITA实验室发布了FlightChain，基于以太坊和智能合约，协调有关航班延误的冲突信息并及时通信；2017年12月，波音公司表示正在研究区块链如何帮助保护飞行中的GPS接收数据；2018年3月，TrustaBit为航空公司提供服务，帮助客户获得取消或延迟航班的赔偿，这是通过在区块链上使用智能合约来实现的，以便在航班中断时自动向乘客发放优惠券；2018年6月，布鲁塞尔机场BRUCloud宣布推出首个采用区块链技术的应用——一个利用区块链的开放式数据共享平台；2018年7月24日，德国汉莎子公司汉莎航空工业解决方案发起了航空区块链（BC4A）计划，旨在集合区块链技术的潜在应用并为区块链技术应用创建行业标准。2018年10月，IATA（国际航协）发布了第一部航空区块链白皮书。从上述行动可以看到全球的航空公司都在积极的布局区块链领域，进行探索。

在航空物流方面，已有公司尝试将区款链技术与3D打印进行结合，优化飞机零部件供应。目前，3D打印是一种非常及时高效的零件生产方式，但在航空公司看来，将其真正的用于维修中的备件生产，还面临一定的困难，如不具备原始设计数据文件，3D打印设备等。新加坡技术工程公司、新西兰航空和穆格公司合作开展了一项研究工作，验证通过区块链技术提高3D打印零件的售后服务效率和知识产权安全性。验证试验的场景设定为新西兰航空的一架飞往洛杉矶的波音777客机上的一个显示器背部塑料缓冲器在起飞后不久损坏。新加坡技术工程公司将缓冲器的设计数据文件发送给提前部署在洛杉矶国际机场的穆格公司的一台3D打印机，当飞机降落洛杉矶时，缓冲器备件已经打印完毕，随即被更换。整个过程中的通信数据、数字指令、设计数据等都被记录在穆格公司的基于区块链的分布式交易平台Veripart（由微软Azure云提供技术支持）。平台确保了新加坡技术工程公司以可控的方式发送自有知识产权设计文件，同时穆格的打印机根据授权只能为新西兰航空打印那一个特定零件。

俄罗斯高度重视，航空领域已有实践

区块链技术以其巨大的应用前景获得了世界各国的广泛关注。在全球对区块链和数字货币的疯狂追逐中，俄罗斯正试图把控住方向盘，抢占先机。这个全球占地疆域最大的国家，曾经在经济上吃过亏，新的机遇躺在眼前，这次，他们绝不愿意错过。俄罗斯2018正式实施的《联邦数字经济规划》中就将“区块链技术”视为九大端到端数字技术之首，足以看出其对区块链的重视。

在航空领域，俄罗斯最大的航空公司S7已经和阿尔法银行进行合作，实现了清结算系统，大大提高了结算的效率。传统的清算流程中，很多出票的代理公司需要进行资金质押才能获得票号，通过航空开账和结算计划（BSP）等相关平台进行清结算，可能需要T+1的时间进行批量的汇总，然后再计算进行退款，有一个比较长的结算时间。S7与阿尔法银行合作推出了一个区块链票务平台。该私有链使用以太坊协议建造，使用智能合约在缔约各方之间交换数据，最终实现将航空公司与销售机票的代理商之间的结算时间从14天缩短到23秒。

以下进入张慧女士的正文介绍：

大约两周以前，也就是11月14日，俄罗斯总统普京提议金砖国家了解俄罗斯数字技术的情况，并表示愿意交流经验。那么，俄罗斯当前的数字技术发展集中在哪些领域，又有哪些发展重点和支持措施呢？从本文开始的一系列文章将带领大家先睹为快。

俄罗斯从2018年开始正式实施《联邦数字经济规划》，数字化技术随之在各行业掀起发展热潮。“数字化技术”国家计划是《联邦数字经济规划》的进一步落实，在计划框架下包含了区块链系统、量子技术、新制造技术、神经技术与人工智能、机器人和传感器组件、无线技术、虚拟和增强现实技术、大数据、工业物联网等九大“端到端”数字化技术领域，其中前七大领域的2019-2024年技术路线图已于2019年10月公布。

路线图是“数字化技术”国家计划的关键文件，是反映俄罗斯技术发展重点和前景的战略工具，对现有技术储备以及每种技术或子技术的优缺点进行了分析，对2024年前社会进步、经济发展和技术领先地位进行了评估，确定了发展目标、任务和激励措施，旨在保障俄在数字化领域的全球竞争力和技术独立性。本文将对区块链的发展路线进行简析。

一、路线图概述

区块链系统技术是一种创建数据库的新方法，主要特征是没有单个控制中心，每个节点独立于其他节点编译和更新注册表。与分布式数据库不同，区块链系统的每一个参与者都存储整个修改历史记录，并使用共识算法验证对系统所做的任何更改，该算法从数学角度保证了在可靠节点比例确定的情况下无法伪造数据，任何一个参与者都不能在其他参与者不知情的情况下修改系统数据。因此，区块链系统中的数据是可信的，所有更改都是透明的。俄罗斯在区块链系统路线图中确定了三个子技术领域，表1中给出了各子技术领域的关键特征和当前技术成熟度等级（TRL）。

1）数据组织和同步技术：确定、组织和完善分布式数据库各个部分和元素之间的关系，确保其一致性并使其匹配的一组方法和工具；可以帮助创建区块链系统的基础架构，确定节点交互和数据交换规则；

2）数据完整性和一致性保障技术（共识技术）：根据预定规则将分散网络中的现有数据匹配到统一内部逻辑和结构中，确保分散网络各个节点之间数据同步和协调的方法和工具；关键在于通过算法确保在指定时刻建立的基础架构中网络参与者数据的不变性和同一性；

3）分散式应用程序及智能合约创建和执行技术：创建可确保分布式系统中无限量参与者之间交互的应用程序，开发、维护和执行合约执行过程中自动化软件算法的一组方法和工具；分散式应用程序逻辑透明且开放，可确保区块链系统框架内指定功能的安全执行。该技术提供了使用区块链系统的可能性，结构中包括创建和执行智能合约、确保分散式应用程序和算法及脚本执行机制的工具和接口。

表1 区块链子技术领域关键特征

区块链技术的发展对俄罗斯金融、网络、医疗等社会和经济领域都有推动作用，与其他“端对端”数字技术具有协同效应，例如在“神经技术和人工智能”中区块链系统可用于“数据处理和利用”和“数据富集”子技术的数据存储和交换；区块链系统还可用在“新制造技术”方面，进行“工业互联网平台”子技术的事务管理和数据处理。当然，区块链技术的发展也具有一定的风险和局限性，主要来自立法和行政、技术和基础设施、经济、社会、科学和人才等方面。

二、目标和指标

为使区块链系统各子技术领域关键特征数据达到世界领先水平，俄罗斯在技术路线图中给出了2019-2024年的具体发展目标和指标。

1．数据组织和同步技术

发展目标为：

• 确保俄罗斯在数据组织和同步创新方法发展方面的领导地位；

• 开发国有免费的数据组织和同步方法（例如Swirlds Corporation开发的HashGraph，Radix开发的Tempo）；

技术和市场指标为：

表2 数据组织和同步技术发展技术指标

表3 数据组织和同步技术发展市场指标

2．数据完整性和一致性保障技术（共识技术）

发展目标为：

• 完善区块链系统中使用的本国密码数据库；

• 创建可保证数据完整性和一致性，以及区块链系统最大程度保护和可靠性的数学算法；

技术和市场指标为：

表4 共识技术发展技术指标

表5共识技术发展市场指标

3．分散式应用程序及智能合约创建和执行技术：

发展目标为：

• 创建一个包含分散式应用程序和行业解决方案的完整数据库，准备在综合业务流程中实施；

• 通过使用智能合约、基于区块链系统的行业解决方案和分散式应用程序使自动化业务流程数量最大化。

技术和市场指标为：

表6分散式应用程序及智能合约创建和执行技术发展技术指标

表7 分散式应用程序及智能合约创建和执行技术发展市场指标

俄罗斯主要经济行业采用包含区块链系统的解决方案必须满足有关吞吐量等级、网络参与者安全性和分散性、以及具备智能合约创建和审核工具方面的市场期望。因此，针对全部区块链系统技术还提出了一些共性指标。

表8 技术发展到目标状态的共性指标

三、关键任务

为了实现上述目标指标，路线图中围绕子技术领域发展、开发可扩展区块链系统功能的工具和行业推广应用等方面制定了关键任务。

1. 发展数据组织和同步技术

该技术确定了分布式数据库各部分和元素之间的互联组织级别，确保它们的一致性，关键任务为：

• 缩短确认区块所需的平均时间；

• 降低对全节点计算能力的要求；

• 减少全节点的部署时间；

• 增加外部数据访问和互操作性标准化协议的数量。

2．数据完整性和一致性保障技术（共识技术）

该技术确定了数据的完整性和一致性，以及区块链系统的抗攻击能力和可靠性，关键任务为：

• 降低区块链系统吞吐量对全节点数量和地理分布的敏感度；

• 提高区块链系统计算能力和资源分配的分散程度；

• 提升吞吐量；

• 提高系统在防止网络资源/计算能力被截获方面的网络安全性。

3. 发展分散式应用程序及智能合约的创建和执行

该技术确定了分布式网络中连接无限量参与者可能性、以及合约执行过程数字化的可能性，关键任务为：

• 缩短系统集成到业务流程所需时间；

• 缩短智能合约平均审核期；

• 增加区块链系统支持的编程语言数量。

4. 开发可扩展区块链系统功能的工具

开发工具将极大提升区块链系统子技术的应用潜力，关键任务为：

• 创建自然语言智能合约开发工具；

• 创建并标准化预言机（区块链系统访问外部数据以满足智能合约条款的工具）；

• 创建智能合约自动审核工具；

• 创建智能合约及分散式应用程序开发工具；

• 创建互操作工具；

• 在智能手机和IoT设备等低功耗系统上创建节点部署工具。

5. 在行业中推广区块链系统方案

在以下主要行业中确定本国区块链平台的发展水平和扩展潜力：

• 金融和保险活动；

• 运输和储存；

• 公共管理；

• 卫生保健领域活动；

• 制造产业。

  
  

路线图中制定了旨在实现以上目标指标和关键任务的一套措施，并以行动计划的形式给出了支持措施和执行方。图2中列出了实现子技术领域关键任务的行动计划，包括任务的支持措施和持续时间。

■表示推荐的支持措施。1：资助小企业；2：支持工业解决方案的开发及推行；3：支持一流公司；4：支持卓越研究中心活动计划

●表示支持措施的执行方。1：创新促进基金；2：俄罗斯工业与贸易部；3：俄罗斯风险投资公司

在此应当注意，由于数据组织和同步技术的技术成熟度等级已达到7级，对节点计算能力和全节点部署速度的要求已经明确，“减少全节点的部署时间”在技术发展的总体方向上可视为局部问题，不需要单独给出支持措施；关于“开发可扩展区块链系统功能的工具”的任务措施，在各子技术框架下安排，以便整体上提升发展潜力，不再单独列出；俄罗斯当前还缺乏在行业中推广区块链系统方案的成功案例，且商业运营时的经济效率水平较低，限制了对区块链系统的需求，因此实现“在行业中推广区块链系统方案”任务的基础首先是解决子技术领域的发展问题，本文不对其行动计划进行具体描述，只需明确在该任务中，采用了支持区域项目、补贴信贷组织、支持行业解决方案等措施，斯科尔科沃基金会，俄罗斯联邦数字发展、通信和大众传播部，俄罗斯信息技术发展基金会等机构是支持措施的主要执行方。

五、资源分配

针对区块链系统发展路线图中提出的所有支持措施，俄罗斯的预算内资金预计达到231亿卢布，其中36％用于数据完整性和一致性保障技术（共识技术），保障在2020年前该子技术框架内可能出现突破性创新，解决一系列限制区块链系统扩展的关键性问题。由于相对其他子技术而言，分散式应用程序及智能合约创建和执行技术的技术成熟度最低（TRL6），所以43%的预算内资金分配给该子技术。同时，为营造必要的竞争环境，以及满足私人投资者对该技术的需求，俄罗斯计划吸引501.7亿卢布的预算外资金，占路线图措施实施总投资的68％。

表9 对支持措施的资源分配（十亿卢布）

总之，路线图内制定的措施明确了2024年前俄罗斯“端到端”数字化技术发展的长期愿景，确定了发展研究的优先事项，给出了潜在项目的选择标准。区块链系统作为“端到端”数字化技术之一，俄罗斯在路线图中为其规划了必要的财政支持，引导开展法律和人才等多方面的准备，有利于消除现有技术发展壁垒，促进其在主要经济行业推广应用。

（航空工业发展中心 张慧）