区块链智慧农业中应用展望.docx

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1、区块链智慧农业中应用展望区块链在才智农业中的应用展望 摘要 ：我国农业正处于升级转型的重要时期，融合现代信息技术发展才智农业是实现农业现代化的先行之路。首先，分析了我国农业的发呈现状，进而阐述了才智农业发展及其与区块链应用融合的必要性；其次，介绍了区块链的内涵及发呈现状；第三，分析了区块链在才智农业创新发展中可能的应用领域；最终，阐述了区块链的发展前景，并提出了区块链在农业领域应用的一些建议。关键词 ：区块链 ; 才智农业 ; 农业区块链 ; 农业大数据 ; 农业物联网 1 引言 我国是农业大国，有悠久的农业发展历史。改革开放 40 年以来，国家和政府坚持把解决好三农问题作为重要举措，全面深化

2、涉农工作的各项改革，农业农村发生了历史性变革，取得了令世界瞩目的历史性成就。 1.1 我国农业面临的挑战我国农业高速发展的同时，也出现了一些新问题，面临着诸多挑战，大体上可以归纳为以下几个方面。（1）生态环境与气象灾难的双重挑战我国农业过度依靠化肥、农药的格局仍未实现根本性扭转，农村中大量未处置的废弃物、牲畜粪便和生活垃圾带来的土壤、水体和大气污染等问题仍旧突出，这些问题甚至可能演化为生态环境灾难。农产品平安事务常常发生，保证食物平安仍面临诸多挑战。同时，受全球气候改变及我国特别的地理和气候环境的影响，各种农业灾难时常发生，由气象灾难造成的损失常常占农业损失的 80%以上。（2）农业发展中的新

3、问题突出近十几年来，我国粮食生产量持续增长，其他主要农产品也实现了同步增长，但我国农产品进口量仍持续攀升，对外依存度趋于增大。另外，农业生产成本大幅度上升，市场环境时常波动，农产品数量和质量平安仍旧不容忽视。（3）农业生产规模小、管理方式落后依据 2016 年数据统计，我国大约有 2.6 亿农户，到 2050 年，仍将有 1.0 亿农户，生产规模小，土地碎片化严峻，劳动效率低下，大产业、小农户的现象将长期存在。我国人均耕地面积大约是 2 亩，是美国人均耕地面积的 1/200，世界平均水平的 1/3。生产经营规模小，资源利用率和土地产出率低下，人均创建的价值与发达国家相比，差距明显。（4）我国是

4、世界上老龄化最突出的国家之一现代农业发展与劳动力老龄化的冲突特别突出。目前，我国 60 岁以上的务农劳动力大约占 70%，人口红利正趋于消逝。老龄劳动力对新技术和新学问的学习实力差，劳动力成本不断提升。谁来种地，如何种好地已成为制约农业可持续发展的紧迫重大问题。（5）技术创新实力相对薄弱2017 年，我国农业科技贡献率达到 57.5%，而主要发达国家的农业科技贡献率在 70%以上，我国的科技贡献率仍有很大的发展空间。例如，我国农用高端传感器和监测分析设备以及农业高端大型机械装备目前主要依靠进口。总而言之，我国农业在经验了快速发展之后，出现的新问题也是不言而喻的。当前我国正处于农业生产方式的转型

5、期，传统农业是资源扩张型、能源消耗型、人力消耗型的农业，主要特点是依靠大量人力资源和物理资源要素的投入，人口红利不断下降，环境压力不断增加，资源供需冲突更加凸显，实践证明这种发展模式已经难以为继，必需找到新的突破口和发展模式。1.2 才智农业发展机遇 当前，人们对于才智农业（smart agriculture）的内涵解读众说纷纭，但对于其本质仍有肯定的共识，即将现代信息技术与农业生产、经营、管理服务、决策等全产业链进行深度融合与基因重组，消退数据鸿沟和信息不对称，引领信息化智能决策，节能高效化生产，供应差异化服务。才智农业是以物联网、大数据、云计算等为技术支撑的农业发展新形态，强调信息和学问的

6、整合、挖掘与综合应用。才智农业是在现代信息技术与农业不断的融合发展过程中被提出来的，被誉为一种新的资源和新型驱动力，也被视为现代农业发展的高地和突破口，是农业转型升级发展的必定趋势。在宏观层面上，才智农业应落实创新发展理念，落实创新驱动发展战略，加快转变农业发展方式，改造传统农业，建设现代农业，推动农业现代化的基本要求。随着才智农业的深化发展和广泛应用，信息和学问将被更广泛地传播和应用，智能设备不仅解放人的体力劳动，也将逐步解放人的脑力劳动，在一些领域，机器代替人、电脑代替人脑正在成为现实。近年来国家和政府大力推动才智农业的发展，中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要中提出了创新

7、驱动发展的总体战略，制定了加强农业与信息化技术融合，发展才智农业，提高农业生产力水平的总体目标。2018 年，中共中心国务院关于实施乡村振兴战略的看法进一步指出：大力发展数字农业，实施才智农业林业水利工程，推动物联网试验示范和遥感技术应用。这为才智农业的发展进一步明确了方向。应用才智农业发展理念和技术优势有利于提升各种涉农资源的优化利用，促进农业生产管理、市场流通、决策服务中各种重大问题的解决，推动农村经济社会进步以及城乡之间的协调发展。1.3 区块链助力才智农业才智农业既是一种发展理念，也是一种综合技术应用，其核心是在物联网、大数据、云计算、人工智能等关键技术的支撑下，通过数据全面感知、稳定

8、传输、数据计算，实现才智操控、才智生产、才智决策。随着才智农业的规模发展，一系列问题也会相伴而生，如大数据获得、挖掘分析、数据平安、网络平安、数据真实牢靠性、网络诚信、学问产权的归属等，胜利应对这些问题，也是才智农业持续稳健发展的关键所在。这些既是才智农业发展面临的挑战，也是区块链（blockchain）的用武之地和发展空间。从这个意义上说，区块链的兴起恰逢其时，区块链的应用将为才智农业的发展奠定坚实的基础。区块链在才智农业的发展过程中将起到双重作用。首先，它与大数据、物联网、云计算和人工智能等技术一样，是构成才智农业发展的关键支撑技术；其次，区块链还担当着维护数据平安、建立诚信机制、传递价值

9、等重要的工作，不仅为才智农业保驾护航，甚至有可能重构才智农业新秩序。全面相识区块链的基本内涵，创建性地应用区块链的发展理念，发掘区块链的技术优势，深化探讨区块链的核心功能和应用，是才智农业发展的重要任务，也是将来才智农业发展的必定趋势。2 区块链概述 2.1 区块链的内涵区块链这一概念在国内传播大约始于 2015 年，最早是由中本聪（Satoshi Nakamoto）在 2008 年首次提出来的，他在一篇名为比特币：一种点对点式的电子现金系统的论文中，简明扼要、图文并茂地描述了比特币和区块链的基本原理，许多区块链的基本概念是在这里提出的，如区块链、比特币（bitcoin）、时间戳（timest

10、amp）、工作总量证明（proof of work，PoW）等，奠定了区块链的理论基础。简洁来说，区块链是特别适合互联网特点的综合技术，是由数据区块（block）通过某种机制（密码签名和时间戳）组织形成区块链条，进而构成分布式网络数据库。详细来讲，区块链是利用块链式数据结构验证与存储数据、利用分布式节点共识算法生成新数据、利用密码学方式保证数据传输和访问的平安、利用由自动化脚本代码组成的智能合约编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构和计算范式。区块链技术被认为是当前学问认知领域中困难的技术之一，其许多特征对不同领域具有巨大的应用价值。区块链不是单一的技术，具有分布式数据存储、点对点传输、共识

11、机制、加密算法、可追溯、难以篡改、公允公正、公开透亮、智能合约等特征。2.2 区块链的发展与演化依据区块链的进化脉络，可将区块链大致分为以下 3 个发展阶段。 以编程数字货币为特征的区块链 1.0：作为数字货币（比特币）的底层技术，加密数字货币是第一代区块链的标记。加密数字货币创建了全新的数字支付系统，使价值在互联网中流通成为可能，但其应用领域非常有限。 以可编程金融为特征的区块链 2.0：该阶段以 2013 年开发的以太坊（Etherum）为代表，它是能支持各种加密货币、金融资产以及各种数字化资产管理的智能合约通用平台。以太坊的独创堪称区块链发展的里程碑，有学者认为以太坊将变更互联网的明天。

12、 以可编程整个社会为特征的区块链 3.0：随着技术的发展和需求的增加，区块链的应用已经远远超出了金融领域，扩展到其他领域，才智农业也将成为区块链的一个新的应用爆发点。2.3 区块链应用分类尽管人们基于各自的角度对区块链有不同的解读，但对区块链应用的分类越来越明朗。简洁来讲，区块链的最终应用要落实到某个详细业务层上，例如面对什么类型的对象和群体，详细的服务和业务需求有哪些。理解这些分类也是进行区块链顶层设计、做好目标定位、应用系统开发的基本前提。按开放程度，区块链可划分为以下 3 类，这是目前公认的分类方法。 私有链：向满意特定条件的个人开放，得到组织内部授权才可运用。 公有链：向全部人开放，任

13、何人都可参加运用。 联盟链：向授权的组织或机构开放，由若干组织或机构参加管理。其他分类如下：如按应用范围，将区块链划分为基础链和行业链；按原创程序，将区块链划分为原链（原创性的）和分叉链；按独立程度，将区块链划分为主链、侧链；按层级关系，将区块链划分为母链和子链等。 3 区块链农业应用场景 目前，区块链农业应用还处于初级阶段，真正全面应用区块链技术、规模化应用的胜利案例并不多见，其在农业领域的应用任重道远。农业涉及的内容非常广泛，毫无疑问，区块链有广袤的发展空间。在总体发展理念方面，区块链可为才智农业夯实底层基础，为其保驾护航，促进稳健发展。在详细技术实现方面，区块链可打造绿色农产品供应链，优

14、化供应链条，贯穿供应和消费平安渠道，建立从田间生产到家庭餐桌的溯源监控体系，让农产品更健康、更平安，诸如此类应用是区块链最有可能发挥作用的突破口。另外，在农业金融、保险、信贷、农产品交易、品牌认知和学问产权爱护方面，区块链也均可大有作为。基于对当前和将来的应用场景的分析，可以将区块链的应用归纳为两大类，分别是基础领域应用和行业领域应用。3.1 基础领域应用为了加快区块链产品的开发，构建基于区块链技术的应用，从社会经济发展需求和区块链自身的优势来看，区块链与新一代信息技术的结合应用已毋庸置疑。基础领域应用通过供应底层的且通用的各类开发协议或开发工具与系统平台，便利开发者快速开发出各种去中心化的应

15、用（decentralized application，DApp），一般以公有链为主。区块链在才智农业基础领域的应用，大致可分为以下几类。（1）区块链+农业大数据首先，区块链系统本身是一个数据系统，而且还是一个分布式数据系统，虽然大数据系统不肯定是区块链系统，但随着区块链容量的扩大，必定与大数据有某些自然的属性关联。农业大数据的数据获得、平安管理、数据权的维护、数据的真实性和有效性、难以篡改、去中心化等要求对于现在的传统数据库来讲，是一个新的挑战。农业大数据具有来源困难多样、结构困难、数据周期长等特点，实现大数据的区块链化是将来才智农业发展的基础性工作。（2）区块链+农业物联网目前基于各类传感

16、器和智能装备连接的物联网发展迅猛，大量的物联网设备标识不统一、网络协议困难、数据格式多样、中心化管理等问题限制了物联网系统的高效应用，同时设备监管和数据平安问题也始终困扰着物联网的发展。随着物联网设备的快速增加，基于中心化的维护与管理成本将难以估量。区块链将成为万物互联智能设备的总账本，除了真实记录物联网采集的数据外，也可真实记录设备的身份标识、停转工况、设备迁移、设备维护等数据，为智能设备的互联互通、自我管理供应平安牢靠的保障。（3）区块链+云计算目前云计算仍旧具有中心化的特征，区块链技术与云计算的融合将变更目前基于中心化的云计算技术，形成一种云分布计算模式。农业领域大量的分散和碎片化资源有

17、可能通过区块链得到爱护和优化利用。另外，利用分布式和去中心化的技术，人们可以广泛地参加数据计算和交易活动，并能爱护参加者的利益和行使交易权，从而降低运行成本，提高系统的平安性。（4）区块链+人工智能人工智能的发展主要依靠数据和算力，机器学习和模型算法也必需依靠大量的数据，才可能训练出牢靠模型，数据量越大，时间序列越长，训练出的模型越好。区块链技术可让人工智能的每一个动作和发展都得到记录和公开，从而提升人工智能功能的健全性、平安性和稳定性。人工智能与区块链技术结合更大的意义可能还在于，区块链技术能够为人工智能供应核心技能制造互信的机器，相比建立人和人之间的信任，智能设备之间的互信可能更简单实现，

18、代价也比较低。3.2 行业领域应用区块链技术发源于比特币，目前区块链应用最胜利的领域也是金融领域。随着区块链技术的不断发展，它将渗透到包括农业在内的更多领域，区块链在农业中的深度应用是特别值得期盼的。这里仅梳理了一些重要的和优先发展的领域，更多的应用场景仍待不断挖掘和培育构建。（1）区块链+农业金融目前金融领域是区块链应用最活跃和比较胜利的领域，但农业金融具有肯定的特别性，还须要不断探究，例如，如何认知有效抵押物、建立契约机制。在这方面农业领域相对薄弱，总体上担保贷款比较难。区块链技术可以保证信息更透亮、篡改难度更高，增加了诚信，降低了成本。另外，应用去中心化功能申请贷款时，将不再依靠银行、诚

19、信公司等中介机构供应信用证明，贷款机构通过调取区块链的相应数据信息即可开展业务，能大大提高工作效率。（2）区块链+质量溯源当解决了温饱之后，人们起先关注农产品质量是否平安牢靠。农产品质量平安溯源被认为是区块链特别有价值和优先发展的应用领域之一。应用区块链可全程记录农产品的生产、运输、加工和贮存等过程，可确保数据的真实性、难以篡改性、不行伪造性、真实透亮性，从而增加消费者的信任度，拓展市场空间。（3）区块链+农业保险我国是农业灾难多发的国家，农业灾难包括生物灾难（病虫害）和非生物灾难（主要是气象灾难），这些灾难每年都在发生，并造成很大的经济损失。爱护农业经营者的利益，加强农业保险服务势在必行。但

20、目前农业保险存在着对灾难监测不准、灾情数据驾驭不全甚至不真、灾损评估方法缺失等问题。如何确保数据真实牢靠、可追溯、难以篡改，实现农业保险定损、认证、理赔的客观公正，是很大的挑战。将区块链与农业保险结合之后，农业保险不仅在牢靠性上有很大的提升，而且会极大地简化交易流程。另外，将智能合约技术应用到农业保险领域，会使农业保险赔付处理更加智能化，赔付效率大大提高。（4）区块链+供应链供应链中涉及产品配置、物流配送、交易结算等众多环节，数据量非常浩大。另外，质量溯源也是供应链中的一个重要内容。例如，应用区块链技术后，供应链中涉及的大量信息（包括价格、日期、地址、质量、产品状态等）将会被永久记录，且难以篡

21、改，从而避开人为错误，提高平安性。（5）区块链+精准扶贫精准扶贫、精准脱贫是我国政府提出的一项重大战略举措。区块链以其共识、去信任、防篡改、共监管、可追溯等机制，可以有效提高困难环境下的信息高效管理，提高精准扶贫工作的靶向性，加强对资金流向、扶贫对象、获得效果等的有效监管，从管理理念和技术上为精准定位和扶贫供应坚实信息支撑。（6）区块链的其他应用除上述可能的应用场景之外，区块链在其他方面的应用还有许多，如土地确权注册、农业投入产出（利润核算）、农业补贴支出、农机设备和农资管理、各种涉农智能契约、农产品交易和市场准入管理等，举不胜举。4 区块链农业应用前景和建议 4.1 区块链应用前景当前人们对

22、区块链的相识仍有不同的争辩，但主流观点对区块链赐予了很高期盼。众所周知，20 世纪70 年头诞生的 TCP/IP 奠定了第一代互联网的基石，实现了信息的高效率传递，但高效率的背后是信息可以无限地复制、无序地传播，信息真伪难辨，学问产权难保，甚至产生破坏力，这在很大程度上破坏了信息的自身价值和传递价值。区块链通过去信任和去中心化、共识和共享以及智能契约机制完成价值传递，进而催生新的治理机制、组织形式和商业模式，在这一过程中，将不断产生各种新的业务应用。从这个意义上说，区块链会对将来互联网重构和才智产业的发展产生重要的影响。在这种大背景下，区块链不仅可以支撑才智农业的发展，而且必定大有可为。4.2

23、 区块链应用的挑战总体来看，目前区块链的应用仍处于初级阶段，任何创新技术从独创创建到成熟应用，都不行避开地会出现这样或那样的问题，尤其须要经过市场和时间的考验。从这个意义上说，人们仍须要以冷静客观的眼光看待其发展，过分渲染和过分怀疑都是不行取的。区块链的一些理念很志向化也很完备，但区块链不是灵丹妙药，不能解决信息社会全部的疑难杂症，至少目前在一些技术实现上还困难重重，其发展和应用仍需不断探究和发展。因此对区块链的开发应用不能简洁盲目地跟风，要依据实际状况量力而行，要摸清自身家底、做好应用定位、制定好规划方案、补齐现存短板，切实打好基础。另外，信息技术农业应用相对其他行业而言仍存在短板，尽管近年

24、来才智农业正处于快速发展期，但也因为农业系统困难、分布广、众多参加、交易链条长、信息不够透亮等，更须要加以监管治理和加强构建诚信。这一方面说明白区块链农业应用的市场广泛需求性，另一方面也预示着极大的挑战性，必需要加强探讨，探究可行之路。4.3 区块链应用的建议为更好地将区块链技术融合在才智农业应用中，笔者提出以下几条初步建议。 加强基础建设。相比于其他行业，农业数据获得、数据质量限制、数据库建设、数据挖掘应用等方面水平较低，农业网络信息化基础相对薄弱，因此要优先加强网络信息基础设施的建设，包括物联网和大数据系统的建设，打好区块链应用的基础。 重视人才培育。任何一项技术的独创和创新应用，人才都是

25、第一位的。区块链技术门槛较高，当前既懂技术又酷爱农业的复合型人才更为缺乏。因此，须要加强人才培育，提高专业人才对区块链的认知及其技术研发实力。 拓展区块链场景。区块链是多节点、多用户形成的一个去中心化的网络系统，必需要达到肯定的参加规模才有意义，如何组织并培育达成共识的用户群体，本身就是一个挑战。目前农业区块链真正胜利应用的案例并不多见，有报道的一些应用系统在顶层设计和技术上还须要不断完善，在用户群体培育和规模化应用方面仍需不断开拓。因此切实结合实际状况，选准题、定好位、创新商业服务模式，是区块链农业应用的重点。探讨人员应挖掘更多的应用场景，不断拓展应用服务视野，进而开发出具有示范效应与业务应

26、用的区块链系统。 认知区块链短板。从技术层面看，区块链仍存一些不完善的地方，例如区块链只能确保上链之后的数据的真实性和平安性，对链下数据仍无能为力，而农业恰恰有大量的源数据是在链下的，源数据的质量限制特别关键；区块链交易要求取得大多数节点的共识，这导致交易效率较低，且对网络基础条件要求很高；要获得区块记账权，必需有强大的计算力，这要付出很高的成本；区块链的加密技术并不能完全解决平安问题，例如算力攻击对区块链的平安威逼仍旧不行忽视等，不仅须要在技术上不断进步，甚至须要健全法律保障。5 结束语 新一代信息技术催生了数字经济，促进了新型业态的发展壮大，引领了传统产业的升级转型。展望将来，随之兴起的才智农业正在推动新一轮农业科技革命的浪潮，农业正在朝现代化方向升级转型。区块链作为才智农业中的又一个关键技术，将渐渐成为学术界和产业界的热点探讨课题，同时也将助推才智农业健康发展。