普华永道区块链报告：区块链智慧城市应用涉及八大领域

2018才过两周，就又炒热了一个“风口”，区块链。

区块链最早在2008年，作为比特币的交易信息数据库（相当于数字货币所有交易的公共账簿），由中本聪提出。作为密码学方式保证的链式数据结构，区块链在金融、物联网等诸多领域拓展应用，被认为是互联网最重要的一次底层迭代，是信息社会价值传递的方式。

普华永道(印度)的区块链报告中剖析了区块链的概念本质和工作原理，从健康、教育、公共安全、农业、民事登记 、国防、政务、能源8大领域出发，盘点区块链的智慧城市应用。

以下为整理呈现的干货：

▲五大全球发展趋势（快速的城市化、人口和社会变化、技术突破、全球经济力量转移、气候变化和资源匮乏）

我们生活在一个数十亿年前无法想像的规模的信息生成和交换的世界里。信息经过处理后，随时可供消费者使用。在信息在容易获得的媒介中呈指数级增长的世界，其可靠性至关重要。

目前，为了使信息可靠，便于交易，我们依靠大量的中介机构对信息进行认证，在交易双方之间建立“信任”，比如银行对金融交易的认证。这些信任中介对我们运作的方式起着基础性的作用。讽刺的是，在这样一个信息爆炸的时代，不是所有中间商都靠得住。

区块链是一种分布式账本技术，通过安全地存储跨多个系统的信息，通过创建可信赖的“真相”来源，实现所谓的“信任中介机构”的中介，从而实现点对点交易。凭借安全的分布式存储进行验证，带来了建立信任的范式转变，从而带来深远的影响。

▲印度住房和城市事务部（ MoHUA）定义的智慧城市

本文为普华永道(印度)在印度商会联合会主办的智能城市峰会（Smart Cities Summit）上发布的报告，聚焦快速城市化和技术突破这两大全球发展趋势，响应印度政府2015年6月25日启动的百大智慧城市使命（100 Smart Cities Mission，SCM），提供数字革命下，基于区块链技术的智慧城市解决方案。

什么是区块链

▲区块链的工作机制

▲区块链用例发展的六大阶段（分析服务和流程→定义技术蓝图→发展概念→政策和监管框架→发展试点→规模化）

区块链是点对点的数字化的分布式账本，记录了对等网络中发生的所有交易，信息不可篡改，只能附加。这是一个相互连接，不断扩大的记录清单，安全地存储在多个相互关联的系统中，网络没有单点漏洞。

区块链密码安全，特权专属，不可篡改（每个“块”通过数字签名独特地连接到前面的“块”），只能通过点对点的用户协议来更新。

▲区块链的六大特征（共享分类帐、共识机制、可溯源、不可篡改、交易完成不可恢复、智慧合约）

区块链技术的关键创新之处在于它允许其参与者通过互联网传输资产，而不需要集中的第三方。 2008年，次贷危机降低了人们对现有金融体系的信任度，区块链技术被中本聪（Satoshi Nakamoto）开发成为比特币（一种数字加密货币）背后的基础技术。

自互联网诞生以来，人们一直在努力创造虚拟货币，但由于“双重支出”问题（即一种货币等数字资产可能花费两次的风险），这些尝试失败了。现在消除双重花费的主流解决方案是引入银行这类“信托中介”，而区块链技术的应用有望根本解决双重支出问题，且这一概念可以扩展到非货币相关领域，拥有颠覆眼下所有对信息可信度有要求的交易形式的潜力。

下图描绘了区块链技术如何解决当今信息相关交易的问题（左侧的框表示关键问题，如信托中介、交易数据印记、维护数据完整的效率、信息安全、数据垄断；右侧的框表示区块链解决方案，如去中心化、信息共享与部分加密、错误可审查、密码学保证数据安全、数据存储在民主网络）。

▲区块链的优点（共识机制、不可篡改、加密、透明、分布式、可编程）

区块链网络可以是公开的，也可以是基于授权参与者的私人网络。

公私区块链之间的本质区别在于：一种是在分散的开放环境中运行的，在这个环境中，加入网络的人数不受限制；另一种在被控的实体范围内运行。好比互联网和内联网的区别。虽然计算机网络技术本质上是一样的，但是封闭网络（如家庭网络）和开放网络（如互联网）的动态应用之间存在很大差异。实际上，这种差异在于，如何激励“节点”成为网络的一部分。

这里的主要想法是，在公共区块链中，共识机制是奖励每个参与者维持网络的一部分；在私人区块链中，不存在创造这种激励的需求。真正透明的公共账本的民主性可能并不适用于组织或企业网络。普遍的共识是，虽然公共区块链能很好的用于某些应用程序（例如基于加密货币的交易），但想要将其用作为企业解决方案实现更大应用，只有私有区块链生态系统下，结合更强的监管控制，才可能实现。需要指出的是，这项技术还处于初级阶段。

公有与私有区块链网络的抉择最终会被一个综合生态系统所解决，即许多私有区块链通过公共分布式网络实现交互，类似专用网络（受防火墙保护）与互联网的交互。

▲区块链解决方案的先决条件

区块链不是解决数据和资产交易中出现的所有问题的一站式解决方案，它不能一招通吃数字化用例。必须了解区块链及其属性，并确定针对性的可用的解决方案。普华永道指出，以下五个标准，满足3个及以上才能认为该项目需要采用区块链技术（并不是所有的数字化交易都需要用到）：

1、有多方数据更新需求，即当多个参与方进行的操作需要被记录。

2、有验证需求，即当有必要在各方之间建立信任并让他们明白他们的行为是被记录的。

3、该项目需要一个或多个中介，并会因此增加成本和复杂性。

4、交易具有时间敏感性，即时间延迟会对业务造成影响。

5、交易需要互动，即项目由多个参与者创建并依赖于他们的互动。

区块链的变革潜力

▲全球区块链行动

互联网对公共部门产生了巨大的影响：政府需要存储重要信息（公共记录）从物理载体转向数字载体，创建了信息和通信技术（ICT）平台，将各个地区的人们连接起来，人工服务转变为高效的数字化服务。区块链技术，作为新型的“价值互联网”，可能会对像互联网技术一样，对政府服务和功能产生变革性影响。

▲各国如何利用区块链改变公共事务

目前，爱沙尼亚、格鲁吉亚、阿联酋、瑞典、美国和英国等国家已率先在政府和公共部门开展区块链应用。

迪拜最近承诺到2020年将所有政府交易转变为区块链模式，预计每年可节省近1亿页的文书工作，2510万小时的工作时间，4.11亿公里的公民出行里程。

印度的许多州也在讨论区块链的应用，如安得拉邦与瑞典公司ChromaWay的基于区块链的公民数据合作，同时也在探索其智能城市、交通等领域的应用。

▲验证区块链用例的重要参考

以下是区块链技术在八大领域获得应用的可能性：

1、健康

健康档案的数字化已经对公共卫生部门产生了重大影响，但集中化、复杂性和道德问题带来挑战。区块链技术可以创建一个安全、灵活的电子健康记录（EHR），从而颠覆现有的公共健康管理。这种技术还可以创建关键药物、血液、器官来源使公共健康更加透明。另外，通过将所有医疗许可证放在区块链中，可以防止虚（pu）假（tian）医（xi）生。

2、教育

学生记录、教员记录、教育证书等是教育领域的重要资产。这些记录需要与多个利益相关者分享，并需要被确保是值得信赖的。事实上，这些记录可以通过区块链技术的应用来维护，区块链还可以简化证书认证和验证，它甚至可以带来更具包容性的教育方式，通过在追踪国家指标方面带来基本的统一性。

3、公共安全和正义

区块链可以通过提供统一的真实来源，来解决部门间的协调问题，从而使公共安全的交付更加有效，每个部门分配一个预定义的条件独立的接口。建立关键证据监管链通常是证据可以被接受的重要先决条件，区块链技术可以帮助确立这种证据的监管链的来源。

▲农业区块链的潜在用例

4、农业

区块链技术可以实现从农民到消费者供应链追踪，即可靠的来源和可追溯性，提高透明度，降低食物价值链的复杂性和成本。其他可能的区块链应用还有记录和管理农业土地、农业保险等。

5、民事登记

通过应用区块链技术，可以简化民事登记程序，创建分布式的公民登记平台，甚至登记生死等重大事件。这可以帮助公民记录防篡改，有弹性、安全、私密，从而为各个相关者提供广泛的便利。

6、国防

有关国防基础设施和计算机系统的信息对国家安全至关重要。出于这个原因，国防信息往往分布在不同的地点，以防止未经授权的访问和修改。利用区块链技术，可以为修改数据提供基于共识机制的访问，并在多个系统资源（如网络，数据中心和硬件设备）上分配访问权限。

7、政务

政府部门有相互依存的功能，但是各自为政，影响了服务的可用性，恶化了公民的经验。区块链技术可以用来打破信息孤岛，检查政府腐败（如果有的话），提高效率和透明度。通过区块链链接部门之间的文件和数据移动可以提高流程的可视性，并确保数据/文件实时更新。

8、能源

区块链技术可以被部署于电力供应市场，即透明、无忧、高效的智能电网。利用太阳能通过家庭发电实现的微型发电补充了传统电力供应，并促进了可再生能源的使用。使用智能电表，电网中每个用户的生产和消耗电力记录可以保持在区块链中，分配给用户的信用/货币用于剩余电力供应和兑换用于电力消耗的信用。

区块链与智慧城市

▲区块链的智慧城市应用（经济与雇佣、健康、身份与文化、教育、土地使用、住宅、交通、智能政务、能源与浪费管理、公共安全、城市居民活跃性）

▲区块链计划的优先级（根据效益/影响性→复杂性→政府需求）

智慧城市可以看作是先进的现代城市化，即利用现有技术和计划的基础设施投资，为居民提供更高质量的生活，为企业创造有利的投资环境，为政府实现资源利用率和透明度的最大化。

它可以被认为是IT基础设施、物理基础设施以及社交和商业基础设施的有机整合，这些系统共同工作，为决策者提供智能和可操作的信息。

区块链可以为智慧城市提供更加安全、透明、高效的解决方案。以下是区块链之于智慧城市的潜在用例：

▲区块链对社会经济/交付带来的便利

1、城市居民活跃性（Citizen participation ）

城市居民活跃性指融合公民观点提升城市效率与活力。区块链技术可以用于公民忠信奖惩平台（认可和奖励他们在智慧城市规划和发展中的贡献）、地方选举和立法问题（实现安全、匿名和有效的投票）、公民满意度管理/反馈（创造值得信赖的反馈和发表不满的邮件系统）。

2、经济与雇佣（Economy and employment ）

一个智慧城市需要强大的、有弹性的经济基础和增长战略，增加大多数公民的就业机会。区块链技术可以用于本地商业注册中心（以有效地管理本地企业生命周期和运行模式）、贸易融资和物流（创造可持续的价值链，降低成本，提高透明度，有效利用杠杆）、技能培训/研究学习认证（基于区块链的就业登记簿可以提高透明度和信任）。

3、健康（Health）

智慧城市为所有公民提供医疗服务。区块链技术可以用于电子健康记录（公民提供一个安全、灵活和值得信赖的无需携带的EHR）、控制关键药物（提高药物可用性，避免滥用）、医务人员注册（提高医患新人，更好的医学实践和医疗合作）、药品供应链的可见性（特别是对于重要的药物和器官）、处理保险索赔（智能合同可以用来管理保险索赔，实现无可辩驳、快响应、自动化）。

4、身份与文化（Identity and culture）

智慧城市的地理位置、气候、产业布局、文化美食都是其独特的身份卡。区块链技术可以用于注册中心（只有授权的机构才能提供服务，从而维护名胜）、景点门票（确保进入纪念碑和事件的门票交付，避免黄牛和二手门票等）、边缘群体管理（针对艾滋患者、捐献者等群体提供群体认同和身份保护）。

5、教育（Education）

智慧城市为所有的孩子提供教育机会。区块链技术可以用于学生的全面管理（教育记录管理实现扫盲目标）、儿童福利（针对相关儿童的赠款管理系统确保流程透明、有效）。

6、土地使用（Land use）

▲区块链为土地注册带来的便利

智慧城市有着丰富的土地使用，包括集群办公室、住宅和商店等。区块链技术可以用于土地和财产登记和生命周期管理（基于区块链的自动化的产权登记可以节约时间消除成本）、建筑设计和建造资质批准与审核（覆盖所有的批准，检查报告和认证）。

7、住宅（Housing and inclusiveness）

智慧城市有足够的住房提供给所有的收入群体，并促进社会群体的融合。区块链技术可以用于住房分配（确保房屋被分配给正确人）。

8、交通（Transportation）

▲区块链的物流用例

智慧城市的居民需要更灵活、更充实的交通选择。区块链技术可以用于汽车共享（减少私家车，从而促进分散的公共交通）、车辆注册表（为车辆提供生命周期记录，确保只有合格的车辆在智能城市道路上行驶）。

9、智能政务（Intelligent government services）

▲区块链的智慧城市中的政府应用（公民身份、资产流动、所有权/等级、认证/身份识别）

智慧城市可以轻松地进行公民们与政府间的交互(包括通过在线和电话服务)。区块链技术可以用于居民身份证（包括生物特征和健康、教育、税收等属性）、民事登记（提高公民的信任签发，减少欺诈行为）。

10、能源与浪费管理（Energy）

智慧城市意味着全周全天(24/7)不中断的电力供应和更环保、高效的能源和资源应用。区块链技术可以用于智能电表（规划电力，实施实时差别定价模型）、可再生能源（基于微型分布式的可再生能源发电点进行的电力分配）、能源税收/津贴（利用计费系统激励居民投入可再生能源中去）、电动汽车（优化充点电分布）、配水网络（自动化供水管理避免水资源浪费）、基于公司信誉的排放管理（可核实和透明的公司声誉管理系统，定期跟踪排放）、结合区块链和物联网的废物管理（提供更有效和更好的产品）。

11、安全（Safety）

智慧城市公共安全指数很高，保护妇女、儿童、老年人，各个年龄段的男人和女人在街上都感到安全。区块链技术可以用于犯罪行为记录（为法庭提供明确的犯罪证据链，减少证据纠纷，更快的处理案件，减轻执法机构的负担）、证据和案件管理（案件所有相关的证据都可以登记在一个区块链，最小化了证据的篡改）、信息安全（利用分布式，消除单点故障的风险，提供了端到端隐私加密，并确保用户方便）。

▲区块链缓解社会问题（适应性、问责制、透明度、效率）

区块链技术指向可扩展、可靠的数据管理，可谓信息变革的前提，是芯时代价值链交换的底层框架之一。与此同时，全球各国政府已经或正在制定“智慧城市”转型战略，以切实有效地满足公民的需求。基于公私区块链结合的智慧城市方案，可以增强信息技术的安全性、不可篡改性、可拓展性和透明度。

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