編輯導(dǎo)語：傳染病監(jiān)測預(yù)警的主要目的，是通過監(jiān)測早期發(fā)現(xiàn)傳染病發(fā)生的異常先兆或事件發(fā)展的不良趨勢，進(jìn)而提高傳染病預(yù)防控制工作的主動性和預(yù)見性，這也是當(dāng)前世界范圍內(nèi)廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。新冠病毒疫情暴發(fā)之后，我國加強(qiáng)了對于傳染病的監(jiān)測預(yù)警，本文作者基于區(qū)塊鏈技術(shù)，對我國傳染病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化研究。

回顧2020這不平凡的一年，從2019年12月不明原因肺炎的出現(xiàn)，到2020年1月新冠病毒確認(rèn)和爆發(fā)，再到3月份國內(nèi)疫情的基本控制，然后年尾全國各地疫情又零星死灰復(fù)燃，可以說國內(nèi)在未來很長一段時間內(nèi)都將處在疫情防控的新常態(tài)和新形勢下。

在全球范圍內(nèi)，新冠肺炎疫情的控制更是還未看到盡頭。我在2020年1月29日發(fā)表互聯(lián)網(wǎng)文章《用區(qū)塊鏈改進(jìn)國家級傳染病監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)絡(luò)》的時候，怎么也沒有想到新冠肺炎疫情對國內(nèi)，乃至全球影響這么深刻。

后來，我（黃銳）和四川大學(xué)、西華大學(xué)的教授們共同致力于區(qū)塊鏈技術(shù)在我國傳染病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用研究，并成功獲得“國家社會科學(xué)基金資助項(xiàng)目”，并在《管理學(xué)報》第17卷 第12期成功發(fā)表了論文《基于區(qū)塊鏈技術(shù)的我國傳染病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的優(yōu)化研究》。

接下來，我會將論文全文轉(zhuǎn)載，與讀者分享。

站在2020年尾，展望2021年，希望隨著疫苗的普及，新冠肺炎能遠(yuǎn)離我們，明年會更好！

一、研究背景

2020年初一場突如其來的新冠肺炎疫情，暴露出我國的傳染病直報、監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)在疫情之初預(yù)警效果并不理想的問題。雖然新冠疫情在我國已經(jīng)得到控制，但不能不反省傳染病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)到底存在什么問題？應(yīng)如何改進(jìn)系統(tǒng)的監(jiān)測預(yù)警效能？

2020年5月6日中共中央政治局常務(wù)委員會召開會議，明確提出要改革疾病預(yù)防控制體系，提升疫情監(jiān)測預(yù)警能力，健全重大疫情、公共衛(wèi)生應(yīng)急管理體系。

據(jù)此，本研究在分析我國傳染病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的現(xiàn)狀和問題的基礎(chǔ)上，提出利用區(qū)塊鏈技術(shù)改進(jìn)現(xiàn)有系統(tǒng)的設(shè)想。

目前，我國疾病預(yù)防控制信息體系是一套強(qiáng)中心化的協(xié)作模式，這種模式下信息管理的責(zé)任和風(fēng)險很大，一旦監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)出現(xiàn)任何信息屏障，必將影響全國的傳染病預(yù)警和防控。

由此，在傳染病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的規(guī)劃和建設(shè)上，需要尋找一種管理責(zé)任和風(fēng)險較小，信息時效性相對較高的架構(gòu)模式[1]，區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用有利于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

在借鑒國內(nèi)外已有研究的基礎(chǔ)上，本研究擬探討如何利用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建我國傳染病四級防疫鏈網(wǎng)絡(luò)和信息共享平臺，對基于大數(shù)據(jù)的國家傳染病自動預(yù)警信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)直報系統(tǒng)、醫(yī)院傳染病上報系統(tǒng)、基層實(shí)時預(yù)警體系、分布式聯(lián)動響應(yīng)機(jī)制等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以期為我國傳染病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的改進(jìn)提供一些理論參考。

二、我國傳染病上報和監(jiān)測預(yù)警體系的現(xiàn)狀及問題

我國于2008年4月在全國開始運(yùn)行國家傳染病自動預(yù)警系統(tǒng)，建立了自動預(yù)警與響應(yīng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了法定傳染病的監(jiān)測數(shù)據(jù)自動分析、時空聚集性實(shí)時識別、預(yù)警信號發(fā)送和響應(yīng)結(jié)果實(shí)時追蹤等功能[2,3]還建設(shè)了網(wǎng)絡(luò)直報系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的法定傳染病的實(shí)時在線直報，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化采集電子健康檔案、電子病歷等數(shù)據(jù)，試點(diǎn)和運(yùn)行了四級（區(qū)、市、省、國家）人口健康信息和數(shù)據(jù)交換平臺[4]，打通了醫(yī)院信息管理系統(tǒng)（HIS）和網(wǎng)絡(luò)直報系統(tǒng)，通過診療病歷自動彈出或人工打開填報頁，半自動提交傳染病報告卡[5]。

但是，我國傳染病監(jiān)測預(yù)警體系在這次疫情爆發(fā)初期暴露了以下問題：

1. 現(xiàn)有系統(tǒng)難以對新型傳染病早期預(yù)警。我國的傳染病監(jiān)測預(yù)警體系主要是針對法定傳染病的分級監(jiān)測和預(yù)警，但對不明原因的新型傳染病缺少統(tǒng)一的、系統(tǒng)化的、透明化和標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)對方案。雖然在傳染病報告卡中有“其他”選項(xiàng)，但醫(yī)生、醫(yī)院和CDC的每次上報都要承擔(dān)上報準(zhǔn)確性的巨大責(zé)任壓力，將疑似病例上報需要極大的勇氣。
2. 新型傳染病從臨床發(fā)現(xiàn)到上報需要三級人工審批。我國對新型傳染病的會診和確認(rèn)通常有三級人工審批過程：院、區(qū)、市或省級[4,6]。這不僅要耗費(fèi)較長時間，還需要審核人員具有很高的專業(yè)判斷能力和勇于承擔(dān)責(zé)任的膽量，因此，三級人工審批可能造成對新型傳染病預(yù)警的延誤或阻斷。
3. 預(yù)警數(shù)據(jù)源單一、信息孤立。我國傳染病自動預(yù)警系統(tǒng)主要依靠傳染病報告數(shù)據(jù)作為預(yù)警數(shù)據(jù)源，但從大數(shù)據(jù)的監(jiān)測預(yù)警來看，傳染病報告只是一種臨床診斷結(jié)果數(shù)據(jù)而已，還需要結(jié)合臨床癥狀、實(shí)驗(yàn)室病原數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)疫情關(guān)鍵詞、社會和自然疫情數(shù)據(jù)等多元數(shù)據(jù)[7]，只有綜合利用，大數(shù)據(jù)才有效。但這些多元數(shù)據(jù)廣泛分布在各類社會資源中，采用強(qiáng)中心化的數(shù)據(jù)采集機(jī)制[8]，很難實(shí)現(xiàn)多元數(shù)據(jù)的采集和匯總。
4. 醫(yī)療機(jī)構(gòu)和疾控中心（CDC）缺少信息共享與聯(lián)合預(yù)警處置機(jī)制。我國現(xiàn)有的傳染病監(jiān)測預(yù)警體系在不同層級間、部門間、機(jī)構(gòu)間、基層一線人員與高層決策者之間不能真正形成信息共享機(jī)制，在疫情區(qū)域間不能有效聯(lián)合預(yù)警和處置，致使在疫情早期中央機(jī)構(gòu)還未介入之前，很難利用現(xiàn)有資源及時控制疫情的蔓延。

綜上，我國現(xiàn)行傳染病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)在這次新冠疫情爆發(fā)初期預(yù)警效果不理想的核心問題是：目前基于大數(shù)據(jù)的自動預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)源單一、信息孤立，傳染病數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)直報沒有實(shí)現(xiàn)自動化，不同人員、機(jī)構(gòu)之間不能真正形成橫向信息共享。

要解決這一問題，需在原有大數(shù)據(jù)預(yù)警和網(wǎng)絡(luò)直報外，引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，整合現(xiàn)有分散的疾控資源（醫(yī)院、CDC、藥店、衛(wèi)生院、實(shí)驗(yàn)室等），打破原有信息屏障[9]，形成基層實(shí)時聯(lián)動防控與頂層統(tǒng)籌調(diào)度防控相結(jié)合的傳染病雙層監(jiān)測、響應(yīng)模型。

三、國內(nèi)外相關(guān)研究

目前區(qū)塊鏈技術(shù)在醫(yī)療和防疫監(jiān)測方面的應(yīng)用在全球范圍內(nèi)正處于積極探索期，主要聚焦在醫(yī)療數(shù)據(jù)安全存儲、醫(yī)療流程優(yōu)化、供應(yīng)鏈溯源和傳染病監(jiān)測4個應(yīng)用方面[10~14]：

1. 利用區(qū)塊鏈技術(shù)在隱私保護(hù)和數(shù)據(jù)安全方面的優(yōu)勢，主要應(yīng)用在醫(yī)療數(shù)據(jù)的安全存儲方面，包括電子病歷、電子健康記錄。
2. 利用區(qū)塊鏈分布式賬本在可信任協(xié)作方面的優(yōu)勢，應(yīng)用于醫(yī)生、科學(xué)家、實(shí)驗(yàn)室人員和公共衛(wèi)生部門的流程優(yōu)化與協(xié)作。
3. 利用區(qū)塊鏈技術(shù)防篡改、可溯源方面的優(yōu)勢，應(yīng)用于醫(yī)療供應(yīng)鏈和藥品溯源。
4. 利用區(qū)塊鏈技術(shù)在多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)自動化實(shí)時同步的優(yōu)勢，應(yīng)用于傳染病監(jiān)測和預(yù)警。

全球健康安全議程（GHSA）提倡應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)改造整個健康安全系統(tǒng)，并使之更加完善有效，特別提出了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的公共安全監(jiān)測模式，以實(shí)時響應(yīng)來避免傳染病的大規(guī)模爆發(fā)[15]。

但GHSA的提議還處于理論框架探討階段，尚未在業(yè)務(wù)流程銜接和技術(shù)架構(gòu)選型方面有具體的研究和實(shí)施，另一嘗試是剛果民主共和國利用區(qū)塊鏈技術(shù)對埃博拉病毒進(jìn)行監(jiān)測[16]。

該國采用智能射頻電子識別標(biāo)簽，將埃博拉病毒可疑感染和確診感染的監(jiān)測數(shù)據(jù)采集到SERIS和智能物聯(lián)網(wǎng)中，將電話公司、埃博拉病毒監(jiān)控部門、埃博拉疫苗供應(yīng)機(jī)構(gòu)、交通運(yùn)輸機(jī)構(gòu)等通過區(qū)塊鏈鏈接起來，組成國家疫情監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

——這為我國構(gòu)建重大傳染病爆發(fā)監(jiān)測提供了一個很好的借鑒。

國內(nèi)在區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療和傳染病監(jiān)測預(yù)警領(lǐng)域的相關(guān)研究很少，在有限的文獻(xiàn)中可以看到兩個較為系統(tǒng)介紹的區(qū)塊鏈應(yīng)用模型：

①薛騰飛等[17]提出了基于區(qū)塊鏈的醫(yī)療數(shù)據(jù)分享模型。該方案通過構(gòu)建醫(yī)療機(jī)構(gòu)聯(lián)盟服務(wù)器群和審計聯(lián)盟服務(wù)器群，采用權(quán)益證明機(jī)制，實(shí)現(xiàn)集群中信息共享的共識和協(xié)調(diào)一致，通過分布式數(shù)據(jù)庫存儲醫(yī)療記錄。

②黎祖睿等[18]提出了聯(lián)盟式傳染病數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈系統(tǒng)。該模型對大數(shù)據(jù)資源進(jìn)行整合、共享，使用智能合約實(shí)現(xiàn)傳染病預(yù)警機(jī)制，為我國突發(fā)急性傳染病監(jiān)測預(yù)警模型的構(gòu)建提供了一個傳染病數(shù)據(jù)共享平臺。

這些有限的區(qū)塊鏈醫(yī)療應(yīng)用研究主要集中在醫(yī)療數(shù)據(jù)信息共享方面，而在傳染病早期數(shù)據(jù)采集、區(qū)域預(yù)警、整合政府和社會資源方面缺乏系統(tǒng)的研究。

四、構(gòu)建國家傳染病四級防疫鏈網(wǎng)絡(luò)

1. 基本設(shè)計思想

在借鑒國內(nèi)外已有研究的基礎(chǔ)上，本研究提出運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)整合區(qū)、市、省、國家四級傳染病監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建四級防疫鏈網(wǎng)絡(luò)的設(shè)想。

將國家CDC、網(wǎng)上直報系統(tǒng)、國家傳染病自動化預(yù)警系統(tǒng)、全國三級公共衛(wèi)生健康數(shù)據(jù)交換平臺和基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)（醫(yī)院）整合在四級防疫鏈中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密共享、國家級和區(qū)域級的雙層自動化預(yù)警機(jī)制。

從信息管理視角看，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N共享數(shù)據(jù)庫，存儲于其中的數(shù)據(jù)或信息，具有不可偽造、全程留痕、可以追溯、公開透明、集體維護(hù)等特征。

基于這些特征，區(qū)塊鏈技術(shù)奠定了堅實(shí)的“信任”基礎(chǔ)，創(chuàng)造了可靠的“合作”機(jī)制[19]。從社會治理視角看，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N建立可信任協(xié)作關(guān)系的安全分布式計算網(wǎng)絡(luò)，是一種去中心化的協(xié)作框架。

與傳統(tǒng)中心化協(xié)作機(jī)制不同在于：傳統(tǒng)中心化協(xié)作模式有明確的協(xié)調(diào)方，負(fù)責(zé)多方的協(xié)調(diào)，協(xié)作單元是流程；基于區(qū)塊鏈的去中心化協(xié)作模式，沒有明確的協(xié)調(diào)方，是依靠分布式共識協(xié)議實(shí)現(xiàn)多方的協(xié)調(diào)和協(xié)作單元的密碼學(xué)控制。

我國在《公共衛(wèi)生疾控信息化十二五規(guī)劃》中提出了公共衛(wèi)生信息化建設(shè)與發(fā)展方向，充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境，結(jié)合區(qū)域衛(wèi)生信息平臺建設(shè)，完善國家公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)中心，逐步建立省級、地市級數(shù)據(jù)中心，進(jìn)一步加強(qiáng)公共衛(wèi)生網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心建設(shè)。

目的是在國家、省、地市分別建立全國和區(qū)域性的信息平臺，在統(tǒng)一的業(yè)務(wù)邏輯驅(qū)動下相互聯(lián)動，形成整體的疾病預(yù)防控制信息化平臺[1]。

但是，從上述公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)交換平臺的設(shè)計思路來看，實(shí)現(xiàn)各級平臺間的數(shù)據(jù)共享和交換，并未采用具備抗干擾能力的分布式共識協(xié)議協(xié)調(diào)機(jī)制，仍然采用的是傳統(tǒng)中心化協(xié)調(diào)機(jī)制，并將原有的傳染病網(wǎng)絡(luò)直報流程改為逐級平臺上報。

這樣的系統(tǒng)設(shè)計反而會增加傳染病報告的不確定性和風(fēng)險性，逐級上報可能因各級審批而阻延。

本研究利用區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)入鏈防篡改、加密傳輸、智能合約防干預(yù)自動執(zhí)行、數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)間自動化同步等特性[20]，從理論上探討對于我國傳染病監(jiān)測預(yù)警體系的改進(jìn)和優(yōu)化，整合分散的疾病防控資源、嵌入監(jiān)測哨點(diǎn)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)疾控多元化數(shù)據(jù)（醫(yī)療、社會與自然、互聯(lián)網(wǎng)、病原等）的自動化采集，為傳染病大數(shù)據(jù)預(yù)警提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支撐。

利用區(qū)塊鏈智能合約建立各區(qū)域間的聯(lián)動預(yù)警處置機(jī)制，在疫情爆發(fā)早期鄰近區(qū)域共享相關(guān)疫情基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而形成基層實(shí)時聯(lián)動防控和頂層統(tǒng)籌調(diào)度防控相結(jié)合的傳染病雙層監(jiān)測、響應(yīng)模型。

2. 四級防疫鏈架構(gòu)設(shè)計

本研究設(shè)計參考區(qū)塊鏈技術(shù)分片機(jī)制，建立基于區(qū)、市、省和國家四級主權(quán)區(qū)塊鏈[21]的自動化數(shù)據(jù)同步網(wǎng)絡(luò)，在四級防疫鏈中依托各級CDC，建立突發(fā)傳染病數(shù)據(jù)采集和實(shí)時預(yù)警自治能力，不完全依賴國家級傳染病預(yù)警系統(tǒng)。

利用目前已有的公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)交換平臺作為每級數(shù)據(jù)的交換節(jié)點(diǎn)，形成實(shí)時自動化的數(shù)據(jù)交換機(jī)制。各區(qū)之間的傳染病報告數(shù)據(jù)在市級防疫鏈同步，各市之間的傳染病報告數(shù)據(jù)在省級防疫鏈中同步，以此類推，到國家級全國的防疫鏈數(shù)據(jù)同步。

四級防疫鏈像四個車輪一樣，在自動化完成各區(qū)、市、省的內(nèi)部防疫預(yù)警工作的同時，通過國家級防疫鏈不斷更新和補(bǔ)充其他省份的共享數(shù)據(jù)，形成具備一定區(qū)域自治防疫能力的四級防疫網(wǎng)絡(luò)（見圖1）。

圖1 傳染病四級防疫鏈

本研究提出的傳染病四級防疫鏈，本質(zhì)上是一種區(qū)塊鏈技術(shù)的聯(lián)盟鏈應(yīng)用。

四級防疫鏈由四級防疫單鏈和跨鏈數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)組成，每條防疫單鏈?zhǔn)且环N區(qū)域聯(lián)盟鏈[1]，而跨鏈數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)是一種公證人機(jī)制，是一種全網(wǎng)受信任的節(jié)點(diǎn)，如CDC、公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)交換平臺等。

四級防疫鏈可根據(jù)每個省的實(shí)際情況，建立區(qū)或市的傳染病防疫鏈，最終可為三級或四級。

四級防疫鏈通過跨鏈數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，除交換各級傳染病報告數(shù)據(jù)外，可通過衛(wèi)生健康數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)共享個人健康檔案和跨區(qū)域電子病歷。

通過防疫單鏈的數(shù)據(jù)自動化加密共享技術(shù)與數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享交換，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院之間、衛(wèi)生機(jī)構(gòu)之間、CDC之間的數(shù)據(jù)安全共享，通過智能合約實(shí)現(xiàn)區(qū)域傳染病自治預(yù)警。

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的四級防疫鏈包含以下具體內(nèi)容：

1）建立患者、醫(yī)生、醫(yī)院、設(shè)備等的全網(wǎng)分布式數(shù)字身份

目前，國際上基于區(qū)塊鏈技術(shù)安全的個人電子健康檔案和電子病歷的隱私保護(hù)方面是研究熱門，因?yàn)榛颊哚t(yī)療信息一直以來缺少同行、同業(yè)間的信息共享和個人隱私保護(hù)。

例如，在“健康信息交換項(xiàng)目”中將病人受保護(hù)的醫(yī)療信息連接至區(qū)塊鏈身份認(rèn)證中，以降低身份驗(yàn)證成本，并提高所有參與者的信息安全。

本研究是基于區(qū)塊鏈的分布式數(shù)字證書，構(gòu)建非對稱密鑰加密[22]和CA認(rèn)證體系，采用橢圓曲線加密算法作為基礎(chǔ)簽名算法，幾乎不存在證書頒發(fā)成本，即可實(shí)現(xiàn)海量的數(shù)字證書頒發(fā)和身份驗(yàn)證，可以適用于大量醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備和個人電子健康檔案、電子病歷、傳染病報告數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)隱私保護(hù)和網(wǎng)絡(luò)安全傳輸，具體見圖2。

由圖2可見，患者、醫(yī)生、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、設(shè)備、藥店等社會疾控參與方，都可以通過四級防疫鏈提供的醫(yī)療數(shù)字身份管理軟件工具開發(fā)包（SDK），在跨平臺、多語言的系統(tǒng)或者設(shè)備中實(shí)現(xiàn)數(shù)字身份的管理。

公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)將在非對稱加密算法的保障下實(shí)現(xiàn)安全傳輸，采用數(shù)字身份管理體系是實(shí)現(xiàn)傳染病分布式監(jiān)測和預(yù)警的前提，只有個人隱私和疫情信息安全得到充分保障，才能打破預(yù)警數(shù)據(jù)源單一、信息孤立的問題，才能調(diào)動社會資源實(shí)現(xiàn)傳染病監(jiān)測哨點(diǎn)的主動數(shù)據(jù)采集。

圖2 分布式數(shù)字身份驗(yàn)證與管理

2）整合國家公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)交換平臺

目前，國家三級/四級公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)交換平臺正在全國范圍推廣建設(shè)，中國疾病預(yù)防控制中心于2013 年初將寧波市鄞州區(qū)作為試點(diǎn)，通過區(qū)域衛(wèi)生信息平臺，將醫(yī)院信息系統(tǒng)和三級公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)交換平臺進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)傳染病報告信息與網(wǎng)絡(luò)直報系統(tǒng)的自動交換[6]。

但是，公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)交換平臺還采用傳統(tǒng)中心化協(xié)調(diào)機(jī)制，逐級數(shù)據(jù)共享，反而會增加傳染病報告的不確定性和風(fēng)險性。

本研究所構(gòu)想的四級防疫鏈將整合國家和區(qū)域的公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)交換平臺，在數(shù)據(jù)交換平臺中部署四級防疫鏈的跨鏈節(jié)點(diǎn)，從而快速搭建四級防疫鏈的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，在保障單鏈內(nèi)數(shù)據(jù)有效共享的同時，異步自動化的實(shí)現(xiàn)跨鏈數(shù)據(jù)交換。

具體見圖3，由圖3可見，四級防疫鏈的跨鏈節(jié)點(diǎn)可通過在已有的區(qū)域公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)交換平臺部署跨鏈節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鏈內(nèi)和鏈外的數(shù)據(jù)交換，鏈外公共衛(wèi)生健康數(shù)據(jù)可通過集成數(shù)據(jù)交換SDK，實(shí)現(xiàn)鏈外數(shù)據(jù)的補(bǔ)充。

四級防疫鏈的跨鏈節(jié)點(diǎn)具備雙層應(yīng)用功能，分別是鏈內(nèi)共識層和跨鏈共識層兩部分。鏈內(nèi)實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)疫情數(shù)據(jù)的自動化同步，數(shù)據(jù)的一致性驗(yàn)證和共識，共識算法采用實(shí)用拜占庭容錯算法（PBFT）[23]。

鏈內(nèi)共識層承擔(dān)鏈內(nèi)數(shù)據(jù)交易和疫情分類賬本的生成[8]，并向跨鏈共識層提交共識請求?？珂湽沧R層在上級防疫鏈中發(fā)起數(shù)據(jù)一致性驗(yàn)證和共識，并完成自動化同步工作。

通過四層防疫鏈的跨鏈節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鏈內(nèi)數(shù)據(jù)和鏈外數(shù)據(jù)的實(shí)時、安全、自動化交換，從而實(shí)現(xiàn)鏈內(nèi)數(shù)據(jù)和鏈外數(shù)據(jù)共享的異步傳輸，大大提高了四級防疫鏈的可擴(kuò)展能力，理論上并不限制防疫鏈的跨鏈級數(shù)，可二級、三級或四級等。

圖3 四級防疫鏈整合公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)交換平臺

3）優(yōu)化傳染病上報流程

目前，國家傳染病上報體系中對傳染病的認(rèn)定和報告屬于“無病推定原則”，對傳染病報告數(shù)據(jù)的完整性、重復(fù)率、準(zhǔn)確性要求太高[2,24]，特別是對新型傳染病的認(rèn)定，需要逐級核實(shí)、反復(fù)會診、討論分析和逐級審核，以至于耽誤了傳染病上報的最佳時機(jī)。

利用區(qū)塊鏈技術(shù)，采用“有病推定原則”，優(yōu)先將疑似病例通過監(jiān)測哨點(diǎn)直接上報到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)存證，哨點(diǎn)應(yīng)用通過數(shù)字簽名后，將疑似病例信息進(jìn)行加密處理，并將患者公鑰提交到四級防疫鏈的醫(yī)院全節(jié)點(diǎn)中，醫(yī)院全節(jié)點(diǎn)通過P2P網(wǎng)絡(luò)，全網(wǎng)廣播該病例密文數(shù)據(jù)。

區(qū)域防疫鏈中的Leader節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)發(fā)起驗(yàn)證和共識，最終記錄自動化同步到全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中。預(yù)警將充分使用區(qū)域防疫鏈智能合約閾值判斷和國家傳染病自動預(yù)警系統(tǒng)大數(shù)據(jù)分析。

同時，對于傳染病的核實(shí)、區(qū)域會診、病原分析、專家會診和最終確認(rèn)工作將并行開展。

各環(huán)節(jié)的決策結(jié)果將使用區(qū)塊鏈共識節(jié)點(diǎn)的PBFT共識算法投票，超過2/3的確認(rèn)即可在全網(wǎng)達(dá)成一致，最終決策結(jié)果將自動同步并更新疑似病例狀態(tài)為：True或False。

將疑似病例和確認(rèn)病例通過區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)并行上報，疑似病例的傳染病密文上報和同態(tài)驗(yàn)證功能，可以將疫情的人為決策降低到最低。

4）擴(kuò)大風(fēng)險數(shù)據(jù)采集源

建立傳染病風(fēng)險性特征庫，通過在公共衛(wèi)生數(shù)據(jù)源中部署基于區(qū)塊鏈技術(shù)的傳染病監(jiān)測哨點(diǎn)應(yīng)用，以低侵入的方式嵌入相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)源中，通過數(shù)字身份認(rèn)證和加密體系，保障數(shù)據(jù)實(shí)時安全地采集到四級防疫鏈的分布式節(jié)點(diǎn)中。

哨點(diǎn)應(yīng)用采用主動采集模式，即以事件驅(qū)動方式，將滿足前置規(guī)則（如發(fā)熱≥38°C）的數(shù)據(jù)實(shí)時采集到區(qū)塊鏈共識節(jié)點(diǎn)中，前置規(guī)則由區(qū)塊鏈防疫鏈網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一發(fā)布，任何一方都無法直接篡改哨點(diǎn)前置規(guī)則。

哨點(diǎn)應(yīng)用支持多個主題，包括傳染病報告卡數(shù)據(jù)、臨床風(fēng)險特征數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)室病原分析數(shù)據(jù)、學(xué)校缺課數(shù)據(jù)、社區(qū)衛(wèi)生事件數(shù)據(jù)、社區(qū)藥店數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)生敏感監(jiān)測數(shù)據(jù)等。

公共衛(wèi)生健康數(shù)據(jù)可從個人電子健康檔案和電子病歷中自動識別和采集，病原分析數(shù)據(jù)可從實(shí)驗(yàn)室智能設(shè)備直接采集，公共衛(wèi)生事件數(shù)據(jù)可通過藥店、社區(qū)、基層衛(wèi)生機(jī)構(gòu)和互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療APP中自動識別和上報。具體見圖4。

圖4 傳染病特征數(shù)據(jù)采集源和提取

由于傳染病風(fēng)險性特征數(shù)據(jù)并不是直接定性的傳染病報告卡，所以對社會穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)并沒有直接影響，而對于大數(shù)據(jù)預(yù)警來說可以增加數(shù)據(jù)的范圍和規(guī)模，提高預(yù)警精度和時效性。

傳染病風(fēng)險性特征數(shù)據(jù)的上報，將壓力從醫(yī)生、醫(yī)院和當(dāng)?shù)谻DC那里轉(zhuǎn)移到四級衛(wèi)生健康數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)，用自動化、智能化代替人工填報，減少了基層的社會壓力[25]。

傳染病傳播本質(zhì)上是一種自然因素和人為因素交織在一起形成的風(fēng)險源[26]，所以需要建立復(fù)合、多元的風(fēng)險源數(shù)據(jù)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

5）建立傳染病區(qū)域基層聯(lián)動實(shí)時預(yù)警能力

智能合約是用于執(zhí)行合同條款的計算交易協(xié)議，包括合同當(dāng)事人和執(zhí)行這些條款的協(xié)議。但是在分布式交易網(wǎng)絡(luò)中，最早成功商用化的還是以太坊智能合約。

以太坊的智能合約是一個可以編程，建立在以太坊虛擬機(jī)（ethereum virtual machine，EVM）的基礎(chǔ)上，具備圖靈完備性的分布式智能合約開發(fā)引擎[27]。

本研究采用的是一套類似EVM智能合約虛擬機(jī)的防疫預(yù)警合約引擎，但與以太坊EVM不同之處在于，由于本項(xiàng)目是聯(lián)盟鏈，不需要Gas計費(fèi)及相關(guān)功能。

四級防疫鏈的智能合約是基于EVM引擎的應(yīng)用合約（見圖5），分為強(qiáng)制執(zhí)行的通用預(yù)警合約和差異化的區(qū)域預(yù)警合約兩種，每次交易（風(fēng)險記錄）的產(chǎn)生，都將調(diào)用區(qū)域預(yù)警合約進(jìn)行預(yù)警數(shù)據(jù)入賬，區(qū)域預(yù)警合約的調(diào)用將前置調(diào)用通用預(yù)警合約，通用預(yù)警合約的級別優(yōu)先于區(qū)域預(yù)警合約。預(yù)警合約按照提前發(fā)布的預(yù)警邏輯發(fā)布到分布式節(jié)點(diǎn)中。

預(yù)警合約內(nèi)部包括預(yù)警邏輯、風(fēng)險編碼、風(fēng)險記錄和預(yù)警賬本。

預(yù)警邏輯所需要的參數(shù)都需要在共識節(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)確認(rèn)和共識驗(yàn)證，具體的區(qū)域預(yù)警將通過預(yù)警邏輯的判斷執(zhí)行，最終結(jié)果更新到預(yù)警賬本中。

由于傳染病的爆發(fā)流行具備空間流行特性，所以早期的區(qū)域聯(lián)動預(yù)警非常重要，預(yù)警合約觸發(fā)后，可通過區(qū)域防疫鏈的鄰近度屬性通知鄰近區(qū)域相關(guān)傳染病疫情報告，同時共享發(fā)現(xiàn)疫情的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

依托于四級防疫鏈數(shù)據(jù)自動化實(shí)時同步能力，通過區(qū)塊鏈預(yù)警智能合約，建立基于規(guī)則模型的數(shù)據(jù)實(shí)時判斷預(yù)警能力，將目前的國家傳染病自動預(yù)警功能下沉到各區(qū)、市和省級的區(qū)域防疫鏈中，形成基層聯(lián)動實(shí)時預(yù)警網(wǎng)絡(luò)。

圖5 四級防疫鏈的智能合約

6）建立基層分布式傳染病數(shù)據(jù)加密安全共享網(wǎng)絡(luò)

區(qū)、縣級醫(yī)院，區(qū)級CDC，市級CDC目前是傳染病報告的基本窗口，醫(yī)院和CDC有上報傳染病病例的義務(wù)和責(zé)任，是國家統(tǒng)籌監(jiān)測、預(yù)警和控制疫情的基礎(chǔ)。

但對于醫(yī)院判斷當(dāng)前疫情的整體態(tài)勢來講，卻只能通過各地逐級匯總后的傳染病報告，經(jīng)CDC統(tǒng)計后由上至下的統(tǒng)一告知。

重大疫情的爆發(fā)往往具有突發(fā)的特征，而疫情早期，在第一時間，多醫(yī)院、多區(qū)域橫向同步報告數(shù)據(jù)，將極大增強(qiáng)醫(yī)生、醫(yī)院勇于上報疫情的信心，為一線醫(yī)護(hù)工作者提供疫情態(tài)勢感知，為提前準(zhǔn)備防護(hù)物資提供了基礎(chǔ)保障。

但是要完成傳染病數(shù)據(jù)的區(qū)域共享，首先要解決數(shù)據(jù)加密傳輸、存儲和安全共享機(jī)制。

可參考麻省理工的Enigma系統(tǒng)原型，在區(qū)塊鏈P2P網(wǎng)絡(luò)底層和數(shù)據(jù)應(yīng)用層之間構(gòu)建一層多方安全計算（MPC）和數(shù)據(jù)安全共享層，從而實(shí)現(xiàn)傳染病數(shù)據(jù)在保護(hù)個人隱私和機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)安全的前提下，在區(qū)域內(nèi)、多機(jī)構(gòu)之間安全共享[27]。

四級防疫鏈區(qū)域醫(yī)療數(shù)據(jù)共享將在數(shù)據(jù)加密的保護(hù)下進(jìn)行，非疫情期的個人數(shù)據(jù)將處于區(qū)域防疫鏈和個人的密鑰協(xié)商的保護(hù)下密文存儲。

醫(yī)療數(shù)據(jù)和社會機(jī)構(gòu)交易數(shù)據(jù)，將在四級防疫鏈的Diffie-Hellman密鑰交換算法和MPC的架構(gòu)保護(hù)下，進(jìn)行數(shù)據(jù)密文存儲和智能合約的自動預(yù)警，疫情爆發(fā)后通過區(qū)域預(yù)警智能合約解鎖密文，提供給鄰近區(qū)域內(nèi)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)，進(jìn)行疫情個人和診療數(shù)據(jù)共享。

7）建立基于區(qū)塊鏈的防篡改和透明性的上報數(shù)據(jù)追責(zé)存儲機(jī)制

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲優(yōu)勢在于，可以在防篡改和多方透明的交易機(jī)制中，將傳染病預(yù)防、發(fā)現(xiàn)和響應(yīng)的過程/任務(wù)以交易形式，記錄在區(qū)塊鏈分布式節(jié)點(diǎn)中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)永久有效、證據(jù)溯源可查、公開透明的防治網(wǎng)絡(luò)。

本研究采用類似比特幣的區(qū)塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，利用SHA 256哈希算法，通過區(qū)塊哈希指針的區(qū)塊前后關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的鏈?zhǔn)酱鎯Α?/p>

四級防疫鏈依托于鏈?zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)和參與方的簽名交易，構(gòu)成一條相關(guān)疫情數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)、診斷、檢驗(yàn)、核實(shí)、多方會診、收治、護(hù)理、出院等的患者全生命周期責(zé)任溯源鏈，疫情數(shù)據(jù)包括傳染病報告卡和傳染病風(fēng)險特征數(shù)據(jù)，將以交易的形式統(tǒng)一存儲在區(qū)塊內(nèi)，交易類型由交易大類和交易細(xì)類兩種構(gòu)成。

例如，“發(fā)現(xiàn)、診斷、檢驗(yàn)、核實(shí)、多方會診、收治、護(hù)理、出院”為交易大類，“發(fā)現(xiàn)”交易大類中的“傳染病風(fēng)險特征值編碼”為交易小類，從而形成具備相關(guān)職責(zé)溯源交易結(jié)構(gòu)。

由于傳染病防疫包括傳染病發(fā)現(xiàn)者、患者、核實(shí)者、診斷者、主治醫(yī)生、護(hù)理員等多個交易角色，分別圍繞患者展開隔離或醫(yī)治工作。每次的交易推進(jìn)需要雙重或多重簽名交易，并將參與雙方或多方的公鑰附上，用于下次交易的驗(yàn)證，通過數(shù)字簽名和驗(yàn)證形成天然的職責(zé)鏈條。

疫情爆發(fā)后，除了積極控制疫情、治愈患者、清除疫情給社會和經(jīng)濟(jì)帶來的不良影響，還要積極總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

基于四級防疫鏈追責(zé)體系，可以給社會公眾提供一個透明化監(jiān)督和事件追責(zé)的數(shù)據(jù)依據(jù)，無論是醫(yī)院、當(dāng)?shù)谻DC，還是政府管理者，都可以通過區(qū)塊鏈的防篡改和透明性特征自證清白。

無論接診疑似病例或確診病例的處理，還是傳染病報告的上報，都可以在社會公眾和上級主管部門的監(jiān)督下開展，一旦重大疫情追責(zé)，可以依托區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)可溯源的特性，形成完整的、防篡改的責(zé)任鏈條。

責(zé)任鏈有利于在醫(yī)聯(lián)體內(nèi)部實(shí)行資源共享、信息互通、雙向轉(zhuǎn)診，通過契約模式來促進(jìn)醫(yī)聯(lián)體內(nèi)各個醫(yī)療機(jī)構(gòu)的合作，激勵其合作意愿[28]；也可以極大增強(qiáng)政府的公信力，為防疫和控制疫情提供堅實(shí)的群眾基礎(chǔ)；也為政府公共管理提供技術(shù)、組織和制度變革的基礎(chǔ)設(shè)施[29]。

五、結(jié)語

我國現(xiàn)有傳染病預(yù)防控制信息體系是一套強(qiáng)中心化的協(xié)作模式，信息主要是縱向單鏈?zhǔn)絺鬏?，任何信息?jié)點(diǎn)和層級出現(xiàn)信息屏障，都可能使基層信息源被阻斷而成為信息孤島，影響全國的傳染病預(yù)警和防控。

為改進(jìn)和優(yōu)化我國傳染病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，本研究提出利用區(qū)塊鏈技術(shù)，構(gòu)建區(qū)、市、省、國家的傳染病四級防疫鏈設(shè)想，通過搭建區(qū)域內(nèi)醫(yī)院、藥店、CDC、社區(qū)、政府等公共實(shí)體的多方數(shù)據(jù)的鏈接網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)國家級頂層和區(qū)域級底層互動的雙層預(yù)警機(jī)制。

由于區(qū)塊鏈采用分布式點(diǎn)對點(diǎn)的對等組網(wǎng)，一旦觸發(fā)智能合約預(yù)警，將在區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)全網(wǎng)廣播。

傳染病可疑數(shù)據(jù)將通過分布式共識協(xié)議在節(jié)點(diǎn)間保障數(shù)據(jù)一致性，任何單方面的人工干預(yù)和信息阻隔都無法阻止預(yù)警信息的傳遞，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上可以充分實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)自治預(yù)警的相關(guān)疾控部門的聯(lián)動處置；同時依靠防疫跨鏈機(jī)制，可在鄰近區(qū)域聯(lián)動風(fēng)險預(yù)警。

基于這些特點(diǎn)，區(qū)塊鏈技術(shù)在傳染病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)中的應(yīng)用具有廣闊前景，也將在學(xué)術(shù)界形成新的研究熱點(diǎn)。

在現(xiàn)有的社會治理的信息化架構(gòu)中，往往較為看重單一技術(shù)或單一系統(tǒng)的架構(gòu)效能，忽視了綜合技術(shù)運(yùn)用和綜合信息化系統(tǒng)效能治理，本研究通過區(qū)塊鏈的分布式共識機(jī)制，為建立分布式信息化系統(tǒng)協(xié)作框架提供了一些新的思路。

總的來看，我國乃至全球在區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用方面還處在起步階段，很多領(lǐng)域?qū)τ谌绾伟l(fā)展和應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)還存在較為模糊的認(rèn)識，特別是在疫情應(yīng)急管理領(lǐng)域中的應(yīng)用還有待探索。

本研究利用區(qū)塊鏈技術(shù)，以期改善原有系統(tǒng)對疫情的監(jiān)測和預(yù)警、疫情信息的公開及協(xié)同，增加疫情數(shù)據(jù)的多來源整合共享，實(shí)現(xiàn)多部門統(tǒng)籌協(xié)同，為決策制定、信息公開及責(zé)任追溯提供真實(shí)可信的依據(jù)，在增加流程透明度及政府公信力的同時，有效提升預(yù)警管理效率[30]。

本研究只是一個初步嘗試，希望能吸引更多的研究者和實(shí)踐者參與到區(qū)塊鏈在應(yīng)急管理相關(guān)應(yīng)用的研究中來，為健全我國公共安全管理體系，提升社會綜合治理能力做出貢獻(xiàn)。

本研究的不足之處是單純的理論性探索和系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，所提出的方案尚未經(jīng)過實(shí)證研究的驗(yàn)證，這也是下一步需要進(jìn)行的研究工作。

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作者，黃銳，通訊作者：陳維政（1951～），男，重慶人。四川大學(xué) （成都市 610064）商學(xué)院教授、博士研究生導(dǎo)師；西華大學(xué)（成都市 610064）國際經(jīng)濟(jì)與管理研究院特聘講席教授。研究方向?yàn)榻M織戰(zhàn)略與人力資源管理。

本文由 @黃銳 原創(chuàng)發(fā)布于人人都是產(chǎn)品經(jīng)理，未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載

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