2019区块链赋能新型智慧城市白皮书.pdf
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1、 区块链赋能区块链赋能新型新型智慧城市智慧城市 白皮书白皮书 (20192019 年)年)中国信息通信研究院中国信息通信研究院 20192019年年1 11 1月月 前 言 前 言 新型智慧城市是党中央、国务院立足于我国信息化和新型城镇化发展实际而做出的重大决策,是推进智慧社会发展的重要抓手,是贯彻落实创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念。区块链是点对点网络、密码学、共识机制、智能合约等多种技术的集成创新,提供了一种进行信息与价值传递交换的可信通道,并具备不可篡改、可溯源等特性。作为新兴技术,区块链在新型智慧城市诸多领域具有较大潜力。在基础设施方面,运用区块链技术可探索实现信息基础设备间数据
2、信息的高效交换,提升信息基础设施协同能力。在数据资源方面,借助区块链自身数据不可篡改、可溯源等特性,有望打破原有数据流通共享壁垒,提供高质量数据共享保障。在智能应用方面,依托区块链提供的更加可信的合作环境已经涌现出一批“只需跑一次”、“数据多跑路”、“精准服务”等亮点应用。中国信息通信研究院智慧城市研究小组与可信区块链团队共同组织编写了区块链赋能新型智慧城市白皮书(2019 年)。本白皮书阐述了新型智慧城市发展现状,提出了当前新型智慧城市发展面临的挑战,分析了区块链特点与赋能应用场景,剖析了区块链赋能在部分城市中的探索实践,并提出相应发展建议。目 录 目 录 一、新型智慧城市与区块链发展情况.
3、1(一)我国新型智慧城市发展现状.1(二)我国新型智慧城市最新态势.2(三)区块链技术主要特点.4(四)区块链技术在国内外发展情况.5(五)区块链技术可缓解的城市发展问题.6 二、区块链赋能智慧城市发展具备潜力.9(一)城市设施高效智能.10(二)数据治理可信可溯.11(三)惠民服务成效初显.14(四)精准治理多点突破.16(五)生态宜居有待探索.17 三、我国主要城市区块链赋能探索实践.17(一)北京.17(二)杭州.19(三)上海.20(四)广州.22(五)深圳.23 四、区块链赋能城市发展建议与展望.25(一)坚持顶层设计与局部试点并举,凝聚发展共识.25(二)坚持能力建设与标准制定并重
4、,夯实基础内功.25 (三)坚持防范风险与鼓励创新并行,稳步探索创新.26(四)坚持融合发展与因地制宜并进,加快发展应用.26(五)区块链赋能潜力逐步释放,促进智慧社会发展.27 图 目 录 图 目 录 图 1 区块链赋能新型智慧城市全景图.10 图 2 南京市区块链政务数据共享平台.12 图 3 北京市区块链赋能探索实践.19 图 4 杭州市区块链赋能探索实践.20 图 5 上海市区块链赋能探索实践.22 图 6 广州市区块链赋能探索实践.23 图 7 深圳市区块链赋能探索实践.25 区块链赋能智慧城市白皮书(2019)1 一、新型智慧城市与区块链发展情况(一)我国新型智慧城市发展现状(一)
5、我国新型智慧城市发展现状 新型智慧城市成为我国经济社会发展重要组成部分。作为重大工程项目,新型智慧城市已纳入国民经济与社会发展“十三五”规划,国家各部委及各级政府以此为指引,围绕信息基础设施、信息惠民服务、“智能制造”、“双创”、“互联网+政务服务”等领域,陆续出台和落地标准、产业、人才、试点示范等相关政策,全面推动我国经济社会各领域数字化转型和创新发展。其中,国家新型城镇化规划(2014-2020 年)和关于深入推进新型城镇化建设的若干意见,明确将智能交通、智能管网、智能园区、智能水务等发展,作为提升城市和中小城镇公共服务水平作为新型城镇化建设的重点方向之一,深化了新型智慧城市建设与新型城镇
6、化融合发展的内涵。新型智慧城市建设普遍进入第二轮升级规划建设阶段。全国已有近半数城市发布新型智慧城市总体规划、顶层设计、专项规划,西部、县域、新区智慧城市规划更遍地开花。新型智慧城市建设呈现省级城市领跑、地级市跟进、县级市及城市群起步的态势,其中超过 94%省级城市、超过 71%地级市、超过 20%的县级市及城市群均提出建设智慧城市,并涌现出一批城市智脑、“最多跑一次”、数据资产登记、多功能智慧杆柱、公众广泛参与等特色亮点应用和模式,中国已成为全球智慧城市技术产业创新发展的重要力量。区块链赋能智慧城市白皮书(2019)2(二)我国新型智慧城市最新态势(二)我国新型智慧城市最新态势 分级分类推进
7、新型智慧城市建设成为必然选择。国家信息化发展战略纲要、“十三五”国家信息化规划 等国家重大政策文件中,均明确提出要加强顶层设计,分级分类推进新型智慧城市建设,提高城市基础设施、运行管理、公共服务和产业发展的信息化水平。国务院发布的新一代人工智能发展规划明确,部署智慧城市国家重点研发计划重点专项,加强人工智能技术的应用示范。2019年推进新型城镇化建设的重点任务的通知提出,优化提升新型智慧城市建设评价工作,指导地级以上城市整合建成数字化城市管理平台,增强城市管理综合统筹能力。集约融合成为新型智慧城市主旋律。新型智慧城市进一步强化统筹力度,提供业务融合、技术融合、数据融合于一体,跨层级、跨地域、跨
8、系统、跨部门、跨业务的协同服务,具体包括基础设施的共建共享、数据资源加速整合、核心平台统筹谋划和应用服务多合一。与此同时,新型智慧城市全面推动通信设施、局房管道、数据中心等共建共享,探索 2G、3G、4G 等频率授权综合利用。数据资源加速整合、核心平台统筹谋划。政务数据形成统采统存的数据资源池,部门间按照权限有序共享,并利用城市数据共享交换平台服务和第三方数据服务,实现涵盖政府、企业、行业的城市主数据资源体系,为各类智慧应用系统提供一体化协同管理和服务能力。区块链赋能智慧城市白皮书(2019)3 数据驱动、有序治理成为新型智慧城市发展核心命题。传统智慧城市建设只关注城市自身内在系统发展,而未能
9、实现上下联通、条块联动,逐步出现上下级系统难对接、横向数据资源无法打通等问题。新型智慧城市建设,不仅要求城市内部系统、数据资源实现整合,也需要实现与国家、省级管理部门协同配合,需要在城市层面打通条块系统和信息资源壁垒,聚焦设施互联、资源共享、系统互通,实现垂直型“条”与水平型“块”互融互通,协同运作、共同推进城市层面智慧化建设。当前,我国地级市共享交换平台和基础数据库建设进展较快,已有81.7%的地级市建成或在建共享交换平台,86.9%建成或在建基础数据库。惠民服务全面推行,65.6%地级市启动多卡合一建设,超过 50%的地级市已着手建设集约化智慧城市管理中心,43%的地级市已开展“多网格合一
10、”工作。区块链等新技术的应用,正在大幅提升智慧城市的供给能力。区块链正重塑社会信任,成为维系智慧城市有序运转、正常活动的重要依托,其具备全网节点共同参与维护、数据不可篡改与伪造、过程执行透明自动化等特性,有助于全面升级基于信任的智慧城市应用与服务。智慧城市正在构建新的创新生态。在开放的体系中,创业者、企业、创新服务机构等创新主体围绕城市治理、公共服务、生产效能等方面的需求,提出各种创意,并通过创新创业过程将创意变成现实,随着区块链、人工智能、移动物联网等领域的重大技术突破,未来在智慧城市领域将出现更多的独角兽企业。区块链赋能智慧城市白皮书(2019)4(三)区块链技术主要特点(三)区块链技术主
11、要特点 区块链是一种由多方共同维护,使用加密技术保证信息传输和访问安全,按照时间序列存储的分布链式结构数据库。区块链存储的基本单元是区块,记录着存储期间所有状态改变的过程和结果,新增的区块又保留着前一区块的所有信息,每个区块按生成顺序排列联结组成链表,就构成了区块链。区块链因具有不可篡改、智能合约、分布存储等技术特征,构建了独特的信任机制,在城市领域得到广泛应用。相比于传统数据库,区块链具有如下几项主要特征1:一是分布存储。传统分布式计算是将海量数据切分为成百上千的碎片,交给多台服务器并行运算,实现海量数据的快速计算。区块链分布式存储,则是将所有数据同步到网络每一个节点,没有中心节点,每个节点
12、都是平等的,都保存着整个数据库。因此,区块链的分布式储存架构节点越多,数据存储的安全性也就越高。二是不可篡改。传统数据库具有增加、删除、修改和查询四个经典操作,区块链放弃“删改”,仅保留了“增查”两个操作。对于全网数据而言,用加密技术保障信息传输安全,数据传输历史随时间叠加进入区块中并严格按时间顺序单向推进。时间不可逆使得任何试图入侵篡改区块链数据的行为都很容易被追溯,导致被其他节点排斥,从而有效限制相关不法行为。三是多方维护。传统的数据库是一种单方维护的信息系统,不 1 中国信息通信研究院:区块链白皮书(2018 年)区块链赋能智慧城市白皮书(2019)5 论是分布式架构,还是集中式架构,都
13、对数据记录具有高度的控制权。区块链引入一种多方维护的共识机制,写入数据不由单一主体单方面控制,需要经过多方验证形成共识,才能写入。数据维护方式的改变,增强了数据存储的一致性。四是智能合约。传统上,财务资金流和商务信息流是两个截然不同的业务流程,商务合作签订的合约,在人工审核、鉴定成果后,再通知财务进行打款,形成相应的资金流。智能合约基于事先约定的规则,通过算法代码形成一种将信息流和资金流整合同步的“内置合约”,实现履约自动化和智能化。(四)区块链技术在国内外发展情况(四)区块链技术在国内外发展情况 从全球看,主要国家都在加快布局区块链技术发展。美国对区块链风险防范与产业发展并重,一方面强化加密
14、货币在金融领域的风险监管,另一方面积极支持区块链技术在实体产业的应用。今年 6月,美国发布国防部数字现代化战略,明确将探索区块链技术在网络安全领域的应用。德国积极支持区块链发展,今年 9 月颁布 德国区块链战略,明确了区块链技术在稳定金融、激发创新、规范投资、行政服务、知识普及等五大领域采取优先行动。同时,明令禁止私有稳定币对法定货币构成威胁。2018 年,欧盟立法机构通过 区块链:前瞻性贸易政策决议,促进该地区自由贸易和商业领域的区块链应用。英国将区块链提升到国家战略高度,由财政部、数字区块链赋能智慧城市白皮书(2019)6 经济部两部门共同主导推动。日本颁布支付服务法案,正式承认比特币支付
15、的合法地位,对数字资产交易也提出了明确的监管要求。从国内看,我国区块链起步较美国稍晚,更加注重技术创新与实体经济融合应用。2016 年 12 月,我国首次将“区块链”作为战略性前沿技术纳入“十三五”国家信息化规划。各地政府也相继出台了区块链相关政策文件,积极推进区块链产业发展。目前,我国区块链已初具产业规模,在数字金融、物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易等领域广泛应用。(五)区块链技术可缓解的城市发展问题(五)区块链技术可缓解的城市发展问题 新型智慧城市经过几年发展,已有长足进展,但仍存在一些根本性的问题,包括发展路径不清、数据共享不足、应用体验不佳以及体制机制等方面。其中在技术层面,
16、围绕数据的“可用”、“可享”、“可管”、“可信”等问题更为突出。城市基础设施转型需求迫切。一是城市信息基础设施急需实现协同共用。随着我国城镇化的快速发展,城市人口和产业承载能力不断提升,城市信息基础设施将拥有超过百亿级传感终端。当前,单一传感终端获取所需信息相对片面,而不同传感终端所属不同提供商,设备间信息协同需聚合至统一平台,信息协调效率低,且存在较高商务壁垒。此外,智慧城市发展遵循以人为本,应面向自然人、法人、城市三大对象提供全方位服务。但当前,各地市仍缺乏区块链赋能智慧城市白皮书(2019)7“云、管、端”一体化协同发展的信息基础设施,导致针对不同对象、使用不同载体的信息交互协同能力薄弱
17、。二是城市传统基础设施亟待加强运行管控。在能源方面,城市内、城市间能源传输网络已基本建成,以电力为例,随着城市用电量持续上升、城市峰值用电差日益显著,城市内、城市间电力运营调度及电力公司与民电供电交易管理等方面矛盾日益突出,能源设施运行管理能力亟需提升。此外,在城市管网方面,供水、排水、燃气、热力、电力、通信、广播电视、工业等地下管线已成为保障城市健康运行的重要基础设施,而随着城市快速发展,地下管线建设规模不足、管理水平不高等问题凸显。建成统一规划、统一建设、统一管理的地下综合管廊运营管理系统,同样面临参与主体多、数据规模大等挑战。城市数据治理亟待攻坚克难。一是城市数据流通共享难。电子政务应用
18、不断发展深化,产生大量的政务数据,数据资源有效共享成为提升城市治理能力的关键,但目前政务数据面临着“纵强横弱”的局面。一方面,行政区隔形成天然屏障。政府部门存储着个人、组织及活动等大量数据,这些数据分散保存在不同部门的不同系统,条块打通困难。此外,政务系统重复性建设,缺乏标准统一的数据结构与访问接口,业务数据难以实现跨部门流通共享。另一方面,政务协同共享缺乏互信。在“谁主管、谁提供、谁负责”和“谁经手、谁使用、谁管理、谁负责”的政务信息共享原则下,当前技术手段难以清晰界定数据流通过程中的归属权、使用权和管理权,政区块链赋能智慧城市白皮书(2019)8 府部门之间缺乏行之有效的互信共享机制。二是
19、城市数据监督管控难。在城市治理中,对于政府重大投资项目、重点工程与社会公益服务等敏感事项,政府监管出现纰漏或政策约束力不足,容易造成社会不良影响。一方面,伪造篡改导致监管乏力。如政府投资重大项目建设过程中,建设主体出现违法违规操作,谎报或瞒报关键活动信息,如挪用资金、事后篡改文件或伪造证据。这些漏洞如不能及时发现,容易导致监管缺位。另一方面,存证不足造成追责困难。在现有政府信息资源管理框架下,业务监管的数据采集、校核、加工、存储及使用的全过程管理体制仍不完善,缺少基于数据信息的全流程可追溯手段。一旦发生违法违规事件,证据缺失将给调查取证带来困难。三是数据安全有效保障难。在智慧城市建设与发展进程
20、中,人与人、物与物、人与物将加速联结,智能化产品和服务将不断涌进城市管理活动和人民日常生活,产生大量的公共数据和个人数据。城市数字化发展形势下的隐私保护,成为城市数据治理不可规避的重要问题。当前,隐私数据泄露事件频发。用户作为数据的生产者,在本质上缺少数据所有权和掌控权,往往未经同意就被第三方平台采集和出售,导致用户隐私数据大规模泄露事件频频发生。此外,数据授权使用举步不前。数据授权使用尚无明确规范,数据安全使用缺乏保障措施,潜在风险难以评估,我国在推进政务数据授权使用方面进展缓慢。城市智能应用亟需创新突破。一是多主体参与信用体系建设成区块链赋能智慧城市白皮书(2019)9 本高。新型智慧城市
21、是城市发展的高级阶段,城市智能应用要为不同主体提供跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的一体化协同服务。城市智能应用涉及政府、企业、市民等多个参与主体,各参与主体间相互协作建成信用体系成本高,创新智慧城市应用亟需建立良好的社会信用体系,解决多主体之间的信任问题。二是事故发生问责难。城市正常运行涉及方方面面,大量日常事件与突发应急事件持续发生,相关事件具有所属类型多、来源渠道多、涉及部门多、处理流程长等特点,一旦发生事故,涉事多方各说其词,原因追溯与追责通常比较困难。因此,在智慧城市建设过程中,要实现城市规划、建设到管理的全生命周期、全过程、全要素、全方位的数字化、在线化和智能化,做到事故原因
22、可溯、责任可追。二、区块链赋能智慧城市发展具备潜力 作为新兴技术,区块链在新型智慧城市诸多领域具有较大应用潜力。在基础设施方面,与新型智慧城市建设相结合,探索在信息基础设施、智慧交通、能源电力等领域实现赋能,提升城市管理的智能化、精准化水平。在数据资源方面,区块链有望打破原有数据流通共享壁垒,提供高质量数据共享保障,提升数据管控能力,提高数据安全保护能力。在智能应用方面,区块链将围绕惠民服务、精准治理、生态宜居、产业经济2等智慧城市应用场景,将催生新型智慧城市应用服务。2 产业经济是新型智慧城市发展的关键环节,涉及领域较广,可详见我院其它白皮书 区块链赋能智慧城市白皮书(2019)10 来源:
23、中国信息通信研究院 图 1 区块链赋能新型智慧城市全景图(一)城市设施高效智能(一)城市设施高效智能 新型智慧城市已进入数据驱动的统筹推进期,结合区块链技术,城市信息基础设施、交通基础设施、能源电力基础设施将不断提升智能化水平。在信息基础设施方面,随着物联网普及,城市中部署的终端设备数量将呈现爆炸增长,传统的中心化系统面临严重性能瓶颈和安全风险。将区块链与城市感知网结合,可以在确保安全的前提下构建分布式物联网,大大提升城市物联网设备之间的通信效区块链赋能智慧城市白皮书(2019)11 率和可信水平。在交通基础设施方面,已有车厂开始尝试将智能网联汽车与区块链结合,共享驾驶数据,构建面向自动驾驶汽
24、车的数据市场,同时利用区块链技术提升车辆数据安全保障能力。在能源电力基础设施方面,国家电网专门成立区块链公司,国网青海电力公司建立了共享储能区块链平台,通过区块链技术将电力用户、电网企业、供应商等设备连接起来,实现不同主体数据共享。区块链在能源领域的应用,还有望延伸到能源金融、碳排放交易、电动汽车等场景。案例案例 1:国家电网进入区块链能源领域:国家电网进入区块链能源领域 2019 年 8 月 21 日,国家电网宣布成立国网区块链科技有限公司,并提出区块链技术形态与泛在电力物联网建设的契合。在国家电网大力建设泛在电力物联网的当下,能源区块链可以作为技术支撑,为能源金融、综合能源、电力交易、安全
25、生产、企业管理等场景提供新的助力。同时,能源区块链可以为能源市场化提供底层技术支持,实现一个能源投资、生产、交易、流通非常活跃的市场。(二)数据治理可信可溯(二)数据治理可信可溯 大数据时代,传统城市管理方式正向基于数据流通共享的数据治理与服务创新转变。运用区块链有助于促进多方政府部门达成共识,形成高效协作,优化城市治理。一是构建共享数据基础。运用区块链的技术,按照预先约定的规则同步数据,建立新的数据更新区块链赋能智慧城市白皮书(2019)12 规则,构建了流通共享的数据基础。二是建立协同互信机制。政府各部门通过本地部署区块链节点,实现共享数据的本地化验证,对数据来源和真实性进行确定,上链信息
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