农业区块链 - 区块链在农林渔食品业的落地场景及案例汇编

雨点打透心脏的1/2处 2022-08-29 05:52 535阅读 0赞

与传统的全球金融系统相比，区块链技术还处于襁褓期，但是区块链内在的 优势有可能颠覆现有的解决方案，不仅会影响工业与商业，而且影响到我们 日常生活的方方面面。本文为汇智网翻译整理的区块链技术在农林渔食品等 多个行业的应用落地场景及区块链应用案例汇编，相信有助于你设计自己的 区块链解决方案。

在谈到区块链可能改变的产业时，很少会谈到农业，但是农业却占据全世界 经济总量的6.4%，占有全球劳动力的40%，每年生产总值达到5.0848万亿美元。 如果你有机会参观农场，就会发现农民有着复杂的生态系统，其金融结构是 季节性的，需要精确的时间以及诸多运动成分。

现在想像一下我们的食物离开农场之后的旅程 - 它们经过了很多环节才抵达 餐桌。谁来保证质量？质量保证流程的可信度有多高？除了你可以看到和闻到 的，还有其他什么办法可以保证你餐桌上的食物的质量？

如果我们在食用之前能够检查食物的质量会怎样？利用区块链来自动执行智能 合约并透明地跟踪信息有可能会实现这一点。基于区块链的农业简化了食物的种植与 供应链流程，是区块链最令人信服的落地场景之一。农业供应链为参与各方提供了 可信的单一事实来源。

> 如果希望了解区块链技术如何应用于你所在的行业，可以在线咨询我们。

## 1、什么是区块链？ ##

简单来说，区块链由链接起来的数据块组成。许多网上的文章解释所区块链类似于 支持多人协作的在线电子表格，因为它由内在的锁定机制。

![blockchain][]

区块链也被称为“价值互联网”，意思是区块链提供了安全的方式来存储和交易价值 —— 指的是从现金、股票、合同甚至投票在内的任何东西 —— 将价值从一方传递到 另一方。区块链也是比特币和以太坊这些数字加密货币的底层技术。

总而言之，区块链由数据块组成，每个区块包含了用于描述价值传递的数据、区块 自身的哈希（你可以理解为数据的指纹）以及指向前序区块哈希的指针。

> 参考比特币能源消耗指数（BECI），每个比特币交易大约会消耗275kwh的电力，最新的 估算标明比特币每年的能源消耗量大约为29.05垓瓦时，你要知道，1垓瓦时 = 1兆兆瓦时！

智能合约时自我执行的协议，它会基于预定义的规则与事件进行触发执行。例如， 降雨量超过200mm时、或者日用品市场价格超过100美元时。“智能”的意思是合约 可以根据不同的条件自动执行合适的代码而无需人工干预。

如果智能合约代码里预先规定的条件满足，那么智能合约的结算是自动触发的。 想象一下商户使用的自动扣款处理，可以基于预先达成一致的条件从你的银行 账户收取支付款项，无论是全额支付、部分支付还是最小额度支付等等，这一 自动扣款处理都会在预先商定好的日期 —— 例如每个余额的第一个礼拜三 —— 自动执行。

## 2、其他行业的区块链应用案例 ##

基于区块链的解决方案已经出现在包括金融、制造、能源和政府等诸多领域。 区块链也已经被应用于农业供应链、土地登记和数字身份等。最早诞生于更加 去中心化的金融系统的区块链技术，正在更加广泛的领域内产生创新的应用。

区块链从设计上就是密码学安全的（内容不一定需要加密），区块链只可以写入一次、 不可修改、分布式、去中心化的系统。

然而，基于区块链的实现还是存在来自传统技术的挑战，例如区块链缺乏良好的 基础设施，不同区块链的互操作性差等等。虽然现在的趋势是尝试用区块链里实现 传统的流程，但这种途径在大多数情况下增加了不必要的开销，而且并没有产生 可见的利益。区块链技术承诺的是提供透明、去中心化、安全交易处理并缩减 交易成本。

这将我们指向了主要的问题 —— 在农业领域有哪些流程是最需要透明的因此最 有可能从去中心化中受益？

要判断你面临的问题是否能够从基于区块链的解决方案受益，第一步是识别用例， 然后发展出关键的治理原则（包括法规要求、法律框架、与现有系统的互操作性等）， 接下来决定哪些技术或架构可以帮助解决这个特定用例面临的挑战。在大多数情况下， 可能只需要一个更简单的数字化解决方案。

下面是一些利用区块链技术解决现实问题的实例。

### 2.1金融领域 ###

像[Disberse][]这样的企业在为护理行业提供基于区块链技术的替代性金融 基础设施。它提供端到端的实时跟踪，有着完整并且不可篡改的数据，可以用于报表、 审计等。

![disberse][]

### 2.2 数字身份 ###

许多公司已经尝试提供去中心化的身份管理系统。IBM的[区块链可信身份][Link 1] 解决方案致力于使用其基于开放标准的区块链技术实现去中心化的身份管理。

![trusted id][]

### 2.3 教育领域 ###

[Learning Machines][]可以创建终身可验证、防篡改的学习记录和证书，以及实时 去中心化验证。UNICEF开发了[Amply][]应用平台来替代现有的书面系统，为其在南非 的一个政府资助的幼教分支机构提供儿童注册功能。

![learningmachine][]

### 2.4 物流领域 ###

像[Modum][]这样的企业通过整合IoT传感器与区块链技术，为涉及物理产品的交易 提供数据集成。

![modum][]

### 2.5 健康领域 ###

[Minthealth][] 让病人可以主动管理其健康数据，病人创建自我管理的具有全球唯一标识的 健康记录，可以在病人授权的机构之间无缝、安全的共享诊断和行为数据。

![minthealth][]

### 2.6 保险领域 ###

[Allianz Risk Transfer][] 和 [Nephila][]利用区块链技术成功实现了巨灾互换。根据Allianz的 说法，这一基于区块链的示范项目展示了投保人和投资人之间的交易处理和结算可以利用智能合约 得到显著的加速和简化。

### 2.7 零售领域 ###

[Everledger][]致力于为钻石行业打造基于区块链的追溯平台。在农业价值链中也有类似 的示范项目来跟踪产品，从而为消费者赋能，鼓励好的实践而惩罚非法及不可持续的企业。

![everledger][]

### 2.8 能源领域 ###

Energy Web使用开源、可扩展的区块链平台为能约解决方案提供数字基础设施。[Power Ledger][] 是澳大利亚的基于区块链的加密货币和能源交易平台，支持去中心化卖出和买入可再生能源。

![power ledger][]

## 3、区块链在农业中的机会 ##

在农业领域，可自动执行的智能合约结合自动化支付将会改变整个产业的格局。智能 合约的角色，尤其是在农业保险、绿色债券和溯源方面，将会非常有效。

根据ReportLinker的数据，在食品供应链和农业方面的区块链应用，在2018年估计 是6千万美元，预计到2023年将达到4.297亿美元。荷兰农业与食品质量部资助了第一个 研究项目：“农产品区块链”，研究如何将区块链技术应用于农产品。这一示范项目显示 出区块链技术加持的食物可以实现从农场到商店的秒级溯源。

区块链也可以帮助实现对富余产品的密切关注、减少非法捕捞与航运欺诈。联合国 指出由于非法贸易导致的食品欺诈全球每年造成的损失大约是400亿美元。

## 4、区块链技术在农业的机会 ##

![blockchain opportinies for agriculture][]

### 4.1 采购跟踪 ###

农业领域面临的挑战是跟踪所购买的食品运送并进行支付。目前的处理依赖于 第三方来协调食品的运送。卖家通常借助代理机构来确保食品安全运送，而买家则借助 代理机构来推荐支付并审计运送流程。

这一流程涉及到多个代理机构，因此整个系统中增加了高昂的成本，并且流程非常耗时。 利用区块链，整个流程可以简化为单一的分布式账本。

### 4.2 农作物与食品加工 ###

借助于智慧农场，IoT传感器可以获取像土壤温度、水位、肥料 详情等重要信息并发送到区块链。基于保存在区块链上的数据，智能合约可以触发并执行 特定的动作。这有助于改善耕作流程以及所产出农作物的质量。

### 4.3 气象危机控制 ###

农民必须面临的一大问题是气象状况的不可预测性。监视并预测气象信息 对于良好的农作物种植极其重要。

暴雨会让种植的庄稼难以承受洪水灾害。消费者永远也不知道农作物什么时候遭受了恶劣 的天气，也不知道为什么突然食品价格就高涨。

利用区块链解决方案让参与各方来跟踪气象状况是可能的，通过智能合约，农民可以快速 出险并收到保险补偿。

### 4.4 农业金融管理 ###

缺乏信用历史的透明度是小企业和金融机构之间面临的重大问题之一。 现在，金融服务不仅允许小农场主投资农业，同时帮助他们解决流动性限制。这导致的 结果是，买家支付农民变得很有挑战性，使得小农场主只能在较低价格出售农作物。

使用区块链，农业金融流程可以更加透明和公平，同时让各方得以分享数据的访问。

当涉及到食品安全检查时，农业要维持和建立消费者的信任还有很多工作要做。 基于区块链的农业解决方案为农业的透明度改善提供了极大地可能。

### 4.5 农业保险 ###

亚太地区的农业保险系统各有不同，印度和菲律宾以公共事业为主，中国和韩国则 以公私合营为主，而澳大利亚和新西兰则完全是私有企业运营。

![agriculturial insurance][]

低成本农业保险计划越来越被视为一种社会保护机制，因为食品影响到广泛的人群。 但是除了多种收益，农村贫困人口采纳保险产品的比率还相对比较低。现有的出现验证 和支付还很耗时，这也是原因之一。

基于智能合约的指数保险可以自动化处理流程并显著地简化出现恶劣天气事故时 的快速保险费支付。自动化数据流为合约提供持续可靠的执行一句，因此消除了对 人工调查员现场勘查的需求。

### 4.6 土地登记 ###

基于区块链的实现能够提供土地记录的不可损坏的账本。有其对于农村 贫困人口来说，如果这可以链接到数字身份，那么即使在面对自然灾害时土地记录的 安全保存也不再是问题。

![land registry][]

联合国开发计划（UNDP）在印度与合作伙伴一起致力于让土地登记更加可靠。从比较 高的层面来说，该项目可以捕捉并永久记录土地的每一次交易。

这意味着你可以实现接近实时的溯源能力以及资产的透明度。瑞典政府的土地持有人 认证项目，Lantmäteriet，是[基于区块链的土地登记和交易][Link 2]示范平台。他们详细该平台 为数字溯源提供了安全可靠的手段，能够为政府解决数百万美元的开支。格鲁吉亚正在 试验[使用比特币网络来验证土地相关的政府交易][Link 3]。

### 4.7 农业供应链 ###

区块链有助于提供产品从起源到零售商店的不可修改的记录，从而让 消费者增加对要购买产品的信心，这也是一个回馈生产者的机会，因为他们遵从了 良好的农业实践来培育产品。区块链的这一应用将最终实现可持续的农业实践和有责任消费。

意大利面酱生产商Barilla与IBM合作来解决其面酱生产周期中的透明和溯源问题。从 栽培、耕种到收获、运输、存储、质量控制再到消费者，所有的详情信息都利用区块链 实现可跟踪，消费者扫描面酱的二维码就可以进行验证。

![barilla][]

### 4.8 渔业 ###

区块链可以用于跟踪和制止非法、未经报告的以及不合规的捕捞活动，这些行为 对海洋生态造成了巨大的威胁。世界野生动物组织（WWF）在新西兰进行的一个示范项目 致力于在该国金枪鱼业[消灭非法捕捞和人权滥用的行为][Link 4]。他们与其他组织合作来跟踪鱼从 船舶到超市的整个过程。这个区块链供应链跟踪项目使用数字技术来强化供应链管理。

### 4.9 林业 ###

杭州亦舒区块链技术公司是四川北川羌族自治县和北京尚水联合设立的， 目标是[使用区块链进行林业经济开发以及农业扶贫][Link 5]。西班牙农业渔业和食品部也计划 应用区块链技术发展其林业。其运作的组织，ChainWood，致力于利用[区块链技术提高 行业的木材供应的可追溯性和供应链效率][Link 6]。

![chainwood][]

### 4.10 绿色债券的持续监视、验证和报告 ###

绿色债券的目的是资助对环境和气候有正面影响的 项目。随着债券价值的提升，有必要采取有效的跟踪、溯源和验证机制来增加投资者对 绿色债券的信息，这是区块链可以提供的。

IBM与[Veridium][] 合作将碳排放信用通证化，通过第三方根据国际标准进行认证。这有助于 企业向更加环保的方向前进。

![veridium][]

## 5、理解实时农业区块链的风险 ##

作为一种还没有成熟的技术，区块链引入了一定的实施风险，这需要我们在迁移部署 基于区块链的项目之前理解并重视。对风险的理解有助于决定去中心化账本技术或中心化 的数据库哪一个更合适，并进一步根据应用场景选择恰当的DLT技术，例如许可制或 非许可制。

### 5.1 能源需求高 ###

为了将新数据写入区块，在参与各方之间建立共识是区块链的一个 核心特性。有多种不同的方法来达成共识，每个都有其优点和缺点。比特币和以太坊所 使用的是最著名的工作量证明（PoW）机制。该算法的基本原则是“难于创建，易于验证”，意思是 节点需要消耗大量能源来获取激励代币。对于像比特币这样的大型区块链，估算表明记录 100G字节所需的能源就超过了爱尔兰整个国家的能源消耗。虽然对于PoW机制是这样的， 其他一些方案例如权益证明（PoS），拜占庭容错算法（BFT）、代理权益证明（DPoS） 则需要少得多的能源。

### 5.2 政策和法规风险 ###

围绕区块链的政策和法规框架还处于早期，因此这隐含巨大的风险。 比特币价格的波动以及加密货币被黑客攻击的报告导致很多国家加速立法并吸引了监管 机构的兴趣。这些法规多种多样，从完全禁止持有加密货币（孟加拉），到禁止加密货币 ICO（中国、沙特阿拉伯）。许多区块链项目，尤其是那些与现金或跨境交易有关的项目， 需要KYC/AML合规，因此在参与这些项目之前理解所在过的法律和政策框架是非常重要的。

### 5.3 交易速度 ###

交易速度是一个重要的考虑因素，因为有些公链的交易速度不高。在比特币 区块链上，平均每10分钟才会涌现一个新块，但这一时效也不能保证。每个区块链的出块 时间都不一样。对于伸缩性而言，重要的一点是在选择解决方案之前理解应用对交易速度 （TPS）的需求。理论上讲，Visa的网络可以处理50000tps，这超过了大多数当前的主流 区块链的处理速度。

## 6、农业区块链应用案例 ##

### 6.1 FARMS: 小农场主金融和农业风险管理系统 ###

FARMS是Financial and Agricultural Risk Management for Smallholders的缩写。

FARMS提供了正式的金融风险管理的入口同时增加了农民的理财能力。研究标明 没有农业保险的农民与有农业保险的农民相比，需要多花4年时间才能从欠收年份 恢复元气，同时保险的采纳率还比较低。

FARMS概念借助于基于区块链的虚拟现金平台以及遥感（卫星）数据和移动现金解决方案 得以实现，它确保透明安全的交易以及资金用于指定用途，实现了自动化支付和信息仪表盘。

农民通过购买虚拟现金“干旱币”或“干旱券”来利用闲置资金。当农民想要提取基金时， 就可以赎回其干旱币或干旱券。代币的价值模拟了本地的法币，例如，5000肯尼亚元对应 5000代币。

所有的交易都会通知给农民，参与者可以随时通过短信检查其余额。真实的钱流进可信 的银行账户（风险池），所有的交易都是实时的。

### 6.2 AgriDigital: 农业供应区块链 ###

[AgriDigital][]包含基于云服务的商品管理解决方案，针对的是全球粮食行业。该平台将 种植粮食的农民、买家、平台运营商和金融机构连接起来，允许他们签订合约、发货并 进行实时安全地支付。

![agridigital][]

### 6.3 Building blocks: 区块链现金支付 ###

联合国世界粮食计划署（WFP）在其[示范项目][Link 7]中测试区块链技术，目标是让现金转账更高效、安全和 透明。这可以节约数百万美元。特别是，WFP利用区块链为滞留在约旦的10万叙利亚难民提供更 有效的食品援助，其目标是最终帮助约旦的50万难民。

![wfp building blocks][]

### 6.4 AgUnity: 用区块链提供更好地商品 ###

[AgUnity][] 开发了一个解决方案，可以为世界上最贫困的农民提供金融通道。AgUnity是一个 简单的移动服务，可以帮助农民规划、交易并跟踪每日交易。这可以帮助农民参与协作、 进行储蓄并简化商品和服务的购买。该应用确保每个人都得到相应的支付，例如小农场主 向合作社上交农作物或雇佣其他农民的机械时。

### 6.5 TE FOODS：食品溯源链 ###

[TE-FOOD][]是世界上最大的公开可用的、农田到餐桌的食品溯源解决方案。它服务6000+ 企业客户，每天处理40万商业交易。TE-FOOD的解决方案包括目标识别和产品序列化， 利用B2B手机应用进行数据采集，数据上链，支持自定义协议的数据处理工具，为消费者 提供完整的食品历史。

![te-food][]

农场到餐桌的溯源使供应链企业可以提交其事件数据到TE-FOOD进行登记并关联其身份ID。 区块链账本包含了供应链参与各方输入的信息证据。透明、不可修改、不可损坏的区块链 技术确保消费者不会被某个作恶的食品企业玩弄。

### 6.6 Hello Tractor：你好，拖拉机 ###

科技巨头IBM与尼日利亚的农业科技创业企业[Hello Tractor][]合作，上线了一个新的区块链 农业app，是肯尼亚的示范项目。Hello tractor是一个农业科技企业，它连接拖拉机所有者和 需要拖拉机服务的小农场主，利用了物联网（IoT）技术，这创建了一种双赢合作，对拖拉机 所有者和农民来讲都是有益的。

![hello tractor][]

### 6.7 AgriLedger：农业账本 ###

[AgriLedger][]已经开始测试基于区块链技术的手机解决方案，它为小规模农民提供肯尼亚经销商的市场价格。 这可以为农民和供应商带来效率和追溯能力方面的很多利益，而这两点是现在的生态中所欠缺的。

![agriledger][]

### BanQu：基于以太坊的农民信用链 ###

[BanQu][]基于以太坊区块链，允许农民使用其手机来记录个人信息和交易历史，由朋友、家庭及合作伙伴 进行验证。在刚果有一个示范项目。这些数字身份可以用于申请信用并开启金融服务的大门。

![banqu][]

### 6.8 Shamba Records：农民信用记录 ###

肯尼亚农业科创企业[Shamba Records][] 开发了一个基于区块链的平台，使用人工智能和大数据 来采集农民的收成记录，处理支付并发放信用。平台提供给用户的特性包括数据采集与映射、支付 聚合、智能合约以及短信服务，让农民可以更高效，并让他们能够获得金融服务。

![shamba][]

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原文链接：[Blockchain for Agriculture][]

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[Disberse]: https://disberse.com/
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[Link 1]: https://www.ibm.com/blockchain/solutions/identity/networks
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[Link 2]: https://www.coindesk.com/sweden-demos-live-land-registry-transaction-on-a-blockchain
[Link 3]: https://www.forbes.com/sites/laurashin/2017/02/07/the-first-government-to-secure-land-titles-on-the-bitcoin-blockchain-expands-project/#5b793ef84dcd
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[Link 4]: https://www.wwf.org.au/news/news/2018/how-blockchain-and-a-smartphone-can-stamp-out-illegal-fishing-and-slavery-in-the-tuna-industry
[Link 5]: https://theblockchainland.com/2018/08/30/china-wants-to-use-blockchain-in-agriculture-and-industrial-poverty-alleviation/
[Link 6]: https://forestry.co.za/spain-to-develop-blockchain-tech-application-for-transparency-in-forestry-industry/
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[Veridium]: https://www.technologyreview.com/s/611670/blockchain-explainer-tokenizing-carbon-credits/
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[AgriDigital]: https://www.agridigital.io/
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[Link 7]: https://innovation.wfp.org/project/building-blocks
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[AgUnity]: https://www.itu-ilibrary.org/science-and-technology/e-agriculture-in-action-blockchain-for-agriculture_pub/8129545a-ea5c6196-en
[TE-FOOD]: https://www.te-food.com/
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[Blockchain for Agriculture]: https://medium.com/swlh/blockchain-for-agriculture-5b0a0baa0aa3