Ứng dụng công nghệ Blockchain trong truy xuất nguồn gốc sản phẩm, hàng hóa

CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN

Blockchain là công nghệ lưu trữ dữ liệu theo chuỗi. Mỗi khối dữ liệu được móc nối với nhau thông qua các thuật toán phức tạp nhằm đảm bảo khi khối dữ liệu đã được thêm vào chuỗi thì không thể sửa, xóa, thay đổi thứ tự với các công nghệ tính toán hiện nay trong khoảng thời gian cho phép được (hay còn gọi là độ phức tạp tính toán cao) [4]. Một giao dịch ứng dụng công nghệ Blockchain được thực hiện như Hình 1.

Cụ thể, mỗi khi ai đó muốn thực hiện một giao dịch, yêu cầu giao dịch đó sẽ được gửi tới tất cả các máy tính (hay còn gọi là các node) tham gia mạng lưới để chờ được xác thực. Các máy tính này xác thực giao dịch cùng trạng thái của người gửi bằng cách chạy phần mềm giải các bài toán phức tạp được hệ thống tạo ra.

Sau khi được xác nhận, các thông tin mỗi giao dịch sẽ được lưu lại thành một khối dữ liệu mới. Khối dữ liệu đó sẽ được thêm vào một chuỗi khối (Blockchain) có sẵn, hay còn gọi là một cuốn sổ cái online mà mỗi máy tính tham gia vào mạng lưới đều nắm giữ một bản copy công khai, được cập nhật liên tục theo thời gian thực sao cho thông tin trên sổ cái của từng người trong mạng lưới đều giống hệt nhau, chứa đựng thông tin liền mạch xuyên suốt lịch sử giao dịch của chuỗi đó. Một khi đã được ghi lại trên chuỗi khối, thông tin giao dịch sẽ không thể bị xóa bỏ hay thay đổi.

Công nghệ phân tán dữ liệu phi tập trung này cũng khiến cho sự tồn tại của các tổ chức trung gian trở nên thừa thãi. Không chỉ thế, Blockchain còn có tính bảo mật cao. Những vụ tấn công vào hệ thống dữ liệu tập trung sẽ rất khó có thể thực hiện được đối với mạng lưới Blockchain. Chẳng hạn, để hack thông tin trong một block cụ thể nào đó, hacker sẽ phải hack không chỉ block đó mà cả tất tật những block nằm trước nó, trên hàng triệu sổ cái trong mạng lưới cùng lúc.

Hệ thống Blockchain được rải đều trên hàng triệu máy tính khắp thế giới nên cũng hầu như miễn nhiễm với tình trạng "sập" hay bị can thiệp, khống chế bởi một cá nhân hay tổ chức đơn lẻ. Nhìn chung, mạng lưới Blockchain có độ phân tán càng cao thì tính bảo mật càng cao.

Với kỹ thuật này, công nghệ Blockchain mang những đặc điểm, như: Không thể làm giả, không thể phá hủy các chuỗi Blockchain; Tính minh bạch; Loại bỏ đơn vị trung gian; Tính phi tập trung; Độ tin cậy.

Như vậy, các ứng dụng dựa trên công nghệ Blockchain sẽ kế thừa các thuộc tính, đặc điểm Blockchain, đặc biệt là về độ tin cậy. Thực tế, nhiều nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam đều chỉ ra rằng, công nghệ Blockchain là ứng cử viên hàng đầu cho các giải pháp xác thực, mang đến cho xã hội một giải pháp an toàn hơn, thông minh hơn, đáp ứng nhu cầu cao hơn của doanh nghiệp cũng như người sử dụng.

MÔ HÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN VÀO TRUY XUẤT NGUỒN GỐC SẢN PHẨM, HÀNG HÓA

Blockchain hoạt động theo mô hình mạng phân tán, mỗi khối dữ liệu được thêm vào chuỗi cần phải có sự đồng thuận của tất cả các node mạng, đồng thời các khỗi dữ liệu này cũng được thêm vào tất cả các node, số lượng node mạng càng lớn, độ tin cậy càng cao, dữ liệu được nhân bản nhiều hơn, số lượng cần đồng thuận cao hơn. Như vậy, để tăng cường độ tin cậy, Blockchain đã đánh đổi với không gian lưu trữ và tốc độ xử lý. Để tận dụng hiệu quả của Blockchain, dữ liệu ghi lên mạng Blockchain nên là những dữ liệu ngắn gọn, ý nghĩa (ví dụ như các thông tin về giao dịch).

Để phát huy được ưu điểm của Blockchain, thì các ứng dụng trên nền công nghệ Blockchain thường có 2 loại dữ liệu là dữ liệu on-chain và dữ liệu off-chain: Dữ liệu on-chain: là dữ liệu lưu trên mạng Blockchain, thường là các dữ liệu ngắn gọn, ý nghĩa như các mã nhận diện, các sự kiện sinh ra trong quá trình thêm, bớt, sửa, xóa thông tin khi thực hiện quy trình nghiệp vụ của dịch vụ/ứng dụng; Dữ liệu off-chain: là dữ liệu multimedia có kích thước lớn, có thể thay đổi sinh ra trong quá trình thực hiện quy trình nghiệp vụ của dịch vụ/ứng dụng (Hình 2).

Khi tích hợp Blockchain vào hệ thống truy xuất nguồn gốc, những dữ liệu hiện tại của hệ thống được coi là dữ liệu off-chain, còn những dữ liệu on-chain là những dữ liệu sẽ được sử dụng để xác thực thông tin là đúng hay sai, có bị chỉnh sửa gì không như: Mã nhận diện của các dữ liệu offchain (text, hình ảnh, âm thanh, video về sản phẩm); Lịch sử của những giao dịch trong hệ thống, như: kích hoạt mã, thêm/sửa/xóa thông tin về sản phẩm…

Để dễ hình dung, chúng ta cùng tham khảo mô hình của chuỗi cung ứng thực phẩm khi ứng dụng công nghệ Blockchain. Các mắt xích của hệ thống gồm: Nhà sản xuất; Nhà chế biến/đóng gói; Nhà trung gian (vận chuyển, đóng gói lại, siêu thị, bán lẻ); Người tiêu dùng.

Các mắt xích tham gia giao dịch trong hệ thống đều được cấp một địa chỉ Blockchain, địa chỉ này được cấp khi đăng ký sử dụng hệ thống. Các mắt xích tham gia hệ thống có quyền thêm các thông tin trong hệ thống, mỗi hành động này là một giao dịch. Thông tin được tạo ra trong giao dịch này là hình ảnh, mô tả, ngày giờ… được chia nhỏ ra và gửi lên trên hệ thống Blockchain với FromID là địa chỉ Blockchain của các mắt xích tạo ra thông tin.

Nhà sản xuất mua các thành phần đầu vào (giống, thức ăn, thuốc men, công nghệ sử dụng…) từ một chuỗi các nhà cung ứng, qua quá trình sản xuất tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh đưa ra thị trường thông qua chuỗi cung ứng. Mỗi mắt xích tham gia chuỗi cung ứng có thể kiểm soát và quản lý thông tin truy xuất nguồn gốc sản phẩm. Sản phẩm sau quá trình sản xuất được đóng gói và dán nhãn nhận diện, như: mã vạch, mã phản hồi nhanh QR, các thiết bị nhận dạng tần số vô tuyến RFID, giao tiếp trường gần NFC… và được nhập vào hệ thống dưới dạng sản phẩm mới với các dữ liệu đầu vào. Từ đây, tất cả các thông tin liên quan của sản phẩm này bắt đầu được lưu trữ thành cơ sở dữ liệu của sản phẩm.

Để có một tiêu chuẩn chung thống nhất về dữ liệu làm căn cứ cho truy xuất nguồn gốc, cũng như kiểm soát chất lượng, cơ sở dữ liệu của sản phẩm nên kết hợp với các bộ tiêu chuẩn thực hành nông nghiệp thông dụng và uy tín nhất hiện nay, như: Bộ tiêu chuẩn vùng trồng (GlobalGAP, VietGAP); Bộ tiêu chuẩn về phân tích và kiểm soát mối nguy và điểm kiểm soát tới hạn (HACCP) hoặc Bộ tiêu chuẩn tương ứng của Việt Nam là TCVN 5603:2008; các tiêu chuẩn ISO. Trong các bộ quy tắc trên, thì tiêu chuẩn VietGAP được nhiều doanh nghiệp áp dụng do tính phù hợp với môi trường sản xuất và tiêu thụ trong nước, vừa giúp doanh nghiệp cân đối giữa chi phí và lợi nhuận để mở rộng thị trường xuất khẩu.

Sau khi nhận sản phẩm, đại lý chế biến/tiêu thụ có thể đọc và nhập dữ liệu mới vào hồ sơ của sản phẩm thông qua các công nghệ nhận dạng (mã vạch, mã QR, RFID, NFC...), tiếp tục thu thập và truyền tải một cách tự động và liên tục thông tin xung quanh về thời tiết, độ ẩm, nhiệt độ... Sau khi xử lý, các thẻ/nhãn dán mới tiếp tục được gắn vào các sản phẩm đã qua xử lý/chế biến. Các thiết bị được kết nối này có thể giao tiếp với sổ cái trong Blockchain.

Tại quy trình tiếp theo, sản phẩm đã chế biến sẽ được bảo quản tại cơ sở bảo quản. Thông qua lắp đặt các thiết bị internet vạn vật (IoT) trong kho bãi, dữ liệu của các sản phẩm tiếp tục được tự động cập nhật, ví dụ, với thiết bị cảm biến không dây và thiết bị giám sát, thông tin sản phẩm sẽ được cập nhật theo thời gian thực, bao gồm số lượng, danh mục, nhiệt độ, độ ẩm và thời gian lưu trữ. Các dữ liệu này được kiểm tra và cập nhật trong cả cơ sở dữ liệu số hóa và trên nhãn dán/mã của sản phẩm.

Trong bước phân phối hàng hóa, yếu tố thời gian, nhiệt độ, sai số quyết định tới đảm bảo vệ sinh an toàn, chất lượng của sản phẩm. Do đó, với việc lắp đặt một hệ thống cảm biến theo dõi chất lượng của nông sản trên phương tiện vận tải nhằm thu thập dữ liệu thời gian thực về độ ẩm, nhiệt độ, môi trường bảo quản sản phẩm và cập nhật vào cơ sở dữ liệu số hóa và mã/nhãn của hàng hóa.

Giao dịch giữa các tác nhân tham gia chuỗi có thể được thực hiện tự động hóa thông qua các hợp đồng thông minh nhờ nền tảng Blockchain. Hợp đồng thông minh là một số quy tắc kinh doanh nhất định được triển khai trên Blockchain, cho phép người tham gia theo dõi quy trình kinh doanh và xác nhận các quy tắc liên quan.

Về cơ bản, các thành phần của hợp đồng thông minh gồm: chủ thể hợp đồng, chữ ký điện tử, điều khoản hợp đồng, nền tảng phân quyền. Hợp đồng thông minh cho phép thực hiện các giao dịch tin cậy mà không cần bên thứ ba, có thể theo dõi và không thể đảo ngược. Các hợp đồng thông minh cũng góp phần chia sẻ dữ liệu và cải tiến quy trình liên tục giữa những người tham gia chuỗi giá trị. Ngoài ra, hợp đồng thông minh có thể đảm bảo các bên được ngăn chặn tạo ra các bản ghi lỗi, đặc biệt là khi kết hợp với các thiết bị IoT (mã vạch, mã QR, RFID, NFC...).

Các hợp đồng thông minh có thể hỗ trợ giám sát và kiểm soát chất lượng theo thời gian thực trong các block. Với dữ liệu từ hệ thống, các hợp đồng thông minh thậm chí có thể tự động lập kế hoạch hậu cần.

Hệ thống sổ cái phân tán sẽ hỗ trợ các nhà bán lẻ và người tiêu dùng lưu trữ thông tin giao dịch và tăng độ minh bạch của thông tin trong suốt dòng lưu chuyển của sản phẩm, từ cơ sở sản xuất đến cơ sở chế biến đến nhà phân phối, đến các siêu thị/chợ đầu mối/cửa hàng bán lẻ... và cuối cùng là người tiêu dùng.

Các tác nhân tham gia vào chuỗi có thể xem lại toàn bộ dòng chảy hàng hóa, dòng chảy thông tin và dòng tài chính thông qua hệ thống sổ cái phân tán trên. Các dữ liệu liên quan tới quản lý chất lượng, quản lý giá cả, quản lý tài chính, quản lý bán hàng đều được liên tục cập nhật vào trong chuỗi Blockchain.

Thách thức khi ứng dụng công nghệ Blockchain

Công nghệ Blockchain ở Việt Nam đang trong giai đoạn thử nghiệm, do đó việc triển khai ứng dụng Blockchain trong truy xuất nguồn gốc vẫn tồn tại nhiều thách thức. Có 3 nhóm thách thức chính đối với việc áp dụng công nghệ Blockchain là: Kỹ thuật; Vận hành và Thể chế. Cụ thể:

Thách thức về kỹ thuật

- Dung lượng lưu trữ và khả năng mở rộng: Đây là 2 vấn đề được quan tâm nhiều nhất trong Blockchain. Theo đó, cần một số lượng lớn các node đầy đủ (một node có thể xác thực đầy đủ các giao dịch và khối) trong triển khai Blockchain để đảm bảo tính bảo mật của hệ thống (Koteska và cộng sự, 2017).

- Bảo mật dữ liệu/quyền riêng tư: Trong Blockchain, mỗi giao dịch có thể được truy xuất, kiểm tra; mọi người dùng có thể được xác định bằng khóa công khai của họ hoặc mã của khối. Do đó, công nghệ Blockchain nâng cấp độ minh bạch cho chuỗi cung ứng nông sản và giúp xây dựng lòng tin cho người tiêu dùng. Tuy nhiên, nó cũng tác động tiêu cực đến việc bảo vệ quyền riêng tư của người dùng (Reyna và cộng sự, 2018).

Thách thức về vận hành

- Chi phí cao, tiêu tốn năng lượng: Theo nghiên cứu của Lin và Liao (2017), thì các bên tham gia chuỗi cung ứng sản phẩm sẽ cần nhiều tiền, thời gian để áp dụng công nghệ Blockchain vào hệ thống truy xuất nguồn gốc sản phẩm. Khi Blockchain trở nên phức tạp hơn sẽ đòi hỏi nhiều tính toán hơn để xác nhận nhiều khối hơn, đồng thời, vấn đề năng lượng tiêu thụ cũng cần được tính đến (Jesse Yli-Huumo và cộng sự, 2016).

- Xây dựng văn hóa hợp tác: Để một hệ thống Blockchain có sự liên kết của nhiều bên tham gia, đặc biệt, như: các tổ chức chính phủ, doanh nghiệp, cơ quan điều phối, đối tác, thì một trong những yếu tố quyết định là xây dựng văn hóa hợp tác và xây dựng một hệ sinh thái Blockchain. Trước khi nhân rộng hệ thống Blockchain trên một quy mô lớn hơn, sự hợp tác của toàn hệ sinh thái là chìa khóa để khai thác toàn vẹn Blockchain và các bên tham gia luôn phải ở tư thế sẵn sàng hợp tác.

Bên cạnh đó, cần xây dựng “hệ sinh thái Blockchain thống nhất”. Khi bắt đầu thiết kế, xây dựng hệ thống, cần xác định việc đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế về chia sẻ thông tin trong Blockchain; cần chuyên nghiệp ngay từ các khâu đầu tiên, như: thiết kế, nghiên cứu, đào tạo sử dụng...

- Năng lực áp dụng: Blockchain là công nghệ mới, chỉ số ít người có kiến thức và kỹ năng chuyên sâu mới có thể sử dụng trong quản lý chuỗi giá trị nông sản thực phẩm. Do đó, việc áp dụng công nghệ Blockchain có thể là một quá trình lâu dài.

Thách thức về pháp lý

Tại Việt Nam, các vấn đề lớn đặt ra đối với công nghệ Blockchain hiện nay là pháp lý và quản lý. Theo Báo cáo số 70/BC-BTP, ngày 23/3/2020 của Bộ Tư pháp trình Thủ tướng Chính phủ về rà soát khuôn khổ pháp lý liên quan đến ứng dụng, phát triển các dịch vụ, sản phẩm trên nền tảng Blockchain, nhiều doanh nghiệp cơ bản không gặp vướng mắc trong kinh doanh sản phẩm, dịch vụ của mình, mà vấn đề chủ yếu là “xây dựng một môi trường sinh thái thân thiện với ứng dụng công nghệ Blockchain nhằm gia tăng tính công khai, minh bạch, chống gian lận”.

MỘT SỐ KIẾN NGHỊ

Việc ứng dụng công nghệ Blockchain nhằm truy xuất nguồn gốc xuất xứ hàng hóa, sản phẩm vẫn chưa được áp dụng nhiều ở Việt Nam. Chính vì vậy, để ứng dụng rộng rãi công nghệ này, thời gian tới, cần có được khung pháp lý và môi trường thể chế thuận lợi cho Blockchain phát triển. Trước tiên, cần xác định đây là mục tiêu dài hạn, đòi hỏi sự đầu tư nghiêm túc trong dài hạn của Nhà nước. Hành lang pháp lý quy định về tự động hoá, số hóa các quy trình thủ tục liên quan tới hoạt động của doanh nghiệp. Tiếp theo là, xây dựng các chính sách hỗ trợ doanh nghiệp về cả hoạt động, quy trình cũng như tài chính (chính sách cắt giảm thuế, hỗ trợ vốn vay)… đối với một nhóm các doanh nghiệp tiên phong, từ đó tạo thành một môi trường cạnh tranh cho các doanh nghiệp khác cũng như các chủ thể khác của nền kinh tế tận dụng đà tăng tốc phát triển.

Bên cạnh đó, các cơ quan, doanh nghiệp nhà nước cần tiên phong trong ứng dụng thành tựu khoa học, công nghệ bao gồm cả công nghệ Blockchain để nâng cao hiệu quả quản trị, điều hành, cung ứng dịch vụ công, đi đầu trong xây dựng môi trường sinh thái Blockchain. Sau khi đã tạo ra được môi trường của một “hệ sinh thái Blockchain”, thì việc kết nối các bên hữu quan, cũng như phát triển thành một hệ sinh thái hoàn thiện sẽ dễ dàng và thuận lợi hơn.

Song song với đó, cần duy trì cơ chế trao đổi, phối hợp giữa các cơ quan quản lý nhà nước và cộng đồng doanh nghiệp, cộng đồng cung ứng dịch vụ công nghệ cả ở trong nước và quốc tế để phát hiện và xử lý kịp thời các vướng mắc, khó khăn trong quá trình triển khai hệ thống. Đồng thời, nâng cao năng lực sử dụng hệ thống bằng các hoạt động truyền thông, phổ biến, đào tạo, bồi dưỡng để nâng cao hiểu biết, nhận thức của người dân, doanh nghiệp, cơ quan nhà nước về việc ứng dụng công nghệ Blockchain./.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bộ Tư pháp (2020). Báo cáo số 70/BC-BTP, ngày 23/3/2020 việc rà soát khung khổ pháp lý liên quan đến việc ứng dụng, phát triển các sản phẩm, dịch vụ được phát triển trên nền tảng công nghệ Blockchain và một số đề xuất

2. Phan Thị Hương Giang, Kim Hương Trang (2020). Nghiên cứu phát triển chuỗi cung ứng nông sản sạch của tỉnh Hà Giang, Đề tài nghiên cứu cấp tỉnh

3. Hoàng Mạnh Thắng, Nguyễn Trung Kiên (2018). Nghiên cứu, xây dựng thử nghiệm hệ thống xác thực nguồn gốc sản phẩm, hàng hóa ứng dụng Blockchain, Báo cáo khoa học đề tài cấp Bộ Thông tin và Truyền thông, Mã số 022.18

4. Đỗ Phong (2017). Công nghệ Blockchain là gì? truy cập từ https://vneconomy.vn/cong-nghe-Blockchain-la-gi-20171212122328932.htm

5. B. Koteska, E. Karafiloski, A. Mishev (2017). Blockchain Implementation Quality Challenges: A Literature, 6th Workshop of Software Quality, Analysis, Monitoring, Improvement, and Applications, Belgrade, Serbia, 11-13

6. Jesse Yli-Huumo., Deokyoon Ko., Sujin Choi., Sooyong Park., and Kari Smolander (2016). Where Is Current Research on Blockchain Technology? A Systematic Review, PLoS ONE 11(10): e0163477, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0163477

7. Lin, I. C. and Liao, T. C. (2017). A Survey of Blockchain Security Issues and Challenges, IJ Network Security, 19, 653-659

8. Reyna et al. (2018). On Blockchain and its integration with IoT. Challenges and opportunities, Future Generation Computer Systems, 88, 173-190

ThS. Nguyễn Chi Mai

Học viện Hành chính Quốc gia

(Bài viết đăng trên Tạp chí Kinh tế và Dự báo số 22, tháng 8/2021)