Читать книгу Технология блокчейн и криптовалютный рынок. Глобальные риски, тенденции и прерспективы развития - Коллектив авторов - Страница 9

Аннотация. Масштабная урбанизация последнего времени ставит перед органами власти городов сложные проблемы обеспечения достаточно высокого качества жизни жителей городских агломераций. В качестве эффективного способа решения этих проблем рассматривается концепция умного города – инновационной экосистемы, обеспечивающей формирование благоприятной городской среды за счет широкомасштабного использования и интеграции современных инновационных технологий. Вместе с тем цифровизация всех сфер жизни усиливает риски кибербезопасности, защиты персональных данных и др. Блокчейн имеет значительный потенциал для снижения этих рисков и решения многих задач умного города.

Ключевые слова: умный город; блокчейн; кибербезопасность; защита персональных данных; идентификация и аутентификация; интеллектуальная энергосистема; цифровая фабрика; умный дом.

PROSPECTS FOR THE USE OF BLOCKCHAIN TECHNOLOGYIN THE ARCHITECTURE OF A SMART CITY

Abstract. The large-scale urbanization of recent times poses complex problems for the city authorities to ensure a sufficiently high quality of life for residents of urban agglomerations. As an effective way to solve these problems, the concept of a smart city is considered – an innovative ecosystem that ensures the formation of a favorable urban environment through the large-scale use and integration of modern innovative technologies. At the same time, the digitalization of all spheres of life increases the risks of cybersecurity, personal data protection, etc. Blockchain has a significant potential to reduce these risks and solve many tasks of a smart city.

Keywords: smart city, blockchain, cybersecurity, personal data protection, identification and authentication, intelligent power system, digital factory, smart home.

Одним из наиболее ярко выраженных трендов современного мира является его урбанизация. Более половины населения уже проживает в городах. ООН прогнозирует, что доля городского населения будет неуклонно расти и к 2050 г. составит 68 %, хотя ряд исследователей признают эти цифры заниженными[31].

На долю городов приходится примерно 70 % глобального энергопотребления и выбросов парниковых газов, и это при том, что они занимают лишь 5 % поверхности Земли. Такая сверхконцентрация населения приводит к тому, что качество жизни неуклонно снижается: растет концентрация вредных примесей в атмосферном воздухе; формируется эффект «теплового острова», когда в период жаркой погоды воздух в городах прогревается до такой степени, что это становится опасным для здоровья людей; увеличиваются риски распространения опасных заболеваний, что наглядно продемонстрировала пандемия COVID-19; транспортные системы плохо справляются с растущим количеством автотранспорта и т. д. Кроме того, перед местными властями стоят задачи обеспечения населения различными социальными услугами, продуктами питания, эффективного управления отходами и др.

Решению этих задач помогают различные современные технологии. Умные города все чаще рассматриваются как панацея от многих проблем. Это комплексная концепция, которая фокусируется на внедрении информационно-коммуникационных технологий практически во все сферы жизнедеятельности современного города. Формируемые сети позволяют органам власти, бизнесу и жителям генерировать информацию и обмениваться данными в режиме реального времени, повышать эффективность функционирования в таких областях, как потребление энергии, логистика, транспорт и общественные услуги.

В настоящее время не существует общепринятого определения понятия «умный город», однако большинство специалистов сходятся в том, что он представляет собой городскую инновационную экосистему, предназначенную для смягчения проблем, связанных с быстрым ростом городского населения, за счет интеграции информационно-коммуникационных технологий и применения инноваций следующего поколения во всех сферах жизни. Это предполагает формирование общей платформы, в которой технологии встроены в городскую среду, объединяя различные социальные аспекты для эффективного распределения ресурсов, предоставления высококачественных услуг и повышения качества жизни граждан.

При этом некоторые авторы добавляют к этому ряд других характеристик. Так, по мнению А. Каральо с соавторами, умный город характеризуется структурой управления на основе широкого участия, которая предполагает расширение возможностей социальной интеграции, использование социального и реляционного капитала в городском развитии и необходимость социальной и экологической устойчивости[32]. Б. Бернс и Н. Тауэрс полагают, что сущность умных городов заключается не в более высоких уровнях инфраструктурной и технологической сложности, а скорее в определении потребностей граждан и поиске способов их удовлетворения. Проектировщикам умных городов следует искать инновационные способы создания новой технологической архитектуры, способной удовлетворить экономические, социальные и экологические потребности[33]. В этой связи Ф. Ли с соавторами утверждают, что развитие умных городов создает беспрецедентные проблемы для бизнеса, поскольку им необходимо внедрять новые инструменты и методы для получения достоверной информации. Такие инструменты и методы имеют решающее значение для повышения прозрачности и удобства инфраструктуры умного города, включая транспортные сети, электросети, здравоохранение, телекоммуникации, образование и государственные услуги[34].

Ключевыми технологиями умного города являются Интернет вещей (IoT), большие данные и искусственный интеллект. Кроме того, жители «умного города» должны иметь легкий доступ к соответствующим приложениям, чтобы получать и передавать необходимую информацию в режиме реального времени. Это означает, что к городской инфраструктуре должны предъявляться принципиально новые требования с тем, чтобы она не просто обеспечивала нормальное функционирование городского хозяйства. Она должна быть надежной, обладающей высокой пропускной способностью, чтобы бесперебойно собирать, передавать, хранить и обрабатывать огромные массивы данных. Органам власти необходимо развивать более безопасные сетевые способы коммуникации, совместимые модели обмена данными и эффективные платформы совместного использования во всех сферах жизни города.

Соответственно, все большую актуальность приобретают такие проблемы, как кибербезопасность, точная идентификация личности для исключения мошенничества, защита конфиденциальных данных, высокоскоростной Интернет 5 G, способный передавать огромные объемы данных, вычислительные мощности для их обработки. Это необходимо для функционирования Интернета вещей, поскольку в настоящее время мощность большинства умных устройств не позволяет обрабатывать собираемые ими данные локально. Соответственно, умные устройства объединены в централизованные сети, собирающие с них данные и управляющие ими. При этом многократно возрастают риски кибератак и несанкционированного доступа к персональным данным: во-первых, из-за ограниченной вычислительной мощности и емкости хранилища подключенных устройств, различий в протоколах их работы, что ограничивает возможности использования сложных мер кибербезопасности. Во-вторых, поскольку данные о владельцах умных устройств хранятся в центральной базе данных, в случае успешной хакерской атаки на такую базу данных они станут доступны третьим лицам. Возможна и ситуация, когда сами владельцы баз данных раскрывают их содержимое третьим лицам как в силу коммерческих соображений, так и под давлением государственных органов (широко известны случаи, когда правительство США требует у зарегистрированных на их территории компаний раскрывать свои данные, даже когда те собираются и хранятся в других странах). Наконец, сети IoT объединяют сотни миллионов узлов, что существенно затрудняет и удорожает техническое обслуживание, а в случае технического сбоя (случайного или вызванного той же хакерской атакой) выявление точки сбоя требует значительного времени и усилий.

Таким образом, умные города используют современные цифровые технологии и инфраструктуру для обеспечения лучшего качества жизни, благоприятных условий для развития бизнеса, оптимизации использования ресурсов и прозрачности государственного управления, что формирует новые риски и вызовы для безопасности функционирования городской инфраструктуры. Эти проблемы могут быть решены с помощью технологии блокчейн, которая позволяет создавать децентрализованные и распределенные экосистемы. Такие функции блокчейна, как безопасность и прозрачность, совместное использование информации, общее обновление базы данных и проверка информации, расширяют возможности технологического развития умного города. Технология блокчейн позволяет взаимодействовать всем заинтересованным сторонам распределенным образом без необходимости в централизованном управлении.

Хотя блокчейн изначально создавался как цифровая платформа для криптовалют и финансовых транзакций, постепенно сферы его использования расширялись. Принято говорить о том, что данная технология прошла три этапа в своем развитии: блокчейн 1.0. – это технология для майнинга криптовалют; блокчейн 2.0. – это основа для смарт-контрактов, которые могут использоваться в экономических, маркетинговых и финансовых приложениях. Сегодня они уже могут быть распространены на другие области, такие как акции, страхование, право собственности, интеллектуальные активы и т. д.

Так, в 2015 г. был создан криптокойн нового поколения, известный как IoTcoin, созданный на основе механизма биткойна и блокчейна. IoTcoins – это утилитарные (т. е. служебные) токены, которые могут быть использованы для описания мэйнфреймов многих активов Интернета вещей[35]. Некоторые разработчики приложений работают над использованием смарт-контрактов при создании ИТ-инфраструктуры для перехода прав на активы. При этом токены выступают в роли контейнеров. Так, в соответствии с законодательством Лихтенштейна, NFT-токен – это программа-контейнер, который оборачивается на платформе, передается с помощью смарт-контрактов и т. д. В этот «контейнер» можно «зашить» любой объект (объект движимого или недвижимого имущества, объект интеллектуальной собственности и т. д.). Правовой режим того, что «зашито» в «контейнер», регулируется обычным правом. При этом сведения о «зашитом» в токен-объекте будут постоянно обновляться. Эти приложения на базе блокчейна можно использовать, например, для заключения договоров аренды недвижимости.

Наконец, блокчейн 3.0. выходит за рамки сферы денег, финансов и рынков, он используется в областях государственного управления, здравоохранения, науки, культуры и искусства, позволяя формировать децентрализованное и кооперативное общество, основанное на принципах шеринговой экономики. Используя потенциал блокчейна, разработчики новых приложений стремятся повысить доверие людей к местным цифровым сообществам. Так, технология блокчейн способна повысить прозрачность функционирования местных органов власти, одновременно облегчая передачу данных без ущерба для безопасности и конфиденциальности. В этом смысле блокчейн может быть использован при развитии умных городов в качестве платформы, которая позволяет гражданам активно участвовать в процессах принятия местными органами власти решений, влияющих на их жизнь.

Поскольку умные города построены на сборе и обработке больших объемов данных, местные администрации становятся владельцами соответствующих баз данных, нуждающихся в защите от кибератак. Технология блокчейн позволяет решить эту задачу, поскольку использует распределенную модель, которая увеличивает степень энтропии, неявно снижая уязвимость поддерживаемых ею систем. Архитектура криптографии, основанная на этой технологии, делает маловероятным, что транзакции будут отменены или изменены. Всякий раз, когда новая транзакция транслируется в сети, узлы обязаны проверить и включить ее в копию распределенной книги, а в случае признания большинством узлов транзакции недействительной сеть будет ее игнорировать.

Кроме того, благодаря своему постоянному, и в то же время распределенному, хранилищу, блокчейн позволяет разрабатывать большое количество новых моделей взаимодействия, которые не могли быть реализованы в рамках централизованной модели.

Таким образом, блокчейн обладает следующими преимуществами для использования при создании умного города:

1) децентрализация: не существует координирующего органа или единой стороны, контролирующих его работу. Блокчейн минимизирует риски взлома из-за регулярного повышения градации и безопасности Сети, за которые ее участники получают вознаграждение;

2) отсутствие третьей стороны: транзакция в блокчейне не нуждается в посреднике, что снижает транзакционные издержки, одновременно обеспечивая необходимый уровень доверия сторон;

3) низкая стоимость и быстрота: транзакции онлайн происходят намного быстрее, чем офлайн, при этом отсутствие посредников многократно снижает операционные издержки сторон;

4) повышение контроля пользователей: пользователи получают возможность контролировать свои транзакции, кроме того персональные данные хранятся у самих пользователей и защищены системой двух ключей, что позволяет пользователям полностью контролировать доступ к ним;

5) надежная база данных: база данных о транзакциях формируется в режиме реального времени, последовательно и хронологически. При этом участники сети действуют с помощью цифрового идентификатора, что позволяет сохранять конфиденциальность;

6) прозрачность: любая заинтересованная сторона может проследить интересующую ее транзакцию, поскольку все транзакции создаются и хранятся в открытом виде;

7) неизменяемость: все транзакции, совершенные на базе блокчейн, остаются неизменными и не могут быть удалены.

Однако главным преимуществом, которое может дать технология блокчейн для умного города, является доверие, основанное на перечисленных выше функциональных особенностях. Именно повышение доверия к органам власти, убеждение в том, что они функционируют прозрачно и реально учитывают интересы местных жителей; к предлагаемым услугам, к деловым коммуникациям друг с другом – это основа для эффективного развития любой городской агломерации.

Таким образом, можно сформулировать четыре ключевые ценности, которые технология блокчейн может привнести в развитие умных городов.

1. Сетевой эффект

Сетевой эффект присущ блокчейну в первую очередь из-за его способности заменять посредников. Сетевой эффект можно описать как «общую цель», которая объединяет местную администрацию, бизнес, местные сообщества, жителей и связывает их с помощью правил, стандартов и спецификаций, которые сами по себе являются результатом консенсуса между участниками.

Сетевой эффект может достигаться в деятельности городской администрации, в обществе и в промышленности. Так, блокчейн в умных городах позволит правительствам сделать свою работу более прозрачной, выстроить более доверительные каналы коммуникации с местным жителями, обеспечить более широкий доступ к общественно значимой информации. Например, в умном городе Дубая планируется полностью отказаться от бумажных документов, переведя все транзакции на блокчейн. Это позволит ликвидировать по меньшей мере 100 миллионов бумажных транзакций в год, сократить 25 миллионов рабочих часов, повысить производительность труда сотрудников и положительно повлиять на экономику, а также на прозрачность государственных процессов[36].

Использование блокчейн в работе государственных органов может стать новым инструментом в борьбе с коррупцией. Прозрачность и неизменность распределенной сети блокчейна сделает деятельность органов власти открытой и позволит выявлять незаконные действия практически в реальном времени. Так, в Грузии блокчейн был использован для регистрации прав на земельные участки. Как показало проведенное исследование, граждане доверяли блокчейну, потому что он сделал процедуру прозрачной, что привело к «падению коррупции»[37].

Еще одним важным социальным эффектом внедрения блокчейн может стать борьба с онлайн-дезинформацией и фейками, которые формируют предубеждения, тем самым подрывая доверие. Как показало исследование С. Восуги с соавторами, фейковые политические новости распространяются в 6 раз быстрее официальных[38]. Это приводит к росту деструктивной политической оппозиции и разрушению демократии. Неизменная, прозрачная и основанная на консенсусе природа блокчейна – это решение для удаления дезинформации. Информация, полученная из одного источника, должна быть проверена всеми узлами Сети, прежде чем распространяться. Так, Европейская комиссия в рамках работы по «борьбе с дезинформацией в Интернете» изучает «инновационные технологии, такие как блокчейн, которые могут помочь сохранить целостность контента, подтвердить надежность информации и / или ее источников, обеспечить прозрачность и прослеживаемость, а также повысить доверие к новостям, отображаемым в Интернете»[39].

Как известно, блокчейн может быть как публичным (воспользоваться которым может любой желающий), так и частным (вход в который возможен для ограниченного круга лиц). Так, сегодня многие компании создают свои частные сети блокчейн для торговли различными цифровыми активами. В качестве примера можно привести интеллектуальные энергосистемы на блокчейне, которые позволяют не просто передавать энергию от поставщика к потребителю, но и создавать интеллектуальные энергосистемы, в которых все жители имеют возможность производить энергию из ВИЭ, становясь просьюмерами. Использование сетей блокчейн также представляет интерес для здравоохранения, поскольку позволяет консолидировать разрозненную медицинскую информацию, обеспечивая при этом ее надежное хранение.

2. Безопасность личности

Каждый человек в современном мире оставляет свой цифровой след. Это ставит вопрос о том, кто имеет доступ к «цифровой личности» человека, и насколько каждый из нас может управлять ею и быть уверенным в ее «неприкосновенности». Блокчейн предлагает эффективные решения целого комплекса проблем, связанных с безопасностью личности в цифровой среде.

Растущее число взломов персональных страниц показывает, что обычные пароли не обеспечивают достаточный уровень безопасности. Блокчейн с его высокозащищенным криптографическим открытым и закрытым ключом может использоваться как безопасная цифровая подпись, которую граждане могут использовать для подтверждения своей цифровой личности. Кроме того, блокчейн позволяет консолидировать различные данные, находящиеся у разных организаций и в разных приложениях. Это позволит пользователям контролировать актуальность своих данных и при необходимости представлять доступ ко всем своим данным или их части третьим лицам.

Европейский союз спонсировал проект DECODE, который был реализован городским советом Барселоны и консорциумом из 15 организаций. Он преследовал цель «вернуть право собственности на персональные данные гражданам, одновременно усиливая их контроль над тем, как их данные передаются»[40]. В рамках проекта в сети блокчейн собирались и хранились данные, собранные IoT и городскими датчиками.

3. Экономика совместного использования

Одним из основных постулатов умного города является необходимость обеспечивать его устойчивое развитие, т. е. улучшение экологической ситуации. Многие эксперты признают, что снижения загрязнения окружающей среды можно достичь только при условии отказа от парадигмы общества потребления. Для этого необходимо реализовывать механизмы циркулярной экономики, направленные на снижение потребления ресурсов, продление срока службы товаров и их максимальную переработку. Соответственно, одной из концепций, получившей широкое распространение в последние годы, стала модель экономики совместного использования, идея которой исходит из того факта, что существует ряд недоиспользуемых активов, таких как автомобили и дома. Делиться – это менталитет миллениалов, которые считают, что нет необходимости владеть активом, если его можно арендовать. Более 60 % населения мира готовы делиться своими активами, что способствует появлению успешных платформ, которые предлагают сервисы совместного использования, таких как Uber и Airbnb.

Однако в основе экономики совместного использования лежит доверие между поставщиками и потребителями относительно безопасности соответствующих услуг, а также конфиденциальной информации. Таким образом, требуется эффективный механизм защиты пользователей служб совместного использования от мошенничества и неквалифицированных поставщиков услуг. Следующие функциональные особенности технологии блокчейн позволяют ей стать таким механизмом:

– неизменность транзакций обеспечивается присущей ей функцией временной метки – после добавления проверенной транзакции в блокчейн запись распространяется на все узлы Сети, что делает невозможным удаление этой транзакции из списка событий или манипулирование;

– децентрализованная система;

– устранение посредников (возможность сэкономить на комиссионных);

– смарт-контракты обеспечивают реализацию достигнутых соглашений (например, перевод платы за аренду квартиры после проверки ряда условий, таких как отсутствие информации о том, что квартира уже сдана в аренду).

Блокчейн устранит рынок посредников, сформировав децентрализованные одноранговые рынки, где такие активы, как свободные офисы, квартиры и оборудование могут быть использованы для получения прибыли. Это станет большим стимулом для экономики совместного использования.

Не случайно уже ведутся разработки подобных блокчейн-приложений. В качестве примеров можно привести немецкий стартап Slock, который разработал решение universal share network (USN), позволяющее соединять физические и цифровые активы, делая процедуру аренды полностью автоматизированной. Или стартап BeeToken для аренды жилья, который «взимает 0 % комиссионных с хостов и гостей, использующих BEE, благодаря смарт-контрактам, автоматизирующим транзакции, которые обходят платформы, основанные на комиссиях, финансовые учреждения и номиналы валют»[41].

4. Экономика токенов

Экономика токенов лежит в основе упомянутых выше стартапов (BeeToken и Slock), предлагающих новые бизнес-модели для умных городов. Как было указано выше, это служебные токены (утилиты), которые оцифровывают актив или услугу и позволяют оценивать их, торговать, обмениваться и делиться ими в качестве обеспечения. Более того, в экономике токенов эти утилиты позволят формировать цены на многие активы. Процесс токенизации физических активов позволит более эффективно их контролировать (например, через земельный кадастр, как это было сделано в Грузии), активы можно будет делить на части, владеть ими, торговать, обмениваться без какого-либо посредника. По мере развития данной технологии и формирования необходимой нормативной базы экономика умного города будет все больше формироваться торговлей токенами, поскольку блокчейн позволит вовлечь в оборот активы, которые до сих пор рассматривались как «мертвый капитал» в силу ряда причин:

– повысится прозрачность владения и оборота недвижимости, поскольку защищенные от несанкционированного доступа записи кадастра недвижимости исключат возможность кражи, двойной продажи, иных видов мошенничества;

– процесс регистрации и перехода прав на недвижимость будет более быстрым и эффективным. Транзакции, на выполнение которых сегодня в некоторых странах уходят месяцы, будут занимать минуты;

– прозрачность транзакций уменьшит или полностью устранит коррупцию;

– в силу указанных выше причин повысится ликвидность недвижимости, что является ключом к развитию ипотечного рынка и финансового рынка в целом;

– экономика токенов позволит оцифровать и быстро и легко управлять физическими активами напрямую их собственником без участия посредников.

Таким образом, развитие технологии блокчейн расширяет области ее применения далеко за пределы финансовых рынков. Рассмотрим коротко основные области потенциального использования блокчейна в умном городе.

1. Государственное управление

Возможные области применения блокчейн в государственном управлении достаточно широки. Как было отмечено выше, умный город подразумевает бо́льшую инклюзивность, более широкое взаимодействие между органами власти и жителями. Причем это взаимодействие является двусторонним, когда с одной стороны местная администрация оказывает жителям более качественные услуги через различные приложения, с помощью Интернета вещей и т. д.; с другой – жители участвуют в принятии и реализации различных политических решений, влияющих на качество жизни в их населенном пункте. Однако обеспечение этой двусторонней связи требует прежде всего формирования среды доверия, которая предполагает точную идентификацию ее участников, исключающую возможность завладения злоумышленниками чужой цифровой личностью, надежное хранение генерируемых данных и защищенные каналы связи.

Цифровая идентификация личности – это информация о сущности, используемая информационными системами для представления внешнего агента, которым может быть человек, организация, приложение или устройство. Цифровые идентификационные данные позволяют автоматически аутентифицировать пользователя, взаимодействующего с системой, и обеспечивают доступ к предоставляемым услугам. Существующие способы идентификации не гарантируют абсолютной защиты от хакеров, поэтому специалисты предлагают использовать «самостоятельную идентификацию» (SSI) – тип цифровой идентификации, который позволяет пользователю полностью контролировать свою цифровую личность. С помощью SSI пользователи могут хранить свои идентификационные данные на своих устройствах и предоставлять их по запросам в нужном объеме. Таким образом, пользователь управляет через приложение на мобильном устройстве или компьютере элементами, составляющими личность, и контролирует доступ к этому набору информации. Идентификационные данные могут включать даты рождения, гражданство, дипломы или лицензии. В приложении пользователю первоначально присваивается самостоятельно сгенерированный идентификационный номер, полученный из открытого ключа и соответствующего закрытого ключа. Эта пара ключей отличается от комбинации имени пользователя и пароля, поскольку после ее создания пользователем над ней выполняются автоматические математические вычисления, что делает расшифровку практически невозможной. Технология блокчейн, с помощью которой осуществляется SSI, обеспечивает хранение, безопасную временную метку и децентрализованный хостинг. Эта модель устраняет необходимость в паролях и гарантирует аутентификацию с высокой степенью безопасности. Примером успешной реализации является эстонская программа электронного резидентства[42].

Функциональные особенности блокчейн также имеют значительный потенциал использования для решения многих задач управления. Не удивительно, что в настоящее время данная технология внедряется во многих странах, включая Объединенные Арабские Эмираты, Соединенные Штаты, Францию, Швецию, Соединенное Королевство и Россию. Ряд исследователей[43] подчеркивают преимущества блокчейна и смарт-контрактов в автоматизации государственных услуг, таких как сбор налогов, распределение льгот, ведение реестров недвижимости, управление идентификационными данными, соблюдение нормативных требований и др.

Используется данная технология и международными организациями. Так, во Всемирной продовольственной программе ООН, которая предоставляла денежные средства сирийским беженцам в Иордании, было использовано блокчейн-приложение. Беженцы (которые прошли биометрическое сканирование) могли покупать еду на основе сканирования глаза. Блокчейн устранил необходимость в каком-либо посреднике для этого. Система регистрировала, какую помощь в индивидуальном порядке получал каждый беженец[44]. Таким образом, в случае использования аналогичных решений органами местного самоуправления это позволит им предлагать своим жителям более персонализированные услуги и делать это более прозрачно.

Кроме того, блокчейн позволяет предоставить гражданам безопасный доступ к информации, что приведет к повышению доверия и более активному участию жителей в государственном управлении. Проводимые исследования свидетельствуют о том, что блокчейн способствует развитию демократических моделей государственного управления и вовлечению граждан. Наибольший потенциал в этом смысле блокчейн имеет для выборов. Исследования показывают растущий запрос общества на доступ к дистанционному, в том числе электронному голосованию на выборах, однако при условии, если используемые при этом технологии будут достаточно надежными, чтобы гарантировать от манипуляций[45]. Особенно данная тенденция усилилась в период пандемии COVID-19.

Ключевые преимущества блокчейна в процессах электронного голосования проистекают из высоких возможностей аутентификации и способности надежно хранить данные о голосовании, тем самым повышая прозрачность выборов. Благодаря безопасности блокчейна и его механизмам консенсуса возможности мошенничества на выборах в системах электронного голосования могут быть сведены к минимуму, что повысит доверие граждан к избирательному процессу за счет устранения рисков мошенничества с голосами избирателей. В таких системах жители могут в любое время использовать свои закрытые ключи для проверки подлинности и неизменности своего выбора при голосовании. Помимо прочего, переход на электронное голосование позволит органам власти экономить средства на избирательной инфраструктуре, поскольку граждане будут иметь возможность реализовать право голоса независимо от своего географического местоположения.

Что касается различных государственных услуг, то в настоящее время разрабатываются самые разнообразные приложения на базе блокчейн: например, для эффективного управления отходами, местной дорожной сетью и общественным транспортом, туристической инфраструктурой, в строительстве и обслуживании жилых домов, в образовании и т. д.

Наконец, блокчейн имеет серьезный потенциал для развития систем здравоохранения. Прежде всего это касается надежности и безопасности медицинских данных. Одна из ключевых проблем, связанных с ними, заключается в том, что они хранятся в различных организациях здравоохранения (поликлиниках, больницах и т. д.). Для полноценного перехода к цифровой медицине необходимо эти записи консолидировать в одном реестре. Однако предпринимаемые сегодня попытки в этом направлении сталкиваются с рядом сложностей, в частности, касающихся различий в ПО, протоколах безопасности, а также угроз конфиденциальности[46]. Технология блокчейн позволяет решать эти проблемы, обеспечивая целостность и совместимость медицинских записей. Данные о пациентах и данные клинических исследований могут быть криптографически защищены, и для разных объектов, которым должны быть переданы данные, может быть сгенерировано несколько адресов. Однако все адреса указывают на одни и те же данные о пациентах. Это решение делает данные безопасными, неизменными, соответствующими нормативным требованиям, надежными и доступными для совместного использования.

Упрощается процедура медицинского страхования и оплаты страховых случаев, поскольку страховые компании смогут получать данные в режиме реального времени из надежной базы. Соответственно, блокчейн позволит создать эффективную финансовую экосистему в сфере здравоохранения. Наконец, единая база данных на основе блокчейн позволит генерировать обезличенные и защищенные большие данные, необходимые для развития медицины.

2. Умные электросети

Одной из целей интеллектуальной энергосистемы для умного города является содействие местному производству и потреблению энергии, поскольку происходящий в настоящее время энергетический переход подразумевает более широкое использование ВИЭ и микрогридов. Это позволит снизить выбросы СО₂ и повысить энергоэффективность за счет исключения потерь энергии при ее передаче на большие расстояния. Блокчейн создает одноранговые энергетические обмены между жителями умного города на одной микросети. Смарт-контракты на блокчейне служат целям децентрализованного координатора, который управляет интеллектуальной сетью в соответствии с согласованными правилами регистрации производства, распределения и потребления электроэнергии. В городе может быть несколько микрогридов блокчейна, которые обмениваются друг с другом данными. В Бруклине компания Lо3 Energy в сотрудничестве с ConsenSys построила микрогриды на основе блокчейна, которые соединяли дома с солнечными панелями на крышах с соседними домами, которые приобретали у них зеленую энергию. Жители для этого установили специальные интеллектуальные счетчики, которые отслеживали выработанную и потребленную энергию. Эти одноранговые энергетические транзакции сформировали местную энергетическую экономику[47].

Реализация подобных проектов на основе традиционных централизованных моделей управления электроэнергией сопряжена с рядом проблем, таких как защита от взломов и кражи чужих средств и энергии, обеспечение достоверности данных о потребленной энергии, защита конфиденциальных данных пользователей, хранящихся в централизованной базе данных и т. д.

Блокчейн позволяет решить ряд проблем, возникающих при создании интеллектуальных энергосистем:

– пользователи могут динамически создавать свои собственные правила взаимодействия с устройствами, которые позволяют большому количеству устройств в энергетическом Интернете аутентифицировать, кто является их законным пользователем. При попытке взлома чьего-то профиля срабатывает механизм консенсуса, и Сеть игнорирует скомпрометированный узел;

– блокчейн обеспечивает достоверность данных, поскольку информация в нем не может быть изменена. Это гарантирует, что даже если один или несколько узлов будут скомпрометированы, общие сетевые данные по-прежнему будут надежными и безопасными;

– защита конфиденциальных данных обеспечивается за счет того, что открытыми и публично доступными будут данные о транзакциях, совершаемых анонимными узлами, при этом технология позволяет формировать «вторую Сеть», содержащую персональные данные каждого пользователя, доступ к которой защищен закрытым ключом. При этом комбинация нескольких методов шифрования позволяет защитить конфиденциальность этих данных;

– блокчейн позволяет отказаться от централизованной модели энергосистемы, поскольку смарт-контракты могут заключаться децентрализовано в распределенной Сети, локализуя спрос и предложение энергии. Блокчейн позволяет использовать вычислительную мощность, емкость хранилища и пропускную способность большого числа неработающих распределенных устройств, что значительно снижает затраты на вычисления и хранение и потери при передаче энергии на большие расстояния.

3. Развитие Интернета вещей

Внедрение системы Интернета вещей предполагает эксплуатацию и управление большим количеством разобщенных и распределенных интеллектуальных устройств. Современные решения в значительной степени основаны на централизованных инфраструктурах, которые требуют высокой пропускной способности каналов связи и имеют такие недостатки, как высокие затраты на техническое обслуживание, проблемы совместимости и подверженность кибератакам. Технология блокчейн может использоваться для защиты систем и устройств Интернета вещей, таких как датчики, камеры видеонаблюдения и т. д., от возможных атак, поскольку она позволяет устройствам функционировать независимо от центрального диспетчерского пункта. Внедрение блокчейн-платформы может обеспечить безопасную передачу данных между устройствами Интернета вещей, расположенными за десятки или сотни километров, в режиме реального времени и при отсутствии центрального органа, который контролирует все передаваемые данные. Децентрализация решения Интернета вещей имеет преимущества, в том числе сокращение объема данных, передаваемых в «облако» для обработки и анализа, а также повышение безопасности и конфиденциальности данных. Соответственно, это снижает риски кибератак. Риск взлома отдельных узлов высок из-за ограниченной вычислительной мощности и емкости хранилища устройств Интернета вещей, что затрудняет использование сложных мер безопасности. Механизмы проверки и консенсуса блокчейна помогают идентифицировать скомпрометированные узлы Интернета вещей и запретить им доступ к другим устройствам. Блокчейн позволит надежно сертифицировать узлы сети Интернета вещей. При этом, также как и в случае с умными электросетями, даже в случае компрометации нескольких узлов общие сетевые данные по-прежнему будут надежны и безопасны.

Блокчейн-платформа может обеспечить взаимосвязь интеллектуальных устройств муниципалитетов, частных предприятий и жителей, таких как системы городского освещения (позволяют более оперативно реагировать на изменение погоды и времени суток, экономя электроэнергию), интеллектуальные системы управления отходами (отслеживают уровень отходов в контейнерах и формируют оптимальные маршруты сбора, обеспечивая тем самым экономию топлива для мусоровозов), системы коммунальных служб и экстренные службы (оперативно выявляя чрезвычайные ситуации, сокращая время оперативного реагирования на них), системы для определения параметров окружающей среды (способствуют поддержанию здоровой окружающей среды для жителей), системы промышленного Интернета вещей (умных фабрик) и системы умного дома.

Умные фабрики представляют собой важный элемент для умного города. Философия «умной фабрики» основана на внедрении сверхэффективного производства, подходящего для высокодинамичных сред и турбулентных рыночных условий. Интеллектуальная фабрика – это совокупность датчиков и автономных систем, которые способны к самооптимизации и принятию автономных решений для производства более персонализированных и интеллектуальных продуктов. Однако оцифровка производственных процессов, перенос их в Сеть требует управления огромными массивами данных, что повышает как указанные выше риски и технические сложности управления производством, так и риски промышленного шпионажа.

Соответственно, блокчейн может обеспечить надежное децентрализованное управление, контроль за каждым устройством и всеми системами оборудования, используемыми на умной фабрике. Так, И. Мистри с соавторами утверждает, что блокчейн может помочь производственным приложениям работать более эффективно и быстрее в ненадежных сетях, а также обеспечить более быстрое распределение данных и безопасную промышленную автоматизацию. В условиях высокой турбулентности операционной среды блокчейн может сделать интеллектуальные фабрики более реактивными, гибкими и готовыми к принятию альтернативных решений по планированию производства. Кроме того, технология полезна для удаленного обновления программного обеспечения во время производства, автоматической диагностики неисправностей и превентивного обслуживания[48].

Умные дома получают все большее распространение по мере роста использования и интеграции множества новых технологий через домашние сети. Данные технологии позволяют повысить качество жизни, обеспечивая более высокий уровень безопасности, удобства и комфорта. Однако они повышают и риски, прежде всего, в отношении конфиденциальности собираемых умными устройствами данных.

Преимущества интеграции технологии блокчейн в умные дома заключаются в том, что данная технология позволит владельцам отслеживать все устройства и датчики. При этом все генерируемые ими данные (об окружающей среде, включая активность пользователей, потребление энергии, меры безопасности и физиологические данные человека) могут быть записаны в блокчейн, где они будут храниться надежно и безопасно. При этом пользователь получает возможность самостоятельно распоряжаться этими данными, открывая при необходимости доступ к ним для третьих лиц. Технологические характеристики блокчейна обеспечивает уникальную платформу для устройств умного дома – для беспрепятственного взаимодействия и удобного обмена информацией между ними. Таким образом, блокчейн может решить существующие сегодня ограничения для более широкого внедрения технологий умного дома.

Вместе с тем, внедрение технологии блокчейн в указанных выше сферах в настоящее время имеет ряд ограничений. Так, принятие пользователями является важным фактором для успешной адаптации и использования любой новой технологии. Как правило, на первом этапе любая новая технология вызывает недоверие. Технология блокчейн также сталкивается с этой проблемой, поскольку в восприятии большинства людей она кажется слишком сложной. Кроме того, существующие сегодня публичные платформы блокчейн позволяют свободно знакомиться с любой транзакцией, что ассоциируется с утратой конфиденциальности. Поэтому необходимо обеспечить дружелюбные интерфейсы, которые будут легки в понимании и пользовании. Кроме того, любой из приведенных выше примеров возможного использования технологии блокчейн требует создания такой архитектуры, при которой персональные данные будут храниться в отдельной сети, и доступ к ним будет только у их владельцев.

Вторым важным моментом является выработка единых нормативов и стандартов, а также актуализация законодательства таким образом, чтобы оно не препятствовало внедрению новой технологии, но в то же время содержало все необходимые гарантии защиты прав пользователей. Так, если речь идет о блокчейне 1.0., то сегодня многие международные финансовые институты и национальные органы власти работают над созданием необходимой законодательной базы для легализации криптовалют. Соответственно, необходимо распространить эти усилия на все возможные сферы использования данной технологии.

Наконец, приложения на основе блокчейна для умных городов должны быть способны управлять сложными операциями, включая консенсус, заключение смарт-контрактов, одновременное управление многочисленными транзакциями, эффективный процесс майнинга, механизм справедливого вознаграждения и быструю обработку разнородных типов / форматов данных. Каждое приложение для умного города имеет свои собственные особые требования в соответствии с его природой. Поэтому разработка надежной архитектуры блокчейна для приложений умного города является сложной задачей, требующей решения. Архитектура блокчейна должна быть умной, надежной, быстрой, масштабируемой и ресурсоэффективной.

Таким образом, блокчейн имеет большой потенциал для использования в качестве технологической основы умного города, оптимизируя и совершенствуя многие его области. Преимущества блокчейна, вытекающие из его технических характеристик, могут быть использованы для формирования доверия между органами власти, бизнесом и обществом, что является основой построения современного умного города. Вместе с тем для того, чтобы эти преимущества были реализованы максимально эффективно, необходимо преодолеть ряд представленных выше ограничений.