区块链如何武装智慧城市?--重建信任和透明度
全国城市联盟(The National League of Cities, NLC)是美国领先的城市组织，致力于加强和促进城市合作，为超过19,000个城镇和超过2.18亿美国人提供服务。
前言--无论是个人之间，公共部门之间还是商业领域，信任都是任何关系的基础。
近年来，公众对美国立法机构，选举和民主机构的信任度大幅下降。虽然有许多因素，但数字信息的爆炸，数字错误信息和滥用在这种下降趋势中发挥了重要作用。为了恢复对社会核心原则的信心，领导者需要为日益数字化的世界量身定制的解决方案。我们相信区块链技术可以成为许多解决方案的基础。
互联网已经发展成为一个不可替代的全球通信平台。区块链有可能进一步创新我们的所有业务 - 无论是金融，法律还是市政。
NLC的城市解决方案中心希望让城市领导者了解并接受可以优化日常任务和互动的区块链技术。本白皮书探讨了城市发展的区块链机会 - 投票，房地产，交通，能源，水管理等 - 并旨在扩大讨论范围，此外，该报告还强调了地方政府已经采取的措施，利用区块链来降低成本，提高效率和创建框架以加速公共管理中的创新和问责机会。
什么是区块链?
区块链没有普遍认可的定义，但是，许多最佳定义强调交易的公共性，数字化，时间顺序和分布式账本。 “分类帐”一词源于15世纪荷兰语“leggen”，意思是“一本永久存在于某个指定地点的书。”作为所有传入和传出交易的官方日志，与历史类型的硬拷贝分类账相比，区块链的分布式分类账 - 意味着它来自独立的来源，将数据贡献到单个共享系统中 - 透明，不腐败，可从任何地方访问。 数字表示的任何内容都可以在对等验证的信息块中传输，这些信息块按时间顺序链接在一起。
区块链是一个共享数据库或分布式账本，永久在线，可用于任何以数字方式表示的内容，例如权利，商品和财产。 通过增强信任，共识和自治，区块链带来了广泛的权力下放。 这与集中中介机构或实体(如银行)在管理我们的转账方面所扮演的传统角色背道而驰。 其固有的透明度可增加信任并建立信心。
互联网越来越成为身份盗窃，网络钓鱼诈骗和黑客攻击等错误信息和恶意活动的有利平台。 利用区块链的交易是安全的，即时的，并且几乎没有交易成本。拥抱并将这项技术融入治理方案的城市将为日益数字化的未来奠定基础。
区块链如何运作?
在互联网发展初期，很少有人能够预测它将造成的颠覆程度以及它在全球化中将发挥的关键作用。一些专家表示，区块链可能会改变所有价值互动的性质和安全性。由于区块链对个人有很大的影响，因此对城市来说会产生更大的影响。想象一下，匿名的“智能”电子表格列表和时间戳记录每个新的账单支付，购买，投票和信贷。为了将价值从一个电子表格转移到另一个电子表格，受信任的第三方会验证电子表格和资产的所有权，转移以及从付款人的电子表格中扣除。区块链将使城市能够创新他们与当地企业合作的方式，提高运输，能源和投票等许多领域的效率。除了城市运营，区块链承诺创新我们开展业务的方式，构建投资并解释财富创造和交换。城市不仅可以从提高效率和降低成本中获益，还可以从更大的经济一体化中获益。
潜在的好处：
准确性和问责制：区块链分类账使用一种共识进行验证(这取决于平台)，并允许单独的实体在没有中间人的情况下进行交易，因为两者都拥有该主分类账的不断更新的副本。记录更改后，将无法对其进行编辑或删除。在交换任何数字资产时不需要中介机构。 “不可变”这个词通常用于描述区块链，因为所有交易都是相互关联的，并且依赖其他交易。
采购自主：想象一下，想购买一种原产于南美洲的特殊异国花卉。您发现附近有一家声称每年出售一次这种花的供应商。在互联网上搜索更多信息，你会发现供应商想卖给你的花看起来颜色和形状与你想要的相同，但有令人不快的气味。这让你想知道它是否真的和你原本想要的南美洲一样。这时，您可以使用手机或设备访问提供的区块链分类帐，该分类帐确认了种子的秘鲁来源，工厂名称，工厂的生长模式，浇水时间表，收获日期以及将它们运送给您的方法和供应商。这些时间戳中的每一个都由第三方培育所，农场和物流商确认。您可以使用互联网和区块链，通过合格同行的公正共识，而不是盲目地信任本地供应商。
个人治理：由于区块链，拥有和生成数据的人可以控制其使用。想象一下，您的健康保险公司为您的健康计划提供折扣，以换取使用匿名健康记录进行研究。个人可以出于特定目的和指定的时间限制出租他们的个人数据。在双方商定交易的那一刻，数据和相应的支付将是即时和在线的，数据在设定的日期被自动擦除。使消费者能够在安全且自我监控的框架中控制其个人数据，如本例所示，有助于确保数据的收集，使用和价值。区块链实现了这种类型的自主性和信心，消费者能够更好地处理 - 并可能从他们自己的数据中获利。
区块链如何帮助城市：
当今的城市在一个居民对政府信任度低但期望值高的环境中运营。社区活动和参与度正在上升，因为这些居民更加坚定地认为他们的地方政府应该具有响应性和灵活性，并为居民的个人关注和偏好提供量身定制的回应。区块链可以帮助社区成员实现这些期望，同时为社区提供更高水平的自主权和控制权。
好处：
区块链技术有可能彻底改变公共服务的提供方式和运营，使其更加高效，灵活和透明。尽管区块链仍然是一项新兴技术，但现在开始探索成为区块链合作伙伴机会的城市将占据制高点。由于这项技术其他好处，包括跨部门和公共和私人实体之间的简化协调，城市有可能实现更高的效率。
智慧城市的机遇
现在美国人的口袋，手腕，汽车和家用电器都配有超级计算机，互联网使用率达到历史最高水平，2018年有89%的人口可以使用，而2000年为52%。据称，近90%的美国成年人可以上网，超过四分之三的人口拥有智能手机. 随着美国人更容易消费“智能”系统和应用程序，很明显他们已经为“智慧城市”做好了准备。各种规模的城市都必须建立能够反映增长的基础设施。
利用大数据：传感器和处理器等电子设备的成本下降以及无线宽带连接的改进加速了智慧城市的可行性，使市政当局能够收集与多种交易相关的更重要的数据。从所有这些不同来源收集数据可能意味着更精确的解决方案和政策，以解决问题的根源。例如，将城市基础设施数据传到区块链分类帐上可以简化和改善城市的市政运营并改善居民的服务交付。像区块链这样的开放数据政策可以激励本地创新者(如软件开发人员)在数据中找到模式。这些模式可以找到开发解决方案，为依赖它们的居民提供便利和更好的公共服务。
区块链可以提高公共服务的速度，扩大其能力，在某些情况下甚至可以降低成本。从政府福利分配到交通运输，替代能源甚至医疗保健，区块链提供了令人兴奋的可能性。
数字包容和社会影响：对于最贫困的个人而言，区块链等技术进步将带来好处和挑战。根据联邦存款保险公司(FDIC)的估计，900万美国家庭(或7%)不使用银行或其他金融机构来管理或存钱。另有2450万(近20%)的美国家庭没有银行账户，出于对机构的不信任，或者过高的费用是原因。他们选择不使用银行。专注于社会影响的公司正在使用区块链为想要使用银行的人提供解决方案。
例如，总部位于纽约州的科技公司Blockchain for Change，Inc。推出了一种基于区块链的应用程序，该应用程序将为低收入和服务不足的人群整合政府和社会福利。美国社会保障体系需要物理文件，这些文件通常无法记录个人何时无家可归，过渡或重新进入社会。该公司的应用程序Fummi旨在使用区块链来减少错误，并帮助服务不足的居民获得政府颁发的身份证明，并更好地利用城市服务和福利。
对于那些低收入或无家可归的人来说，缺乏身份识别是一个严重的问题。根据Kaplan的说法，具有唯一ID的虚拟钱包为居民建立了一个不可变的配置文件。因此，那些遭受信贷不良或没有信贷的人可以建立交易和存款的时间顺序历史，而无需提取过高的费用和最低的余额要求。它还允许社会服务机构为没有永久地址的个人收集基本数据。
加密货币：很快加密货币就会像信用卡和借记卡一样普遍存在。像Fummi这样的区块链驱动的应用程序代表着一个不断发展的领域，它将通过数字钱包以数字方式为数百万需要服务的美国人提供选择权。随着像ApplePay和其他公司的供应商越来越多地接受比特币和其他虚拟货币，虚拟钱包市场也在增长。然而，值得注意的是，区块链与比特币不同，比特币是一种在2017年迅速崛起的数字货币。这两个概念是相关的，因为区块链是使比特币成为可能的平台。像微软和Dish Network这样的主流公司已经接受比特币付款。随着虚拟货币世界的成熟，将一种货币换成另一种货币并进入更广阔的市场将变得越来越容易。
区块链上的交通：随着自动驾驶车辆继续在全国各个城市进行测试，它们带来了对他们所导航的州(如亚利桑那州，内华达州，宾夕法尼亚州等)的巨大影响。完全自动驾驶的汽车将具有与其他人在路上连接的能力，以实现无缝体验。每辆自动驾驶汽车都有一个独特的操作编号，该编号与预装有数字货币的区块链虚拟钱包相关联，就像人们预付过境卡一样。随着汽车中计算能力的提高，潜在的好处包括车辆之间的实时交通协商，以允许更好的交通流量到定价结构，这将允许一辆支付溢价的车比周围的车辆更快。
想象一下，在单个汽车实行可变收费。如果您匆忙，您的汽车可以与您周围的车辆协商，以获得预设的价格。不太匆忙的司机会自动移开并获得补偿以增加他们的旅行时间。区块链允许车主实时协商费率和兑换货币，没有中间人或交易费用。
此外，支付传统的通行费甚至燃料 - 无论是燃气还是电力 - 都可以同样无缝。车辆在计量空间或继续处于共享模式，在该模式下，车辆全天不断携带其他乘客，并通过区块链发送和接收付款。但必须指出的是，政策制定者有责任减轻由于这些类型的实时电子交易而可能产生的潜在不公平现象。与此同时，有人将自己的汽车设置为通过支付更高的费率实现更无缝的旅行，低收入的司机将处于直接劣势，因为他们无法支付更高的费率。这样可能使社会关系进一步恶化，其他人试图支付费用从堵塞系统 “走出去”。所以，政策环境对于制定道路规则至关重要。
这些例子说明了区块链如何允许经济杠杆发生，如城市停车收入，是安全，透明和即时的，并且几乎没有交易成本。
区块链上的替代能源
区块链还有可能对城市的能源部门产生积极影响。 2015年，可再生能源占美国建设的所有新发电容量的64%. 随着国家能源部门的多样化，微电网，储能技术和智能电表等几项电网创新可以提高效率并使平台民主化。
例如，布鲁克林微电网(BMG)是由LO3 Energy和西门子数字电网设计的交互式电网项目，作为点对点能源交易系统。该项目希望绕过电力公司，最终建成一个的微电网系统. 微电网是一个可以独立于传统电网运行的本地化能源系统。区块链技术允许通过安全，低成本和公共数字分类账/数据库执行这些转移，所有用户都可以得益。例如，居民可以通过向附近的邻居出售多余的太阳能来为太阳能设施提供资金。在短缺的情况下，居民使用传统的电网作为备用。这种可持续的转变具有成本效益，安全性，并避免了与集中生产和分配的电力相关的浪费。
选举
众所周知，在选民投票率方面，美国落后于大多数其他发达国家。事实上，皮尤研究中心发现，2016年，只有55.7%的投票年龄的美国人投票. 区块链可以通过分散投票，而且更安全和实时。它还可以促进更多地参与城市政府相关的决策，例如在线参与公民投票或城市条例变更。像“追随我的投票”和“民主地球”这样的组织已经开发出了个人可以在选举中投票或实时委派投票的方式。
“跟随我的投票”旨在增加选民投票率，以及提高选举的安全性和问责制。该组织推广区块链，作为在个人手机或计算机或连接投票站安全地组织投票方式。在这种情况下，个人会像在今天的选举中那样注册，但会获得他们自己的安全账户和识别号码，然后投票。反过来，选票将被实时匿名计算。想象一下，投票率高，选举安全，并在结束后的一分钟内获得结果!
数字政府
引入和通过区块链相关立法的州名单正在增加。这些法案中的大多数都委托对区块链进行研究，而其他法案则试图通过基于区块链的商业模式来吸引公司和创业公司。 2017年，特拉华州通过了一项措施，允许该州的公司“使用分布式账本或区块链来创建和维护公司记录。”特拉华州州长杰克马克尔于2016年5月推出特拉华区块链计划，承诺该州逐步部署技术. 初始阶段涉及使用区块链作为州公共档案的基础设施。智能记录现在可以自动遵守保留和销毁的法规，并且更易于搜索和访问。
跟着特拉华州的是伊利诺伊州。该州启动了区块链计划，作为建立协作空间的一种方式，为一系列部门提供有关该技术的信息，并征求私营部门的意见。自从特拉华州和伊利诺伊州启动区块链计划以来，包括内华达州，亚利桑那州，佛蒙特州和缅因州在内的其他州都已经或正在考虑立法，旨在将区块链上的电子签名合法化，作为可强制执行的所有权转让。
区块链国家/城市
爱沙尼亚：由于其最高法院在2000年裁定互联网是一项基本权利，爱沙尼亚已成为数字化政府的世界领导者。该国已经转向所谓的“电子爱沙尼亚”，从投票和商业登记到内阁会议的所有内容都可以在线进行。为了做到这一点，政府向每个爱沙尼亚人发放一张带有自己的2048位密钥加密的电子身份证。近95%的人口使用他们的卡片，用于提交税收和投票到领取处方和支付公共交通费用。
爱沙尼亚经历的效率提高明显，例如，在将所有权登记移至其电子土地登记册(一个包含房地产和土地所有权信息的独特网站)之后，土地交易的处理时间从三个月变为八天。他们的电子司法系统允许任何人以电子方式提出索赔并在下一个小时内接听听证会。证据可以通过电子方式输入，提出的问题和涉及的法律代表，都是数字化的。如果案件足够简单，则无需进行法庭访问。企业现在可以自行注册并完全在线提交年度报告，从而将注册企业所需的时间从5天减少到18分钟。这种行政管理挖掘了城市的巨大潜力，也加强了新企业和初创企业在当地经济中蓬勃发展的能力。
阿拉伯联合酋长国:如今，迪拜被认为是世界上数字化程度最高的城市之一。随着无人驾驶列车，自动化传感器，飞行出租车，太阳能电池板和Wi-Fi长椅，它可能拥有狂热的未来主义者所需要的一切。阿联酋当局并没有停留在已经达到的目标，并且正在积极实施最具创新性的想法，以便在2020年之前将该城市变成第一个基于区块链的智能大都市。
在实施的项目数量方面，包括谷歌，优步，亚马逊，IBM和其他企业巨头使用区块链的项目数量，由于政府支持的智能城市计划，迪拜在全球排名第一。智能城市计划于2014年启动，涉及分阶段实施超过545个项目，这些项目将改变迪拜居民和游客与城市互动的方式。地方当局计划在私营和公共部门建立无纸化数字空间。所有文件的发行都将以电子形式进行，对公民来说，开展业务将更加简化。
特别是，正在开发一个试点计划，使用区块链技术跟踪进出口货物运输。主要思想是创建一个安全透明的平台。 由于提高了文件处理效率，预计区块链系统在城市结构中的实施将节省约15亿美元和2510万个工时，这应该会使政府机构摆脱排队。
区块链也将应用于物流和仓储。 将有助于创建一整套智能无人驾驶卡车，用于运输产品或材料。
中国：德勤报道，中国当局计划建立1000个智能城市，收集的技术和数据可以改善每个居民的生活。 2013年1月，住房和城乡建设部正式宣布了第一份国家智能城市试点名单。
第一个未来城市应该是银川，他们已经放弃了传统的支付方式。现在，代替门票，通行证和文件，只需显示一个人的脸即可!
尽管当局对加密货币持消极态度，但他们仍然相信这项技术。 2016年12月国家信息化“十三五”规划确定的国家数字化战略指出：
互联网，云计算，大数据，人工智能，机器学习，区块链......将推动一切的发展 - 数字，网络和智能服务将无处不在。
2017年4月，乌镇智库发布了关于中国区块链产业发展的白皮书。介绍了全球和国内区块链行业趋势，并为研究实体和相关企业提供了宝贵的知识。几个月后，全国互联网金融安全技术专家委员会发布了“合规区块链指南”。
目前，中国当局正在积极研究区块链，以便更有序地存储数据。 4月24日，中国国家审计署讨论了该技术的使用，以解决集中存储基础设施固有的问题。
与工业和信息化部合作的官员李明透露，中国区块链国家标准计划已经完成，并将很快公布。众所周知，区块链国家标准包括数据安全性，业务和应用标准以及其他可信度和互操作性标准。
然而，这是对中国新数字时代开始的官方认可，这为区块链技术的发展提供了巨大的推动力。再次，与爱沙尼亚的情况一样，区块链已成为解决安全问题的方法。 2014年，由于信用欺诈，香港最大的银行之一渣打银行(Standard Chartered)损失了近2亿美元。诈骗者使用相同商品的重复发票从银行获取资金。为了防止更多的财务欺诈，渣打银行与新加坡政府机构一起利用区块链，为每张发票开发了一个独特的加密哈希值。公司设法创建了一个发票的电子分类账，它使用比特币交易中使用的区块链的并行平台。这样可以确保不会进行双重操作，银行也不会为假发票付款。
其他国家：其他国家也在区块链全球化的地图上贴上了标签。 但是，许多项目都处于规划阶段，而不是开发阶段。 例如，德国能源公司RWE正致力于建立一个基于以太坊的电动汽车充电站网络。 司机将能够使用特殊应用程序控制收费流程，区块链登记处将负责计算所花费的能源，付款和识别用户。 另一个古怪的想法是在旅行期间直接向电动汽车充电时创造一个“即时充电”的机会。
澳大利亚政府宣布拨款800万美元用于区块链项目以创建“智能公用事业”，东京电力公司(TEPCO)计划利用该技术防止2011年灾难再次发生，那一次福岛核电站爆发，造成了重大而广泛的破坏。
挑战和障碍
区块链驱动的创新和革命为我们的国家，我们的州和我们的城市提供了很好的机会，创新的步伐很快，也许比你想象的还要快。如果成功，它将彻底改变我们经济的各个部门，提高规模效率。这项技术可以帮助改造我们的经济，社会和公共机构，但它仍然是新的和实验性的。在这里，我们将讨论其他国家城市今天反映的一些具体挑战。
可持续性和技术挑战：
由区块链驱动的城市可以更具弹性和安全性，但采用该技术的挑战和障碍仍然存在。这是世界上第一个数字国家爱沙尼亚学到的教训。 2007年4月，可能源自俄罗斯的一波网络攻击袭击了该国的数字基础设施。自从这次袭击以来，爱沙尼亚已经成为欧洲网络安全公司的中心，也是北约合作网络防御卓越中心的所在地. 在迪拜这个领域的发展势头上，当地政府设立了一个特别办公室，负责将迪拜变为智能市。它被称为智能迪拜办事处，并于2016年10月作为首个城市区块链战略推出，目标是到2020年成为世界上第一个区块链武装的城市。
虽然未来美妙无穷，但它遇到了一些技术问题。例如，流行的区块链应用程序比特币一直在努力解决与存储和可持续性相关的问题。一项估计显示，单一比特币交易使用的功率是信用卡支付的三千倍。
监管挑战：
加密货币(数字资产)以及区块链应用程序的有效性仍然是未知领域。如前所述，许多美国州已采取措施将区块链内的电子签名验证为合同法可强制执行。虽然加密货币交易所开始在全球范围内出现，但美国证券交易委员会在2017年拒绝了两项比特币ETF提案，而美国国税局则向用户和交易历史的Coinbase，Inc。(数字货币交易所)发出了John Doe Summons。这两项行动都集中在对用户匿名性以及逃税和洗钱可能性的担忧上。
纽约州金融服务部(DFS)主管Ben Lawsky成为第一个解决这一监管挑战的领导者，要求并发布第一个BitLicense。 纽约DFS现在要求任何为商业目的存储，保存，传输，购买或出售加密货币的个体都必须获得一个BitLicense，该BitLicense将被注册为允许为此目的持有和使用加密货币的商业代理。 同样的要求适用于为商业目的执行或交换服务，控制，管理或发行虚拟货币的任何人. 许多业内人士都认为这一规定是保护现有企业和威胁创新的一个步骤。 此后，伊利诺伊州以迭代论坛的形式采取了轻松的监管方法，并发布了非约束性指导。
监管机构在适应区块链驱动型创新方面的步伐缓慢推迟了布鲁克林微电网等项目的进展. 虽然该项目采用能源信用体系，但尚未被认定为可以买卖电力的实用工具。这意味着它可能会落后于其他创新。政府可以通过深入研究，beta测试和拨款奖励，以及创建和鼓励监管机构与行业之间的对话，与区块链创新者一起参与并鼓励他们提出解决方案。
金融投机：
比特币和其他加密货币的爆炸性市值和估值可能无法持续，最近，加密货币的市值呈指数级增长，同时人们越来越担心技术炒作正在推动类似于20世纪90年代互联网泡沫。
以太坊已经大幅膨胀。由于许多新创业公司增加了对以太坊的需求，加密货币的价格飙升，吸引不太知情的投资者进入市场。包括比特币在内的加密货币总市值在2018年3月超过3500亿美元。由于最近的波动导致加密货币在2018年可能飙升至超过8000亿美元，这种市值也可能成为不可持续的标志。
城市领导者的关键要点
我们的目的是提出一个重要的话题，激发区块链技术的对话，而不是促进城市领导者立即批准该技术。区块链是新的和令人兴奋的，它包含了一个由过去几年聚集在一起的创新者和企业家组成的令人难以置信的生态系统。它是一种平台技术 - 互联网的经济层。它对我们的经济和社会组织也有惊人的影响。
迪拜等城市以及特拉华州和伊利诺伊州等城市已经采取措施，在谨慎和反复的过程中鼓励和采用区块链创新。这种方法是正确的。
最终，城市在战略上可以作为召集人，并可以将监管机构，多层次的政府，创新者和私营部门联合起来，创造条件，以建设性和知情的方式探索和采用这项技术。
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