大数据赋能农产品质量安全追溯系统创新的机理与对策研究

杨 茂，刘阳阳

(河南工业大学 粮食经济研究中心，河南 郑州 450001)

农产品在生产生活中具有不可代替的重要作用，农产品质量安全问题深刻影响着我们的生产生活。历史上，农产品质量安全问题一直受到政府和民众的高度重视。其中，农产品质量安全追溯思想和理念起源于20世纪90年代。1996年英国疯牛病肆虐，误食疯牛肉可能导致一种脑衰竭的绝症，一时在英国乃至全球引起牛肉恐慌，各国间牛肉进出口全面瘫痪。后来丹麦的猪肉沙门氏菌污染事件和苏格兰大肠杆菌事件，使得欧洲消费者对政府食品安全监管进一步失去信心。为了重振消费者信心、恢复经济，欧盟首先建立了畜产品可追溯系统，后拓展到主要农产品领域，以期为消费者提供所消费产品从生产、流通到销售各个环节的信息。迄今为止，各国争相发展农产品可追溯体系。农产品可追溯系统除了传统的安全保障作用，更具备了国别和地区品牌效应。可追溯性作为保障农产品安全的重要工具，已经在许多国家以法规的形式纳入食品物流体系中。

我国从2002年开始探索农产品可追溯系统建设，并迅速取得了成效。在2006年9月全国闻名的“瘦肉精”事件中，相关部门运用肉类食品安全信息追溯技术，迅速找到了致病“祸根”，为控制毒猪肉进一步流入市场和消除消费者负面情绪提供了重要支持。而大数据的出现和风靡，是农产品质量安全可追溯的一针强心剂，将会使农产品质量安全追溯系统的数据收集更为简单高效，信息提取更为快捷有序，问题追溯更为直接方便，使用成本更低，使其早日商业化、生活化、普及化成为可能。新中国成立70周年经济社会发展成就系列报告指出，大数据、物联网、云计算、移动互联网等新一代信息技术向农业农村领域快速延伸。国务院办公厅2015年出台的《关于运用大数据加强对市场主体服务和监管的若干意见》提出，要鼓励和引导企业自愿公示更多生产经营数据、销售物流数据等，充分运用大数据先进理念、技术和资源，提升社会经济运行效率和国家竞争力。因此，研究大数据如何赋予农产品质量安全追溯系统以新能量,并推动其更好地服务经济建设，具有重要意义。

1 文献综述

我国对大数据和农产品质量安全追溯的研究由来已久。修文彦、任爱胜将中外情况进行对比，分析了我国农产品质量安全追溯的发展历程，指出目前存在的问题主要是管理机构还没有一套行之有效的技术手段，对农产品安全的监管主要是事后监管而非源头式监控，并结合国际准则和我国情况给予了一些建议[1]。谢楚鹏、温孚江将农产品质量安全追溯作为一种信息披露的政策工具，认为大数据的发展是大幅提升追溯精确度的重要契机，可以用其判断各参与主体和各个环节产生问题的概率，从而在实际工作中更加有针对性地进行监察和管理[2]。张凯鹏认为,大数据的出现极大地影响了人们生活的各个方面，而大数据的普及运用能够在很大程度上解决农产品质量安全追溯中存在的身份信息混乱、数据信息不统一以及收集难度大却存储难、利用率不高等问题[3]。随着大数据和物联网技术的发展，借助物联网、信息采集技术、数据库和云储存等手段，农产品质量安全追溯系统各个阶段的效率均得到了一定程度的提升。王可可、陈志德、徐健基于联盟区块链，利用编码、传感器等基础原件，通过信息采集层、数据存储层和应用层三个模块，建立了一个高效率、防篡改、可信任、易管理的农产品质量安全追溯系统[4]。

简言之，这些研究都是立足于大数据的某方面用途，结合农产品质量安全追溯系统的某些环节或问题进行论述，针对性和概括性不强，少有结合近年来大数据新进展探究大数据赋予农产品质量安全追溯的新能量，存在进一步分析的客观要求和意义。

2 机理分析

2.1 大数据概述

数据是农产品质量安全追溯系统的核心，是一切信息分析的前提，大数据为农产品质量安全信息的收集和处理提供了技术支持。Toffler于1980年第一次提出了“大数据”概念，而真正风靡则始于2008年《Nature》杂志出版的文章《Big data: How do your data grow?》[5]等。大数据没有明确的定义，国际公认的是IBM公司(International Business Machines Corporation，国际商业机器公司)在研究报告《分析：大数据在现实世界中的应用》中的描述。我国通常认为，大数据指的是涉及数据极其庞大，无法通过目前主流软件工具在有限的时间内截取、管理和使用的数据集或数据群。大数据能够从海量信息中采集、处理和传递真实、优质的数据，大幅提升追溯的精准程度，减少不必要的人力和财力浪费，在海量和多源智慧系统建设方面具有巨大优势[6]。大数据时代，农产品生产和流通数据呈几何式增长，并渗透到各个环节和各个领域。通过大数据，可以精确定位消费者，实现农产品优质优价，满足消费者个性化需求，并在无形中监督生产者的行为，降低主观意愿造成质量问题的概率。而即使出现质量问题，亦能迅速查找病因，及时消除消费者的不安情绪，避免出现“三鹿奶粉事件”“矿泉水质量安全事件”中同行业其他企业唇亡齿寒的消极影响，规避消费者对整个行业质量安全的担忧。

2.2 农产品质量安全追溯系统概述

《食品安全法》要求食品生产经营者“索证索票”，并查验许可证和必要的产品标识，严禁三无产品入市[7]。农产品质量安全追溯系统参照了税收征收办法，通过层级式信息录入，可以使每个环节的经营者自觉且便捷地监督上游经营者的行为，从而节省监督成本，提高管理效率。2000年以后，我国分阶段分层次、从试点到普及，逐步推广使用农产品质量安全追溯系统。2008年3月，原农业部开展名为“农垦无公害农产品质量追溯系统”的试点，农产品种类涵盖大米、面粉、畜肉、禽肉等7大类。2010年商务部推进肉菜产品流通追溯体系建设，力争实现流通环节全覆盖。2017年6月，国家主导的农产品质量安全追溯平台在山东、四川和广东三个省上线运行，逐步推广到全国各地。

图1展示了农产品质量安全追溯系统通过农产品标识收集其从原料产地、加工地、储备运输、分销等到餐桌食用的各个环节的历史情况。这些信息已存储到农产品质量安全追溯平台信息处理库，通过分析和处理，为消费者和公共部门提供准确可靠的产品信息，已经成功为解决许多质量安全问题提供了技术支持。具体采集处理中，首先要根据农产品的不同特性，确定数据源和数据指标，再采集数据，接着设计核心数据库、模型库、指标库、代码库、元数据库和资源目录等，最后纳入由数据采集子系统、生产管控子系统、政府监控子系统、分析决策子系统和信息查询子系统等构成的监管监测系统。利用大数据，能够结合农产品产地情况进一步实现产地评价，并将监管主体数据与质量安全预警模型进行数据匹配和展示[8]。因此 ，基于当前国家和农业农村部关于发展“互联网+农业”的相关要求和农产品质量安全管理的业务需求，我们应构建农业生产模型和大数据分析挖掘系统，借助数据实时提高生产及流通效率，降低流通成本，并为质量检测、追责等提供依据，增加农产品商品率，保障消费者知情权，达到链条末端消费者和前端农民利益的双赢。

图1 农产品质量安全追溯系统示意图(注：根据相关资料进行整理)

2.3 作用机理

农产品生产、仓储、流通、分销各环节数据的获取是实现全程可追溯的前提条件。农产品质量安全追溯所需数据与现实货币、传统意义上的虚拟货币均不同，呈现出纷杂、多元、单个数据信息量低等特点，导致不能简单地运用工作量证明(POW)或权益证明(POS)来实现共识。目前应用比较广的主要是电子射频(RFID)、传感器、视频监控、时间温度指示器(TTI)等技术，而大数据下无线传感网络和物联网技术为构建全面感知、实时传输、智能决策为一体的农产品质量安全追溯系统奠定了基础。

2.3.1 降低推广成本，完善档案管理

与欧美大农场式农业不同，我国国情决定了我国农产品生产单位具有规模普遍较小、平均成本偏高的特点，而农产品质量安全追溯制度的推广就不可避免地需要直视我国国情。

农户、商户和企业是农产品质量安全可追溯系统运行的重要参与主体，但开展可追溯管理会大大增加其运行成本，在短时间内很难看到效益，因此他们参与积极性普遍不高。在实际操作中，主动申请加入可追溯系统的主要是那些为了应对出口需求和绿色贸易壁垒的外贸企业，内销企业由于国内缺乏质量安全追溯管理的意识，没有主动加入的积极性。有些企业虽然靠政府项目资金扶持加入了追溯系统，但加入后消费者反响平平，认可度和关注度不高，对产品品牌建设用处不大，再加上摊薄以后仍较为高昂的加入成本，对许多企业尤其是农户来说，极其不经济，政府也没有强制性政策要求，于是农产品质量安全追溯系统参与主体体量增长缓慢。

大数据的使用能够极大限度地降低信息收集、处理、传输和报告的成本，大大增加农产品质量安全追溯系统的可推广性。目前对农产品进行标识的主要形式包括编号(编码)、一维条形码、二维条形码、射频识别(RFID)四类。编码和条码的成本最低，使用广泛，但承载信息有限，容易受损，影响识别率。二维码由于方便手机识别，越来越得到重视和应用。RFID具有防水、防磁、可加密、信息可修改等优点，但成本较高，目前只运用于价值较高的农产品或宠物的追溯。不同产品由于成本、技术和管理问题，标识载体不统一，信息传递困难[9]。大数据可以通过分析消费者的消费行为和消费习惯，判断消费者的消费偏好和关注领域，科学划分农产品质量可追溯系统建设步骤，为各个阶段重点推广和宣传农产品提供了可靠依据。且大数据可以根据个人偏好对其制定个性化宣传方案，使农产品质量关注情况得到极大改善。同时，还可以为农产品进行分层，对于有产地检验检疫证明的产品进行不定期抽检，对于无产地证明的产品进行严检，加强质量管理，督促企业留样备份建立生产档案等，方便大数据追溯和分析信息。

2.3.2 促进信息标准化，建立全程信息链

在已有的农产品质量安全追溯系统中，存在信息获取和处理成本高、多头管理以致传输共享不畅等问题，运用大数据能够在极大程度上解决这些问题。

信息采集方面，大数据能够以极低的成本获取海量信息，并利用事先输入的程序和标准准确抓取所需信息。运用大数据和云处理，对农产品生产、生长、加工、运输状况进行必要的视频和图片记录，在数据库中分门别类地建立除了文字和数字信息之外的二维索引方式，使得信息追溯更加直观、详尽。

信息处理方面，大数据的使用有助于统一编码，对接端口。农业农村部、商务部都建立了各自的编码系统，各产品、各环节和各技术数据结构和标准尚未统一，数据端口不契合，致使追溯信息难以融合对接。大数据可以借助耦合信息资源共享技术，解决信息交换对接规范问题。大数据技术和手机二维码识别的普及，将使得消费者运用手边终端机器就可以简单、便捷、高效、低成本地获取农产品质量的相关信息。

信息存储和管理方面，通过大数据逐步建立统一的质量安全追溯标准体系和存储数据库，有助于存储和使用海量、多源、结构复杂的信息，最大限度利用社会监督能力。大数据将逐步打破原有壁垒，促进信息流动和传递，并能够采取措施有效保障信息安全。大数据普及下，从生产者到分销商都将遵循统一的信息录入格式，或运用程序自动将不同格式的信息转换成同类型信息，从而实现信息连贯和共享。

2.3.3 化解信息孤岛，提高信息可靠性

目前，各地根据各自情况，公布和出台了本地区农产品质量安全追溯系统标准。如上海市人民政府办公厅2016年印发了《关于本市加快推进重要产品追溯体系建设的实施意见》的通知，部署了上海市加快推进重要产品追溯体系建设；浙江省2017年发布的《浙江省农产品质量安全追溯管理办法》，规范了浙江省农产品质量安全追溯流程等。

如此分段式监管容易形成信息孤岛，管理资源严重浪费，反而办事低效，责任划分不明。农产品的生产、加工、分销等环节要经历众多节点和检验检疫，大数据能够真实详尽和准确地采集每个环节的情况，有助于在出现问题时迅速明晰责任环节、责任主体和违规行为，以便无形中督促各环节经办人强化责任意识，更好履行职责。另外，除了事后追责，更应该做好事前预警。大数据为数据挖掘和数据处理提供了有力支持。能够从海量农产品数据中，运用人工智能，根据设定的科学算法，抽取警报相关指标，迅速挖掘可疑信息，并将其提取出来做进一步数据分析，进行风险评估并及时做出反应。

在保证责任明晰的前提下，大数据能够提高农产品质量安全信息的品质。随着信息化的普及和发展，个人征信系统不断完善，并日益影响到我们的生活。小到保险理财，大到贷款买房买车，信誉度是衡量个人德行的重要标准，亦是企业竞争力的重要尺度。传统操作中，信用缺失会导致数据信息可信度受到质疑，机构和消费者不愿为存疑数据买单。当大数据的普及达到一定程度时，可以极大地摊薄信息成本，消费者亦建立了充分的安全保障意识。农产品品质具有足够的关注度之后，农产品质量信息将会像生产日期和保质期一样，成为生产者和消费者眼中司空见惯但不可或缺的事物，且能够提供比生产日期和保质期更多的信息，具有更广的发展前景。

然而，大数据背景下农产品质量安全追溯系统建设在我国尚处于起步阶段，如何继续优化，将大数据思维和技术结合，通过信息共享和合作建立完整有效的信息流，督促生产经营主体行为，是研究重点。

3 瓶颈与问题

大数据为农产品质量安全追溯系统中信息收集、处理、分析、传递和预警等各个环节都提供了有力支持，但在实际应用中，还存在一些瓶颈和突出的问题。

3.1 短期内成本居高不下，投入难以保证

大数据的使用在很大程度上降低了信息追溯的成本和提取有效信息的成本，为许多小企业和自营者加入信息追溯系统创造了可能。但农产品产销本身就是薄利多销、依靠巨量获取收益的行业，单件商品收益不高，难以承担可追溯系统成本。即使大数据普及下的成本，对于小经营者来说，仍是沉重的负担。

从我国现阶段国情来看，农产品生产主体还是个体农户或小生产主，且我国地形复杂，多山地丘陵，大型机械化生产短时间内难以在我国推广，很长一段时间内农产品生产必然延续小规模生产的现状，而小规模生产就面临单位成本高的问题。另外，将其中有效信息高效提取出来也并非易事，数据利用率不高。如果仅靠强制立法加入可追溯系统，将可能造成农产品生产急剧萎缩，市场混乱；而仅靠自主参与，受制于高成本低回报的企业和生产者将严重缺乏加入动力，农产品质量安全追溯系统建设将遥遥无期。因此在初期，市场没有形成倒逼机制和将成本降到足够低之前，建立信息采集库、服务网和追溯链，包括开展一定的培训和宣传等开支，都需要政府财政资金补贴，避免企业将这部分成本以提高售价的方式转移给消费者，或个体生产者难以维系被迫退出，造成市场动荡。但是补贴要兼顾市场运行规律，严防过度补贴扰乱市场价格的行为。

然而，农产品质量安全追溯系统建设投入见效慢、收益低、范围广、数额大，即使是政府全额投资补贴，也难以短期内推广并产生显著成效，反而会给中央和地方财政造成巨大负担，甚至可能动摇税收政策，带来不必要的麻烦。而低收益又很难吸引社会资本加入，从而造成投资困境。

3.2 民众关注度欠缺，实际受众有限

由于缺乏全面而深刻的宣传，且未强制立法、严格管理农产品生产加工销售企业加入农产品质量安全追溯系统，以及消费者对农产品是否可全程追溯的认知度不高，且不具备基本查阅意识等现状，农产品质量安全追溯系统实际受众很有限。传统具有大范围影响力的媒体如电视、报纸、杂志等往往被忽略，新媒体工具如微信、微博等又具有极强的随意性，难以监管，使得不法商家有机可乘，对群众认知造成不良影响。

大数据时代，海量与用户相关的数据被记录、储存和进一步分析，成为依赖网络外部性存在的异质信息产品[10]。在许多尖端领域，大数据被愈来愈多地用于搜集、分析和处理产品研发、生产和销售信息，有效分析消费者行为，帮助商家精准提供符合消费者需求的产品。同时通过大数据分析，可以大大减少商品生产运输中不必要的损耗，使分发销售布局更加科学，减少浪费。但数据库建设相对滞后，覆盖范围有限，且未打通，真正有意识、有能力有效利用这些大数据的企业和商家毕竟凤毛麟角。多数基层百姓本身对大数据就一知半解，将其与农产品质量安全追溯技术联系在一起就更加困难。最终，实际查阅和使用农产品质量安全可追溯系统的群体主要是政府监管部门、出口企业和有特殊需要的企业、个人，普通群众不了解、不关注、不使用，不仅是对社会资源的浪费和福利损失，而且不利于激发企业和商家的参与热情，难以真正对企业产生倒逼机制，结果农产品质量安全追溯系统的使用仅流于表面，不能完全发挥其潜藏的巨大能量。

3.3 专门立法薄弱，责任尚未明晰

大数据在农产品质量安全领域还没有得到广泛运用，相关信息采集、处理、传输、使用、公示等流程尚未规范，存在信息泄露、信息不实和信息抓取处理错误的可能，而且缺乏相关应对法律，奖惩机制不完善，行政追责难。

我国已经出台了《中华人民共和国农产品质量安全法》《中华人民共和国食品安全法》等，为普及和推广追溯系统做好了奠基性准备。但两部法律对于农产品生产、流通、销售等环节的规定模糊，相关主体责任划分不明确，有针对性和实用性的立法相对缺乏，没有完善而系统的规定，多以工作指导和地方政府问询的方式进行，产生了多头多效的不协调问题。2014年《食品安全法》修订草案审议通过，但仍没有关于互联网、大数据等新技术的相关规定[11]。国外许多国家制定了与大数据相关的较为完备的法律，且已经基本形成操作规范、流程明晰的法律体系。如，美国将环境保护署作为直接负责农产品质量安全监管的专属机构，同时监督相关法律法规的实施，尤其是其“残留监控计划”对粮食作物、水果蔬菜等农产品中的农药残留进行全面监控，涉及相关法律法规40余部[12]。

质量安全追溯系统的大数据不仅由各环节生产经营者通过经营活动产生，国家和相关检验检测机构也提供监测检验信息，但其中存在职责划分不明确追责难的问题。自2001年起，我国逐步建立了部、省、市(县)三级农产品质量安全风险监测网络，全国参与农产品质量安全风险监测的各级检验机构共2273家，从业人员达2.3万人[13]。截至2015年，国家风险监测的范围涉及31个省152个大中城市，涵盖种植产品、畜禽产品、水产品、转基因产品等7大类96个品种，监测参数达到94项[13]。一旦某个环节出现了有意或无意的数据采集填报错误，监测部门和机构可以根据相对完整的数据链进行追查。但在实际中，追查责任难以究及个人，对于可能出现的严重后果，有关部门或个人也难以担得起责。

4 对策与建议

4.1 坚持自主研发，筛选参与主体

为解决即使运用了大数据农产品质量安全追溯系统建设和运行成本依旧偏高的问题，可以从两方面着手：一方面是继续进行自主科技研发，提供技术支撑；另一方面将参与主体按成本压力、重要程度、社会关注度等复合标准，结合他们自身意愿，使他们分批次、分阶段参与农产品质量安全追溯系统，以推动我国农产品质量安全可追溯制度建设。

自主研发方面，必须认识到在可追溯系统中，信息采集的宽度、深度、精确度以及合理记录关于潜在风险的信息越多，建立该系统的成本就越高。许多大型企业有实施代码系统的需求，据此应加强我国相关技术投入和科研开发工作，研究开发具有自主知识产权并能与国际接轨的农产品追溯信息收集和传送技术。在操作中，各地区要差别对待，逐步推进。要建立统一平台，既要做好官方网站和部门的工作，也要开发手机扫码等更加亲民、利民、便民的推广方式。在充分考虑消费者偏好的前提下，运用大数据技术对收录的信息进行科学组合，提供消费者关心的资讯，提高查询效率,并争取与国际接轨，主动出击应对国际贸易壁垒，提高我国农产品的市场竞争力。

筛选参与主体方面，受成本影响，小农户难以在短时期内参与质量信息追溯系统，因此需要培养和壮大现阶段可能参与的主体。重点应该和我国当前农业的政策相配合，提高农产品生产经营主体规模化和组织化程度，探索建立以合作社或农场为基础单位的参与主体制度，在条件成熟时可以进一步推广到基层个体。以农业信息系统先导工程为基础，建立国家统一的信息交换共享平台，整合金融、交通、安全生产、质量监管、统计调查等领域信息，实现各地区、各产业信息的共建共享。同时，实行准入扶持政策，鼓励扶持信息处理量大和具备用户规模的大数据企业优先进入市场，降低信息使用成本，降低市场异质信息产品成本。

4.2 加强宣传教育，强化市场导向

从软实力来看，公众对大数据下农产品质量安全追溯的关注度直接反向决定了经营者参与的积极性。因此，应从国家和地方政府层面，发挥信息化、大数据和互联网优势，培育优质市场，提高消费者认知度和关注度；从参加追溯系统主体层面，通过公益广告等方式强化消费者的认同感和参与度，鼓励生产经营者主动对外公布农产品质量安全信息数据，形成文化软实力。如原中国中央电视台出品的“舌尖上的中国”就是农产品电视信息文化传播的典范，通过视频形式吸引观众注意力，启发思考，刺激观众主动关注相关信息。建议与绿色产品、无公害产品以及有机产品相结合，更加深入提高公众对农产品质量安全的关注意识。同时政府内部和企业内部要进行教育培训，培养农产品质量安全追溯技术人员，使他们不断学习以大数据为代表的新技术新方法，将农产品质量安全信息通过大数据的快车更加便捷地输送到信息需求者手中。特别是应加强对经济欠发达地区大数据信息和产品的推广，以提高消费者信息采集率，将消费者对农产品的消费使用情况采集、反馈到系统。

推动社会力量购买大数据资源和技术服务。在加强和规范数据采集的前提下，首先要明确农产品信息采集责任，准确、规范、完整地记录和采集相关信息，妥善保存并及时更新。更重要的是要充分发挥市场机构在信息基础设施建设、信息技术、信息资源整合开发和服务等方面的优势，通过政府购买服务、协议约定等，加强政府、行业组织与数据整合处理机构的合作，将部分信息收集处理任务外包，以提高整体效率，加强对所购买信息资源准确性、可靠性的评估和监管。

4.3 加强立法支持，提升治理效能

大数据有助于为相关立法提供实证依据，使立法更有针对性。大数据可以对农产品生产、储存和销售情况，消费者关注度和重视点，尤其是问题农产品品种和生产地域、流通环节等进行分析，因此对于消费者关注度高、问题多发、影响较大的品种和地区，可以在立法上进行倾斜，在经济基础和群众基础比较好的地区进行政策试点等。

农产品质量安全追溯管理需要法律的长效支持，应尽快出台适用于大数据时代保护数据安全的法律[14]，具体包括明晰责任主体、规范信息使用流程、严打信息泄露和违法犯罪等。一方面要进一步完善农产品质量分级，并强化生产者意识和消费者认知，为农产品质量安全追溯提供基础保障，对出口农产品实施强制可追溯政策；另一方面要明晰各主体责任，尤其是要保证录入信息的真实性，并层层复检，保障每一环节信息的可靠性。

提高运用大数据的能力。在长效监管治理中，要跳出单纯运用大数据追溯农产品生产销售的误区，以大数据提供的信息为依据，以查处的违规行为做参照，建立科学合理的仿真模型，对农产品生产、销售、消费各个环节的反应进行预测，并就可能出现的风险设置应急预案，对风险高发环节重点监控，参照有关制度和政策变化，进行定期评估和反馈，力求不仅可以利用大数据追踪农产品质量，还可以用大数据反哺农产品生产。