时空编码技术在Web3.0数字金融中的应用研究

田力男，孙 琦，聂二保，朱 江

(1.青岛市住房和城乡建设局，山东 青岛 266071；2.中电长城网际系统应用有限公司，北京100097)

0 引言

近年来，随着基于微信的授时技术和地理位置信息技术的兴起和发展，特别是随着移动互联网和智能手机的大量普及与应用，用以表达主体在时间和空间维度上的数据呈现几何级数增长[1]，以此为基础构建的分析模型在诸如消费者行为预测、智能网联车自动驾驶、城市信息模型(City Information Modeling，CIM)构建等领域中发挥着愈来愈重要的作用。在此过程中，依托时间和空间数据，结合传统编码技术表达信息主体特征的新一代编码技术应运而生，在航空航天、卫星通信、大数据检索、异构数据建模等方面不断展现出强大的应用能力[2]。

另一方面，Web3.0的出现和兴起，存在一定必然性[3-4]。如近年来随着信息技术的不断发展，特别是随着移动互联网的普及和飞速的技术进步，政府、组织、企业、个人、机器设备均能通过各种无线或者有线技术很好地接入网络，并通过在网络上获取账户和传输各种信息不断生产数据，巨量数据的产生对现有互联网技术的底层逻辑、基本框架、共识协议等提出了新的要求，甚至在某些领域形成了“倒逼”机制，如愈来愈多的数据共享和数据交易对数据安全和隐私保护技术提出了更高要求，为Web3.0的发展提供了良好的土壤[5]。

进一步，随着数据量呈现几何级数增长，数据作为一种生产要素的可能性得到重视，并通过其自身蕴含的生产力不断提升，使得其不仅成为继土地、劳动、技术、资本后的一种新的生产要素，更因为其可能在未来的生产力发展中占据主导地位而成为所有生产要素中最重要的一种。而作为数据生产和流通的信息网络，从理念、架构、技术上发生一次革命性的飞跃成为了必然，这是Web3.0产生和发展的内生动力源泉。简言之，Web3.0是“数据要素在所有生产中发挥资源主导性配置作用的基础环境和重要场所”[6]。

1 时空编码技术

1.1 时空编码技术的概念

时空编码指的是将数据按照时间和空间维度进行“唯一性”编码，与现有编码技术相结合，在保证数据完整性基础上，通过编码实现数据特征的最大化呈现。

从本质来看，时空编码是在已有编码技术基础上的升级和迭代，通过将时间、空间信息写入编码，能准确表达信息主体在时间和空间维度的确定性，由此将编码技术提升到能全面表达信息主体“全维度”特征的层次，极大地拓展了编码技术的使用范围。

1.2 时空编码技术提出的背景

传统编码技术不能有效传递信息主体时间序列主要特征。综合来看，传统编码技术侧重时间序列面板数据的表达和传递，能基于某一时点对信息主体的状态进行清晰表达，但一旦信息主体动态特征明显，且需要在编码中体现动态特性变化时，传统编码技术由于码段设置、数字位数限制等原因，会导致信息传播效率下降。另外，信息主体由于时序变化导致的信息量增减情况，也不能在传统编码中得到有效表达。

传统编码技术中心化架构不能有效解决分布式“读”与“存”的矛盾。传统意义上对于类似编码标识的管理与存储，大多采用中心化的存储(如品牌生产企业的赋码规则及存储的赋码信息)，数据集中托管。便捷高效的中心化管理方式将带来较高数据泄露风险。针对此类问题，将分布式技术与时空信息标识解析体系相结合，采用中心化的“发”与分布式的“读”“存”方式解决运行效率与数据安全无法共存的问题[7]。

传统编码技术更新频率较低，对动态信息的传递效率有限。一般来说，传统编码技术更侧重于对某些时序信息的固定表达，如超市某一货品上打印的条形码，标明了产地、价格、保质期等信息，一旦生成后便不再更新，对于该货品是否在近期列入国家重点监督清单等，往往不能表达，给消费者信息传递达不到“最新、最全”的标准。

1.3 时空编码技术的基础架构

时空编码技术大致架构分为3部分，分别为“时间”“位置”“状态”。

时空编码架构中，“时间”指信息主体在该信息发生时在时间轴上的位序，直观地表示为承载该信息的数据块产生时间，通过将该时间点标注到编码中，能有效表达信息主体在时间维度上的唯一性。

“位置”指信息主体在三维空间中所处的“点位”，通常用“经纬度+高度”的方法进行表达，特别是近年来随着移动互联网技术的发展和智能手机的普及应用，位置信息越来越成为信息主体数据的重要来源和关键维度[8]。

“状态”指在具体的编码规则中，由编码制定者规定的信息主体多种状态集合中的某一种或多种组合，如某个信息主体的状态为“良好”“在线”“已完成更新”等描述。状态的编码规则是千变万化的，根据不同场景、不同需要进行设定，但在某一场景中需要作出同一规定，以保证在统一语境中对信息主体进行描述。

1.4 时空编码技术的主要特征

时空编码技术的主要特征是将时间和空间作为数据特征的“封装”维度，使得时空数据承载的信息能让信息主体在时间轴上呈现“反演对称”的特征。

如智能手机、网联车、智能手表等在使用中产生了大量轨迹数据，这些数据代表了使用者在时间和空间中的位置变化，具有典型的时空特征。将一份数据固定在“时间”和“空间”两个维度时，其承载的信息则对应了物理世界的唯一性，这种唯一性在时间轴上看，更具有不可替代性，而这成为时空编码技术最明显的特征，具有了最明显的技术优势，即“时间反演对称性”。

2 Web3.0

Web3.0的概念最早由以太坊的联合创始人Gavin Wood于2014年4月17日在 其博客“Insights into a Modern World”提出。构成Web3.0的关键组件包括：静态内容发布、动态信息、免信任交易和集成的用户界面。

开源是Web3.0最大的特征，Web3.0本质在于其开放的架构及技术体系，由此在技术、数据、模型、算法、应用等层面均形成一个具有极大包容性的生态，摒弃寡头博弈时代的互联网恶性竞争环境和极少数互联网巨头留存的现实恶果，鼓励更多的开发者、个人、企业、政府参与到Web3.0的建设和使用中，鼓励“我为人人、人人为我”理念的践行。Web3.0定义的特征主要来自“所有权”，如一份数字资产，从构思、设计、创作、出品、交易、赎回等各个环节均在Web3.0中呈现独一无二的存在，其权属关系不仅清晰可溯源，且通过分布式账本能实现“自证及他证”，极大地减少了Web1.0和Web2.0中存在的摩擦成本。

3 时空编码与Web3.0结合的可行性分析

3.1 二者在分布式数据共享中可有效结合

时空编码技术能方便地为需要传输的数据提供摘要信息，既能传递数据价值信息，又能避免数据泄露和滥用情况发生，这为Web3.0中大量进行的分布式数据共享提供了便利。在此基础上，Web3.0建设者和用户将通过“共议式协议”共同开发公钥系统，以及“点对点传输”的“封闭式两点结算”协议密码。

在Web3.0中，时空编码的流程由时空数据提供方发起，选择程式化固定模板即可，模板可提供自动化匹配的数字孪生功能，保证在上传模板中，除时空信息摘要信息外，还包括时空数据提供方的数字身份标识。

3.2 时空编码能进行有效的数字身份管理

时空编码技术由其“唯一性”导致的“确定性”，使得应用在Web3.0数字身份管理时更为便捷有效。

数字孪生具有标识对象的功能，并通过数字化身份授予，使得对象识别过程简单化、精准化、流程化、标准化。时空编码技术与数字孪生相结合，使得Web3.0中每一笔时空数据都具有唯一数字标识。作为时空信息的接收方，如数据分析者或分析结果使用者，基于时空信息唯一的数字身份，也能方便地表达出时空信息的各种属性含义，具有便捷、全面、准确的优势[9]。

3.3 时空编码可用于Web3.0空间信息全生命周期管理

空间信息编码的全生命周期管理的目的，是实现“静态唯一标识+动态数据表达”的编码规则，最终达到识别空间信息种类、空间数据权属关系、编码指向标的的状态及其他关键信息的目的[10-11]。整个时空编码的过程已全面覆盖时空数据全生命周期的变动过程，为时空数据的后期管理和资产化提供统一系统标识编码，也为未来数据流通提供建设基础和可拓展性。

4 时空编码技术在Web3.0数字金融中的应用

4.1 基于时空编码的金融流量分发和反欺诈系统

流量分发的实质是平台类公司通过流量获取、流量导入、流量精准推送，完成将流量产生主体(人或者机构)的需求或者产品匹配到响应这些需求或者产品的机构(人或者机构)。现有流量分发系统，不同平台之间往往并没有数据共享机制，因此同一用户可以在不同平台之间就一个需求进行申请[12]。以互联网金融来说，“多头借贷”问题一直是困扰行业发展的一个顽疾。在Web3.0中，采取时空编码技术，通过统一公私钥的方法，一个用户只能通过时空编码对应一组公私钥，在不同平台和机构之间都能看到该公钥对应的借贷信息，有助于机构响应需求时预知风险，有效杜绝“多头借贷”。

如图1所示，如果用U代表用户，P代表平台，O代表机构，系统整体架构可表示为：通过区块链技术将流量层(用户)、分发层(平台)、响应层(机构)构造为一个联盟链系统。用户可以与多个平台进行交互，在每个平台中产生生态行为，但进入本系统的用户，只需要在任何一个平台中注册一次即可；平台作为分发层的操作者，在不同平台之间，可以有流量的交互；机构作为响应层，可以对平台导流过来的用户需求进行响应，但与平台不是一一对应的关系，往往可以是多主体之间的交互过程。

图1 Web3.0流量分发示意图

从此意义上讲，Web3.0的流量分发更为有效且便捷，且基于唯一性时空编码技术支撑交易规模和交易量的TOKEN支付机制，大大增加了机构宣传虚假交易的成本，即使机构和用户存在“合谋”，也会由于成本过高而大大降低虚假交易的可能性，可提升流量分发系统的运营效果。

如图2所示，Web2.0时代的网络水军和羊毛党(图2中称为“机构”)的共同特征是某个时段内对网络进行大量集中访问，通过控制多个ID来达到网络阻塞或不当获利的目的。而在Web3.0中(图2中“平台”即为Web3.0提供公众服务的互联网平台)，时空编码的唯一性公钥只能支持一个实际ID，且通过用户支付GAS的方式提升信息推送成本，从而防止网络攻击或“薅羊毛”问题发生，提升了系统的整体安全性水平。

图2 增加机构浏览成本的支付机制

4.2 基于时空编码技术的Web3.0金融风控系统

在Web3.0中，依托时空编码技术，可与现有的数字征信技术相结合，在金融风控技术和系统层面有所创新，如通过时空编码技术记录Web3.0中金融风险信息传播路径，金融风险的获得者(如某项金融交易的买方)依据传播路径给每位积极参与传播的提供者以奖励，可以让Web3.0金融市场参与者有兴趣参与到金融风控过程，该信息的获得者能得到充分、及时的信息提示，以更好地规避风险[13]。

具体做法是：风险信息提供者浏览某个金融交易信息，及该笔金融交易对应的交易标的的时空编码源链接；获得者生成传播路径的三元组：〈时空编码源链接，获得者账户，希望得到的信息〉，并使用私钥对传播路径进行签名；提供者浏览时空编码源链接内容后在时空编码源链接中写入风险信息，同时生成浏览记录五元组：〈〈时空编码源链接，获得者账户，金融风险信息，提供者账户〉，提供者签名〉；获得者生成获取到该信息记录的六元组：〈〈时空编码源链接，获得者账户，金融风险信息，提供者账户〉，提供者签名，获得提供者签名〉；将上述生成的记录广播到区块链网络，区块链的“矿工”依据共识算法将记录录入区块；智能合约自动从金融风险信息获得的账户内扣除预设数量的TOKEN(即可作为支付媒介的“币”)，按比例分配给传播路径上的每位提供者，奖励通过智能合约公开、公正地分配给每位参与传播的匿名账户，匿名账户中的奖励只有通过该账户对应的密钥才能获得。据此，该传播过程既满足了提供者的隐私需求，又实现了对传播提供者的奖励[14-15]，如图3所示。

图3 Web3.0数字金融风险信息传播流程图

4.3 结合“大众点评”的Web3.0数字金融业务监管系统

金融机构业务合规性监管一直是金融市场中的重要领域[13，16]。由于涉及到非系统性风险与系统性风险处理，金融机构业务合规性监管有时会变得复杂而难以实施，特别是针对金融创新中的业务合规性监管措施，往往有“时滞效应”，导致金融机构风险累积，向系统性风险传染的可能性增大[17]。在Web3.0时代，监管机构可以通过时空编码技术等网络化手段达到以前很难实现的目标，并提升监管效率和水平。分别以S、O、M、P代表监管机构、大众、金融机构、专家，监管信息流程如图4所示。

图4 监管信息Web3.0中传播流程图

通过时空编码技术，在Web3.0金融交易中可通过联盟链将交易标的如数字资产(“前手”的描述+资产描述)相关信息写入到时空编码中，包括前手(即上一个资产持有人，或者原始的资产创设人)的时空信息特征、资产特征(以时空编码表达的动态信息，涉及数字资产的属性变动、价值变更、价格波动等)也写入编码，并通过中间件传递到公有链系统中，向全网广播征集关于该资产交易预期的信息，获得公有链中大众对该资产交易是否符合监管要求的意见——“大众预言”，参与评价的“大众”可以获得积分等奖励。

5 结论

时空编码技术将信息主体的时间属性、位置属性、状态属性结合为一段字符，能有效地表达信息主体的全维度动态特征，在Web3.0分布式数据共享、数字身份管理、信息全生命周期管理等技术环节中占有基础地位，能成为Web3.0的关键支撑技术之一，特别是在Web3.0数字金融的平台流量分发、金融风险控制、金融监管等场景中发挥重要作用。随着时空编码技术的进一步发展以及Web3.0建设进程的加快，二者有可能在技术领域和场景层面形成更多有效的结合与应用。