Blockchain trong các ứng dụng không gian địa lý

Blockchain là một sổ đăng ký không thể thay đổi đáng tin cậy của các mục nhập, được lưu trữ trên một mạng máy tính phân tán mở (được gọi là các nút). Nó có khả năng an toàn hơn và rẻ hơn so với cơ sở dữ liệu tập trung truyền thống, có khả năng chống lại các cuộc tấn công, nâng cao tính minh bạch và trách nhiệm giải trình cũng như giúp mọi người kiểm soát dữ liệu của chính họ. Công nghệ chuỗi khối đã được sử dụng trong một số ứng dụng không gian địa lý, như được giải thích ở đây.

(Bởi Jonas Ellehauge, công cụ bản đồ tuyệt vời, Na Uy)

Là một cơ quan đăng ký bất biến cho các giao dịch mã thông báo kỹ thuật số, blockchain phù hợp với các ứng dụng không gian địa lý liên quan đến dữ liệu nhạy cảm hoặc hàng hóa công cộng, thiết bị tự trị và hợp đồng thông minh.

Trường hợp sử dụng

Dưới đây là một số trường hợp sử dụng không gian địa lý:

1. Dữ liệu tốt cho công chúng như bản đồ đường phố, bưu kiện, mô hình địa hình, cảnh quay trên không hoặc bản đồ biển – được cung cấp công khai mà không có trung tâm trung tâm có thể hạn chế quyền truy cập vào dữ liệu; những người đóng góp vào bản đồ được thưởng bằng mã thông báo; một hồ sơ công khai có thể được lưu giữ về những thay đổi và đóng góp.
2. IoT – thiết bị và ứng dụng tự động. Các thiết bị thỏa thuận và thanh toán với nhau, chẳng hạn như máy bay không người lái thỏa thuận sử dụng không gian trên không, ô tô tự lái thỏa thuận không gian làn đường hoặc thanh toán cho việc sử dụng đường, thiết bị di động / đeo được thanh toán cho giao thông công cộng; các ứng dụng tương tự như Uber và Airbnb kết nối khách hàng và nhà cung cấp mà không cần người trung gian.
3. Quyền sở hữu đất – quyền sở hữu đất / bất động sản có thể được đăng ký trên một blockchain; tham nhũng gần như không thể xảy ra; người dân ở các nước đang phát triển có thể tự đăng ký quyền sở hữu đất bằng các thiết bị di động rẻ tiền mà không cần chi phí chậm hoặc tốn kém.

Các trường hợp sử dụng được thảo luận thêm bên dưới. Tôi đã có một vài cuộc nói chuyện ngắn về chủ đề này tại nhiều hội nghị khác nhau, gần đây nhất là tại hội nghị FOSS4G quốc tế ở Bonn, Đức, 2016.

Dữ liệu tốt cho công chúng

Dữ liệu mở vẫn là dữ liệu tập trung

Trong hai thập kỷ qua, tôi đã thấy dữ liệu không gian địa lý ‘tốt cho công chúng’ nói chung trở nên dễ dàng nắm bắt hơn nhiều, vốn dĩ hầu hết mọi người đều không thể tiếp cận được. Dần dần, phần mềm hiển thị và xử lý dữ liệu trở nên rẻ hơn hoặc thậm chí miễn phí, nhưng bản thân dữ liệu – dữ liệu mà mọi người đã trả qua thuế – vẫn không thể truy cập được. Một số cơ quan bản đồ và địa chính quốc gia đã bắt đầu phân phối dữ liệu qua internet, mặc dù hầu hết đều có giá. Chỉ trong những năm gần đây, một số quốc gia ở Châu Âu mới có thể truy cập miễn phí dữ liệu bản đồ công khai. Trong khi chờ đợi, các dự án như OpenStreetMapđã xuất hiện để đáp ứng nhu cầu của mọi người về dữ liệu mở. Do đó, hầu như không có gì ngạc nhiên khi vô số ứng dụng mới, mô phỏng và các trường hợp kinh doanh xuất hiện trong một khu vực ngay sau khi dữ liệu được cung cấp cho công chúng ở đó.

Dữ liệu mở thực sự công khai

Một trong những lý do khiến dữ liệu này không thể truy cập được trong thời gian dài là do nó được thu thập và phân phối thông qua một tổ chức tập trung. Một nhóm nhỏ người quản lý kho dữ liệu không gian địa lý khổng lồ và có thể hạn chế hoặc cấp quyền truy cập vào đó. Như tôi thấy, đây là nơi blockchain và các công nghệ liên quan như IPFS có thể cho phép mọi người xây dựng hệ thống mà dữ liệu vốn đã được công khai, không ai kiểm soát nó, bất kỳ ai cũng có thể truy cập và bất kỳ ai cũng có thể xem lại toàn bộ lịch sử đóng góp cho dữ liệu.

Sử dụng dữ liệu từ một hệ thống như vậy có miễn phí không? Ai sẽ trả tiền cho nó? Tôi đoán thời gian sẽ trả lời rằng mô hình kinh doanh nào là bền vững nhất. OpenStreetMap được sử dụng miễn phí, nó vô cùng phổ biến và mọi người vẫn sẵn lòng đóng góp vào nó – vậy ai là người trả chi phí cho OSM? Hãy nhớ rằng không có thứ gọi là ‘dữ liệu miễn phí’. Ví dụ: dữ liệu mở ‘miễn phí’ ở Đan Mạch ngày nay được thanh toán thông qua thuế. Vì vậy, ngay cả khi sẽ tốn một ít chi phí để sử dụng dữ liệu dựa trên blockchain, điều đó sẽ không quá khác so với bây giờ – chỉ là không ai có thể hạn chế quyền truy cập vào dữ liệu, cộng với tính chất mở của các nút và cộng tác viên cạnh tranh sẽ giảm thiểu các chi phí.

Ứng dụng & thiết bị tự trị

Uber và Airbnb là những ví dụ về các ứng dụng tiêu dùng dựa trên xử lý và dữ liệu không gian địa lý. Chúng đại diện cho một cách tiếp cận tập trung trong đó người trung gian sở hữu và kiểm soát dữ liệu và tính một khoản phí đáng kể cho việc kết nối khách hàng và nhà cung cấp với nhau. Nếu các ứng dụng như vậy được thay thế bằng các hệ thống ngang hàng phân tán, chúng có thể rẻ hơn và cung cấp cho người dùng toàn quyền kiểm soát dữ liệu của họ. Đã có một giải pháp thay thế Uber có tên Arcade.City . Một ứng dụng thị trường ngang hàng như OpenBazar cũng có thể được hưởng lợi từ các thành phần không gian địa lý liên quan đến ví dụ như tìm kiếm và hậu cần. Các ứng dụng tự trị như vậy hiện có thể phải dựa vào các bên thứ ba cho các thành phần không gian địa lý của chúng – ví dụ: Google Maps ,Mapbox , OpenStreetMap, v.v. Với quyền truy cập vào dữ liệu được phân phối công khai thực sự như mô tả ở trên, các ứng dụng như vậy sẽ đáng tin cậy hơn và chạy rẻ hơn.

Một thiết bị tự hành như máy bay không người lái hoặc ô tô tự lái vốn chạy một ứng dụng tự hành, vì vậy hai khái niệm này rất gắn bó với nhau. Không còn nghi ngờ gì nữa, ô tô và máy bay không người lái tự điều hướng sẽ là một thị trường phát triển trong tương lai gần. Uber và Tesla có tham vọng lớn về ô tô, máy bay không người lái đang được thiết kế để phân phối các sản phẩm tiêu dùng ( Amazon ), và các ứng dụng phản ứng khẩn cấp dựa trên máy bay không người lái (UAV) và chụp ảnh ( máy bay không người lái selfie tự động ‘Lily’ ) đang nổi lên. Một lần nữa, các ứng dụng ngang hàng được phân phối có thể loại bỏ người trung gian và sự phụ thuộc vào các bên thứ ba để điều hướng và các thành phần không gian địa lý khác của họ.

Quyền sở hữu đất đai
Tài sản là gì?

Sau một số năm làm việc trong ngành phần mềm GIS, tôi nhận ra rằng một phần rất lớn công việc của tôi xoay quanh địa chính / bưu kiện và các biên giới hành chính khác cộng với bản đồ cơ sở kỹ thuật có đường xá, tòa nhà, v.v. Theo nền tảng địa lý vật lý của tôi, tôi nghĩ rằng là những thứ khá nhàm chán và tôi đã mơ về việc tạo ra các bản đồ và ứng dụng liên quan đến nhiệt độ, gió, dòng chảy, độ mặn, mô hình địa hình, v.v., vì nó cảm thấy ‘thực’ hơn. Tôi dần dần nhận ra rằng có điều gì đó về dữ liệu quản trị đang làm phiền tôi – như thể nó không thực sự đại diện cho thực tế.

Gần đây, tôi quan tâm đến triết học về sự tương tác giữa con người với nhau, sự liên kết tự nguyện và quyền sở hữu bản thân. Nó chỉ ra rằng tài sản là một khái niệm đạo đức, triết học về tài sản có được thông qua các giao dịch tự nguyện hoặc thuê nhà. Quan điểm này trải dài ít nhất là từ thời John Locke vào ^thế kỷ 17. Tài sản có được chính xác như vậy là thực tế, trong khi luật, dịch vụ quản trị và mã máy tính là những hệ thống cố gắng mô hình hóa thực tế. Khi những hệ thống như vậy không phù hợp với thực tế, hệ thống đó sai và nên bị loại bỏ, có thể được điều chỉnh hoặc thay thế.

Quyền sở hữu đất đai

Đối với đại đa số người dân ở nhiều nước đang phát triển, không có bản đồ về các thửa đất hoặc bằng chứng về quyền sở hữu cho các chủ sở hữu đất thực sự. Christiaan Lemmen , một chuyên gia về địa chính, có kinh nghiệm làm việc thực địa để lập bản đồ các thửa đất ở các nước đang phát triển như Nigeria, Liberia, v.v., nơi mà tham nhũng có thể là một thách thức lớn trong quản lý đất đai. Tuy nhiên, theo kinh nghiệm của ông, mọi người chủ yếu đồng ý về việc ai sở hữu những gì trong cộng đồng địa phương của họ. Những người này thường có nhu cầu về bằng chứng nhận dạng và bằng chứng về quyền sở hữu đối với mảnh đất vừa thu được của họ để tạo ra của cải, đầu tư cho tương lai của họ và ngăn chặn gian lận – trong khi họ thường gặp phải các vấn đề với các dịch vụ chính phủ không hiệu quả, đắt tiền hoặc tham nhũng. Lý tưởng nhất là chúng ta có thể xây dựng các hệ thống dựa trên blockchain rẻ tiền, đáng tin cậy và dễ sử dụng, cho phép mọi người lập bản đồ và đăng ký đất đai của họ cùng với hàng xóm của họ – mà không liên quan đến bất kỳ quan chức chính phủ, luật sư hoặc người trung gian nào khác.

Lưới trắc địa

Người ta đã đề xuất sử dụng lưới trắc địa của các ô rời rạc để đăng ký quyền sở hữu đất trên một blockchain. Các ô như vậy có thể có hình dạng, ví dụ như hình vuông, hình tam giác, hình ngũ giác, hình lục giác, v.v. và mỗi ô có một mã định danh duy nhất. Trong hệ thống địa chính truyền thống, các thửa đất được thể hiện bằng các đa giác linh hoạt, cho phép người dùng đăng ký bất kỳ hình dạng có thể có của thửa đất. Mặc dù mạng lưới các ô rời rạc không cho phép các đa giác linh hoạt như vậy, nhưng nó có một lợi thế trong trường hợp này: mỗi mã thông báo kỹ thuật số trên blockchain (hãy gọi nó là ‘Landcoin’) có thể đại diện cho một ô duy nhất trong lưới. Do đó, bất kỳ ai sở hữu một Landcoin cụ thể sẽ sở hữu mảnh đất tương ứng. Sở hữu một Landcoin như vậy có nghĩa là sở hữu khóa mã hóa riêng tư kiểm soát nó – đó là cách hoạt động của các loại tiền điện tử khác.

Để biểu diễn các hình học phức tạp và có độ phân giải cao, nên sử dụng lưới có thể chia nhỏ vô hạn để các hình tam giác, hình lục giác hoặc hình vuông, v.v., có thể được gắn với nhau để đại diện cho bất kỳ mảnh đất nào. Một mã thông báo kỹ thuật số cũng có thể chia nhỏ vô hạn. Để so sánh, đơn vị nhỏ nhất của Bitcoin hiện là 100 triệu – hay còn gọi là ‘Satoshi’. Nếu cần, phần mềm cốt lõi có thể được nâng cấp để hỗ trợ các đơn vị nhỏ hơn.

Ví dụ về một số lưới trắc địa:

• Lưới tam giác tứ diện bát diện – tam giác
• Geoshash – hình vuông
• what3words – hình vuông, độc quyền
• GEOHEX – hình lục giác

Blockchain là gì?

Blockchain là một sổ đăng ký không thể thay đổi đáng tin cậy của các mục nhập, được lưu trữ trên một mạng máy tính phân tán mở (được gọi là các nút). Nó có khả năng an toàn hơn và rẻ hơn so với cơ sở dữ liệu tập trung truyền thống, có khả năng chống lại các cuộc tấn công, nâng cao tính minh bạch và trách nhiệm giải trình cũng như giúp mọi người kiểm soát dữ liệu của chính họ.

An toàn hơn – vì không ai kiểm soát tất cả dữ liệu (được gọi là đặc quyền gốc trong cơ sở dữ liệu hiện có). Mỗi mục nhập có một cặp khóa mã hóa công khai và riêng tư riêng và chỉ người nắm giữ khóa cá nhân mới có thể mở khóa mục nhập và chuyển nó cho người khác.

Bất biến – bởi vì mỗi khối mục nhập (được thêm sau mỗi 1-10 phút) mang một ‘dấu vân tay’ băm duy nhất của khối trước đó. Do đó, không thể giả mạo các khối cũ hơn.

Rẻ hơn – bởi vì bất kỳ ai cũng có thể thiết lập một nút và được thanh toán bằng mã thông báo kỹ thuật số (ví dụ: Bitcoin hoặc Ether) để lưu trữ một chuỗi khối. Điều này đảm bảo rằng sự cạnh tranh giữa các nút sẽ giảm thiểu chi phí lưu trữ nó. Nó cũng giúp tiết kiệm chi phí cho các lớp bảo mật lớn áp dụng cho các máy chủ có dữ liệu nhạy cảm – điều này là do mô hình bảo mật không root-đặc quyền và, với các mục nhập cũ là bất biến, không cần thiết phải bảo vệ chúng.

Kiên cường – bởi vì không có một điểm thất bại nào, thực tế không có gì để tấn công. Để xâm phạm một blockchain, bạn phải hack từng người dùng riêng lẻ để nắm giữ các khóa mã hóa riêng tư của họ chỉ cấp quyền truy cập vào dữ liệu của người dùng đó. Một lựa chọn khác là chạy trên 50% số nút, điều này hầu như không thể và không thực tế về mặt kinh tế.

Tính minh bạch và trách nhiệm giải trình – thực tế là các mục nhập hiện có không thể bị giả mạo làm cho một blockchain trở thành nguồn minh bạch về sự thật và lịch sử cho ứng dụng của bạn. Bản chất công khai của nó làm cho mọi người dễ dàng chịu trách nhiệm về các hoạt động của họ.

Control – ký tự đặc quyền không thay đổi và không có quyền root cho phép mỗi người dùng toàn quyền kiểm soát dữ liệu của riêng mình bằng cách sử dụng các khóa mã hóa riêng tư. Điều này dẫn đến tương tác ngang hàng thực sự mà không có bất kỳ người trung gian nào và không có quản trị viên có thể từ chối người dùng truy cập vào dữ liệu của họ.

Không tin cậy – bởi vì mỗi người dùng hoàn toàn kiểm soát dữ liệu của riêng mình, người dùng có thể tương tác một cách an toàn mà không cần biết hoặc tin tưởng lẫn nhau và không có bất kỳ bên thứ ba đáng tin cậy nào.

Hợp đồng thông minh và DAPP

Một chuỗi khối có thể không chỉ là một sổ đăng ký thụ động các mục nhập hoặc giao dịch. Chuỗi khối Bitcoin ban đầu hỗ trợ tập lệnh giới hạn cho phép các giao dịch có thể lập trình và hợp đồng thông minh – ví dụ: nơi các tiêu chí cụ thể phải được đáp ứng dẫn đến các giao dịch tự động diễn ra. Có thể sự thay thế phổ biến nhất cho Bitcoin là Ethereum , đây là một blockchain đa mục đích với giao diện lập trình ‘Turing hoàn chỉnh’, cho phép các nhà phát triển tạo hầu như bất kỳ ứng dụng nào có thể tưởng tượng được trên nền tảng này. Các ứng dụng như vậy được gọi là ứng dụng tự trị phi tập trung (DAPP) và hầu như không thể để các bên thứ ba dừng hoặc kiểm duyệt.