基于大数据的分布式社会治理智能系统-吕卫锋，郑志明，童咏昕，张瑞升，魏淑越，李卫华.pdf

上善若水

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2022-05-19

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软件学报 ISSN 1000-9825, CODEN RUXUEW E-mail: jos@iscas.ac.cn

Journal of Software, 2022,33(3):931−949 [doi: 10.13328/j.cnki.jos.006455] http://www.jos.org.cn

基于大数据的分布式社会治理智能系统

∗

吕卫锋

1,2,3,6

郑志明

1,3,4,5,6,7

童咏昕

1,2, 6

张瑞升

1,2, 6

魏淑越

1,2,6

李卫华

1,4,5,7

(软件开发环境国家重点实验室(北京航空航天大学), 北京 100191)

(北京航空航天大学计算机学院, 北京 100191)

(北京航空航天大学人工智能研究院, 北京 100191)

(北京航空航天大学数学科学学院, 北京 100191)

(数学、信息与行为教育部重点实验室(北京航空航天大学), 北京 100191)

(大数据科学与脑机智能高精尖创新中心(北京航空航天大学), 北京 100191)

(鹏城实验室, 广东深圳 518055)

通信作者: 童咏昕, E-mail: yxtong@buaa.edu.cn

摘要: 近年来, 推动社会治理的协同化、智能化, 完善共建共治共享的社会治理制度, 是国家的重要发展方向.

数据作为一种生产要素, 在社会治理中起着愈发关键的作用. 如何实现多方海量数据的安全查询、协同管理、智

能分析, 是提升社会治理效果的关键问题. 在新冠疫情防控等重大公共事件中, 分布式社会治理面临着安全计算

效率低、多方可信协同差、复杂任务决策难的三大挑战. 针对以上挑战, 基于安全多方计算、区块链技术与精准

智能理论, 提出了一种基于大数据的分布式社会治理智能系统. 所提出的系统能够支撑社会治理的各类应用, 为

新时代社会治理水平的提升提供决策支撑.

关键词: 社会治理; 大数据系统; 区块链; 精准智能; 分布式系统

中图法分类号: TP311

中文引用格式: 吕卫锋, 郑志明, 童咏昕, 张瑞升, 魏淑越, 李卫华. 基于大数据的分布式社会治理智能系统. 软件学报,

2022, 33(3): 931–949. http://www.jos.org.cn/1000-9825/6455.htm

英文引用格式: Lü WF, Zheng ZM, Tong YX, Zhang RS, Wei SY, Li WH. Intelligent System for Distributed Social Governance

Based on Big Data. Ruan Jian Xue Bao/Journal of Software, 2022, 33(3): 931−949 (in Chinese). http://www.jos.org.cn/1000-9825/

6455.htm

Intelligent System for Distributed Soci al Governa nce Based on Big Da ta

LÜ Wei-Feng

1,2,3,6

, ZHENG Zhi-Ming

1,3,4,5,6,7

, TONG Yong-Xin

1,2,6

, ZHANG Rui-Sheng

1,2,6

, WEI Shu-Yue

1,2,6

LI Wei-Hua

1,4,5,7

(State Key Laboratory of Software Development Enviroment ( Beihang University), Beijing 10 0191, China)

(School of Computer Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China)

(Institute of Artficial Intelligence, Beihang University, Beijing 100191, China)

(School of Mathematics Sciences, Beihang University, Beijing 100191, China)

(Key Laboratory of Mathematics, Informatics and Behavioral Semantics (Beihang University), Ministry of Education, Beijing 100191,

China)

(Advanced Innovation Center for Big Data and Brain Computing (Beihang University), Beijing 100191, China)

∗ 基金项目: 国家重点研发计划(2018AAA0102300); 国家自然科学基金(61822201, U1811463, 62076017); CCF-华为数据库创新

研究计划(CCF-HuaweiDBIR2020008B); 软件开发环境国家重点实验室(北京航空航天大学)开放课题(SKLSDE-2020ZX-07)

本文由“数据库系统新型技术”专题特约编辑李国良教授、于戈教授、杨俊教授和范举教授推荐.

收稿时间: 2021-06-30; 修改时间: 2021-07-31; 采用时间: 2021-09-13; jos 在线出版时间: 2021-10-21

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软件学报 2022 年第 33 卷第 3 期

(Peng Cheng Laboratory, Shenzhen 518055, Chin a)

Abstra ct : In recent years, promoting the synergy and intelligence of social governance, and improving the social governance system of

co-construction, co-governance and sharing are important development directions for the country. As a production factor, data plays an

increasingly critical role in social governance. How to realize the secure query, collaborative management, and intelligent analysis of

multi-party massive dat a is the key issue to improve the effectiveness of so cial governance. In major public even ts such as the prev ention

and control of the COVID-19, distributed social governance faces low computing efficiency, poor multi-party credible coordination, and

difficult decision-making for complex tasks. In r esponse to the above challenges, this study proposes on big d ata based distributed so cial

governance intelligent system based on secure multi-party computing, blockchain technology, and precise intelligence theory. The

proposed system can support various applications of social governance that provide decision-making support for the improvement of

social governance in the new era.

Key words: social governance; big d ata system; blo ckchain; r efined int elligence; dis tributed s ystem

随着信息技术的迅速发展, 各政府职能部门积累了大规模数据. 基于海量数据实现多部门的协同配合、

智能决策, 提高城市信息化服务水平, 对推进社会治理现代化建设具有重要意义. “科技支撑”是社会治理体系

的重要组成部分, 而大数据、区块链、云计算、人工智能等新一代信息技术将为社会治理提供关键科技支撑

[1]

目前, 在我国社会治理中, 政府是社会治理的主导力量, 但已不是唯一参与方, 企事业单位、社会组织、城乡

社区居民组织等都已经成为社会治理的重要力量

[2]

, 这些多元的参与方共同构成了社会治理中的治理单元.

然而, 不同的治理单元往往存储着多类型的海量数据, 数据的权限管理也情况复杂, 这都对社会治理中高效

的数据管理、智能分析带来了挑战.

基于大数据的分布式社会治理是指多方数据在自治管理的场景下, 通过不同层级的治理单元的协同合作

实现统一确权管控、数据智能分析, 从而对重大的公共事件做出迅速决策. 以我国抗疫治理实践为例, 在疫情

早期的治理中, 部分基层机构存在惯性思维、应急响应慢、决策周期长的问题, 难以及时应对迅速发展的疫

情. 北京市基于分布式大数据的治理方式则更具灵活性. 在北京疫情防控中, 以市区、街道等为单位建立了疫

情治理子系统, 管控与集成人群的流动数据, 在此基础上, 结合多种人工智能技术追溯传播途径, 及时发现并

控制了传播源头, 治理优势明显.

然而, 分布式的社会治理系统在实践中面临着安全计算效率低、多方可信协同差、复杂任务决策难三大

挑战.

• 首先, 治理单元所拥有的社会治理数据往往涉及公民隐私, 因此必须保障数据的隐私安全. 例如, 交

通部门的地图数据、医疗部门的病患数据、金融部门的财务数据等具有很强的隐私要求, 有些敏感数

据禁止离开本地, 需要通过安全计算技术来实现数据查询; 同时, 在社会治理中, 治理单元数目众

多、数据规模庞大, 因此, 多方的海量数据安全计算面临着计算效率低的挑战.

• 其次, 不同治理单元的数据具有自治管理的特点, 社会治理通常需要各地、各部门的协同计算, 各职

能部门间难以实现可信的确权管控, 难以支撑在重大公共事件中的互信合作.

• 最后, 社会治理中的复杂情景, 如重大公共安全事件、资源竞争矛盾等, 通常具有

复杂、动态、随机

的特点, 其演化规律往往是非线性的, 基于统计的简单线性化建模方法往往难以适用于非线性的社

会演化特征.

本文针对以上需求与挑战, 设计了一种分布式社会治理智能系统. 在大数据的场景下, 该系统基于安全

多方计算、区块链技术与精准智能理论, 能够实现对敏感数据的安全计算、数据跨级权限的一网通管和非线

性复杂任务的智能决策.

• 本文首先通过安全多方计算为分布式数据库构建安全计算基础算子, 在高效完成安全操作的基础上,

实现多方的查询接口, 从而为后续的智能分析奠定数据基础.

• 然后, 基于区块链技术设计多方数据的共享访问机制, 构建自治多方在互不信任环境中的权限验证

机制, 从而实现数据访问的可信权限管理. 例如企事业单位、社会组织、政府等都可以作为区块链系

统中的节点参与到社会治理中, 各治理单元可通过多方安全的高效访问接口, 实现跨级数据查询的

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