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工信部电子标准院报告:区块链标准化助力数字经济发展_LibraChina_服务于区块链创新者

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本文来源:人民创投区块链

作者:李鸣,中国电子技术标准化研究院区块链研究室主任;

李佳秾,中国电子技术标准化研究院,标准研制工程师;

孙琳,中国电子技术标准化研究院,标准研制工程师。

 

核心要点

 

随着区块链技术的快速发展,更多组织认识到区块链技术的价值。本文针对国内外区块链标准组织和标准研制成果进行了介绍,从技术、平台和应用三方面描述了区块链产业情况,并通过分析和总结给出了下一步工作建议。同时,也从系统工程、技术融合、组件迭代、目的系统四个方面进行了分析和论述,为区块链产业发展进行了有意义的思考和探索。

区块链技术的应用刚刚开始,不应被神化和妖魔化,应积极加强各类标准研制,通过标准引导应用实践的发展。在实践过程中,既要加强对跨链、组件化、分布式存储等关键性技术的突破,又要探索在存证、溯源、数据交换等方面的应用,同时也要满足监管要求。

区块链技术是数字经济的重要拼图,从更大的系统上来看,数据将量化一切物质,我们正在逐渐进入数字世界。群智、涌现、拟态等现象逐步被发现、剖析和利用,它将改变传统的认知模式和生活方式。

数据和数字经济

毕达哥拉斯认为数是万物的始基。可以通过本体、实践、认识和价值四个方面认识数据(见图1-2)。从本体视角来看,数据是对客观事物的逻辑归纳,是用于表示客观事物的未经加工的的原始素材。从实践视角来,数据大致可以分为获取、存储、利用和处置四个过程。

从认识视角来看,数据可以转变成信息,进而提炼出知识。而实践和认识这两个过程都需要技术/装置来完成。从价值视角来看,数据可以成为资产,可以产生基于数据的服务和业务。

数据是始终存在的,只是我们最初没有相应的技术/装置来获取和利用数据,因此大数据只是数据发展的特定阶段,是数据相关的技术/装置发展后,获取到的以前不能获取的数据,而数据发展到大数据阶段后,需要更多诸如大数据、云计算等新的技术装置来处理和利用庞大的数据资源。

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图1-2数据的多维思考

随着区块链等新一代信息技术的快速发展,数据价值已经得到共识,数字经济已经成为全球争相推动的重要方向。数字经济的本质是由数据特性决定的。

首先,数据利用的过程边际成本递减。数据一经采集即可以无限使用(此处仅从数据视角来看,不考虑合规和使用协议的问题)。其次,数据的价值空间可以无限放大。每个有价值的数据项和其他数据项都可以组合成具有新价值的数据项,从而为更多的应用服务,并产生更多有价值的数据。最后,数据驱动的服务已经成为当下主流的互联网服务形态,基于数据的服务商业模式颠覆了传统的产品模式,加速将传统的产品形态向服务形态转变。

然而,在利用信息技术获取数据价值的过程中,存在诸多数据安全、数据一致性等问题。低质量的数据将严重阻碍数字经济的发展,因此需要利用区块链技术的可信、共识、防篡改的技术特性来提供高质量的数据,加速数字经济发展。

 

国内标准

 

全国区块链和分布式记账技术标准化技术委员会

2017年3月,根据国家标准化委员会的批复文件,明确由中国电子技术标准化研究院作为ISO/TC 307国内技术对口单位,同时推进国内和国际区块链和分布式记账技术标准化工作。拟成立的全国区块链和分布式记账技术标准化技术委员会主要负责建设和维护区块链和分布式记账技术标准体系,制定区块链技术和分布式记账技术领域的国家标准,对口国际标准化组织ISO/TC 307开展国际标准化工作。

国内标准化及现状

中国区块链标准化工作启动于2016年底,与国际标准化基本同步。2017年5月18日发布第一个团体标准以来,截止至2019年月,共发布了5项团体标准,同时启动6项国家标准、1项行业标准、6项地方标准研制工作(见表2-4)。

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表2-4 国内区块链标准

1、国家标准

2017年12月,《信息技术 区块链和分布式账本技术 参考架构》(以下称:《参考架构》)国家标准计划获批立项(计划编号20173824-T-469),中国电子技术标准化研究院组织国内30多家企业开展国家标准研制。目前,该标准的内容根据2017年发布的《区块链参考架构》团体标准应用情况进行了完善,已形成征求意见稿。

《参考架构》国家标准是区块链领域的重要基础标准,标准给出了区块链相关的重要术语和定义,规定了区块链和分布式账本技术的参考架构、典型特征和部署模式,描述了区块链的生态系统,对各行业选择和应用区块链服务、对建设区块链系统等具有重要指导意义。

2、行业标准

区块链在工业领域具有很大应用潜力,其分布式对等、透明可信、高可靠性等关键特征对于提升工业生产效率、降低成本,提高工业系统安全性和可靠性,提升供应链协同水平和效率,以及促进管理创新和业务创新具有不容忽视的作用。

现阶段已经完成《工业区块链参考架构》行业标准的申报工作,该标准旨在为区块链在工业领域的应用提供基本的体系框架,一方面解决利益相关群体在工业领域合理地选择、规划、建设和使用区块链产品和服务的问题;另一方面提供工业区块链的应用、数据和技术框架内容,帮助提升工业区块链项目的质量和水平。

该标准将有助于提升不同工业领域的区块链应用的架构一致性和互操作性,为工业区块链生态建设提供支撑。同时,为组织内部工业区块链平台和系统建设提供指导,也为工业区块链提供组织的产品和服务的开发和交付提供重要依据。

3、地方标准

2017年8月,为推动贵州省区块链政用、民用、商用共同发展和支撑体系建设,由贵州省大数据发展管理局、贵阳市人民政府、中国电子技术标准化研究院发起,共同成立的贵州省区块链标准建设指导协调组和贵州省区块链标准工作组,正式启动贵州省区块链标准研制工作。

正在研制的贵州省地方标准包括《区块链应用指南》、《区块链系统测评和选型规范》、《基于区块链的精准扶贫实施指南》和《基于区块链的数据资产交易实施指南》,预计2020年前发布。

2019年月,无锡国家高新技术产业开发区启动《区块链与互联网融合技术指南》和《区块链与物联网融合应用指南》两项地方标准的研制工作,预计2020年前发布。

4、团体标准

为有效贯彻落实工业和信息化部信息化和软件服务业司《关于委托开展区块链技术和应用发展趋势研究的函》(工信部信软函[2016]840号)要求,中国区块链技术和产业发展论坛(以下称:论坛)于2016年10月18日在北京成立。

论坛由工信部信息化和软件服务业司、国家标准委工业标准二部指导,中国电子技术标准化研究院联合万向区块链、蚂蚁金服、微众银行、平安集团、众安科技、安妮股份、易见股份等国内从事区块链的重点企事业单位构成。

论坛自成立以来,积极开展标准化研制工作,先后发布了《区块链参考架构》、《区块链 数据格式规范》、《区块链 智能合约实施规范》、《区块链 隐私保护规范》和《区块链 存证应用指南》5项团体标准(见表2-5),在为国内区块链应用发展提供基础依据。

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表2-5中国区块链技术和产业发展论坛团体标准

国内标准化发展趋势及问题

在工信部2018年6月公布《全国区块链和分布式记账技术标准化技术委员会筹建方案公示》中,提出了基础、业务和应用、过程和方法、可信和互操作、信息安全等5 类标准(见图2-3),并初步明确了21个区块链标准化重点方向和未来一段时间内的区块链和分布式账本技术国家标准体系表。

基础标准用于统一区块链术语、相关概念及模型,为其他各部分标准的制定提供支撑;业务和应用标准用于规范区块链应用开发和区块链应用服务的设计、部署、交付,以及基于分布式账本的交易;过程和方法标准用于规范区块链的更新和维护,以及指导实现不同区块链间的通信和数据交换;可信和互操作标准用于指导区块链开发平台的建设,规范和引导区块链相关软件的开发,以及实现不同区块链的互操作;信息安全标准用于指导实现区块链的隐私和安全,以及身份认证。

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图2-3 区块链和分布式记账技术领域国家标准体系表

在积极推进标准化工作的同时,也应意识到区块链标准化工作还存在着很大的提升空间,产业面临标准体系不完善,标准进度缓慢,技术的应用程度不高,无法有效统一协调等问题。

1、标准体系尚未健全。

国内区块链领域的标准化工作大部分集中在基础标准的研究,如《区块链 参考架构》等。过程和方法标准仍处于空白的阶段,跨链通信机制、跨链通信消息规范、账本管理规范、共识机制这四个方向的标准化研究尚未开展。如何指导和规范区块链的更新和维护、不同区块链间的通信和数据交换等问题急需得到解决。

2、区块链技术应用程度偏低。

标准应用程度直接的反映了市场、经济和社会对于标准需求的程度。区块链的金融属性与监管要求的矛盾和区块链应用的盈利模式不清晰的问题严重阻碍了区块链技术的发展。同时,基于区块链技术的应用服务无法建立有效的盈利模式,还存在着业务思路不清晰、盈利模式不确定、概念炒作等问题,造成了集成商对区块链的应用保持保守的态度。

3、标准研制进度缓慢。

2015年国务院发布的《深化标准化工作改革方案》【3】中提到,我国国家标准制定周期平均为3年,远远落后于产业快速发展的需求。标准更新速度缓慢,“标龄”高出德、美、英、日等发达国家1倍以上。同时,区块链技术处于早期阶段,3年的发布周期可能会产生发布即过时的问题,无法满足产业发展的需要。

4、缺乏统一的协调机制。

相对于国家标准和行业标准,区块链相关团体标准相对较多,存在缺乏统一的协调机制,不利于建立统一生态体系。依据《中华人民共和国标准化法》,国家标准化管理委员会、民政部制定了《团体标准管理规定》(以下称《规定》)【4】。

《规定》中表示,团体标准是依法成立的社会团体为满足市场和创新需要,协调相关市场主体共同制定的标准。团体标准是社会团体生产经营活动的依据,应增强统一性和权威性,减少团体标准间的交叉、重复,以及矛盾等问题。

 

标准化建议

 

加强宣贯、统一认识

长时间以来,标准化工作侧重于标准的研制过程,而不重视标准的实施过程,制定的标准不能发挥其真正的价值,直接导致标准与实践脱轨。标准宣贯活动不仅是标准制定工作的延续,也是标准能够顺利实施的前提和基础工作,是标准化活动的一项重要内容。

区块链技术处于发展的初期阶段,不同行业对区块链的认识是从不同层次、不同角度来理解其含义的。现阶段,标准化工作的作用应从区块链技术的本质出发,加强标准的宣贯,从技术、应用、经济等层面统一认识,正本清源,引导行业的有序规范发展。

注重标准间的协调性

标准具有国际标准、国家标准、行业标准到地方标准、团体标准、企业标准等多样化的标准层次。国际标准是各国协调的产物,在一定程度上反映了国际上的共识。

认真研究和推广国际标准,将我国标准化体系与国际标准相兼容,是增强我国技术竞争力、改进技术先进性的最优方式。国家标准给出了各行业最基本的规则,行业标准与地方标准是国家标准的有益补充,企业标准是对企业内部的具体要求。团体标准是在特定群体范围内具有明显的适用性,能够有效补充不同层次中标准的缺漏,是将技术向应用成果快速转换的途径。

因此,区块链领域标准化工作应重视不同层次间标准的协调补充,鼓励标准间协同发展。

急用先行,迭代更新

区块链技术发展迅速,在每个阶段对其都有不同的认识和理解。标准化的作用只是当前阶段的统一和共识,应随着技术的发展进行迭代更新。

在标准研制方面,按照“急用先行、成熟先上”的原则开展。在开展基础标准研制的同时,可以同步开展应用、安全等领域的标准,尽快突破实践相关标准领域的空白,完善区块链标准体系的建设。

加强标准与产业结合

标准化工作是对各领域科学成果、技术成果及经验成果等总结和提炼的过程,无论是何种类型的标准,其目的都是“为在一定范围内获得最佳秩序”和“促进最佳的共同效益”。

标准化与产业的发展是相辅相成、互相促进的,标准是技术转化为生产力的有力依据,技术通过标准化手段转化为生产力,从而推动整个行业的进步。随着技术的发展,区块链在未来一段时间将成为不同领域中搭建丰富应用场景的基础设施,因此区块链标准的制定还应考虑不同领域间的互联互通,同时也要考虑到不同领域的特定需求。

 

产业现状

 

区块链具有可信、共识、防篡改等技术特点,它更适合于缺乏信任的应用环境,可以为互联网环境下企业拓展生态环境和供应链提供有效的技术手段。未来区块链会向IT行业一样与应用场景相融合,成为价值传递和交换的技术保障,成为所有行业发展的必要基础设施。

关键技术

区块链技术包含了点对点通信、分布式存储、加密算法、共识机制、激励机制、智能合约等重要的关键技术组件,这些技术组件在大多数书籍和文献中有了充分的介绍和讨论。从标准化的视角来看,应更关注可以迅速推进产业发展的技术。区块链相关的跨链技术、“上链”技术、分布式存储技术和组件化技术将影响区块链产业的发展进程。

1、跨链技术

传统信息互联网最大的问题是“信息孤岛”,当前全球分布着上千个区块链平台,而每个区块链平台都是独立的、垂直的封闭体系。在我们还没有完全解决信息孤岛问题的同时,又建立了价值孤岛。通过技术创新来实现区块链平台之间的互联互通,实现链间价值流动已经成为当前区块链发展的重要议题。

跨链技术将是构建价值互联网关键技术,只有突破跨链技术才能真正将单一的区块链平台连接成网络,利用网络效应发挥区块链技术的价值,激发整个区块链网络的价值交换和传递。

2、“上链”技术

比特币、以太坊等主流区块链平台的承载的“资产”都是数字环境下原生的“数字资产”,没有解决实物资产上链和交易或交换的过程。原生的”数字资产”没有价值锚定,所以极易产生巨大的波动。

物理环境中的实物资产(如艺术品、土地、房产等)具有真实的价值和交换诉求,但需要通过特定的技术将不同物理属性的物质与链上“资产”相关联。此过程需要应用物联网、物理学、生物工程等相关的技术,来识别实物资产的唯一属性。比如利用NFC芯片、DNA、光谱分析等技术将奢侈品、艺术品和酒类等实物资产映射到数字环境中。从而将实物资产和“数字资产”关联,进而支持存证、溯源、交换等应用。只有将实物资产“上链”才能规模化区块链技术承载的价值,加速区块链产业发展。

3、组件化技术

组件化技术是软件工程中的技术,它可以极大地降低开发周期和成本,提升软件系统质量,组件化技术代表一个产业发展的成熟度。

区块链技术正处于发展的早期阶段,每个系统都需要开发身份识别、智能合约、共识机制、加密机制等技术或功能组件,如果将常用的技术要素解耦,将具有独立功能的技术集封装成商业化组件,采用中间件来开发区块链系统,会比直接开发节省一半以上的时间和成本,而且会极大地降低对于开发人员的要求。

在构建组件的过程中,可以尝试将智能合约、共识机制、KYC等关键技术能力封装成中间件,为产业提供基于中间件的产品或服务,则可以大大降低行业门槛,让更多企业可以快速的开发区块链应用,推进区块链应用落地,加速区块链产业的发展。

4、分布式存储

由于区块链技术的特性,区块链数据库记录了每一笔交易,每个共识节点必须存储并实时更新所有区块数据。比特币网络的共识节点存储的账本已经达到170G以上,这会为共识节点带来了巨大的存储、带宽和计算成本,昂贵的成本将减少参与共识节点的意愿,共识节点的减少将影响系统的均衡,形成少数人的共识,最终会违背区块链技术“去中心化”的思想。

因此,分布式存储等相关的问题已经成为产业发展的瓶颈,需要加大研究和实践的力度。

开源平台

1、国外开源项目

目前国外市场上受关注和应用较多的区块链底层平台有以太坊和Hyperledger Fabric等。其中,以太坊项目由以太坊基金会于2013年启动,是图灵完备的区块链一站式开发平台,拥有相对完整的技术生态系统,已有多种DAPP在以太坊网络上运行。

Hyperledger(超级账本)由Linux基金会发起,目前孵化了包括Fabric、Iroha、Sawtooth在内的多个开源项目,其中Fabric是带有可插入各种功能模块架构的区块链实施方案,系统分层设计相对合理,模块化程度逐渐趋于完善,是大企业构建s区块链底层的选择之一。

2、国内开源项目

国内具代表性的开源社区是由中国区块链技术和产业发展论坛于2017年12月发起的分布式应用账本(DAppLedger)开源社区。该社区以中国区块链技术和产业发展论坛成员自主开发的底层平台为基础,逐步建立多平台运营模式,在应用集成过程中探索最优架构,为国内区块链应用发展提供支持。

其中重点孵化的开源项目有BCOS和Annchain。BCOS由微众银行、万向区块链、矩阵元联合开发和维护,金融区块链合作联盟(简称:金链盟)开源工作组在此基础上,聚焦金融行业需求,进一步深度定制发展为FISCO BCOS,BCOS和FISCOBCOS皆已开源。

Annchain是众安科技自主研发的企业级区块链平台,该平台具有较强扩展性,同时采用交易即共识的方法,能有效提高效率并使交易可并发,可提供快速链部署、中间件、审计浏览、系统监控等支撑工具或产品。

应用实践

区块链技术可以在多方协作过程中减低商业摩擦,提升协作效率。然而真正基于区块链技术重组或创新商业生态的难点不是技术问题,技术只是完成底层平台和应用的构建,重点是商业生态的整合。

从应用创新来看,可以从两个方面来思考。第一,能否依据区块链的技术特点构建一个新的业务场景。比如,可以利用区块链可信、共识、防篡改等技术特点应用在供应链领域,创造新的互联网金融应用场景。如众安的步步鸡项目。第二,解决某类传统互联网解决不了的问题。比如,艺术品领域由于其价值高、产业链复杂,传统互联网领域并没有覆盖,而区块链的技术特点刚好解决高价值资产传递问题。

随着区块链技术的快速发展,越来越多的领域采用区块链技术来解决信任的问题,针对金融、教育、供应链、物流、农业等行业应用层出不穷,大多基于行业来对应用进行分类。

但是从区块链的技术特点来看,教育领域学历认证和农业领域的溯源都是基于区块链技术防篡改的特性而产生的存在性证明的应用。因此,可以探索将区块链的应用分为存证和确权、交易或交换、资产证券化和溯源四大类(见图3-1)。

1、存证和确权

通过对资产的存证和确权为资产提供物权或产权注册登记等相关服务。如艺术品或数字音乐的存证服务。

2、交易或交换

在明确物权或产权的基础上,为资产的交易或交换提供服务。如艺术品的买卖或转让服务。

3、资产金融化

在明确物权或产权的基础上,将资产抵押或发行ABS等相关金融衍生品,以在不转移物权的基础上释放资产的潜在价值。如艺术品的抵押等服务。

4、将资产存证、交易或交换等过程记录在区块链上,可以为资产生命周期的溯源提供支撑。如艺术品及溯源。

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图3-1区块链应用框架

产业建议

随着区块链技术的发展,其技术优势已经逐步被挖掘和认识。为了加速技术服务于实体经济,需要政、产、学、研、用、资等社会各界共同努力,推进基于区块链技术的产业发展。

1、培育研究、技术、应用、资本融合的商业合作模式。

区块链产业还处于非常早期的阶段,研究深度不足、技术平台不完善、应用需求不明确、资本投资无依据等现象随处可见。任何相关方很难同时具有关键技术研究、技术平台搭建、应用模型设计和充足资本的能力,因此需要分析各相关方的需求,整合各相关方资源共同建立协作的商务模式,加速应用实践的更新迭代,建立完善的产业生态和集群,共同推进产业发展。

2、鼓励自带生态和流量的大型企业应用区块链技术。

通常来说,大型企业往往具有成熟的业务模式,丰富的业务场景和规模化的客户群体,在带动区块链发展方面具有更多优势。

首先,大型企业在相关产业中通常占据更多的生态资源,有更强的行业竞争力,在新兴技术领域可投入的资源更多。其次,自带流量的大企业战略化布局通常能够影响和带动上下游中小型企业的业务方向,可以快速将新技术优势融入到现有生态中,对产业有更大的推动力和引领作用。

3、加速构建技术和应用服务平台相融合的产业服务平台。

随着区块链技术在各行业的创新探索和应用落地,更多企业纷纷加大区块链投融资力度,开发配套人才培养体系,举办开发大赛等一系列创新活动,旨在服务区块链产业发展。

中国区块链技术和产业发展论坛自2016年10月成立以来,在技术方面,积极开展区块链关键技术基础研究和标准化工作,建立测试评估体系提供测试服务,推动建设中国自主开源社区,搭建区块链技术平台,为区块链应用场景的实施落地提供支持。

在应用方面,积极开展区块链开发大赛培育应用落地,开发配套人才培养体系加速应用研究,逐步形成完善的区块链产业服务平台,为构建区块链产业发展生态做出积极的贡献。

 

思考

 

系统工程

在应用区块链技术的过程中,应遵循系统工程的思想,从知识、逻辑和时间三个维度设计应用实践的过程(见图4-1)。

首先,应明确知识维中知识要素,中国区块链技术和产业发展论坛2017年发布《区块链 参考架构》给出了区块链的功能视图,功能视图展现了区块链技术所应包含的技术组件。其次,应逻辑维中的建立逻辑实现路径,分别完成价值、应用、场景、技术和平台选择,设计和执行逻辑实现过程。最后,应根据要求制定明确的时间计划,并严格按照计划的里程牌逐步实现区块链系统建设和运营服务。

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图4-1系统工程

技术融合

区块链与云计算、大数据、物联网、通信技术、人工智能等新一代信息技术不是相互孤立的,而是相互关联的(见图4-2)。每项技术的产生都有其发展的规律,都需要依赖于前置技术的发展,相互促进构建技术体系。

整个技术体系的发展具有清晰的逻辑关系,物联网技术的成熟获得了更多数据,通信技术的发展加速了数据的流动,云计算技术的发展使数据的承载和资源调度成为可能,大数据技术加速了数据处理能力,人工智能实现了数据的利用。在此过程中,新一代信息技术都在融合应用以促进数据价值最大化。

因此,对数据的质量提出了更高的要求,具有可信、共识、防篡改特性的区块链技术填补了最后的拼图,为最大化数据价值提供技术保障。

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图4-2技术融合

组件迭代

区块链是由加密算法、共识机制、分布式存储、点对点通信等技术组成,提供可信、共识和防篡改的技术保障。而区块链与人工智能、大数据、云计算、物联网等技术构成新一代信息技术,实现最大化数据价值的目标。从技术体系的发展来看,新一代信息技术会与量子计算、生物工程等技术构建“未来科技”,完成更大的目标(见图4-3)。因此区块链可以看做是技术体系中的技术组件,在用其技术特点实现特定功能的同时,与其它技术共同迭代发展,促进技术体系的进步。

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图4-3组合迭代

目的系统

从系统视角来看,任何一项技术从产生、发展到广泛应用都是有目的性的,需要通过不同或组合的技术手段来实现目的所期望的结果。

在此过程中,需要根据特定的目的进行思考,找到解决问题的关键要素,并将关键要素形成构件后建立系统,系统中技术的集成体会为不同的应用提供服务,在根据工程化的思想对支撑应用的技术集成体进行解耦和封装,为新的技术和应用体系服务,进而以新的技术构建完整的生态和产业,最终实现既定的目标(见图4-4)。

例如,在区块链发展过程中,从“去中心化”的目的、分布式思想、多种技术的整合和集成到比特币网络是自由生长的过程,从区块链技术、提供溯源应用到组件化的工程实现是标准化的过程,从支撑供应链体系、建立分布式共识的生态到服务于数字经济产业是产业化过程。整个发展历程都在利用技术完成从目的到结果期望。

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图4-4目的性系统

 

参考文献

 

【1】 GB/T 5271.1-2000 信息技术 词汇 第一部分:基本术语[S]

【2】 GB∕T 34960.3-2017 信息技术服务治理 第三部分:绩效评价[S]

【3】ISO/IEC TR 38505-2 InformationTechnology — Governance of IT — Governance of data — Part 2: Theimplications of ISO/IEC 38505-1 for data management [S]

【4】 李鸣,IT治理标准研究[J] 信息技术与标准化,2016(3):29-33

【5】 李鸣,IT治理标准产业研究[J] 信息技术与标准化,2016(7):26-28

【6】 李鸣,数据治理国际标准研究[J] 信息技术与标准化,2016(10):23-26。

【7】 (美)布莱恩·阿瑟著,技术的本质[M],曹东溟/王健译,浙江人民出版社,2014

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