Ambrosus Whitepaper (Nederlands)

28 Jan

Ambrosus Whitepaper (Nederlands)

Bron: https://ambrosus.com/assets/Ambrosus-White-Paper-V8-1.pdf

Vertaling door: Coininfo.be

Beknopte samenvatting

Het origine van Ambrosus
ā€œI know that I am mortal and the creature of a day: but when I search out the
massed wheeling circles of the stars, my feet no longer touch the earth, but, side
by side with Zeus himself, I take my fill of ambrosia, the food of the godsā€¦ā€

ā€“ Ptolemy

Het Ambrosus netwerk, gebaseerd op blockchain technologie, is een ecosysteem voor bevoorradingsketens dat instaat voor controle van origine, wettelijke naleving en zorgvuldige behandeling van de producten binnen het netwerk. De primaire focus van Ambrosus is het verbeteren van de bevoorradingsketens binnen de voedings- en medicinale sector. Daarnaast kan het protocol toegepast worden op elke complexe bevoorradingsketen indien dat gewenst is.

Door gebruik te maken van gedistribueerde grootboeken, data verwerkingsmechanismen en sensorsystemen kan het Ambrosus platform geĆÆntegreerd worden in elke transportstroom en transparantie op elk punt garanderen. Deze nieuwe mogelijkheden laten klanten en derde partijen toe om na te gaan of de kwaliteitsnorm nageleefd werd. Ambrosus laat daarnaast ook additionele informatietransmissie toe tussen twee partijen in deze transportstroom. Deze informatie kunnen deze partijen op hun beurt gebruiken om nieuwe applicaties en markten te ontwikkelen met behulp van real-time data op het platform.

Ambrosus maakt gebruik van de Amber token om deze functies aan te bieden op een gedecentraliseerde manier. De Amber token wordt gebruikt om informatie op het Ambrosus netwerk up-to-date te houden terwijl producten het logistiek proces doorlopen. Op deze manier is er geen centrale entiteit vereist die instaat voor controle en het beheren van verwerkingsvermogen, de token daarentegen laat een transparant ecosysteem toe waarbij oncensureerbare data geraadpleegd kan worden door zij die dat wensen.

Deze whitepaper geeft een overzicht van het Ambrosus platform, de architectuur ervan en de uitgevoerde case studies. We hebben daarnaast ook nog andere gidsen gecreƫerd die mogelijk interessant zijn voor zij die meer willen weten over Ambrosus. Deze gidsen zijn beschikbaar in het Engels, Chinees (Mandarijns), Russisch, Arabisch, Koreaans en Japans. Alle gidsen vind je hier terug: https://ambrosus.com/#tech-docs

Onze open-source code is beschikbaar op Github: https://github.com/ambrosus


Inhoudstabel

1. Introductie
1.1 Een data-centrische oplossing

1.2 Het Ambrosus project

1.3 Ambrosus technologie

1.4 De Amber token

1.5 Whitepaper

2. Het Ambrosus protocol

2.1 Algemeen

2.1.1 Protocol componenten

2.1.2 Systeem architectuur

2.2 Opslag van metingen

2.2.1 Authenticatie

2.2.2 Capaciteit

2.3 Smart contract vereisten

2.4 Amber token

2.5 Netwerkkosten optimaliseren

2.6 Architectuur

2.6.1 Gelaagde architectuur

2.6.2 Data architectuur

3. Data voor de bevoorradingsketen

3.1 Label, traceer en sensorsystemen

3.2 Detectie systemen

3.3 Gegevensoverdracht

4. Team & Partners

5. Bijlage

  1. Case onderzoeken
  1. Initiƫle marktonderzoeken
  2. Voedingsindustrie: wettelijke naleving met geautomatiseerde audit
  3. Gezondheidsindustrie: data en informatie management
  1. Huidige staat en toekomstige updates
  1. Prototype
  2. Protocol
  1. Referenties

1. Introductie

Sinds de wereld na de eerste industriƫle revolutie begon aan globalisering hebben we de groei van complexe bevoorradingsketens waargenomen die de constante transportstromen van rauwe materialen en goederen op onze planeet beheren. (1)

Deze bevoorradingsketens bleken bijzonder succesvol en hebben de afgelopen decennia een explosieve groei in het innovatief verhandelen en vervaardigen van producten teweeg gebracht. De huidige technologie en de toegepaste methoden die in de transportsector gebruikt worden kunnen echter de groeiende complexiteit en verbondenheid niet bijhouden. Bevoorradingsketens in vele industrieƫn en sectoren staan onder stress.

Er zijn enkele uitdagingen. (1-2)

Volgens Mckinsey is het een uitdaging geworden voor transportbedrijven en zijn aandeelhouders om een adequaat overzicht te verkrijgen over hun netwerk. (1)

Dit maakt het dan ook moeilijk om kwaliteit en integriteit van rauwe materialen en afgewerkte producten te garanderen en om tegelijkertijd contaminatie en vervalsing tegen te gaan zonder de normale, efficiƫnte werking van de logistieke operatie te verstoren. (3)

Complexe bevoorradingsketens met vele tussenstappen vergroten het risico op fraude, nalatigheid en andere bedreigingen. Complexiteit vermindert daarnaast ook transparantie wat het lastiger maakt om problemen op een snelle en efficiƫnte manier te lokaliseren en op te lossen. (1)

Als we het van de commerciƫle kant bekijken; vandaag de dag bestaan de bevoorradingsketens uit verouderde, trage en dure processen die voor wrijving zorgen op het netwerk. Deze wrijving op het netwerk zorgt ervoor dat het werk van kleine producenten en distributeurs bemoeilijkt wordt. In het geval van hoog complexe ketens met meerdere aandeelhouders is het onderliggende probleem het aangaan van ingewikkelde commerciƫle relaties en tegelijkertijd het naleven van de hoge en complexe eisen van de wetgevende macht. (1)

Terzelfdertijd verlangen de consumenten naar transparantie over het origine van het product en wensen zij hun transportstroom daaraan te personaliseren. Deze wensen oefenen extra druk uit op de transportsector om te innoveren, net wanneer zij het het moeilijkst hebben om de status quo te behouden. (1-3)

Velen hebben aan de alarmbel getrokken en zijn actief op zoek naar nieuwe oplossingen voor deze uitdagingen.


1.1 Een data-centrische oplossing

De kern van de oplossing die de bevoorradingsketens nodig hebben ligt in het verwerken en beheren van data. Tot nu toe is het altijd moeilijk geweest om accuraat data te verzamelen over de staat en integriteit van materialen en producten in de transportstroom. Zelfs daar waar data beschikbaar is, is het een uitdaging om deze te verzamelen, verspreiden Ć©n bovendien ervoor te zorgen dat deze data accuraat en integer is.

Nieuwe technologische ontwikkelingen staan echter klaar om hier verandering in te brengen.

Deze ontwikkelingen op het gebied van sensoren, Internet of Things, blockchain technologie, smart contracts en gedecentraliseerde applicaties (dApps) laten ons toe om de manier waarop deze bevoorradingsketens werken te hervormen en vernieuwen.

We beelden ons een systeem voor waarbij sensoren in verbinding zijn met elkaar en een constante historiek aanleggen over de geschiedenis van een product. (4)

Met behulp van een blockchain kan de data integriteit gewaarborgd worden en data later geraadpleegd worden. Ten slotte zorgen smart contracts voor een geautomatiseerd bestuur van de bevoorradingsketens en beheren daarnaast de commerciƫle relaties tussen verschillende partijen. (5-6)

1.2 Het Ambrosus project

Ambrosus is een ambitieus project gewijd aan het realiseren van de vooropgestelde visie. Het project bestaat uit een aantal toonaangevende experts en pioniers op het vlak van sensortechnologie, data encryptie, bevoorradingsketens, blockchain, smart contracts, dApps en meer. (Zie hoofdstuk 4 – team)

Onze missie is het creƫren van nuttige oplossingen voor de transportindustrie en het
verbeteren van de kwaliteit, integriteit en transparantie in de sector. Dit zal ertoe leiden dat de algemene kwaliteit en integriteit van de producten die we consumeren erop vooruit zal gaan.

We geloven erin dat deze visie het best gerealiseerd kan worden door middel van netwerken met een autonoom bestuur waar kwaliteit voorop staat en dat kan dienen als traceersysteem voor de transportstroom. Deze ecosystemen hebben als basis een open platform (dat mogelijk gemaakt wordt door blockchain technologie) en geen gecentraliseerde eigenaar. Het Ambrosus protocol wordt momenteel ontwikkeld om de creatie van deze ecosystemen mogelijk te maken.

1.3 Ambrosus technologie

Ambrosus is een end-to-end oplossing waarbij de hardware, software, protocol en tools voor ontwikkelaars op geĆÆntegreerd zijn.

Het Ambrosus protocol en de software is hoofdzakelijk gebouwd op de Ethereum blockchain, maar ook andere gedistribueerde systemen die toelaten om informatie van IoT apparaten op te slaan op een gedecentraliseerd netwerk komen in aanmerking. Er is momenteel een toolkit voor ontwikkelaars in de maak om het mogelijk te maken verschillende applicaties te ontwikkelen op het netwerk. Dit houdt in: een open API waarbij de noden van de voedingsindustrie en pharmaceutische industrie ingewilligd worden Ć©n die bovendien flexibel genoeg is om gebruikt te kunnen worden voor elk type product. Door gebruik te maken van een JavaScript interface bovenop de Ambrosus blockchain kunnen gebruikers ontwikkelen op het platform zonder voorafgaande blockchain programmeerkennis.

Om te demonstreren hoe dit in zijn werk gaat hebben we een werkend prototype van een ecosysteem gebouwd. Dit prototype toont weer hoe informatie verzameld wordt van IoT sensoren, en hoe deze opgeslagen wordt in een gedecentraliseerde database. Op dit moment hebben we een demo applicatie gelanceerd die werkt op de huidige implementatie van het protocol, deze demo is open voor het publiek.

Terzelfdertijd ontwikkelt het Ambrosus team hardware sensoren die plug-en-play compatibel zijn met het blockchain netwerk. De hardware componenten die we reeds vervaardigd hebben zijn een scala van niet-storende en snel analyserende apparaten voor het opmeten van klimaatveranderingen. We zijn momenteel in de fase waarbij IoT sensoren geĆÆntegreerd worden in containers en printers om de klassieke, passieve componenten om te toveren in slimme en intelligente systemen.

Ons ontwikkelproces gaat onder meer ook over gepersonaliseerde tag methodes, tracers voor voedselkwaliteit en biosensoren om passieve verpakkingsmethoden om te toveren in slimme transportsystemen. Al de producten verbinden met onze blockchain door een serie gateways, aangepast aan de noden van de industrie.

Volgende iteraties van ons systeem zullen ook gebruiksklare en herbruikbare connectoren bevatten om gemakkelijk bestaande informatie door te sturen naar diensten zoals SAP of Oracle en zij die gebruik maken van de GS1 standaard zoals EPCIS (Electronic Product Code Information Services). (7)

1.4 De Amber token

De kern van het Ambrosus netwerk is de Amber token, een ERC-20 token waarmee alle transacties op het Ambrosus netwerk worden vastgelegd.

Amber is de eerste data-gebonden token op de wereld. De token wordt gebruikt om een verbintenis vast te leggen tussen handelaars en tegelijkertijd logistieke, biologische en klimaatinformatie op te nemen. Het wordt ook gebruikt om waarde binnen het ecosysteem over te dragen, hierdoor dient de Amber token als utility token, maar ook als een manier om waarde over te dragen binnen het ecosysteem en de applicaties die op het Ambrosus protocol ontwikkeld worden.

1.5 Whitepaper

In onze mening is Ambrosus het meest geavanceerde project tot nu toe die de complexe problemen in de transportindustrie aan wil pakken, hoe uitdagend deze ook zijn.

In volgende hoofdstukken nemen we het Ambrosus protocol en de technologie die ontwikkeld wordt onder de loep. In de hoop dat we met Ambrosus middelen zullen ontwikkelen die betrokkenen in deze transportsector de mogelijkheid zullen geven om de industriƫle uitdagingen aan te pakken en een nieuwe generatie vertrouwde bevoorradingsketens te starten die voldoen aan de essentiƫle noden van de wereld.

2. Het Ambrosus protocol

2.1 Algemeen

In dit hoofdstuk beschrijven we centrale componenten van het Ambrosus protocol, maar ook belangrijke details aangaande de structuur en implementatie.

2.1.1 Protocol componenten

Het Ambrosus protocol bestaat uit drie hoofdzakelijke componenten:

  1. Opslag van metingen
    Gebouwd rond het Metingen Contract beheert dit component een gedistribueerde dataset voor product-specifieke metingen wat ontwikkeld is op een programmeerbare blockchain (Ethereum) en gedistribueerd bestandsysteem (IPFS). Dit slim contract wordt gebruikt om lezingen van specifieke attributen verzameld voor een batch uit te lezen op vooropgestelde punten in de transportstroom.

    Enkele eigenschappen van dit slim contract:
  1. Authenticatie: de bron van de data is geauthenticeerd en kan cryptografisch geverifieerd worden
  2. Transparant: de verzamelde data is publiek voor elke partij
  3. Oncensureerbaar: de verzamelde data is beveiligd en kan niet aangepast of verwijderd worden
  4. Capaciteit: het systeem kan een grote hoeveelheid kleine datapakketten aan
  5. Benodigdheden slim contract: dit gaat over de kwaliteitsvereisten die vergeleken worden met variabelen in de Metingen Contract. Sommige van deze vereisten kunnen zijn:
  6. Monitoring: gebruikers kunnen verifiƫren dat de kwaliteit van een specifiek product of batch voldoet aan de vooropgestelde eisen
  7. Overeenkomsten: Meerdere partijen kunnen automatisch een overeenkomst sluiten door de waargenomen data van het Metingen contract te vergelijken met het Eisen contract. Inclusief het automatisch verwerken van betalingen op de blockchain.
  1. Amber token
    De data-gebonden token architectuur verbindt van nature data met AMB transacties op het blockchain netwerk, zo worden chains met elkaar verbonden terwijl producten doorheen de transportstroom lopen.

Deze componenten zorgen samen voor de fundering van het Ambrosus protocol.

2.1.2 Systeem architectuur

Het Ambrosus protocol is ontwikkeld om hoge hoeveelheden data te verwerken afkomstig van hardware apparaten en netwerk participanten met substantieel hogere capaciteit dan standaard Ethereum software implementaties. De architectuur van het platform is ontwikkeld om toepasbaar te zijn in verschillende industrieƫn, zelfs deze buiten de primaire doelgroep van het Ambrosus team. We bespreken de architectuur van ons systeem tot in detail aan het einde van dit hoofdstuk.

2.2 Opslag van metingen

De opslagplaats voor metingen is een component uit het Ambrosus protocol die instaat voor het beheren van een gedistribueerde databank voor product-specifieke metingen. Het wordt gebruikt om metingen of specifieke attributen te verzamelen van een product op specifieke punten in de transportstroom. Hoofdzakelijke eigenschappen van deze databank zijn authenticatie, capaciteit, oncensureerbaarheid en transparantie. We bespreken de eerste twee hoofdstukken, de laatste twee eigenschappen zijn een logisch gevolg van het design.

2.2.1 Authenticatie

Het Ambrosus netwerk authenticeert toestellen door gebruik te maken van publieke en private cryptografische sleutels. Elk toestel op het netwerk ondertekent data overdrachten met zijn unieke private sleutel, dit als bewijs dat de data ingevoerd werd door een geautoriseerd toestel. Handtekeningen van toestellen worden vergeleken met een lijst geautoriseerde toestellen waarvan de publieke sleutels opgeslagen zijn in een slim contract.

Het Metingen contract definieert de lijst met geautoriseerde meetinstrumenten. Ambrosus-gecertificeerde toestellen kunnen toegevoegd worden aan de lijst door middel van het Ambrosus platform. In toekomstige implementaties van het Ambrosus netwerk zijn we van plan om een open markt van sensor producenten te introduceren, elk met een apart reputatie systeem.

Wanneer een geautoriseerd toestel een bericht verstuurt naar het Ambrosus netwerk zal de publieke sleutel vergeleken worden met de Authenticatie lijst voor verificatie. Eenmaal geverifieerd zal het bericht aanvaard worden en opgeslagen worden in de blockchain.

Indien een niet-geautoriseerd toestel een meting stuurt zal de handtekening mislukken en meting genegeerd worden.

Onderstaande diagram demonstreert een data overdracht van een meettoestel naar het toestel van de klant dat geautoriseerd is op het Ambrosus netwerk.

2.2.2 Capaciteit

Een typische lezing slechts minder dan 100 bytes en het systeem is ontworpen om potentieel duizenden metingen per batch te ontvangen. Een batch kan data bevatten van meerdere toestellen. In de lange termijn is het mogelijk dat het Ambrosus netwerk een dagelijks volume zal bereiken met terabytes aan dagelijkse data.

Om deze netwerkcapaciteit te bereiken heeft Ambrosus een op maat gemaakte blockchain ontwikkeld, geĆÆntegreerd in de Ethereum blockchain en een gedistribueerd opslagsysteem.

In ons eerste design van Ambrosus kwamen we tot de conclusie dat exclusief afhankelijk zijn van de Ethereum blockchain voor data opslag een zekere limiet met zich meebracht en mogelijk de capaciteit van Ambrosus niet aan kan. De dubbele architectuur die Ambrosus heeft gecreƫerd biedt een schaalbare oplossing om dit probleem aan te pakken en heeft nog steeds het gedecentraliseerde, oncensureerbare en transparante karakter behouden.

Nieuwe meting data wordt opgeslagen als blaadjes in een Merkle tree. Deze tree nodes van de metingen worden dan vastgelegd in IPFS nodes. Een Merkle tree is een structuur die elke partij toelaat om de validiteit van data in een branch of leaf te verifiƫren met behulp van de root hash eigen aan die tree. In het Ambrosus netwerk laat dit iedereen op het netwerk toe om snel een meting te verifiƫren in de databank. De root van de Merkle tree wordt permanent opgeslagen in het Metingen contract van het Ambrosus netwerk. Elke nieuwe meting die toegevoegd wordt aan het Metingen contract creƫert een nieuwe versie van de Merkle tree met een nieuwe root, die op zijn beurt opgeslagen kan worden in het Metingen contract.

Om een schaalbare systeemstructuur aan te houden koos Ambrosus ervoor om niet de nieuwe root op te slaan bij elke wijziging van de tree (vb. nieuwe meting). Dit zou namelijk betekenen dat er op de blockchain geschreven moet worden telkens wanneer er data binnenkomt. In de plaats daarvan wordt de root van de tree periodiek geĆ¼pdatet in the slimme contract. (vb. elke 100 metingen)

Door de Merkle tree root op te slaan in de blockchain wordt er verzekerd dat de data niet aangepast kan worden eenmaal deze vastgelegd is in een contract. Ambrosus houdt daarnaast een volledige historiek bij van alle Merkle roots om er zeker van te zijn dat er geen data kan verdwijnen of aangepast worden tussen Merkle root updates in.

2.3 Smart contract vereisten

Het tweede component van het Ambrosus protocol is het Eisen contract. Dit gedeelte van het protocol wordt gebruikt om de kwaliteit variabelen vast te leggen die direct vergeleken worden met product metingen uit het Metingen contract. Het is belangrijk dat gebruikers een set goed gedefinieerde, ontworpen en geteste Eisen contracten aanmaken. De eisen opgesteld door de gebruikers zullen kritiek zijn voor het correct verloop van applicaties die producten beheren in het ecosysteem.

In de simpelste expressie legt het Eisen contract de eisen vast voor een bepaalde participant op het Ambrosus netwerk.

Bijvoorbeeld, een partij geeft distributie eisen aan om ervoor te zorgen dat voeding of pharmaceutische producten nog steeds veilig zijn voor consumptie bij levering.

Het concept van consumptie is echter relatief en hangt af van het doel van het product.

Een product kan bijvoorbeeld onderhevig zijn aan volgende eisen:

ā†’ Menselijke consumptie

ā†’ Consumptie door babies

ā†’ Consumptie door dieren
ā†’ Consumptie door mensen met allergieĆ«n
ā†’ Consumptie door patiĆ«nten met bepaalde condities

ā†’ Directe consumptie of toekomstige consumptie
ā†’ Verdere vervaardiging van product (of types)

Voor voedingswaren kan Ambrosus een stap verder gaan en verschillende kwaliteitsniveauā€™s definiĆ«ren voor een specifiek product. (vb. Lage / Middelmatige / Hoge / Premium kwaliteit)

Bekeken vanuit een technisch standpunt zijn eisen een lijst verklaringen gebaseerd op de uitlezingen van meettoestellen. We kunnen een lijst meet regioā€™s instellen die acceptabel zijn voor bijvoorbeeld een bedrijf in de voedingssector. Het volgende is een illustratief voorbeeld van een lijst Eisen voor een zending melk met vooropgestelde regioā€™s:

ā†’ Temperatuur [4Ā°C tot 7Ā°C]

ā†’ Vet [3.18% tot 3.22%],

ā†’ Lactose [2% tot 4%].

Op een gelijkaardige manier kan een bedrijf in de pharmaceutische industrie volgende waarden definiƫren in het Eisen contract voor bijvoorbeeld opslag van bevroren vaccinaties:

ā†’ Temperatuur [-25Ā°C tot -10Ā°C]

ā†’ Vochtigheid [2 tot 3%],

ā†’ Geen direct zonlicht of fluorescerend licht

2.4 Amber token

Een ERC-20 token genaamd Amber ondersteund het Ambrosus netwerk. Amber is de eerste data-gebonden token op het netwerk. Terwijl producten de transportstroom en de verschillende stadia van het productieproces doorlopen kan het Amber balans van een batch gesplitst en samengevoegd worden in meerdere Meet contracten. Deze contracten geven de grafische historie weer van een specifiek product. De Amber tokens en de metingen worden verzonden naar het netwerk en vastgelegd in het Meet contract tot een batch de volledige transportcyclus doorlopen heeft.

Amber tokens blijven verbonden aan een product tot een vooropgestelde datum bereikt is of tot het contract beƫindigd wordt door een gebeurtenis. Deze gebeurtenissen kunnen vooraf gedefinieerd worden bij aankoop, bij levering of op elk ander moment tijdens de transportstroom.

De consument kan tokens claimen aan het einde van de cyclus. Op deze manier worden tokens gerecycled en terug in het ecosysteem gebracht. De waarde van de tokens stijgt aangezien het recyclen van tokens klanten aanmoedigt om producten aan te kopen die getransporteerd werden met behulp van het Ambrosus systeem. Bij dit systeem hebben ook de producten baat, zij ontvangen op deze manier namelijk gratis promotie voor hun product.

2.5 Netwerkkosten optimaliseren

Om adoptie van het Ambrosus netwerk te bevorderen is het belangrijk om de netwerkkosten te beperken. Elke bevoorradingsketen gebruikt unieke transacties en contracten op het Ethereum netwerk om data te verwerken gedurende de transportstroom. Transacties uitvoeren op het Ethereum netwerk is echter relatief duur en onze eigen blockchain implementatie lost dit probleem op.

In plaats van het Ethereum netwerk te gebruiken wordt er voor de transacties gebruik gemaakt van het netwerk van Ambrosus, de Ambrosus blockchain (een private versie van de Ethereum blockchain). Let wel, de term ā€˜privaatā€™ in deze context kan de verkeerde indruk geven: het netwerk is publiek toegankelijk en kan door iedereen bekeken worden. De term wordt gebruikt om de Ambrosus blockchain te onderscheiden van het Ethereum hoofdnetwerk. Alle slimme contracten gelinkt aan het Ambrosus protocol zullen draaien op de Ambrosus blockchain, wat periodiek gekopieerd zal worden naar het Ethereum hoofdnetwerk voor verdere validering.

De Amber token crowdsale wordt in de eerste plaats uitgevoerd op de Ethereum blockchain. Eenmaal de constructie van het Ambrosus netwerk voltooid is zullen de Amber tokens overgezet worden naar deze chain.

2.6 Architectuur

2.6.1 Gelaagde architectuur

Op het laagste niveau is Ambrosus een verzameling Ethereum smart contracts (inclusief maar niet uitzonderlijk het Metingen en Eisen contract geĆÆntroduceerd in de vorige hoofdstukken). Deze zijn de core business van Ambrosus en maken het mogelijk om data op te slaan.

Boven deze contractlaag bevindt zich de JavaScript library. Dit niveau maakt interactie met het platform mogelijk voor ontwikkelaars. Het zorgt voor abstractie van de details gerelateerd aan specifieke implementatie keuzes (bijvoorbeeld de keuze van het Ethereum netwerk en IPFS als gedistribueerde opslagmethode.) Deze laag dient ook voor het uitvoeren van software die niet gedistribueerd hoeft te zijn of die simpelweg te duur is om in een smart contract te gieten. Offline verificatie van metingen bijvoorbeeld. On-chain en off-chain handelingen worden gecombineerd tot een eenvoudig en consistente interface.

De laatste laag van Ambrosus bestaat uit een React component library. Het voorziet UI componenten om applicaties te bouwen op het Ambrosus netwerk. Deze laag kan bezocht worden door elke webbrowser en verbindt moeiteloos met de JavaScript laag.

2.6.2 Data architectuur

Ambrosus maakt gebruik van een data architectuur voor het opslaan van data bestaande uit drie lagen:

1) De eerste laag is een library die gebruikt wordt om grote hoeveelheden kleine data op te slaan op de blockchain en het gedistribueerd bestandssysteem. Deze laag kan collecties individuele data opslaan op een transparante, persistente en oncensureerbare manier. Kernconcept: ondertekende data en Merkle trees.

2) De tweede laag is toegewijd aan bevoorradingsketens. Het dienst voor diensten zoals de Meet contracten of Eisen contracten.

3) De derde laag is Ambrosus.js, een protocol toegewijd aan transport van voeding en pharmaceutische bevoorradingsketens waarbij gebruik wordt gemaakt van specifieke soorten metingen en eisen.

Een technische samenvatting van het architectuur protocol samen met de hoofd afhankelijkheden van het systeem vind je hieronder. Een voorbeeld applicatie wordt gegeven om te demonstreren hoe het systeem werkt met Ambrosus.

Afhankelijk van de noden van een project kunnen ontwikkelaars sommige of alle opties gebruiken van de Javascript en React library. Dit is ook van toepassing bij de Meet- en Eisen contracten.

3. Data voor de bevoorradingsketen

In het vorige hoofdstuk legden we de focus op de softwarecomponenten van Ambrosus. Dit hoofdstuk beschrijft hoe data ontstaat op het toestel en zijn weg vindt naar de Ambrosus software.

3.1 Label, traceer en sensorsystemen

Een hoofd attribuut van het Ambrosus netwerk is de uitgebreide support voor IoT hardware en sensoren. Dit biedt de mogelijkheid om fysieke producten te monitoren en data te verzenden naar het netwerk. Deze compatibiliteit laat goederen toe om gevolgd te worden doorheen de transportstroom en garandeert volledige integriteit van de metingen. Het Ambrosus netwerk verzamelt hoofdzakelijk data uit tags, tracers en sensoren.

Een tag is een element op het product zelf, meestal aan de bovenzijde van de verpakking. Een tag geeft informatie weer over het product en zijn identiteit. 1D/2D barcodes en passieve elektronische RFID stickers zijn voorbeelden van veelgebruikte tagsystemen. Een tracer is een natuurlijke, samengestelde eigenschap van een product of een toegevoegd component in een product. Een sensor wordt toegevoegd om deze tracers te detecteren en erop te reageren. Sensoren geven karakter aan het product zijn fysieke en chemische milieueigenschappen. Een tracer blijft stabiel doorheen de transportstroom in tegenstelling tot het gebruik van een aparte sensor ontworpen voor elk type zending op de bevoorradingsketen, wat gevolgen heeft voor de initiĆ«le kosten en extra kennis vereist over de producteigenschappen. Tracers zijn de ideale oplossing om producten te volgen in de transportstroom. Eenmaal deze geĆÆmplementeerd zijn in de bevoorradingsketen nemen sensoren kwaliteits-, veiligheids- en logistieke condities waar.

3.2 Detectiesystemen

Specifieke detectiesystemen zijn geselecteerd en ingezet door Ambrosus bij verschillende stadia in de transportstroom om de meest effectieve en kostenefficiƫnte oplossing te bieden. Een product zijn compositie, fysio-chemische structuur en kwaliteitsattributen kunnen verschillen doorheen het productieproces en moeten continu opnieuw beoordeeld worden om steeds te voldoen aan de standaard binnen de industrie.

Er zijn meerdere types sensoren dat kan gebruikt worden om de fysieke staat van een product te vergaren. Analytische systemen zijn gebaseerd op fysieke analysemethoden waaronder: optisch, elektrisch, akoestisch en nucleaire technieken. Biosensoren en chemische sensoren zijn analytische systemen die gebruikt kunnen worden om pH waarden te meten, allergenen waar te nemen of om andere fysieke eigenschappen van een product te monitoren. Indien toepasselijk kunnen andere methoden zoals immunologische en enzymatische technieken toegepast worden, daarnaast kan het DNA van het product getest worden en eiwitten gecontroleerd worden. Milieu attributen zoals temperatuur, licht, blootstelling, vochtigheid, beweging en zuurstofgehalte worden ook gemeten.

Hardware toestellen voorzien een platform om het invoeren van data in het systeem te automatiseren en creƫren een vertrouwde data input.

3.3 Gegevensoverdracht

Wanneer informatie overgedragen wordt van een toestel naar het Ambrosus wordt deze data gekoppeld aan een Amber token en verstuurd naar het netwerk. Veelvoorkomende informatie die verstuurd kan worden in een transmissie:

  1. Tag IDs, locatie en tijd, tracer, sensoren en gateway IDs;
  2. Digitale certificaten en transactie IDs;
  3. Product kwaliteit en veiligheidsattributen;
  4. Transportatie, verwerkings- en opslagcondities zoals waargenomen door de sensors;
  5. Functionaliteit van het product
  6. Integriteit van detectiesystemen

Een Amber token volgt een product of batch doorheen de transportstroom en dient daarbij als een digitaal certificaat dat overgemaakte informatie transparant is. Informatie over de staat van het product kan opgevraagd worden in elk stadia van de transportstroom.

Onderstaande diagram toont hoe data reist doorheen het Ambrosus netwerk.

De data afkomstig van de detectiesystemen wordt versleuteld op de sensor door middel van cryptografische technologie. De versleutelde data wordt dan verstuurd naar de edge gateway via een reeks communicatie interfaces zoals BLE, NFC of RFID. Keuze van communicatie interface is in directe correlatie met de specifieke limieten van een implementatiemethode (bandbreedte, kosten of afstand).

De ontvangen data wordt gedecodeerd door de edge gateway welke (zonder veel hulpbronnen nodig te hebben) gecontroleerd wordt volgens enkele basis regels en informatie doorstuurt die overeenstemt met hetgeen wat het netwerk aanvraagt. Deze edge gateway is een apparaat bestaande uit een microcontroller met de mogelijkheid informatie te verzamelen, controleren en selecteren vanuit meerdere sensoren. Door een basisanalyse uit te voeren wordt enkel de belangrijke informatie doorgestuurd, dit naar de volgende edge gateway of rechtstreeks naar de interne gateway. In vele gevallen zal deze edge gateway aangedreven worden door batterijen en zal deze weken of maanden mobiel inzetbaar zijn.

De eerste informatie wordt verwerkt en gedistribueerd door edge gateways of zelfs door sensoren met deze functie rechtstreeks ingebouwd. Deze architectuur kan makkelijk overgenomen en aangepast worden door ontwikkelaars, aanpasbaar aan de specificaties van elk product, transportstroom of applicatie.

4. Team & Partners

Core: Angel Versetti (CEO), Dr Stefan Meyer (CTO), Marek Kirejczyk (Hoofd Blockchain ontwikkelaar), Matthew Roberts (Hoofd Blockchain ontwikkelaar); Prof Jean-Paul Sandoz (Hoofdingenieur); Prof. Esther Amstad (Hoofd wetenschapper); Katerina Ianishevska (Communicatiemanager); Konrad Szalwinski (Hoofd front-end ontwikkeling).

Adviseurs: Dr. Gavin Wood (Technisch adviseur, Kern Architectuur); Dr. Jutta Steiner (Technisch Adviseur, Bevoorradingsketen); Dr. Vlad Trifa (Technisch adviseur, Hardware); Prof. Malcolm Povey (Wetenschappelijk adviseur, Voeding); Dr. Fabiola Dionisi (Wetenschappelijk Adviseur, Kwaliteitscontrole); Prof. Sandro Carrara (Wetenschappelijk adviseur, Biosensoren); Jehan Chu (Strategisch Adviseur), David Drake (Strategisch Adviseur), Jaron Lukasiewicz (Strategisch Adviseur); Dhanesh Kothari (Mentor), Tom Lyons (Communicatie Adviseur); David Wachsman (Public Relations Adviseur).

Partners: EPFL Technologisch park, Zwitsers Federaal instituut van Technologie; Afdeling economische promoties, Overheid Vaud, Zwitserland; Verenigde Naties 10-jarig programma framework, Voedingsketen programmaā€™s; EIT Voeding, Europees instituut van Technologie; LDJ Capital; Kenetic Capital; Parity Technologies; Bitcoin Suisse; Crypto Valley Associatie; MassChallenge; Microsoft BizSpark; MME; WachsmanPR; Trek Therapeutici; Monaco Growth

Forums; Lyons Communicatie.[c]

5. Bijlage

Case onderzoeken

  1. Initiƫle marktonderzoeken
  1. Ambrosus is reeds actief in samenwerking met industriĆ«le partners om de mogelijkheden van het protocol te bestuderen. Onderstaande lijst bevat marktstudies die momenteel onze aandacht hebben. Gedetailleerde documentatie over onze studies en de resultaten van eventuele testprojecten worden regelmatig gepubliceerd op https://ambrosus.com/#tech-docsWe testen momenteel volgende industriĆ«le applicaties uit met onze partners:ā†’ Traceerbaarheid van diverse rauwe materialen
    ā†’ Merkbescherming voor premium producten
    ā†’ Het realiseren van een real-time wettelijk nalevingsmodel inclusief audits
    ā†’ Het monitoren van leveringscondities van bevroren goederen
    ā†’ Het vastleggen van productieprocedures voor audit traceerbaarheid
    ā†’ Veilige data -transmissie en -management voor klinische tests
    ā†’ Kwaliteitscontrole app voor premium producten afkomstig uit China
  1. Voedingsindustrie: wettelijke naleving met geautomatiseerde audit
  1. De voedingsindustrie wordt geplaagd door schandalen, met als voorbeeld het laatste eieren schandaal in Europa. Consumenten waren het slachtoffer van fraudulente praktijken waarbij verse eieren sporen van pesticiden bevatten.
    Verkeerde omgang of fraudulente processen worden bijna altijd ontdekt maar tegen de tijd dat ze onder aandacht zijn gebracht is de schade al aangericht. Consumenten hebben het product al aangekocht en geconsumeerd. Het product leidt tot gezondheidsproblemen, verlies van vertrouwen, terugroepacties en andere problemen. Al deze problemen komen voort uit het ontbreken van externe audits. Bedrijven worden te weinig op de proef gesteld door een audit, het proces zelf neemt veel tijd in beslag en is bovendien niet efficiƫnt.

    Blockchain technologie heeft het potentieel om deze processen te transformeren en de data die voortvloeit uit deze processen direct beschikbaar, transparant en veilig te maken. Deze oncensureerbare aard, de directe beschikbaarheid van data en transparantie van de informatie binnen de Ambrosus blockchain betekent dat alle benodigde informatie opgenomen kan worden in het Ambrosus netwerk en beschikbaar gesteld kan worden in real-time. In zoā€™n wereld zijn aandeelhouders niet langer simpele ontvangers van rapporten maar maken zij rechtstreeks deel uit van dit real-time proces.

    Door blockchain technologie toe te passen in de bevoorradingsketens ontwricht Ambrosus de huidige manier van audits in de voedingssector. EĆ©n van de prominente eigenschappen van blockchain vanuit een wettelijke nalevingscontext is zijn oncensureerbare aard: vanaf de data vastgelegd is op de blockchain kan het niet aangepast of verwijderd worden. Deze eigenschap maakt de blockchain technologie ideaal voor geautomatiseerde en transparante operaties die bedrijven zullen toelaten om aan wettelijke normen te voldoen op een manier die hun kosten zal besparen.

    In de praktijk zullen digitale slimme tracers op een product in verbinding worden gebracht met het Ambrosus netwerk. Terwijl het product de verschillende stadia in de transportstroom doorloopt worden Amber tokens verzonden die gegevens zullen vastleggen op de blockchain. Deze gegevens vormen de basis bij een audit door de wetgevende macht en zal de overheid de mogelijkheid geven om deze wettelijke naleving te controleren in real-time.

    Deze informatie heeft ook waarde op zakelijk vlak. Door zijn real-time aspect kan Ambrosus de automatisatie in de transportindustrie verhogen. Dit heeft een impact op het huidige management van de transportindustrie door gebruik te maken van deze geautomatiseerde processen om het werk van handelaars en overheden te vergemakkelijken en tegelijkertijd kosten te besparen.


    De Ambrosus oplossing biedt wetgevers directe toegang tot de transportstroom zodat zij continu producten kunnen monitoren en verzekerd kunnen zijn dat de wettelijke richtlijnen gerespecteerd worden. Door vertrouwde, up-to-date informatie opgeslagen op de blockchain te gebruiken kunnen zowel handelaars als overheden het vertrouwen van de consument in het systeem herstellen.

    1. Gezondheidsindustrie: data en informatie management
  1. De gezondheidsindustrie probeert al enige tijd om patiƫnten aan te moedigen een actieve rol aan te nemen als het gaat om zelf toe te dienen medicatie (9). Deze medicatie wordt doorgaans verkregen in het ziekenhuis of aangekocht bij de apotheek, gepersonaliseerde voorschriften afleveren bij de patiƫnt zelf zou echter de broodnodige capaciteit van het systeem vergroten en is dus een belangrijke uitdaging voor de pharmaceutische industrie.

    Migreren van een systeem waarbij zorg verleend wordt door een klein scala ziekenhuizen, klinieken en operatiekwartieren naar Ć©Ć©n waarbij zorg verleend wordt door een netwerk van verpleegkundigen en vrijwilligers heeft enorme complicaties. Pharma bedrijven zullen hun producten moeten transporteren naar veel meer locaties, waaronder bij de patiĆ«nt thuis. Indien deze sector dit doel wil bereiken zal het behandelingen snel en met beperkte hulpbronnen moeten kunnen afleveren, zeker voor de nieuwe markten. Dit kan door een beter risicomanagement te hanteren en door tegelijkertijd aan de wettelijke eisen te voldoen. De pharmaceutische industrie zal de meest efficiĆ«nte ā€˜last-mileā€™ distributietechniek moeten toepassen om medicatie zo economisch mogelijk af te leveren.
    De directe uitdaging voor de gezondheidsindustrie is om het business model om te vormen in ƩƩn waarbij de consument centraal staat en waarbij het transport gedreven wordt door directe vraag. Om te voorkomen dat deze bevoorradingsketen tƩ complex en gefragmenteerd wordt is naadloos en bidirectioneel beheer van informatie over patiƫnten en de medicijnen die zij nodig hebben noodzakelijk. Informatie over de patiƫnten en hun noden is even belangrijk als de producten zelf.Ambrosus is ontworpen voor lange en complexe bevoorradingsketens. Voor de gezondheidsindustrie kan het Ambrosus protocol verbinding maken met digitale, slimme tracers van medische producten waarbij Amber tokens de link leggen tussen het product en de gegenereerde sensordata. Terwijl het product het transportproces doorloopt en verschillende stadia en sensoren passeert volgt de Amber token alles op de voet. Dit creƫert een hoog niveau van traceerbaarheid en garandeert de naleving van de wet op vlak van ingrediƫnten en componenten in de medicatie en houdt terzelfdertijd de blootstelling van het product in de gaten. Indien nodig kan dit proces zelfs aangepast worden aan de noden van de klant, dit door het opnemen van parameters in een smart contract draaiende op het Ambrosus protocol.

    Het Ambrosus protocol werkt als een backbone voor informatieplatformen die gebruikt worden door logistieke systemen om informatie op te nemen en uit te wisselen met handelaars de wereld rond. Om data snel te analyseren en direct te handelen indien er veranderingen zijn in vraag en aanbod. Het protocol wordt ondersteund door Ambrosus tracers en sensorsystemen die geavanceerde traceer methodes garanderen en logistieke systemen toelaten om producten te monitoren van begin (fabriek) tot einde (eind consument). Elke vorm van menselijke fout wordt uitgesloten.

    Amber tokens zijn gebonden aan data van een specifiek product, van componenten van een medicijn tot het logistieke aspect en zelfs tot de patiƫnt zelf.
    Deze informatie is direct verbonden aan het fysieke product. De patiƫnt kan dus de Amber verbonden aan het medicijnen gebruiken om alle informatie te vergaren die zij nodig hebben alvorens het medicijn te gebruiken.

    Ambrosus biedt deze functionaliteit via een simpel en intuĆÆtief user interface. Amber kan dus dienen als een digitaal certificaat waarbij wettelijke naleving gegarandeerd is tijdens het productie en transportproces. Manipulatie wordt vermeden en fouten in het proces zijn uitgesloten met als direct gevolg dat de gezondheid van de patiĆ«nt beschermt wordt.

    Kort samengevat, Ambrosus biedt een geĆÆntegreerde oplossing voor bevoorradingsketens en biedt een oplossing voor de vele uitdagingen binnen de transportsector. Zowel de uitdagingen van vandaag als die van morgen.

Huidige staat en toekomstige updates
Op het moment van schrijven hebben we een werkend prototype van een protocol geĆÆmplementeerd samen met enkele voorbeeld applicaties die gebruik maken van dit protocol.

  1. Prototype
    Onderstaande screenshot is afkomstig uit een applicatie die gebruik maakt van het protocol. Deze applicatie voorziet een gedistribueerde marktplaats voor voeding waarbij beide partijen een akkoord kunnen sluiten over de kwaliteit van het geleverde product. Kwaliteit wordt gemeten en opgeslagen in de gedistribueerde databank. Een escrow laat een transactie toe op basis van sensor metingen en maakt het mogelijk om contracten inclusief kwaliteitscontrole te realiseren.Demo: https://ambrosus-demo.com
  2. Protocol
    De huidige staat van het Ambrosus protocol is beschikbaar op onze Github Pagina (https://github.com/ambrosus).

Referenties

  1. https://www.mckinsey.com/business-functions/operations/our-insights/the-challenges-ahead-for-supply-chains-mckinsey-global-survey-results
  2. De top tien problemen in de bevoorradingsketen van de gezondheidsindustrie: Perspectief vanuit het veld, N. Privett, D. Gonsalvez, Operationeel onderzoek in de gezondheidszorg 3 (2014) 226ā€“230
  3. Traceerbaarheid in agricultuur en bevoorradingsketens: een review van de basisconcepten, technologische implicaties en toekomstige vooruitzichten.
    Artikel in Europees Journaal van Operationeel onderzoek Januari 2003.
  4. Omgevingsvriendelijke sensoren voor kwaliteitsbehoud, Analist,141,1587-1610, 2016; Xiaobo, Xiawei, Povey
  5. Formaliseren en verzekeren van relaties op publieke netwerken, door Nick Szabo
    http://firstmonday.org/ojs/index.php/fm/article/view/548/469-publisher=First
  6. https://blog.ethereum.org/2014/05/06/daos-dacs-das-and-morean-incomplete-terminology-guide/
  7. Electronic Product Code Information Services (EPCIS) : https://en.wikipedia.org/wiki/EPCIS
  8. http://www.bfr.bund.de/cm/349/health-assessment-of-individual-measurements-of-fipronil-levels-detected-in-foods-of-animal-origin-in-belgium.pdf
  9. PwC, Pharma 2020: Supplying the future https://www.pwc.com/gx/en/industries/pharmaceuticals-life-sciences/publications/pharma-2020/pharma-2020-supplying-the-future.html