Блокчейн и машинное обучение для защиты фармацевтических цепей поставок

Годами фармацевтические компании борются за отслеживание продуктов по цепи поставок. Эта пробрешь позволяет контрабандистам вводить на рынок поддельные лекарства.

Для решения проблемы нужна новая система трекинга и трассировки. Исследователи считают, что блокчейн может стать технологической основой такой системы, так как он способен отслеживать легальные препараты и предотвращать обращение подделок.

Проблема поддельных лекарств

ВОЗ определяет поддельные лекарства как «произведенные мошенническим путем, с фальшивой маркировкой, низкого качества, скрывающие источник или идентичность, не соответствующие установленным стандартам». Такие препараты могут содержать некоторые настоящие ингредиенты, но также — токсичные компоненты на стадии производства. Их прием вызывает серьезные проблемы со здоровьем.

Иногда производители подделок используют логотипы репутационных компаний для проникновения на рынок. Проблема глобальная, но не пропорционально бьет по развивающимся странам.

Поддельные лекарства распространяются через высокую сложную сеть, что затрудняет их обнаружение и устранение. Для предотвращения распространения нужна система, трассирующая поставку лекарств на каждом этапе. Блокчейн — последнее инновационное решение, обещающее достичь этой цели.

Как работает блокчейн

Изначально блокчейн создавался как журнал транзакций для Bitcoin. Он предоставляет распределенный реестр для хранения записей данных, расположенных в множестве «блоков». Данные включают время, дату, цену и участников каждой транзакции. При изменении одного блока все элементы обновляются соответственно, обеспечивая актуальную информацию для каждой транзакции.

При применении к фармацевтической цепи поставок блокчейн предлагает электронный реестр, где каждый участник сети может видеть и валидировать информацию.

Архитектура безопасной системы управления цепью поставок лекарств

Для создания безопасной системы управления цепью поставок лекарств (DSCM) предлагается использовать блокчейн на базе Hyperledger Fabric. Это ПО способно мониторить и отслеживать все части процесса поставки лекарств. Оно может конфигурировать множество баз данных мирового состояния для поддержания актуальных значений. В фармации это позволяет точно трассировать лекарства где угодно в мире.

Для борьбы с подделками исследователи предложили систему управления цепью поставок и рекомендаций на базе блокчейна и машинного обучения (DSCMR). Важно различать эти два компонента: в системе управления пользователи могут отслеживать лекарство на каждом шаге, делать заказы, обновлять их и т.д., а рекомендательная система идентифицирует лучшие лекарства для клиентов через модули на основе N-gram и LightGBM.

Функциональность системы управления цепью поставок

Пользователи могут выполнять транзакции: проверку информации о лекарстве, отслеживание и трассировку заказов, обновление записей. Пользователи включают пациентов, врачей, производителей, дистрибьюторов, аптеки и больницы. Данные различных пользователей хранятся в блокчейне.

Каждому пользователю предоставляется веб-приложение для выполнения транзакций, коммуникации с блокчейн-сетью и отслеживания статуса доставки. Для безопасности все пользователи должны получить разрешение на проверку полных деталей лекарств. Они используют клиентское приложение для входа и выполнения операций.

Для отправки предложения транзакции пользователь делает запрос с учетными данными. Если запрос валиден, он отправляется на пир-ноды для ревью и одобрения. Ноды проверяют предложение и одобряют, если оно соответствует критериям смарт-контракта. Они также валидируют результаты транзакций и записывают их в реестр. После завершения реестр обновляет данные для всех. Процедура продемонстрирована на схеме.

Рекомендательная система

Для обучения рекомендательной системы создан публичный датасет отзывов пользователей лекарств для предсказания наиболее эффективных препаратов в отрасли. Данные отзывов включают информацию о побочных эффектах, преимуществах и комментариях клиентов из клиентского приложения.

Рекомендательная система также обучается через N-gram модель, распознавая новые отзывы и обновляя результаты. Это показано на рисунке.

Смарт-контракты

Использование смарт-контрактов ограничивает число участников в транзакции. Смарт-контракт дает сторонам средство обмена информацией, имуществом или деньгами без стороннего агента или брокера. Обычно это строки программного кода, принудительно выполняющие соглашение.

В предложенной сети для написания смарт-контрактов использовались Java и Node.JS. Они хранятся в распределенном реестре блокчейна, защищенном от вмешательства или удаления.

Результаты тестирования DSCMR

В системе управления лекарствами клиентское приложение эффективно взаимодействует с блокчейном. После валидации идентичности пользователя пир-нодами они могут начинать транзакции. Производители могут добавлять, обновлять или удалять детали лекарств в блокчейне. Другие участники — врачи, больницы, аптеки — могут просматривать записи и вносить изменения в информацию о лекарствах по мере необходимости.

REST-сервер композера обеспечивает коммуникацию между клиентским приложением и блокчейном. Запросы на валидацию транзакций проходят через сервер, затем сохраняются в блокчейне.

В рекомендательной системе тестировались четыре состояния: акне, высокое давление, тревожность и алкогольная зависимость. Система через клиентское приложение точно предлагала лучшие лекарства клиентам безопасным и прозрачным способом. Пациенты также могли отслеживать источник лекарства, определяя, настоящее оно или подделка.

Четыре главных преимущества DSCMR

• Рекомендация топовых и лучших лекарств клиентам.
• Прямой доступ пациентов через клиентское приложение, фармацевтических клиентов (врачей) по учетным данным.
• Безопасный и прозрачный опыт для клиентов.
• Пациенты могут проверить весь источник лекарства, отсканировав штрих-код.

Будь то врачи, фармацевты, больницы или производители — все участники цепи смогут отслеживать соответствующее лекарство по цепи поставок. Это предотвращает попадание подделок в цепь и снижает проблему контрафакта.

Даниэль Браунинг — координатор по бизнес-развитию в Do Supply Inc.