基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠信平臺架構(gòu)設(shè)計

一、研究背景和現(xiàn)狀

近年來，隨著我國向創(chuàng)新型國家轉(zhuǎn)型，中國的科技領(lǐng)域迎來前所未有的發(fā)展機遇，科技成果不斷涌現(xiàn)。但與此伴生的科研誠信問題也呈大規(guī)模爆發(fā)趨勢。從韓春雨的基因編輯實驗數(shù)據(jù)無法復(fù)現(xiàn)，到2017年《腫瘤生物學(xué)》對被認(rèn)定為“同行評議造假”的107篇中國論文集中撤稿事件，學(xué)術(shù)不端帶來的科研誠信危機正在不斷損害科研的創(chuàng)新力，也對我國學(xué)術(shù)界的國際聲譽、科研人員的國際形象以及科研生態(tài)環(huán)境造成了不可逆轉(zhuǎn)的傷害。同時，隨著我國社會信用體系建設(shè)逐步完善和全面推廣，科研誠信體系建設(shè)作為我國社會信用體系建設(shè)中的重要一環(huán)尚在起步發(fā)展階段，亟需完善。

目前，我國科研誠信體系的建設(shè)主要依賴于制度建設(shè)。許多專業(yè)學(xué)者也從制度建設(shè)的角度進行了研究，李真真，黃小茹分析了中國科研誠信面臨的突出問題并提出改革科研評價體制與激勵機制是我國科研誠信建設(shè)的治本之策[1]。劉蘭劍，楊靜分析了科研誠信的歷史、表現(xiàn)、成因，提出了寬容處理科研誠信問題、加強科研誠信教育、培育同行評議文化、建立有制約的同行評議制度以及破除“四唯”制定隨機抽取代表作制度等治理對策[2]。楊東占認(rèn)為中國要實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，必須加快建設(shè)科研誠信與信用體系，建立健全科研誠信制度體系[3]。

進入二十一世紀(jì)，伴隨著區(qū)塊鏈如火如荼的發(fā)展，區(qū)塊鏈技術(shù)業(yè)已被確定為國家戰(zhàn)略技術(shù)。2016年，區(qū)塊鏈技術(shù)作為戰(zhàn)略性前沿技術(shù)被寫入《“十三五”國家信息化規(guī)劃》。2019年10月，中央政治局對區(qū)塊鏈技術(shù)進行了討論學(xué)習(xí)。區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、不可篡改性、公開透明性以及可追溯機制等特性在金融、社會生活、政府管理等方面有廣闊的應(yīng)用前景，也為治理科研失信、建設(shè)科研誠信平臺提供了一種新的技術(shù)思路。在標(biāo)準(zhǔn)化上，周莉等對科研信用標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)進行了研究，提出了科研信用標(biāo)準(zhǔn)體系總體框架[4]。在具體應(yīng)用上，許潔，王嘉昀從研究過程、數(shù)據(jù)自治、同行評審等方面提出了區(qū)塊鏈技術(shù)在學(xué)術(shù)出版信任建設(shè)中的具體應(yīng)用和實施策略[5]。

本文借鑒區(qū)塊鏈技術(shù)在金融、供應(yīng)鏈等領(lǐng)域的應(yīng)用，構(gòu)建了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠信平臺架構(gòu)。探索通過建立科研誠信平臺，規(guī)范科研人員和科研單位等科研主體的科研行為，營造公正、公平的科研誠信環(huán)境，不斷推動完善我國科研誠信體系建設(shè)。

二、當(dāng)前科研誠信體系建設(shè)存在的問題

（一）依賴制度體系約束科研失信行為的效能有限

目前，圍繞科研誠信體系建設(shè)國家出臺了一系列制度文件。2018年，中辦、國辦聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于進一步加強科研誠信建設(shè)的若干意見》，提出八條指導(dǎo)意見。2019年科技部聯(lián)合20個國家機構(gòu)共同印發(fā)《科研誠信案件調(diào)查處理規(guī)則（試行）》，其中制定了對七類科研失信行為的處理辦法。2020年7月，科技部再次出臺《科學(xué)技術(shù)活動違規(guī)行為處理暫行規(guī)定》（以下簡稱《暫行規(guī)定》），其中明確了科學(xué)技術(shù)活動中的涉及的五類主體以及覆蓋五類主體的64種違規(guī)行為，并提出10項處理措施，進一步劃清了科研活動規(guī)則的“邊界”。雖然關(guān)于科研誠信的相關(guān)制度層層加碼，但從實際效果來看，依賴制度體系約束科研失信行為的效能有限，科研誠信事件依然層出不窮，甚至呈上升趨勢。

（二）各部門數(shù)據(jù)沉積形成數(shù)據(jù)孤島

按照傳統(tǒng)，科學(xué)可以分為三大領(lǐng)域，包含自然科學(xué)、社會科學(xué)和思維科學(xué)。在行政管理上，通常由科技部自然科學(xué)領(lǐng)域；中國社科院負(fù)責(zé)哲學(xué)社會科學(xué)領(lǐng)域。還有一些科技計劃由科技計劃管理部門統(tǒng)籌管理。對于高等院校等科研單位，研究領(lǐng)域可能既涉及自然科學(xué)領(lǐng)域也覆蓋哲學(xué)社會科學(xué)領(lǐng)域，包括參與到科技計劃等相關(guān)項目。由此，科研人員、科研單位的信息和數(shù)據(jù)通常分散在多個政府部門、科技類社會團體和第三方科學(xué)技術(shù)機構(gòu)中。各個單位和部門之間又由于獨立的管理體系和保密制度，并未建立共享聯(lián)動機制，導(dǎo)致很多科研基礎(chǔ)信息和科研誠信相關(guān)信息分散沉積在各個部門最終形成數(shù)據(jù)孤島。

（三）數(shù)據(jù)維度單一不夠全面

目前，只有當(dāng)科研人員發(fā)生嚴(yán)重違背科研誠信要求的行為時，才會被記入由科技部主導(dǎo)的科研誠信嚴(yán)重失信行為數(shù)據(jù)庫。如果要準(zhǔn)確、全面的反映科研人員和科研單位的科研誠信情況，顯然只包含嚴(yán)重失信行為數(shù)據(jù)的科研誠信嚴(yán)重失信行為數(shù)據(jù)庫維度過于單一，也難以針對科研人員、科研單位開展聯(lián)合獎懲工作時提供支撐。因此，在歸集科研人員、科研單位的信用信息還應(yīng)考慮其基本信息、獎勵信息、一般失信行為，以及與失信行為相關(guān)的科研項目信息。

（四）數(shù)據(jù)安全缺乏保障

在科研領(lǐng)域中，許多科研項目由于保密，導(dǎo)致各信源單位在共享數(shù)據(jù)時擔(dān)心數(shù)據(jù)泄露或被篡改，小至影響科研成果被剽竊，大至影響國家安全。傳統(tǒng)征信系統(tǒng)中主要依靠權(quán)限控制和數(shù)據(jù)庫審計，保證數(shù)據(jù)在存儲、使用過程中的安全，不足以保證數(shù)據(jù)的絕對安全。

三、“區(qū)塊鏈技術(shù)”應(yīng)用于科研誠信體系建設(shè)的技術(shù)優(yōu)勢

通俗的講，區(qū)塊鏈技術(shù)是P2P分布式網(wǎng)絡(luò)、密碼算法、共識機制和腳本系統(tǒng)等技術(shù)的組合[6]。區(qū)塊鏈技術(shù)通過分布式網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)批次通信，依靠密碼算法在區(qū)塊上驗證、存儲數(shù)據(jù)，采用共識算法達(dá)成共識生成和更新數(shù)據(jù)，開發(fā)腳本系統(tǒng)實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能。依賴于區(qū)塊鏈技術(shù)的公開透明、不可篡改和可追溯的天然技術(shù)優(yōu)勢，采用區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠信平臺具有以下優(yōu)勢：

（一）數(shù)據(jù)多維覆蓋全面

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠信平臺通過跨鏈交互可積極推動各單位加入，從而加強各個單位之間的科研信用信息共享交換，豐富科研信用信息維度。平臺通過匯聚科研主體的基礎(chǔ)信息、科研守信獎勵信息、科研失信信息以及科研項目的基礎(chǔ)信息等信用信息，也能夠更加準(zhǔn)確、全面的反映科研主體的科研誠信情況。

（二）數(shù)據(jù)不可篡改真實可靠

在區(qū)塊鏈上，所有節(jié)點將存儲相同的數(shù)據(jù)而不依賴于中心化存儲，數(shù)據(jù)一經(jīng)上鏈，不可更改。這樣在很大程度上可以防止數(shù)據(jù)被篡改（需要網(wǎng)絡(luò)內(nèi)51%以上的節(jié)點數(shù)據(jù)同時被篡改），保證數(shù)據(jù)的真實可靠。

（三）數(shù)據(jù)加密保障隱私安全

數(shù)據(jù)在存儲、使用時，通過區(qū)塊鏈的密碼算法可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密脫敏處理，確保不會泄露征信主體的核心信息，從而保證數(shù)據(jù)安全。同時，哈希函數(shù)可以自動生成數(shù)字簽名，進行文件校驗。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸時，首先使用公鑰生成加密文件，只有掌握私鑰方才可以解鎖對應(yīng)的加密文件。

（四）數(shù)據(jù)可追溯便于驗證及提高數(shù)據(jù)質(zhì)量

對于征信平臺，信用信息的數(shù)據(jù)質(zhì)量好壞至關(guān)重要。區(qū)塊鏈技術(shù)的塊鏈結(jié)構(gòu)、時間戳機制和驗證機制，可有效追蹤每條信息的上鏈時間、來源單位和數(shù)據(jù)字段完整度。這將極大的提升數(shù)據(jù)質(zhì)量。同時，科研誠信事關(guān)科研人員和科研單位的科研生涯，必須做到科研信用信息的采集、記錄、評價、應(yīng)用等全流程管理，實現(xiàn)科研信用信息可追查、可追溯。當(dāng)對科研信用信息提出質(zhì)疑時，可進行快速回溯，消除疑慮或糾錯。

四、基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠信征信平臺構(gòu)建

目前，科技部依托科研誠信嚴(yán)重失信行為數(shù)據(jù)庫，建設(shè)了全國統(tǒng)一的科研誠信管理系統(tǒng)，并應(yīng)用在科技計劃項目、基地建設(shè)、人才計劃和科技獎勵、評審專家?guī)斓鹊阮I(lǐng)域。但該體系結(jié)構(gòu)中心化程度高，數(shù)據(jù)整合難度較大，且只征集了嚴(yán)重失信行為方面的數(shù)據(jù)不夠全面。本文從征信的角度出發(fā)，設(shè)計了一種基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠信平臺框架，該平臺通過歸集科研人員、科研單位的科研信用信息提供科研信用評價等產(chǎn)品，旨在實現(xiàn)覆蓋全面、共享聯(lián)動、動態(tài)管理。

（一）科研誠信平臺征信框架

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠信平臺框架（見圖1），主要以從事和開展有關(guān)科學(xué)技術(shù)活動的相關(guān)人員和單位為征信主體，結(jié)合《暫行規(guī)定》，其中明確了科研主體的范圍，主要包含以下幾類：一是受科學(xué)技術(shù)行政部門委托開展相關(guān)科學(xué)技術(shù)活動管理工作的機構(gòu)及其工作人員；二是科學(xué)技術(shù)活動的實施單位，主要包含科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)機構(gòu)、高等學(xué)校、企業(yè)及其他組織等；三是直接從事科學(xué)技術(shù)活動的人員和為科學(xué)技術(shù)活動提供管理、服務(wù)的人員；四是科學(xué)技術(shù)活動咨詢評審專家，主要為科學(xué)技術(shù)活動提供咨詢、評審、評估、評價等意見的專業(yè)人員；五是第三方科學(xué)技術(shù)服務(wù)機構(gòu)及其工作人員，即為科學(xué)技術(shù)活動提供審計、咨詢、績效評估評價、經(jīng)紀(jì)、知識產(chǎn)權(quán)代理、檢驗檢測、出版等服務(wù)的第三方機構(gòu)及其工作人員[7]。

圖1 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠信平臺框架

平臺主要面向政府組織、科研活動實施單位、科技類社會團體以及第三方科學(xué)技術(shù)服務(wù)機構(gòu)歸集科研信用信息。科研單位主要提供科研人員和科研項目的基本信息以及與科研相關(guān)的獎勵、處罰等信用信息。政府組織主要提供科研誠信監(jiān)管類信息?？萍碱惿鐣F體則由科協(xié)、學(xué)會、研究會、協(xié)會共同組成，主要提供科研誠信規(guī)范類信息。第三方科學(xué)技術(shù)服務(wù)機構(gòu)可提供科研項目等審核管理信息。在該平臺內(nèi)，節(jié)點之間可任意進行點對點的信息交互，進行多源交叉認(rèn)證，形成多源、多維的科研信用數(shù)據(jù)集，從而實現(xiàn)信息共享、協(xié)同共治。

（二）技術(shù)架構(gòu)

鑒于科技管理分領(lǐng)域管理的體制特點，科研誠信平臺基于聯(lián)盟鏈構(gòu)建。技術(shù)架構(gòu)設(shè)計共包含五層（如圖2），從下而上依次是數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、合約層和應(yīng)用層。

圖2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠信平臺技術(shù)架構(gòu)

1.數(shù)據(jù)層

科研誠信平臺主要歸集科研領(lǐng)域中與科研誠信相關(guān)的信用信息。數(shù)據(jù)層作為區(qū)塊鏈的最底層技術(shù)，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲。數(shù)據(jù)存儲基于Merkle樹，通過區(qū)塊以鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)，各信源單位作為節(jié)點，通過時間戳機制和數(shù)字簽名完成信源單位數(shù)字身份確認(rèn)和信用信息數(shù)據(jù)驗證。當(dāng)有信用信息產(chǎn)生時，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點完成數(shù)據(jù)交叉驗證后存儲到區(qū)塊鏈上，為合約層和應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)支撐。

2.網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層采用分布式網(wǎng)絡(luò)模式（P2P點對點），不需要中心化服務(wù)器，即可實現(xiàn)各節(jié)點之間的信息交互。網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點既接收信息也生產(chǎn)信息，節(jié)點之間維護一條區(qū)塊鏈保持通信。當(dāng)一個節(jié)點創(chuàng)造出一個新的區(qū)塊后，會在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中廣播告知其它節(jié)點，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中超過51%的節(jié)點對其驗證通過后，新區(qū)塊就會上鏈存儲，存儲在鏈上的數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點公開透明。

3.共識層

在區(qū)塊鏈的技術(shù)架構(gòu)中，共識層主要通過共識算法實現(xiàn)各個節(jié)點在去中心化的系統(tǒng)中對區(qū)塊上的信用數(shù)據(jù)有效性達(dá)成共識。鑒于聯(lián)盟鏈具有多個中心節(jié)點，采用隨機動態(tài)共識機制（SDPOS）[9]，該共識算法隔一段時間便重新投票選舉可信節(jié)點進行區(qū)塊記賬和區(qū)塊驗證，然后全網(wǎng)廣播確認(rèn)后記入?yún)^(qū)塊，從而有效避免可信節(jié)點作弊。區(qū)塊鏈的共識機制可有效促進各個節(jié)點同步數(shù)據(jù)和持續(xù)更新，保證信用信息的時效性。

4.合約層

合約層主要包含腳本代碼、算法機制和智能合約，其中智能合約是整個合約層的核心。合約參與方需共同擬定合約內(nèi)容和合約觸發(fā)機制，腳本代碼輔助編程將其實現(xiàn)，而跨鏈交互則將各支鏈上的信用數(shù)據(jù)匯聚到系統(tǒng)內(nèi)，為智能合約提供數(shù)據(jù)支撐。如科研人員可與科研單位制定科研經(jīng)費報銷合約，當(dāng)滿足相應(yīng)報銷的條件時，即滿足該合約觸發(fā)機制時，可自動將科研經(jīng)費劃至科研人員的個人賬戶。同時，智能合約實現(xiàn)了最大程度上節(jié)約人力和提升效率，更加公平、公正。

5.應(yīng)用層

信用平臺的最終目的，是輸出信用產(chǎn)品。在應(yīng)用層內(nèi)，采用去中心化應(yīng)用（DAPP）和應(yīng)用程序接口提供多種征信產(chǎn)品，例如信用數(shù)據(jù)查詢、信用評分、信用檔案、信用報告等。通過對科研人員進行評分，為科研單位出具信用報告，將信用評分和信用報告應(yīng)用于科技計劃項目、基地建設(shè)、人才計劃和科技獎勵、評審專家?guī)斓鹊纳陥?、組織實施、驗收、監(jiān)督和評估各環(huán)節(jié)，將有效約束科研人員和科研單位珍惜信用，自覺抵制學(xué)術(shù)不端行為，最終形成信用“閉環(huán)”[10]。同時，系統(tǒng)可為企業(yè)開展產(chǎn)學(xué)研合作等第三方應(yīng)用場景提供接入接口。

五、結(jié)語

本文分析了科研誠信體系建設(shè)中存在的問題，提出了構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠信平臺架構(gòu)，該平臺利用區(qū)塊鏈技術(shù)的塊鏈結(jié)構(gòu)、哈希算法和時間戳機制將構(gòu)建科研主體信息的真實性，有效提高科研信用數(shù)據(jù)的質(zhì)量；非對稱算法則可以加強征信主體的身份驗證和信息保護，保護數(shù)據(jù)安全。同時，區(qū)塊鏈技術(shù)便利性和可擴展性能夠有效引導(dǎo)各科研單位積極加入共享數(shù)據(jù)。通過科研誠信平臺，將有效引導(dǎo)科研主體堅守科研誠信，加強科研自律、涵養(yǎng)科學(xué)精神。同時，應(yīng)該注意到區(qū)塊鏈技術(shù)現(xiàn)在還處在初級發(fā)展階段，本文基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建科研誠信平臺為區(qū)塊鏈技術(shù)的一種應(yīng)用探索，以期豐富科研誠信治理手段，建立科研誠信監(jiān)管機制，最終完善我國科研誠信體系建設(shè)。