區(qū)塊鏈技術(shù)與圖書館的融合發(fā)展略探

趙 秋 利

(河南大學(xué)，河南 開封 475001)

隨著5G的運(yùn)用和推廣，人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、教育、醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛、物流等一系列技術(shù)快速實(shí)現(xiàn)了融合，一個(gè)智能鏈接的時(shí)代即將到來，而與此相關(guān)聯(lián)的則是區(qū)塊鏈的飛速發(fā)展和應(yīng)用。近幾年來，區(qū)塊鏈無孔不入的技術(shù)優(yōu)勢，使得它看似與圖書館無明顯交叉與關(guān)聯(lián)，但卻完全可以在圖書館數(shù)據(jù)安全、資源隱私和信任建構(gòu)等方面發(fā)揮獨(dú)特的作用。

一、區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈?zhǔn)潜忍貛诺牡讓蛹夹g(shù)架構(gòu)，是被科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域普遍認(rèn)同的“繼蒸汽機(jī)、電力和互聯(lián)網(wǎng)之后，人類發(fā)展史上具有顛覆性作用的重大核心技術(shù)”，是工業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型為數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)的動力。如果說互聯(lián)網(wǎng)改變了傳統(tǒng)文本、音像、視頻等信息的傳輸方式，區(qū)塊鏈則通過自身的機(jī)制模型實(shí)現(xiàn)了不依賴于任何中介機(jī)構(gòu)完成價(jià)值傳輸，例如數(shù)字資產(chǎn)的交易和轉(zhuǎn)讓，使交易變得透明、公正[1]。目前對于區(qū)塊鏈的定義尚未有統(tǒng)一的說法，從科技層面來說，區(qū)塊鏈涉及到密碼學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)等諸多科技問題，從應(yīng)用方面來講，區(qū)塊鏈就是一個(gè)分布式賬本和數(shù)據(jù)庫，只是這個(gè)賬本具有去中心化和不可篡改的特性，全鏈共享、公開透明，因此區(qū)塊鏈具有極大的可信任性，而區(qū)塊鏈之所以有那么豐富的應(yīng)用場景源于區(qū)塊鏈能夠解決信息不對稱問題和實(shí)現(xiàn)多個(gè)主體間的信任協(xié)作問題。區(qū)塊鏈本身具有五個(gè)顯著特點(diǎn)：分布式對等結(jié)構(gòu)、去中心化信任的達(dá)成、數(shù)據(jù)公開透明、數(shù)據(jù)不可篡改、實(shí)現(xiàn)價(jià)值轉(zhuǎn)移，之所以在科技領(lǐng)域這么受歡迎，主要在于其交易的信任和安全性，支撐區(qū)塊鏈運(yùn)作的四大核心技術(shù)：分布式賬本、非對稱加密、共識機(jī)制和智能合約共同支持區(qū)塊鏈的運(yùn)作，使其能夠?qū)崿F(xiàn)在諸多領(lǐng)域運(yùn)行發(fā)展

二、區(qū)塊鏈運(yùn)用于圖書館的條件

區(qū)塊鏈價(jià)值設(shè)計(jì)的七大原則是它運(yùn)用于現(xiàn)代高校圖書館無可替代的條件支撐。第一，網(wǎng)絡(luò)信任機(jī)制。區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)信任機(jī)制使得處于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)更可信，從而使契約履行自動實(shí)現(xiàn)，交易效果能夠達(dá)到預(yù)期，實(shí)現(xiàn)交易歷史的完整性和可追溯性；第二，激勵原則。區(qū)塊鏈通過制定適度的經(jīng)濟(jì)激勵機(jī)制使得節(jié)點(diǎn)因自身利益從而與系統(tǒng)整體目標(biāo)相符合，達(dá)到對區(qū)塊鏈歷史的穩(wěn)定共識；第三，非對稱加密。非對稱加密技術(shù)能夠傳送保密信息和進(jìn)行消息認(rèn)證；第四，保護(hù)隱私區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N基于P2P的網(wǎng)絡(luò)，杜絕網(wǎng)絡(luò)篡改，支持匿名交易，基于區(qū)塊鏈的應(yīng)用程序是去中心化的；第五，安全性。區(qū)塊鏈上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)權(quán)利一樣且賬本數(shù)據(jù)一致，無法單獨(dú)篡改任一節(jié)點(diǎn)，極大的保證了鏈上數(shù)據(jù)的安全性；第六，權(quán)利保護(hù)機(jī)制。區(qū)塊鏈的去中心化、去信任性、集體維護(hù)、開源和匿名性等原則保證了各個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)利平等和公開透明，有效保護(hù)用戶權(quán)利；第七，包容性。區(qū)塊鏈技術(shù)致力于推動和倡導(dǎo)包容性，通過讓技術(shù)更加人性化吸引更多的企業(yè)實(shí)體參與區(qū)塊鏈價(jià)值設(shè)計(jì)[2]。面對高校圖書館場域諸多棘手問題，如數(shù)字版權(quán)管理、讀者借閱人臉識別、RFID系統(tǒng)的高效運(yùn)營等，區(qū)塊鏈的這七大原則均能派上用場。

三、區(qū)塊鏈在國內(nèi)外的運(yùn)用現(xiàn)狀梳理與分析

(一)區(qū)塊鏈國內(nèi)發(fā)展概述

區(qū)塊鏈作為一項(xiàng)可以傳輸價(jià)值的協(xié)議，適用于一切與價(jià)值相關(guān)的場域，近幾年，不論是從各個(gè)國家的政策支持還是從區(qū)塊鏈的嘗試運(yùn)用，都是有章可循的。國家政策方面，2016年10月，中國工信部就發(fā)布了《中國區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書》(以下簡稱白皮書)，指出中國將引領(lǐng)全球邁進(jìn)“區(qū)塊鏈可信數(shù)字經(jīng)濟(jì)社會”，2016年12月，國務(wù)院也印發(fā)了《“十三五”國家信息化規(guī)劃》，第一次將區(qū)塊鏈技術(shù)正式寫進(jìn)國家文件。2017年5月，中國區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇公布了《區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù)參考架構(gòu)》，這也是中國首個(gè)由政府指導(dǎo)建立的國內(nèi)區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)。此后，區(qū)塊鏈的標(biāo)準(zhǔn)化形成，為區(qū)塊鏈技術(shù)在國內(nèi)各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用提供規(guī)范和指導(dǎo)，區(qū)塊鏈在國內(nèi)逐步發(fā)展[3]。2018年4月，教育部又頒布《教育信息化2.0行動計(jì)劃》提出建設(shè)學(xué)分銀行，推動各類型教育機(jī)構(gòu)逐步實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一學(xué)分制，加速實(shí)現(xiàn)教育縱向銜接和橫向互通，建立個(gè)人終身電子學(xué)習(xí)檔案。

(二)區(qū)塊鏈國內(nèi)外應(yīng)用案例

2018年4月，網(wǎng)班教育發(fā)布基于區(qū)塊鏈技術(shù)的教育培訓(xùn)聯(lián)盟“EDC教育鏈”，通過區(qū)塊鏈的分布式記賬原則，結(jié)合相關(guān)分發(fā)機(jī)制，對學(xué)習(xí)者在不同教育機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行記錄，把不同教育機(jī)構(gòu)修得的學(xué)分組合形成“學(xué)分銀行”，學(xué)習(xí)者完成相關(guān)課時(shí)的學(xué)習(xí)可免費(fèi)獲得對應(yīng)EDC學(xué)分，積累學(xué)分到一定程度可以申請“EDC教育鏈”聯(lián)盟內(nèi)的學(xué)費(fèi)減免福利。2018年10月，中國首家教育區(qū)塊鏈大數(shù)據(jù)試驗(yàn)區(qū)在河北廊坊正是啟動。由北京市通州區(qū)教育委員會、天津武清區(qū)教育局和河北廊坊市教育局聯(lián)合搭建的大數(shù)據(jù)教育平臺，采集學(xué)生學(xué)習(xí)成長數(shù)據(jù)，通過區(qū)塊鏈不可篡改和分布式等特性，建立了學(xué)生的個(gè)人學(xué)習(xí)成長檔案[4]。

愛沙尼亞被稱為“區(qū)塊鏈政府”，將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用大各行各業(yè)中，利用點(diǎn)對點(diǎn)技術(shù)讓政府機(jī)構(gòu)有效管理分布在世界各地的“電子公民”，登記在區(qū)塊鏈的公民信息也與國家機(jī)構(gòu)、企業(yè)、學(xué)校、醫(yī)療部門鏈接，真正實(shí)現(xiàn)了“全球公民”。日本積極踐行區(qū)塊鏈技術(shù)，不論是在政務(wù)系統(tǒng)還是在加密貨幣領(lǐng)域，區(qū)塊鏈技術(shù)都有滲透，日本公眾對區(qū)塊鏈的了解也處于全球領(lǐng)先水平。法國保險(xiǎn)巨頭安盛保險(xiǎn)使用以太坊公有鏈為廣大航空旅客提供航班延遲自動賠償。德國保險(xiǎn)業(yè)也看到了區(qū)塊鏈的技術(shù)潛力，其領(lǐng)軍企業(yè)安聯(lián)旗下的法國分公司，與區(qū)塊鏈合作開發(fā)了一款區(qū)塊鏈保險(xiǎn)概念產(chǎn)品，目前已經(jīng)開始了多個(gè)區(qū)塊鏈概念證明試驗(yàn)[5]。

美國對區(qū)塊鏈的應(yīng)用一直保持積極態(tài)度，在醫(yī)藥、安全福利、政府公共事務(wù)等領(lǐng)域都有嘗試，國土安全部曾撥款19,9萬美元用于美國邊境攝像頭的安全解決問題，也嘗試把區(qū)塊鏈運(yùn)用于醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域，最為典型的是，該國投入10萬美元建立的區(qū)塊鏈技術(shù)支持的圖書館管理系統(tǒng)開創(chuàng)了全球區(qū)塊鏈應(yīng)用的先例。數(shù)字化時(shí)代用的最多的是數(shù)字化檢索，數(shù)字化資源存儲和讀者信息保存以及與讀者互動等都成為了當(dāng)代圖書館面臨的新挑戰(zhàn)，美國區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)的圖書管理系統(tǒng)嘗試構(gòu)建一個(gè)科學(xué)系統(tǒng)的知識體系作為檢索核心，使文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)庫相互關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)圖書館各類數(shù)字資源共享和開發(fā)。美國這個(gè)區(qū)塊鏈圖書館項(xiàng)目由圣荷西州立大學(xué)研究基金會推進(jìn)，是由30個(gè)左右的圖書館、城市規(guī)劃領(lǐng)域的專家和區(qū)塊鏈領(lǐng)域的學(xué)者共同組成的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)[6]。以上數(shù)據(jù)充分顯示了區(qū)塊鏈的迅猛發(fā)展及其向圖書館場域的進(jìn)軍勢頭，其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢奠定了其在圖書館場域發(fā)揮的無可替代的作用。

四、區(qū)塊鏈在圖書館的應(yīng)用方案探討

(一)基于區(qū)塊鏈的圖書館讀者視頻系統(tǒng)

圖書館館藏資源豐富，是知識的儲藏地，完整保存圖書館資源是圖書館的最基本職責(zé)，尤其是某些基藏書庫或者閱覽室，保管措施應(yīng)當(dāng)更加嚴(yán)謹(jǐn)，基于區(qū)塊鏈的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，能夠最大化地提取監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，防范視頻數(shù)據(jù)丟失，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測及恢復(fù)，為保證圖書館資源提供強(qiáng)有力的保障。

該系統(tǒng)允許圖書館內(nèi)部每路攝像頭建構(gòu)屬于自己的單獨(dú)一條區(qū)塊鏈，各個(gè)區(qū)塊鏈第一個(gè)區(qū)塊被稱為攝像頭區(qū)塊，根據(jù)不同的攝像頭地址分別創(chuàng)建相對應(yīng)的視頻區(qū)塊鏈，后期每個(gè)攝像頭記錄下的視頻區(qū)塊根據(jù)各自的IP地址掛到相對應(yīng)的視頻區(qū)塊鏈上，形成一個(gè)創(chuàng)世區(qū)塊。如此形成的視頻結(jié)構(gòu)除了包含一整套完整數(shù)據(jù)外，還包含有時(shí)間戳、攝像頭IP等，攝像頭最后將這些統(tǒng)一組裝進(jìn)視頻數(shù)據(jù)，在視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳播，使區(qū)塊鏈上每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會收到視頻數(shù)據(jù)信息，在視頻傳播的過程中，節(jié)點(diǎn)會對視頻幀數(shù)據(jù)的完整性進(jìn)行檢測并加修復(fù)。出現(xiàn)信息不匹配的情況，輸入視頻的提取時(shí)間范圍，通過時(shí)間戳等技術(shù)找到對應(yīng)的時(shí)間段提取存儲在相應(yīng)區(qū)塊里的幀數(shù)據(jù)，恢復(fù)原始視頻[7]。

(二)基于區(qū)塊鏈的圖書館人臉識別系統(tǒng)

很多高校圖書館為了更好的服務(wù)于本校師生，實(shí)行了門禁和人臉識別系統(tǒng)，此外，國家大力提倡的智慧型圖書館建設(shè)也支持圖書館進(jìn)一步完善讀者信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)，其中人臉識別即是智慧型圖書館的重要組成部分，也是圖書館公共服務(wù)提高的保障之一。

人臉識別技術(shù)包括人臉檢測、臉部特征提取和人臉特征比對三個(gè)過程，這些功能構(gòu)成人臉識別模塊，基于區(qū)塊鏈的人臉識別系統(tǒng)是由攝像頭群組、運(yùn)算資源節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)運(yùn)營節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的，是把空閑的算力整合完成識別任務(wù)，不必投入過多的硬件搭建系統(tǒng)平臺，降低成本的同時(shí)也因?yàn)閰^(qū)塊鏈的自帶信任和防篡改功能更加適用于人員軌跡分析等。人臉檢測、識別是一種高精準(zhǔn)、極難仿冒、穩(wěn)定性強(qiáng)的生物科技手段，建構(gòu)基于人臉識別的智能辨別系統(tǒng)能夠快速實(shí)現(xiàn)人臉圖像的抓拍、儲存與傳輸，是集人臉特征提取、分析識別、門禁報(bào)警、人臉查詢于一體的數(shù)據(jù)處理功能，如果后期回放過程中發(fā)現(xiàn)問題，區(qū)塊鏈功能還可以幫助擴(kuò)展人臉檢索，通過區(qū)塊鏈構(gòu)建的嚴(yán)密的人臉智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，可以跨越時(shí)空，實(shí)時(shí)跟蹤處于每個(gè)鏈上的監(jiān)控現(xiàn)場，提高圖書館綜合管理水平，嚴(yán)格把控進(jìn)館讀者[8]。

(三)基于區(qū)塊鏈的RFID大數(shù)據(jù)溯源機(jī)制

RFID是最近幾年在圖書館流通書庫經(jīng)常操作的一種射頻識別技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)對數(shù)據(jù)的安全性要求極高，數(shù)據(jù)溯源追蹤是RFID技術(shù)的重要領(lǐng)域之一。目前，研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種基于區(qū)塊鏈的RFID大數(shù)據(jù)溯源模型，有望在圖書館場域建立區(qū)塊鏈賬本，構(gòu)建直達(dá)讀者的RFID大數(shù)據(jù)溯源機(jī)制，建立全程鏈?zhǔn)铰窂?，形成資源共享、信息透明的數(shù)據(jù)鏈。

通過基于區(qū)塊鏈的RFID大數(shù)據(jù)溯源機(jī)制，讀者能夠準(zhǔn)確預(yù)測和標(biāo)識攻擊源，在確定被毀壞的文件基礎(chǔ)上，核實(shí)該文件或進(jìn)程溯源圖，對正常訪問信息進(jìn)行過濾，最終識別系統(tǒng)入侵的根源。在圖書館流通場域，此機(jī)制會將攜帶RFID標(biāo)簽的圖書在流通過程中形成的大數(shù)據(jù)信息保存至云端或者服務(wù)器，通過區(qū)塊鏈技術(shù)形成首尾相連的各個(gè)數(shù)據(jù)塊，進(jìn)而構(gòu)成攜帶有溯源信息的RFID大數(shù)據(jù)溯源數(shù)據(jù)庫，此路徑能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)追蹤、過程重現(xiàn)和信息評估等，并保證其安全性。區(qū)塊鏈的安全性將帶有“唯一”標(biāo)識的數(shù)據(jù)進(jìn)行交易，很輕松地解決數(shù)據(jù)溯源問題，讀者或者用戶可以驗(yàn)證正在交易的數(shù)據(jù)來源及中間環(huán)節(jié)，通過區(qū)塊鏈的加密舉證方法還可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)內(nèi)容的各種權(quán)威追蹤，使數(shù)據(jù)在流通過程中可管、可控，加快圖書流通與交換[9]。

(四)基于區(qū)塊鏈的版權(quán)保護(hù)機(jī)制

隨著開放的共享資源和數(shù)字資源的快速發(fā)展，現(xiàn)有的版權(quán)保護(hù)機(jī)制已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上數(shù)字資源無限復(fù)制性和多維塑造性的發(fā)展特點(diǎn)，圖書館相對豐富的數(shù)字和文本資源被盜版或者丟失的情況屢見不鮮但是得不到有效解決，傳統(tǒng)的版權(quán)保護(hù)瓶頸問題日益凸顯，而區(qū)塊鏈的智能合約技術(shù)和非對稱算法等恰似解決數(shù)字資產(chǎn)的一把利劍。

智能合約也可以稱為智能合同，是運(yùn)行在區(qū)塊鏈上的獲得多方承認(rèn)的一種程序，由事件驅(qū)動、能夠根據(jù)預(yù)設(shè)條件自動處理資產(chǎn)，最大優(yōu)勢是運(yùn)用計(jì)算機(jī)程序算法代替人們執(zhí)行合同，具有數(shù)據(jù)透明、不可篡改和永久運(yùn)行的特點(diǎn)，智能合約技術(shù)的這種不經(jīng)過任何中間人系統(tǒng)自動執(zhí)行程序的特點(diǎn)有效保證數(shù)字資產(chǎn)的確權(quán)和維權(quán)[10]。此外，區(qū)塊鏈的非對稱加密算法能夠確保版權(quán)信息的安全性和可靠性，由于其公開透明的特點(diǎn)，任何讀者和用戶都有權(quán)利查詢數(shù)字資產(chǎn)的出處和來源，從而保證版權(quán)歸屬問題。區(qū)塊鏈的去中心化技術(shù)應(yīng)用到數(shù)字資源中，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)資源共享，減少中介，降低數(shù)字資源周轉(zhuǎn)和被盜風(fēng)險(xiǎn)。而區(qū)塊鏈的分布式賬本技術(shù)則將數(shù)字資源存放于不同的區(qū)塊，實(shí)現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)共享，既解決信息孤島問題，又可以避免單個(gè)節(jié)點(diǎn)被篡改全鏈皆被盜的情況。