“區(qū)塊鏈+”模式在圖書館智慧服務(wù)中的應(yīng)用研究

閆二開，白小鴿，曾憲玉，楊鮮艷，師俏梅

(西北工業(yè)大學(xué) 圖書館，陜西 西安 710072)

0 引言

2008年，中本聰(Satoshi Nakamoto)發(fā)表《比特幣：一種點對點電子現(xiàn)金系統(tǒng)》，首次提出區(qū)塊鏈的概念。區(qū)塊鏈技術(shù)利用哈希函數(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為哈希值，利用共識算法更新數(shù)據(jù)，利用密碼學(xué)技術(shù)保障數(shù)據(jù)安全，具有開放性、防篡改性、匿名性、去中心化以及可追溯性等特征。區(qū)塊鏈經(jīng)歷了3個發(fā)展階段：區(qū)塊鏈1.0數(shù)字貨幣時代、區(qū)塊鏈2.0數(shù)字資產(chǎn)與智能合約時代、區(qū)塊鏈3.0智能化物聯(lián)網(wǎng)時代[1]。區(qū)塊鏈和大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、射頻識別、云計算等新技術(shù)以信息化、智能化、數(shù)字化為主要特征，“區(qū)塊鏈+其他高新技術(shù)”融合模式將深刻改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活。

“區(qū)塊鏈+”模式在醫(yī)學(xué)、食品、教育等領(lǐng)域已有應(yīng)用。王冬梅等[2]設(shè)計了“區(qū)塊鏈+人工智能”在財經(jīng)翻譯中的實施路徑，包括構(gòu)建財經(jīng)翻譯語料庫、財經(jīng)翻譯實訓(xùn)平臺、財經(jīng)眾包翻譯技術(shù)和財經(jīng)翻譯生態(tài)環(huán)境。戴阿咪[3]構(gòu)建了“區(qū)塊鏈+大數(shù)據(jù)”共享模型，以應(yīng)對醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)共享隱私泄露等難題。李健思等[4]基于區(qū)塊鏈、人工智能、星際網(wǎng)絡(luò)和安全沙盒等技術(shù)，構(gòu)建了一套建立完善、多維、便捷的疾病預(yù)防控制服務(wù)體系。

區(qū)塊鏈技術(shù)深度契合智慧圖書館的發(fā)展理念，將其與大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、射頻識別技術(shù)交叉融合，開發(fā)新一代圖書館信息化系統(tǒng)，有利于推動圖書館服務(wù)向縱深化、專業(yè)化發(fā)展，打造與時代發(fā)展相適應(yīng)的智慧圖書館。本文以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)，重點研究了“區(qū)塊鏈+大數(shù)據(jù)”“區(qū)塊鏈+人工智能+大數(shù)據(jù)”“區(qū)塊鏈+5G”“區(qū)塊鏈+射頻識別”和“區(qū)塊鏈+云計算”在圖書館智慧服務(wù)中的應(yīng)用。

1 “區(qū)塊鏈+”模式在圖書館的應(yīng)用模型

區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、射頻識別和云計算等是圖書館信息化進(jìn)程的關(guān)鍵技術(shù)，推動了圖書館的智慧化進(jìn)程?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的基礎(chǔ)模型，設(shè)計了“區(qū)塊鏈+其他高新技術(shù)”在圖書館的總體應(yīng)用模型。“區(qū)塊鏈+”模式在圖書館的應(yīng)用模型分為數(shù)據(jù)層、傳輸層、處理層、管理層以及應(yīng)用層。

(1)數(shù)據(jù)層?！皡^(qū)塊鏈+”基礎(chǔ)模型的底層為數(shù)據(jù)層。圖書館作為海量信息和數(shù)字資源的集合，已成為大數(shù)據(jù)的重要載體。圖書館大數(shù)據(jù)包括資源數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)和感知數(shù)據(jù)。其中：資源數(shù)據(jù)包括圖書資源和數(shù)據(jù)庫資源；用戶數(shù)據(jù)主要是用戶信息如姓名、年齡、專業(yè)、年級等；感知數(shù)據(jù)包括用戶借閱規(guī)律、座位預(yù)約信息、圖書館溫濕度等。

(2)傳輸層。傳輸層是基于云計算和5G技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲和傳輸。云計算作為分布式計算的一種，可在短時間(幾秒鐘)內(nèi)完成圖書館大數(shù)據(jù)的存儲、處理、流通。5G網(wǎng)絡(luò)最大數(shù)據(jù)傳輸速率為20 Gbps，最大帶寬可達(dá)100 MHz，可最大速度地傳輸數(shù)據(jù)。云計算和5G的結(jié)合，可實現(xiàn)文獻(xiàn)、信息、數(shù)據(jù)的實時傳輸，顯著提高圖書館大數(shù)據(jù)的傳輸效率。

(3)處理層。處理層是基于人工智能技術(shù)對圖書館大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。利用深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)手段對大數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘與分析。

(4)管理層。管理層中主要囊括了共識機(jī)制、分配機(jī)制和發(fā)行機(jī)制，這些機(jī)制都使得圖書館+區(qū)塊鏈系統(tǒng)的去中心化成為可能。

(5)應(yīng)用層。應(yīng)用層是基于“區(qū)塊鏈+”模式為用戶提供的服務(wù)，包括資源采購、數(shù)據(jù)共享、智能檢索等。

1.1 區(qū)塊鏈+大數(shù)據(jù)

圖書館大數(shù)據(jù)由于其非結(jié)構(gòu)化、時效性強(qiáng)、規(guī)模大、來源廣等特點，在存儲、利用、隱私保護(hù)和流通共享等方面面臨諸多問題。通過對區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、分析、計算，能快速、準(zhǔn)確地從海量數(shù)據(jù)中提取用戶和管理者需要的信息。“區(qū)塊鏈+大數(shù)據(jù)”在圖書館業(yè)務(wù)中的應(yīng)用包括資源采購、數(shù)據(jù)共享、館際互借、機(jī)構(gòu)知識庫等。

資源采購：在資源采購過程中，通過“區(qū)塊鏈+大數(shù)據(jù)”平臺對用戶行為大數(shù)據(jù)(如用戶檢索、下載、借閱數(shù)據(jù)等)進(jìn)行采集、處理、計算、分析，明確用戶對圖書館藏資源的需求，為館員采購優(yōu)質(zhì)圖書、實現(xiàn)資源的合理配置提供數(shù)據(jù)支撐。數(shù)據(jù)共享：利用區(qū)塊鏈重構(gòu)架構(gòu)基礎(chǔ)，打造大數(shù)據(jù)分布式共享平臺，由各圖書館共同維護(hù)、分布存儲，通過共識機(jī)制，完成數(shù)據(jù)的輸入、修改和刪除工作，可顯著提高圖書館數(shù)字資源的共享度。同時，數(shù)據(jù)具有可追溯性，利于問題查找和責(zé)任劃分，保證數(shù)據(jù)的可靠性和自覺性。館際互借：通過在不同地區(qū)、不同類型的圖書館間建立聯(lián)盟鏈，構(gòu)建基于聯(lián)盟鏈的館藏資源共享平臺，可有效查閱和跟蹤借閱信息，簡化借閱流程，解決館際互借的程序煩瑣、信任度有限、合作結(jié)構(gòu)單一等問題，真正實現(xiàn)可信賴的館際互借。機(jī)構(gòu)知識庫：高校機(jī)構(gòu)知識庫作為海量科研數(shù)據(jù)的集合，在建設(shè)過程中存在數(shù)據(jù)破壞、隱私泄露[5]等風(fēng)險。“區(qū)塊鏈+大數(shù)據(jù)”平臺既利于數(shù)據(jù)和信息的保存與查閱，也可以降低決策和治理成本，對于推進(jìn)圖書館機(jī)構(gòu)知識庫建設(shè)至關(guān)重要。

1.2 區(qū)塊鏈+人工智能+大數(shù)據(jù)

人工智能以感知數(shù)據(jù)和圖形處理器等計算平臺為基礎(chǔ)，結(jié)合人工方法和科學(xué)技術(shù)，將人類的意識、行為和思維融入機(jī)器中，使機(jī)器更加智能化和自動化。人工智能彌合了科學(xué)和應(yīng)用之間的“技術(shù)鴻溝”，主要包括大數(shù)據(jù)、語音識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、計算機(jī)視覺、自然語言處理5大部分。

2019 年3月，人工智能被第3次寫入政府工作報告，并首次提出了“智能+”的概念。“人工智能+大數(shù)據(jù)+區(qū)塊鏈”模式，在圖書情報領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈三者的關(guān)系如下：大數(shù)據(jù)是人工智能的基礎(chǔ)，人工智能依賴大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和決策，可供分析的開放數(shù)據(jù)越多，人工智能就越能做出接近人類的處理或者判斷，精準(zhǔn)度越高；人工智能是大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景，幫助大數(shù)據(jù)實現(xiàn)其價值；區(qū)塊鏈技術(shù)可以提高人工智能數(shù)據(jù)的安全性，通過將人工智能算法處理的數(shù)據(jù)上傳至區(qū)塊鏈，保證人工智能的每一步“自主”運行和發(fā)展都得到記錄及公開，使其可追溯不可篡改，解決人工智能領(lǐng)域存在的數(shù)據(jù)壟斷、技術(shù)濫用、隱私泄露等問題[6]。此外，人工智能用戶根據(jù)智能合約做決定，彼此無須相互信任，有助于人工智能實現(xiàn)契約管理。

人工智能、大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈相輔相成、互助發(fā)展?！叭斯ぶ悄?大數(shù)據(jù)+區(qū)塊鏈”在智慧圖書館的應(yīng)用場景包括智能檢索和咨詢、資源推薦、身份驗證等。智能檢索和咨詢：用戶根據(jù)需求提出語音咨詢，“人工智能+大數(shù)據(jù)+區(qū)塊鏈”服務(wù)平臺基于語音識別、語義理解、語音合成等交互技術(shù)，根據(jù)語義內(nèi)容從海量信息中進(jìn)行精準(zhǔn)匹配和推理，完成智能檢索和咨詢服務(wù)。平臺的區(qū)塊鏈底層技術(shù)，可提供有效的技術(shù)屏障，防止數(shù)據(jù)泄露或被他人竊取，保護(hù)用戶數(shù)據(jù)和隱私。資源推薦：首先通過流通借覽儲備大量實用的用戶數(shù)據(jù)，利用“人工智能+大數(shù)據(jù)+區(qū)塊鏈”服務(wù)平臺對用戶數(shù)據(jù)(借閱偏好、電子資源訪問歷史等)進(jìn)行標(biāo)注，并對整體數(shù)據(jù)進(jìn)行評估和分析，智能推薦采購圖書和電子資源類型。身份驗證：人工智能的圖像識別技術(shù)可幫助圖書館通過面部識別完成用戶的身份驗證，通過“人工智能+大數(shù)據(jù)+區(qū)塊鏈”平臺對用戶的個人信息進(jìn)行智能驗證與自動登記，可提高服務(wù)的效率和準(zhǔn)確率，提高用戶滿意度。2018年，全球首個區(qū)塊鏈機(jī)器人在首屆數(shù)字中國建設(shè)峰會上正式亮相，該機(jī)器人可解決人工智能大數(shù)據(jù)的滯后、失真、污染等問題。未來人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈的融合技術(shù)在圖情領(lǐng)域?qū)⒂瓉硪粋€爆炸式增長的高潮。

1.3 區(qū)塊鏈+5G

5G也稱第五代移動通信技術(shù)，旨在為用戶提供更高速率、更大規(guī)模、更短時延、更低功耗的網(wǎng)絡(luò)，廣泛應(yīng)用于人工現(xiàn)實、超高清視頻、智慧閱讀等領(lǐng)域。2019年11月，聯(lián)通研究院與中興通訊共同發(fā)布《“5G+區(qū)塊鏈”融合發(fā)展與應(yīng)用白皮書》，建議將5G與區(qū)塊鏈結(jié)合加速應(yīng)用發(fā)展。5G與區(qū)塊鏈相互促進(jìn)、相互影響，5G可以解決區(qū)塊鏈中傳輸時延高、擴(kuò)展性差等問題，實現(xiàn)實時快速地傳輸硬件數(shù)據(jù)，區(qū)塊鏈的去中心化、不可篡改、可溯源等優(yōu)勢可以彌補(bǔ)5G的安全問題。

“區(qū)塊鏈+5G”能有效推動圖書館管理系統(tǒng)和智能服務(wù)系統(tǒng)的優(yōu)化升級，提升圖書館的信息化水平。利用區(qū)塊鏈和5G構(gòu)建圖書館基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，區(qū)塊鏈在上游保障信息的安全可靠，5G在下游精準(zhǔn)、快速地獲取和傳遞信息，兩者的結(jié)合使用可以極大地提高圖書館資源的利用率?！皡^(qū)塊鏈+5G”技術(shù)在圖書館的應(yīng)用場景包括用戶體驗與用戶隱私共存、去中心化與圖書館利益的平衡、分布式節(jié)點與交易即時確認(rèn)的協(xié)同等[7]。此外，5G滿足了人工現(xiàn)實技術(shù)對高網(wǎng)速低延時的需求，區(qū)塊鏈的公開透明和非同質(zhì)化代幣為人工現(xiàn)實的大規(guī)模應(yīng)用掃清障礙，“區(qū)塊鏈+5G”技術(shù)將加速VR/AR技術(shù)的廣泛使用、圖書館虛擬空間的構(gòu)建、遠(yuǎn)程虛擬教育的實現(xiàn)、超高清視頻的直播、館藏資源的立體展示等。目前，由于5G標(biāo)準(zhǔn)還不完善，網(wǎng)絡(luò)部署還不全面，“區(qū)塊鏈+5G”的融合應(yīng)用尚處于實驗階段，仍需要多方努力，以加速應(yīng)用場景的落地。

1.4 區(qū)塊鏈+射頻識別

射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification，RFID)是一種自動識別技術(shù)，通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信和讀寫，從而達(dá)到識別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的。RFID系統(tǒng)一般由兩部分組成：電子標(biāo)簽和讀寫器。電子標(biāo)簽由耦合組件及芯片組成，每個標(biāo)簽對應(yīng)唯一的電子編碼，用于標(biāo)識目標(biāo)對象。圖書情報領(lǐng)域的電子標(biāo)簽一般包含圖書的題目、ISBN號、書架信息、借閱信息等。RFID系統(tǒng)通過無線電射頻可以同時識別單個具體的物體，在圖書自助借還、定位查詢、文獻(xiàn)盤點等服務(wù)中具有突出優(yōu)勢。許鍇[8]基于RFID技術(shù)設(shè)計了一套圖書館智能管理系統(tǒng)，包括編目工作站、柜臺工作站、RFID智能檢索模塊、圖書整架庫、智能安全門等，該系統(tǒng)能夠?qū)D書位置高度定位，完成圖書的智能借還。通過將RFID讀寫器中的信息置于區(qū)塊鏈的多個區(qū)塊中保存，利用哈希值將區(qū)塊串聯(lián)，不僅可以保證數(shù)據(jù)很難被篡改，用戶還可以在移動終端利用RFID標(biāo)簽進(jìn)行圖書溯源和借閱，操作簡單便捷。由于區(qū)塊鏈不易被篡改的特征，“區(qū)塊鏈+RFID”系統(tǒng)可實現(xiàn)圖書借閱流程的公正透明，方便圖書的管理和追蹤。

1.5 區(qū)塊鏈+云計算

在圖書館云計算的基礎(chǔ)設(shè)施上進(jìn)行區(qū)塊鏈部署，利用區(qū)塊鏈的去中心化、不可篡改等特點，可顯著提高云計算的安全性。“區(qū)塊鏈+云計算”平臺在圖書館的應(yīng)用主要是信息管理和科學(xué)知識服務(wù)。信息管理：傳統(tǒng)圖書資源種類數(shù)量龐大，其存儲、查閱、保護(hù)需要很大的人力物力財力?！皡^(qū)塊鏈+云計算+大數(shù)據(jù)”存儲平臺可實現(xiàn)圖書資料的信息化管理。該平臺通過分布式技術(shù)將圖書館資源存儲在“云”中，保證數(shù)據(jù)透明共享，記錄內(nèi)容準(zhǔn)確安全，操作流程高效快捷。借助區(qū)塊鏈的去中心化共識、不可篡改和非對稱加密技術(shù)，可以保證文件資料的安全性與可靠性。學(xué)科知識服務(wù)：云計算具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，在學(xué)科知識服務(wù)領(lǐng)域具有突出優(yōu)勢。以“區(qū)塊鏈+云計算”平臺為基礎(chǔ)，構(gòu)建云端數(shù)據(jù)庫一站式搜索引擎，幫助用戶實現(xiàn)自助搜索獲取知識。館員通過對學(xué)科知識進(jìn)行深層次挖掘、組織、管理與分享，可滿足不同學(xué)科用戶對知識高層次的需求，使學(xué)科知識服務(wù)更安全、細(xì)致、現(xiàn)代。

2 實現(xiàn)策略

信息技術(shù)已成為影響圖書館智慧服務(wù)的關(guān)鍵因素，圖書館的現(xiàn)代化發(fā)展離不開信息技術(shù)的支持和應(yīng)用。利用區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、人工智能、射頻識別技術(shù)對圖書館館藏資源進(jìn)行整合、關(guān)聯(lián)、挖掘和深度利用，在資源數(shù)據(jù)和用戶之間構(gòu)建起高效智能的互動模式，有利于構(gòu)建便捷化、層次化、多樣化的智慧型服務(wù)體系。然而，“區(qū)塊鏈+” 模式在圖書館的應(yīng)用尚處于探索階段，并未投入實踐應(yīng)用中，未來還需從以下幾個方面努力。

2.1 制定科學(xué)的發(fā)展規(guī)劃

“區(qū)塊鏈+”模式在圖書館的應(yīng)用從設(shè)計構(gòu)想到落地實施，需要資金、人力、技術(shù)的持續(xù)投入，這就需要科學(xué)的發(fā)展規(guī)劃。制定科學(xué)合理的發(fā)展規(guī)劃，圖書館應(yīng)重視信息技術(shù)在其智慧化進(jìn)程中的關(guān)鍵作用，加大對信息技術(shù)的扶持力度，早日實現(xiàn)圖書館的智慧化轉(zhuǎn)型。

2.2 培養(yǎng)信息技術(shù)專業(yè)人才

館員是圖書館核心競爭力的重要組成部分，其服務(wù)能力直接影響圖書館工作的有效開展。實施人才強(qiáng)館戰(zhàn)略，優(yōu)化圖書館人才隊伍結(jié)構(gòu)，加大對服務(wù)隊伍服務(wù)能力的培養(yǎng)和打造，構(gòu)建一支各有專長、綜合能力完備、善于協(xié)作創(chuàng)新的專業(yè)館員隊伍。同時，注意培養(yǎng)和引進(jìn)掌握區(qū)塊鏈、人工智能、云計算等高新技術(shù)的專業(yè)人才，以滿足圖書館信息化建設(shè)和用戶深層次的信息需求。

2.3 制訂區(qū)塊鏈行業(yè)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)

2017年，工信部發(fā)布中國首個區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)《區(qū)塊鏈參考架構(gòu)》。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)、國際電信聯(lián)盟(ITU)、萬維網(wǎng)聯(lián)盟(W3C)等國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)也紛紛啟動區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)化工作。我國圖書館應(yīng)在國際和國內(nèi)區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)框架下完善圖書館區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)，包括區(qū)塊鏈技術(shù)框架標(biāo)準(zhǔn)、加密認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)利用標(biāo)準(zhǔn)以及數(shù)據(jù)溯源標(biāo)準(zhǔn)等[9]，構(gòu)建科學(xué)規(guī)范的圖書館區(qū)塊鏈應(yīng)用環(huán)境。

2.4 攻克技術(shù)難關(guān)

“區(qū)塊鏈+”模式在圖書館的應(yīng)用仍面臨諸多問題。首先是技術(shù)難關(guān)，圖書館需要投入相當(dāng)?shù)娜肆ξ锪?，搭建“區(qū)塊鏈+其他高新技術(shù)”與館藏資源鏈接的橋梁，將高新技術(shù)嵌入圖書館信息服務(wù)中。在此基礎(chǔ)上，聯(lián)合學(xué)校科研團(tuán)隊，加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，逐個突破，以實現(xiàn)新興技術(shù)的落地，并在實踐過程中不斷完善。也可以借鑒“區(qū)塊鏈+其他高新技術(shù)”在教育、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用，加以改進(jìn)和完善，應(yīng)用到圖書館領(lǐng)域。

3 結(jié)語

智慧圖書館建設(shè)是一項融合多學(xué)科、多技術(shù)的綜合性系統(tǒng)工程，其發(fā)展程度一定程度上受科學(xué)技術(shù)的制約。隨著區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、云計算、RFID等技術(shù)的應(yīng)用，圖書館的基礎(chǔ)設(shè)施將更加完善，信息化水平進(jìn)一步提高。本文探討了“區(qū)塊鏈+大數(shù)據(jù)”“區(qū)塊鏈+人工智能+大數(shù)據(jù)”“區(qū)塊鏈+5G”“區(qū)塊鏈+射頻識別”“區(qū)塊鏈+云計算”等融合技術(shù)在圖書館的應(yīng)用模式，是一種新的嘗試，期望可以為智慧圖書館的建設(shè)提供借鑒和參考。未來，國內(nèi)圖書館界應(yīng)高度重視，制定科學(xué)的中長期發(fā)展規(guī)劃，加強(qiáng)對高新技術(shù)的研究，盡快落實“區(qū)塊鏈+”模式在圖書館的實質(zhì)性應(yīng)用，早日建成“特色鮮明、水平先進(jìn)、服務(wù)一流”的研究型、專業(yè)化、智慧型圖書館。