區(qū)塊鏈技術在高校圖書館服務中的應用

胡 昕

（南昌醫(yī)學院 圖書館，江西 南昌 330004）

0 引言

區(qū)塊鏈技術是繼云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能之后的又一項顛覆性技術,有望推動信息互聯(lián)網(wǎng)向價值互聯(lián)網(wǎng)轉變。 近幾年,區(qū)塊鏈快速發(fā)展并逐漸滲透到金融、政務、物流等領域,日益受到我國政府的重視和關注。 2019 年10 月,習近平總書記在主持中央政治局第十八次集體學習時強調,我們要把區(qū)塊鏈作為核心技術自主創(chuàng)新的重要突破口,明確主攻方向,加大投入力度,著力攻克一批關鍵核心技術,加快推動區(qū)塊鏈技術和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展［1］。 2021 年發(fā)布的國家“十四五”規(guī)劃將區(qū)塊鏈列為七大數(shù)字經(jīng)濟重點產(chǎn)業(yè)之一,并給出了區(qū)塊鏈具體發(fā)展目標與方向。 由此可見,區(qū)塊鏈已上升為國家戰(zhàn)略。 圖書館服務創(chuàng)新與發(fā)展離不開背后各種技術的支撐,如大數(shù)據(jù)為用戶提供個性化的服務,人工智能將館員從傳統(tǒng)借閱服務向知識服務、智庫服務角色轉變等。 將具有去中心化、開放性、不可篡改、可追溯等特點的區(qū)塊鏈應用到圖書館領域,重塑了圖書館與讀者、讀者與讀者之間的信任,為廣大師生提供更加智能、高效、優(yōu)質的服務,促進圖書館事業(yè)轉型和可持續(xù)發(fā)展。

1 區(qū)塊鏈簡介

1.1 區(qū)塊鏈發(fā)展與概念

區(qū)塊鏈起源于比特幣,2008 年中本聰發(fā)表了一篇名為《比特幣:一種點對點式的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》的論文,該文指出區(qū)塊鏈技術是構建比特幣數(shù)據(jù)結構與交易信息加密傳輸?shù)幕A技術,實現(xiàn)了比特幣的挖礦與交易。2009 年中本聰創(chuàng)建了第一個序號為0 的創(chuàng)世區(qū)塊,隨后幾天出現(xiàn)序號為1 的區(qū)塊,與創(chuàng)世區(qū)塊相連形成了鏈,標志著區(qū)塊鏈的誕生［2］。 區(qū)塊鏈自誕生以來經(jīng)歷了3 個發(fā)展階段:區(qū)塊鏈1.0 可編程貨幣,應用范圍聚集在以比特幣為代表的數(shù)字貨幣；區(qū)塊鏈2.0 可編程金融,在原有基礎上加入了智能合約,對股權眾籌、產(chǎn)權及支付清算等金融領域提供了更加廣泛的應用場景；區(qū)塊鏈3.0 可編程社會,區(qū)塊鏈的價值被進一步挖掘出來,逐漸擴展到醫(yī)療、教育、保險等社會生活的各個領域。

如何定義區(qū)塊鏈,目前尚未形成統(tǒng)一的觀點。 從狹義角度來說,袁勇等［3］認為區(qū)塊鏈是一種按照時間順序將數(shù)據(jù)區(qū)塊以鏈條的方式組合成特定數(shù)據(jù)結構,并以密碼學方式保證不可偽造和不可篡改的去中心化共享總賬,能夠安全存儲簡單、有先后關系、能在系統(tǒng)內驗證的數(shù)據(jù)。 從技術角度來說,《騰訊區(qū)塊鏈方案白皮書》認為區(qū)塊鏈是一種由多方共同維護, 以塊鏈結構存儲數(shù)據(jù),使用密碼學保證傳輸和訪問安全,能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)一致存儲、無法篡改、無法抵賴的技術體系［4］。簡言之,區(qū)塊鏈是一個由所有參與者共同維護的分布式系統(tǒng),運用密碼學、分布式共識、時間戳、智能合約等技術,使存儲在上面的數(shù)據(jù)按照時間順序排列,且安全可信、公開透明、可以追溯。

1.2 區(qū)塊鏈特征

區(qū)塊鏈是以分布式賬本、共識機制、非對稱加密等多種技術整合的共享數(shù)據(jù)庫,具有如下特征。 (1)去中心化:區(qū)塊鏈上的每筆交易通過多方共識完成驗證后,存儲在分布式節(jié)點中,不需要中心服務器或第三方中介機構的參與。 “去中心化”增強了數(shù)據(jù)的安全性,因為區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)是由全網(wǎng)節(jié)點共同維護并共同存儲,當少數(shù)幾個節(jié)點遭到攻擊或出現(xiàn)故障,區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)不會受到影響。 如把圖書館一些珍貴文獻部署到區(qū)塊鏈上,可以更好地對其進行保護。 (2)公開透明:區(qū)塊鏈是一個開放的系統(tǒng),除各節(jié)點的身份信息被加密以外,區(qū)塊鏈上的交易數(shù)據(jù)對全網(wǎng)節(jié)點公開,任一節(jié)點都可隨時隨地查詢、下載區(qū)塊鏈上的完整數(shù)據(jù)。 公開透明的特征打通了數(shù)據(jù)孤島,促進信息資源共享。(3)不可篡改:區(qū)塊鏈上的每一個區(qū)塊是由區(qū)塊頭和區(qū)塊體組成,其中區(qū)塊頭存儲了上一區(qū)塊的哈希值和當前區(qū)塊的哈希值,區(qū)塊鏈就是按照發(fā)生的時間順序,通過相鄰區(qū)塊的哈希串連,組合成的一種塊鏈式數(shù)據(jù)結構。 當改動區(qū)塊中的任意數(shù)據(jù),當前區(qū)塊以及其后所有區(qū)塊的哈希值都會發(fā)生變化,重新計算需要耗費巨大的計算量,代價極大。 同時,區(qū)塊鏈上每一個節(jié)點都同步復制了一份數(shù)據(jù)副本,只要沒有同時控制系統(tǒng)中超過51%的節(jié)點,個別節(jié)點的數(shù)據(jù)被篡改是得不到整個網(wǎng)絡認可的。 因此,存儲在區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)是不可篡改、不可偽造的。 (4)可追溯性:一旦信息經(jīng)過驗證,就會寫入?yún)^(qū)塊并加蓋時間戳,使之按照時間順序永久地存儲在區(qū)塊鏈上。 由于區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)不可篡改,大家可以通過時間這個維度進行追本溯源。

2 圖書館與區(qū)塊鏈

2.1 研究情況

2017 年9 月,我國首家區(qū)塊鏈主題圖書館在深圳前海蛇口自貿片區(qū)揭牌,拉開了區(qū)塊鏈在國內圖書館應用的序幕。 與此同時,我國圖書館領域學者積極開展區(qū)塊鏈技術在圖書館中的應用研究,圖書館建設方面,周耀［5］構建了分布式館藏資源存儲系統(tǒng)、“智慧閱讀”系統(tǒng)等4 個以區(qū)塊鏈為底層技術的智慧圖書館應用系統(tǒng),不斷推進圖書館智慧化建設；版權方面,秦珂［6］提出基于區(qū)塊鏈技術的圖書館數(shù)字版權管理有消除版權清理的高成本和復雜性、開辟數(shù)字版權價值評估的新路徑等作用,能夠實現(xiàn)圖書館、著作權者、數(shù)據(jù)出版商等多方利益均衡；資源建設方面,孔繁超［7］認為將區(qū)塊鏈應用于開放獲取資源建設具有降低成本、推動共享及提高質量等優(yōu)勢,并設計了基于區(qū)塊鏈的開放獲取資源管理系統(tǒng),為資源建設提供了新的工具和視角。 其他學者對區(qū)塊鏈在圖書館數(shù)據(jù)庫、服務、空間及場景等方面的應用展開了研究。 可以預見,區(qū)塊鏈在圖書館領域擁有廣闊的發(fā)展前景。

2.2 對圖書館的影響

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術不斷發(fā)展,圖書館信息化程度越來越高,區(qū)塊鏈作為數(shù)字經(jīng)濟下新技術基礎設施,對圖書館的影響表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.2.1 筑牢網(wǎng)絡安全屏障

圖書館的數(shù)據(jù)和信息是重要的資源,但在開放的網(wǎng)絡環(huán)境下,容易遭受非法控制、惡意攻擊等安全威脅。 區(qū)塊鏈是一種去中心化的分布式系統(tǒng),通過密碼學、共識算法和時間戳等技術,可確保鏈上的數(shù)據(jù)不可篡改,任何操作都是可以追溯的,保障了圖書館的網(wǎng)絡信息安全。

2.2.2 加快圖書館數(shù)字化發(fā)展

在數(shù)字經(jīng)濟時代,數(shù)字技術豐富了閱讀內容,拓寬了閱讀渠道,打破了時空限制,給大家?guī)砹巳麦w驗和極大便利,使得手機閱讀、網(wǎng)絡在線閱讀等數(shù)字閱讀越來越受到青睞。 區(qū)塊鏈通過新的信任機制,起到改變信息的存儲與傳遞方式、提高資源配置效率等作用,催生全新的數(shù)字化產(chǎn)品和服務,為圖書館工作提質增效,注入源源不斷的發(fā)展新動能。

2.2.3 助力智慧圖書館建設

智慧圖書館離不開數(shù)據(jù)支撐,但在建設過程中會遇到數(shù)據(jù)孤島、數(shù)據(jù)濫用等問題。 區(qū)塊鏈具有公開透明、不可篡改、可追溯等特征,與大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等新一代信息技術共同構建智慧圖書館框架圖,從而實現(xiàn)科技賦能、數(shù)據(jù)賦能,提升整個智慧圖書館生態(tài)之間數(shù)據(jù)的安全、可信流動,推動智慧圖書館建設與發(fā)展。

3 區(qū)塊鏈技術在圖書館服務中的應用

吳建中曾說過:“圖書館存在的價值體現(xiàn)在服務及其效益上?！睂^(qū)塊鏈技術應用于圖書館服務中,支撐圖書館服務透明化、均等化,拓展了圖書館服務內涵、方式和渠道,提升了圖書館服務效能。 例如,在圖書借閱服務中,區(qū)塊鏈技術實現(xiàn)了讀者之間通借通還,不僅加快了館藏圖書的流動,而且還為有共同興趣的讀者交流學習創(chuàng)造了良好的機會；在空間服務方面,通過對個人學習空間、研討室等實物空間的區(qū)塊鏈密鑰授權,依靠特定的權限控制實物空間的使用權,實現(xiàn)了圖書館空間服務的智慧化［8］。

3.1 科學數(shù)據(jù)共享

隨著信息技術的不斷發(fā)展,數(shù)據(jù)爆炸式增長,科學研究也由傳統(tǒng)的假設驅動向數(shù)據(jù)密集型的新科學范式轉變,科學數(shù)據(jù)在科研中的地位日益提高。 高校老師在教書的同時也承擔著科研工作,在科研過程中產(chǎn)生了大量科學數(shù)據(jù),但這些數(shù)據(jù)分散在個人或研究團隊的手中,沒有充分發(fā)揮其應有的價值,造成了科學數(shù)據(jù)資源的浪費。 為進一步加強與規(guī)范科學數(shù)據(jù)管理,提高開放共享水平,國務院于2018 年印發(fā)了《科學數(shù)據(jù)管理辦法》,明確了我國科學數(shù)據(jù)管理的總體原則、共享與利用、保密與安全等方面內容；各高校圖書館也積極建設科學數(shù)據(jù)存儲平臺,收集、管理分散在各處的科學數(shù)據(jù),宗旨是為科研工作者提供數(shù)據(jù)的共享、發(fā)現(xiàn)與再利用,促進學術交流,啟發(fā)創(chuàng)新思維。 但數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)版權、個人隱私等問題使得科學數(shù)據(jù)共享進程相對緩慢。

區(qū)塊鏈技術建立了一種全新的信任體系,將科研人員信息及科學數(shù)據(jù)通過加密算法上傳到區(qū)塊鏈后,是永久保存、不可篡改的,后續(xù)的下載、傳輸?shù)炔僮骶鶗粝潞圹E。 一旦遭遇到侵權行為,科研人員可通過區(qū)塊鏈的時間戳追溯原始數(shù)據(jù),進行舉證維權,從而保護了自身的科學數(shù)據(jù)著作權。 同時,分布式存儲不僅能減輕圖書館服務器存儲、處理數(shù)據(jù)的壓力,也能防止操作不當丟失數(shù)據(jù),造成不必要的損失。 在區(qū)塊鏈上,圖書館和科研人員是地位等同的節(jié)點,在智能合約的約束下共同維護鏈上的科學數(shù)據(jù),圖書館負責管理及編制科學數(shù)據(jù)索引,方便科研人員檢索；科研人員之間通過點對點的方式傳輸數(shù)據(jù),即發(fā)送者用對方的公鑰加密發(fā)送,同時用自己的私鑰對采用哈希算法的摘要進行加密；接收者用自己的私鑰獲取,用對方的公鑰驗證,保障了傳輸安全,提高了工作效率。 區(qū)塊鏈的去中心化、不可篡改、可以追溯等特征保護了個人數(shù)據(jù)隱私、推動了科學數(shù)據(jù)共享,增加了科學數(shù)據(jù)的價值。

3.2 數(shù)字資源遠程服務

在網(wǎng)絡信息技術飛速發(fā)展的今天,互聯(lián)網(wǎng)已日漸成為用戶快速獲取知識和信息的重要渠道。 在這個時代背景下,高校圖書館服務逐漸向數(shù)字化方向轉變,資源方面,通過館藏資源數(shù)字化、收集整理網(wǎng)絡開放獲取資源、購買數(shù)據(jù)庫及電子圖書等方式不斷豐富數(shù)字化館藏；技術方面,積極開發(fā)移動終端App、構建“一站式”智能檢索平臺,以滿足本校師生線上進行科研和學習的需求。 特別是在疫情期間,各高校都停課,師生只能在家中進行科研和學習,數(shù)字資源的價值凸顯。 為了保護知識產(chǎn)權,高校圖書館的大部分數(shù)字資源服務范圍僅限校園網(wǎng)內,校外師生受IP 地址限制無法使用,影響了他們對圖書館數(shù)字資源的有效利用。 因此,數(shù)字資源遠程服務是各高校圖書館亟須解決的問題。

校外使用電子資源的條件是要通過身份識別獲取訪問權限,區(qū)塊鏈為用戶提供了一種新型信用身份認證體系。 高校圖書館經(jīng)過審核,將師生信息注冊到區(qū)塊鏈上,使其擁有一個在圖書館內外不同場景中使用的電子身份,如借還圖書、遠程訪問、參與圖書館活動等場景。 因為身份信息通過哈希運算,生成一個唯一的不可逆的散列字符串(哈希值),同時通過分布式節(jié)點的共識與記錄,確保其匿名且不可篡改,具有較高的隱私性和安全性。 在非校園網(wǎng)環(huán)境下,擁有電子身份的師生用私鑰加密登錄信息發(fā)送給圖書館系統(tǒng),圖書館系統(tǒng)用其公鑰解密認證登錄信息后,就可隨時隨地輕松訪問、下載本校圖書館內的數(shù)字資源,從而維護了廣大師生平等使用圖書館資源的權益,提高了數(shù)字資源的利用率。 如果用戶出現(xiàn)過量下載等違規(guī)行為,系統(tǒng)會基于智能合約自動取消該用戶的訪問權限,提升了圖書館的監(jiān)管能力。 另外,不刪除畢業(yè)學生的電子身份,讓他們在以后的工作和學習中可以繼續(xù)享受圖書館的資源和服務,體現(xiàn)了圖書館對他們的人文關懷。

3.3 用戶畫像

大數(shù)據(jù)時代,高校圖書館收集了大量的用戶信息數(shù)據(jù)。 管理系統(tǒng)中存儲了用戶姓名、性別、專業(yè)、職稱等基本數(shù)據(jù),各種智能設備獲取用戶在利用圖書館資源和服務過程中產(chǎn)生的諸如借閱、瀏覽、下載及搜索的關鍵詞等行為數(shù)據(jù)。 這些數(shù)據(jù)來源多樣,類型復雜,但蘊含著巨大的價值。 為了充分發(fā)揮這些用戶數(shù)據(jù)的價值,高校圖書館首先對用戶的信息數(shù)據(jù)進行清理、歸約等預處理,然后利用數(shù)據(jù)挖掘、機器學習等技術,提取用戶的特征信息,貼上相應的標簽,如基本信息標簽、專業(yè)標簽、閱讀偏好標簽、情境標簽等,用于構建用戶畫像模型。 高校圖書館通過用戶畫像能夠全面分析用戶群體的愛好、行為等信息,準確把握用戶的現(xiàn)實需求和潛在需求,進而為他們提供針對性的服務。 雖然用戶畫像能優(yōu)化圖書館服務,提升用戶體驗,但容易出現(xiàn)個人隱私泄露、數(shù)據(jù)權屬不清晰等問題。

區(qū)塊鏈的密碼學和智能合約技術能較好地解決這些問題。 密碼學保障了數(shù)據(jù)傳輸和訪問安全,它為用戶配備了一對密鑰(公鑰/私鑰),公鑰通過哈希運算,生成了用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡刂窐俗R；私鑰讓用戶享有對個人數(shù)據(jù)的支配權,他們可根據(jù)不同需要設置多重簽名授予或取消他人對其數(shù)據(jù)的訪問權。 智能合約是部署在區(qū)塊鏈上可替代紙質合約的計算機程序,在無中心機構的情況下,它會根據(jù)參與主體預先規(guī)定的條款和條件來判斷該數(shù)據(jù)是否屬于用戶的隱私數(shù)據(jù)。 如果不屬于則自動獲取,節(jié)省了工作人員的時間；如果屬于則需向用戶申請授權后才可獲取,有效防范了個人數(shù)據(jù)的泄露、濫用等違規(guī)行為。 同時,基于分布式共識算法和時間戳等技術,讓圖書館利用用戶數(shù)據(jù)過程公開透明、不可篡改,并可隨時追溯,提升了用戶的信任感。因此,把區(qū)塊鏈技術運用到用戶畫像,更好解決了用戶信息數(shù)據(jù)的合理使用和隱私保護之間的矛盾,在用戶隱私得到有效保護的前提下推進圖書館服務定制化、精準化、高效化。

4 結語

科學技術是第一生產(chǎn)力,區(qū)塊鏈與大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術融合發(fā)展,滲透到數(shù)字金融、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、醫(yī)療等多個領域,新業(yè)態(tài)、新模式不斷涌現(xiàn),給傳統(tǒng)行業(yè)發(fā)展帶來了新思路、新理念。 未來區(qū)塊鏈在圖書館領域也擁有廣闊的應用空間,但目前技術不成熟,還處于初級發(fā)展階段。 因此,未來高校圖書館一要時刻跟蹤區(qū)塊鏈發(fā)展新趨勢,積極引進和培養(yǎng)具有區(qū)塊鏈知識的技能型人才；二要加強區(qū)塊鏈技術在高校圖書館的基礎研究,并積極探索在整合配置館藏資源、促進數(shù)據(jù)共享、構建服務平臺、優(yōu)化圖書館環(huán)境等方面的實際應用,為高校圖書館建設、服務和管理提供新的動力和機遇。