智慧圖書(shū)館建設(shè)中區(qū)塊鏈應(yīng)用研究

馬文杰

（連云港師范高等專(zhuān)科學(xué)校圖書(shū)館，江蘇連云港 222006）

“智慧圖書(shū)館”一詞最早由芬蘭奧盧大學(xué)圖書(shū)館艾托拉等人在2003 年提出，指的是一種不受空間限制、可感知，旨在幫助用戶(hù)快速便捷地找到所需要的文獻(xiàn)信息資源的移動(dòng)圖書(shū)館服務(wù)[1]。受限于當(dāng)時(shí)信息技術(shù)應(yīng)用水平，直到2009 年IBM 提出了“智慧地球”概念后，以新一代信息技術(shù)為推動(dòng)力的“智慧”概念才逐漸為各個(gè)領(lǐng)域所接受。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)不斷升級(jí)發(fā)展，圖書(shū)館建設(shè)從注重文獻(xiàn)存儲(chǔ)與服務(wù)信息功能的數(shù)字型，逐漸轉(zhuǎn)為利用新一代的信息技術(shù)徹底改變圖書(shū)館管理、服務(wù)和資源的智慧型，隨之智慧圖書(shū)館研究逐漸成為熱點(diǎn)。智慧圖書(shū)館關(guān)注具有創(chuàng)新性的智慧服務(wù)、共建共享的館藏資源，以及更廣泛的社會(huì)教育服務(wù)。區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、不可篡改、智能合約等特性，非常契合新時(shí)代智慧圖書(shū)館建設(shè)的需要，能在這一領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。

一、區(qū)塊鏈技術(shù)的基本特性

區(qū)塊鏈（Blockchain）是一種防篡改的、共享的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，用于記錄公有或私有對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中的交易信息。區(qū)塊鏈技術(shù)最初是比特幣的底層技術(shù)，以支付為單一目的。在實(shí)現(xiàn)可編程屬性后，區(qū)塊鏈技術(shù)極大擴(kuò)展了應(yīng)用范圍，支持了更多的復(fù)雜經(jīng)濟(jì)類(lèi)型。從現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展情況看，區(qū)塊鏈技術(shù)有以下主要特征。

（一）去中心化

區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個(gè)去中心化的分布式賬本數(shù)據(jù)庫(kù)，去中心化是該項(xiàng)技術(shù)的核心價(jià)值。區(qū)塊鏈技術(shù)依靠遍布全球的全節(jié)點(diǎn)運(yùn)行，每個(gè)全節(jié)點(diǎn)上都錄有全部數(shù)據(jù)，全節(jié)點(diǎn)之間的地位是對(duì)等的，任意數(shù)量的全節(jié)點(diǎn)都可以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，不存在一個(gè)或幾個(gè)地位突出的中心節(jié)點(diǎn)。這種組織形式與加密算法、共識(shí)機(jī)制相結(jié)合，使得區(qū)塊鏈用戶(hù)無(wú)需第三方機(jī)構(gòu)的支持就能完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的可信交易，便于用戶(hù)掌控資產(chǎn)，也有利于保護(hù)個(gè)人隱私和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全。但是，去中心化并不是無(wú)中心化，因?yàn)槿ブ行幕械摹叭ァ弊质潜硎救趸行牡倪^(guò)程，而不是絕對(duì)沒(méi)有中心。

（二）不可篡改

不可篡改指的是區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)無(wú)法被修改，這是由區(qū)塊鏈技術(shù)獨(dú)特的“賬本”存儲(chǔ)方式?jīng)Q定的。存有交易的區(qū)塊按照時(shí)間順序持續(xù)加到鏈的尾部，如果想修改一個(gè)區(qū)塊中的數(shù)據(jù)，就要重新生成該區(qū)塊之后的所有區(qū)塊。區(qū)塊鏈技術(shù)中采用共識(shí)機(jī)制確保各個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)保持一致，共識(shí)機(jī)制的存在使得修改大量區(qū)塊的成本極高。以采用工作量證明（POW）機(jī)制的區(qū)塊鏈為例，只有擁有51%的算力才可能通過(guò)重新生成所有區(qū)塊來(lái)篡改數(shù)據(jù)，這幾乎是不可能的。這種實(shí)用設(shè)計(jì)增強(qiáng)了區(qū)塊鏈上數(shù)據(jù)的可靠性。

（三）唯一性

區(qū)塊鏈具備表示價(jià)值所需要的唯一性。區(qū)塊鏈技術(shù)的核心應(yīng)用是價(jià)值的表示和轉(zhuǎn)移。在傳統(tǒng)的數(shù)字世界中，數(shù)據(jù)是可以被復(fù)制的，電子數(shù)據(jù)不能實(shí)現(xiàn)價(jià)值的唯一性，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義上的虛擬實(shí)物。區(qū)塊鏈技術(shù)具備不可篡改的特性，信息一旦被寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈就無(wú)法篡改，因而具備唯一性。區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)在所有全節(jié)點(diǎn)中都有相同版本，因而具備空間上的唯一性，而歷史數(shù)據(jù)的無(wú)法篡改保證了時(shí)間上的唯一性。由此可見(jiàn)，區(qū)塊鏈技術(shù)可以解決數(shù)字形式表示實(shí)物價(jià)值的問(wèn)題，能徹底改變互聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)。

（四）智能合約

智能合約是以代碼方式來(lái)表示要約和承諾，并能夠涵蓋雙方依據(jù)要約和承諾達(dá)成履行約定的自動(dòng)行為，這是以“以太坊區(qū)塊鏈”為代表的區(qū)塊鏈2.0 的關(guān)鍵特性。智能合約包括“智能”和“合約”兩個(gè)層面：“合約”指的是由計(jì)算機(jī)語(yǔ)言記錄的執(zhí)行條款或程序；“智能”指的是智能合約能根據(jù)預(yù)設(shè)條件自動(dòng)激活并運(yùn)行。智能合約利用程序算法替代人工仲裁和執(zhí)行，使得基于區(qū)塊鏈的應(yīng)用不只可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的價(jià)值轉(zhuǎn)移，而且可以設(shè)定復(fù)雜的程序規(guī)則。而這些復(fù)雜的程序規(guī)則完全由智能合約自動(dòng)執(zhí)行，從而大大擴(kuò)展了區(qū)塊鏈的應(yīng)用范圍。

二、智慧圖書(shū)館建設(shè)中區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外關(guān)于區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于圖書(shū)館領(lǐng)域的研究，始于2017 年前后。筆者在中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）以“區(qū)塊鏈”+“圖書(shū)館”為主題詞進(jìn)行檢索，時(shí)間截至2021年3 月1 日，共搜得文獻(xiàn)184 篇。其中，學(xué)術(shù)期刊180篇，學(xué)位論文2 篇，會(huì)議文章1 篇，特色期刊1 篇。總體上看，相關(guān)研究成果的數(shù)量呈逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)：2017年，只有1 篇文章發(fā)表；2020 年，相關(guān)研究成果有91篇。隨著區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷增多，越來(lái)越多的學(xué)者對(duì)運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行智慧圖書(shū)館建設(shè)展開(kāi)深入研究，相關(guān)研究經(jīng)歷了從宏觀(guān)認(rèn)識(shí)到具體應(yīng)用的過(guò)程。黃敏聰[2]概括了區(qū)塊鏈技術(shù)所具有的去中心化、數(shù)據(jù)可靠和自動(dòng)化三大特征，主張智慧圖書(shū)館建設(shè)應(yīng)充分利用區(qū)塊鏈技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館資源和圖書(shū)館服務(wù)的區(qū)塊鏈化。陳小平[3]對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)在圖書(shū)館智慧服務(wù)中的可用性、可行性進(jìn)行了研究，指出區(qū)塊鏈技術(shù)是圖書(shū)館智慧服務(wù)模式轉(zhuǎn)變的助力，圖書(shū)館智慧服務(wù)建設(shè)要發(fā)揮區(qū)塊鏈的積極作用。羅孟儒[4]等人提出了基于區(qū)塊鏈的館藏資源建設(shè)架構(gòu)，為區(qū)塊鏈應(yīng)用于圖書(shū)館提供了建設(shè)思路。秦珂[5]探討了區(qū)塊鏈去中心化、智能合約等特性，提出了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的圖書(shū)館數(shù)字版權(quán)管理模式。程羅德[6]研究了區(qū)塊鏈環(huán)境下數(shù)字圖書(shū)館的信息安全問(wèn)題，提出利用區(qū)塊鏈技術(shù)保障用戶(hù)隱私數(shù)據(jù)和數(shù)字資源存儲(chǔ)安全。上述研究成果論及的區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景，主要是高校圖書(shū)館、智慧圖書(shū)館和數(shù)字圖書(shū)館等，研究主題主要包括館藏資源建設(shè)、智慧服務(wù)、移動(dòng)圖書(shū)館、數(shù)字版權(quán)管理等方面。

三、區(qū)塊鏈技術(shù)在智慧圖書(shū)館建設(shè)中的應(yīng)用

智慧圖書(shū)館建設(shè)的目標(biāo)是使單體圖書(shū)館成為全球智慧圖書(shū)館的組成部分，為讀者提供泛在化的服務(wù)。智慧圖書(shū)館情境中的讀者可以不受時(shí)間和空間的限制，便捷地獲取數(shù)據(jù)鏈上所有單體圖書(shū)館的資源和服務(wù)。智慧圖書(shū)館建設(shè)需要解決數(shù)字資源的共建共享、安全存儲(chǔ)、用戶(hù)服務(wù)和交互智能等方面的問(wèn)題。區(qū)塊鏈等新興信息技術(shù)為智慧圖書(shū)館提供了技術(shù)支持，可以在諸多方面助力智慧圖書(shū)館建設(shè)。

（一）數(shù)字資源共享

數(shù)字資源共享是智慧圖書(shū)館的根基，是實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館服務(wù)泛在化的必要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)圖書(shū)館中各類(lèi)資源獨(dú)立采購(gòu)、獨(dú)立建設(shè)，容易導(dǎo)致資源重復(fù)建設(shè)、館藏資源不足、建設(shè)資金匱乏等問(wèn)題。傳統(tǒng)圖書(shū)館采用CALIS（中國(guó)高等教育文獻(xiàn)保障系統(tǒng)）等平臺(tái)實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)信息的共享，這些平臺(tái)采用集中服務(wù)器統(tǒng)一進(jìn)行信息處理，資源共享流程繁、費(fèi)用高、效率底，很容易出現(xiàn)單點(diǎn)故障和安全問(wèn)題。區(qū)塊鏈技術(shù)的核心特征是對(duì)去中心化架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，可以使架構(gòu)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有相同的區(qū)塊鏈信息，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)集體對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行更新和維護(hù)，整個(gè)系統(tǒng)可以在沒(méi)有中央服務(wù)器或第三方平臺(tái)的情況下安全穩(wěn)定地運(yùn)行。在區(qū)塊鏈技術(shù)搭建的智慧圖書(shū)館中，圖書(shū)館不再是單一的個(gè)體，而是整個(gè)區(qū)塊鏈中的一個(gè)信息節(jié)點(diǎn)，與其他圖書(shū)館節(jié)點(diǎn)共同負(fù)責(zé)區(qū)塊鏈資源建設(shè)。每個(gè)圖書(shū)館節(jié)點(diǎn)都向區(qū)塊鏈成員分享資源和信息，也可以獲取到其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。換句話(huà)說(shuō)，館藏資源和信息共享是區(qū)塊鏈支持下的圖書(shū)館的天然特性。傳統(tǒng)圖書(shū)館的資源共享與基于區(qū)塊鏈圖書(shū)館的資源共享之間的差異見(jiàn)圖1。

圖1 傳統(tǒng)資源共享與區(qū)塊鏈資源共享模式

信息的組織者和提供者，承擔(dān)了館藏圖文資源的采購(gòu)與管理等職能。他們往往根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)、市場(chǎng)熱點(diǎn)和書(shū)商市場(chǎng)宣傳采購(gòu)圖文資源。這種運(yùn)作模式受限于工作人員的眼界和能力，通常具有滯后性和偏離性，難以緊隨科研動(dòng)態(tài)和讀者需求變化提供相關(guān)服務(wù)。圖書(shū)館有時(shí)面向讀者提供閱讀推廣服務(wù)，以提高圖書(shū)資料的利用率和培養(yǎng)用戶(hù)的閱讀習(xí)慣，但是這種服務(wù)一般由圖書(shū)館單向發(fā)起，讀者和圖書(shū)館之間缺乏足夠的溝通，讀者之間也缺乏溝通的渠道和手段，閱讀活動(dòng)的成效難以保障。相比之下，依托區(qū)塊鏈技術(shù)建設(shè)的智慧圖書(shū)館可以實(shí)現(xiàn)泛在化的服務(wù)，滿(mǎn)足讀者的個(gè)性化需求，并提供專(zhuān)業(yè)、精準(zhǔn)、及時(shí)的知識(shí)服務(wù)。

1.用戶(hù)行為智能分析

充分掌握用戶(hù)的閱讀需求，緊跟最新科研動(dòng)態(tài)開(kāi)展資源采購(gòu)和建設(shè)，是智慧圖書(shū)館首要解決的問(wèn)題。區(qū)塊鏈技術(shù)具有全程留痕、不可篡改等特性，可以將用戶(hù)所有行為安全可靠地記錄在區(qū)塊鏈中。智慧圖書(shū)館可以利用區(qū)塊鏈如實(shí)記錄用戶(hù)使用圖書(shū)館資源時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括搜索、瀏覽、下載、評(píng)論等行為，再通過(guò)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析，不斷追蹤讀者行為偏好和個(gè)性化信息需求，為圖書(shū)館開(kāi)展館藏資源建設(shè)提供參考。區(qū)塊鏈技術(shù)安全地對(duì)用戶(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)，防止數(shù)據(jù)被竊取和篡改，不僅能為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)信息，而且能保障用戶(hù)的隱私數(shù)據(jù)不被泄露。

2.館藏資源共建系統(tǒng)

館藏資源采購(gòu)與建設(shè)的傳統(tǒng)做法，是由單體圖書(shū)館獨(dú)立負(fù)責(zé)，不利于館藏資源共建共享，也制約了圖書(shū)館的發(fā)展和智慧服務(wù)的升級(jí)，利用區(qū)塊鏈技術(shù)搭建圖書(shū)館可以避免這些弊端。區(qū)塊鏈上所有圖書(shū)館節(jié)點(diǎn)可以錯(cuò)位開(kāi)展館藏資源建設(shè)，各單體圖書(shū)館的資源管理系統(tǒng)也可以通過(guò)區(qū)塊鏈對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息資源的互聯(lián)互通，便于對(duì)區(qū)塊鏈的圖書(shū)信息資源進(jìn)行統(tǒng)一管理。智慧圖書(shū)館區(qū)塊鏈成員既包括圖書(shū)館，也包括具備文獻(xiàn)資源建設(shè)能力的個(gè)人或其他機(jī)構(gòu)。所有這些成員都可以加入圖書(shū)館區(qū)塊鏈，成為數(shù)字資源的提供者[7]?？傊?，區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于圖書(shū)館資源共建系統(tǒng)，不僅可以有效化解單體圖書(shū)館發(fā)展受資源、資金所限的困境，還可以將更多數(shù)字資源的提供者納入?yún)^(qū)塊鏈系統(tǒng)，為豐富圖書(shū)館館藏資源的種類(lèi)提供廣闊空間。

3.智能用戶(hù)參與與激勵(lì)

傳統(tǒng)的圖書(shū)館采用虛擬積分或等級(jí)提升的方式激勵(lì)用戶(hù)參與，這種方式通常由于積分缺乏流通性和變現(xiàn)手段而顯得吸引力不足，最終相關(guān)激勵(lì)措施流于形式。區(qū)塊鏈技術(shù)具有激勵(lì)特性，能提供經(jīng)濟(jì)激勵(lì)的發(fā)行機(jī)制和分配機(jī)制?；趨^(qū)塊鏈的激勵(lì)機(jī)制將基于區(qū)塊鏈的密碼貨幣作為激勵(lì)方式，具有去中心化、交易安全、健壯性等特性[8]。圖書(shū)館區(qū)塊鏈可以通過(guò)發(fā)行類(lèi)似于比特幣的虛擬加密數(shù)字貨幣，替代或者結(jié)合傳統(tǒng)的積分體系，對(duì)用戶(hù)行為進(jìn)行評(píng)估和量化，并設(shè)置合理的獎(jiǎng)勵(lì)措施，以提高用戶(hù)參與度。

4.用戶(hù)身份認(rèn)證

區(qū)塊鏈技術(shù)的用戶(hù)身份認(rèn)證系統(tǒng)利用地址賬戶(hù)、非對(duì)稱(chēng)加密技術(shù)和散列等加密工具，可以將用戶(hù)真實(shí)身份信息與認(rèn)證憑據(jù)隔離，避免驗(yàn)證過(guò)程中產(chǎn)生數(shù)據(jù)泄露。區(qū)塊鏈還具有聯(lián)通性，有助于打通不同的驗(yàn)證機(jī)構(gòu)與信息使用方，使身份認(rèn)證的過(guò)程更加便捷高效。區(qū)塊鏈身份認(rèn)證技術(shù)采用共識(shí)機(jī)制，通過(guò)共識(shí)算法判斷交易的合法性，能實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的注冊(cè)和更新；身份信息的查詢(xún)和認(rèn)證使用可編程的智能合約實(shí)現(xiàn)，在確保信息安全的前提下，可以提供高效的認(rèn)證性能。因此，圖書(shū)館區(qū)塊鏈的用戶(hù)身份認(rèn)證針對(duì)傳統(tǒng)認(rèn)證模式中由單一服務(wù)商存儲(chǔ)用戶(hù)隱私數(shù)據(jù)的情況，既可以防范數(shù)據(jù)泄密風(fēng)險(xiǎn)，又能打通用戶(hù)數(shù)據(jù)通道，做到用戶(hù)一次認(rèn)證即可享用區(qū)塊鏈中所有資源和服務(wù)。

5.數(shù)字版權(quán)管理

當(dāng)今社會(huì)，知識(shí)信息激增，各類(lèi)原創(chuàng)數(shù)字信息日趨豐富，數(shù)字版權(quán)管理受到新的挑戰(zhàn)。作者因版權(quán)受到侵害采取維權(quán)行動(dòng)時(shí)，往往面臨確權(quán)耗時(shí)長(zhǎng)、交易變現(xiàn)難度大和溯源困難等問(wèn)題。有效地進(jìn)行版權(quán)保護(hù)是法律需要考慮的問(wèn)題，也是圖書(shū)館需要考慮的問(wèn)題。區(qū)塊鏈擁有的高度去中介化、可溯源、開(kāi)放式、無(wú)法篡改、完全透明等核心特性，具備賦能數(shù)字版權(quán)保護(hù)并與之實(shí)現(xiàn)天然耦合的優(yōu)勢(shì)[9]。區(qū)塊鏈技術(shù)可以解決傳統(tǒng)數(shù)字版權(quán)管理和保護(hù)等方面存在的不足，為智慧圖書(shū)館提供新的數(shù)字版權(quán)保障和管理機(jī)制，并為數(shù)字版權(quán)的確權(quán)、交易和溯源提供技術(shù)支持。

區(qū)塊鏈技術(shù)是一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，可以為“信息互聯(lián)網(wǎng)”轉(zhuǎn)為“價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)”提供技術(shù)支撐，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的“萬(wàn)物互聯(lián)”。區(qū)塊鏈技術(shù)特性與智慧圖書(shū)館建設(shè)需求有著高度的契合性，非常適合用來(lái)搭建智慧圖書(shū)館。目前，區(qū)塊鏈技術(shù)尚處于發(fā)展階段，在體系結(jié)構(gòu)、共識(shí)算法、驗(yàn)證簽名機(jī)制、跨鏈通訊協(xié)議、專(zhuān)屬硬件等方面都有待于進(jìn)一步發(fā)展。此外，區(qū)塊鏈技術(shù)門(mén)檻較高，對(duì)專(zhuān)業(yè)人才的要求也非常高。智慧圖書(shū)館建設(shè)要想發(fā)揮區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)勢(shì)，必須獲得足夠的政策、資金和人才支持。運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)開(kāi)展智慧圖書(shū)館建設(shè)是圖書(shū)館改革和發(fā)展的最富前景的一條路。隨著信息技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，區(qū)塊鏈技術(shù)必將在未來(lái)的智慧圖書(shū)館建設(shè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。