基于区块链技术的家藏图书流通平台研究

黄百川

0 导言

近年随着国家对公共文化服务体系建设的日益重视，公共图书馆迎来了快速发展。与此同时，随着社会经济的发展和技术的进步，用户需求也越来越呈现出多元化和个性化的特性。这种用户需求的特性与公共图书馆穷尽自身能力所能提供的服务之间无疑存在着无法彻底消除的矛盾。为了更好地满足用户的需求，寻求社会力量的参与成为公共图书馆扩大服务范围、优化服务方式、改进服务手段的最现实选择。从藏书角度而言，无论公共图书馆购书经费如何增长，都有一个限度，而蕴藏在民间的藏书是远超公共图书馆藏书量的海量资源。以广东省佛山市为例，根据《2019年佛山市阅读情况调查报告》统计数据，2019年佛山市家庭阅读消费平均为335.54元，户均纸质书购买数量为13.56册，户均藏书数量为74.19册。以此推算，全市家藏图书约1，300万册，而且年增长数量超过200万册，均超过全市公共图书馆服务体系当年的同类数量。如何将这些资源纳入到公共图书馆的公共平台，让家藏图书也能为他人所用，成为某种形式的公共资源，是需要着力关注的新课题。

邻里图书馆项目是2018年佛山市图书馆实施的一个家庭阅读推广创新项目，以家庭为基点和主体向邻里、亲友提供阅读服务，致力于打通公共图书馆服务“最后1米”。在邻里图书馆项目运营过程中，除公共图书馆提供的文献外，家庭藏书也是重要的服务资源。“互联网+公共图书馆”服务的深度融合，提供了把家藏图书纳入公共图书馆服务平台的技术支撑。通过这一项目，志同道合的藏书爱好者和读书人可进行更加个性化的交流与资源共享，让全民阅读在更广阔的基础上得以开枝散叶，蔚然成风。

信息技术一直是图书馆服务创新和拓展的重要工具。在邻里图书馆项目运营过程中，佛山市图书馆不断根据实际需要推出新的服务功能，比如网上办证、图书转借、网上招募等功能，“知书达里”预借、“知新阅易”新书借阅等新的服务方式也与邻里图书馆无缝对接，还通过官网和微信公众号发布亲子阅读、阅读分享会等活动信息，组建微信群方便客服答疑。同样，在家藏图书管理需求出现后，佛山市图书馆也优先考虑从信息技术角度入手研究如何通过区块链等技术来破解基于互联网的家藏图书管理系统的问题和困难，实现家藏图书的有效管理、流通和共享。

1 邻里图书馆区块链项目需求分析

截至2020年9月底，邻里图书馆在佛山市已发展至1，100家。邻里图书馆累计从市、区两级公共图书馆借书20.7万册次，累计转借图书7.3万册次，举办活动达918场，服务读者约2.5万人次。纵观项目建设和运营的全过程，邻里图书馆这一创新服务模式向常态化转变需要新技术的赋能。

1.1 变单向维护为共同维护的需要

邻里图书馆项目以图书馆馆藏图书为对象，以图书馆的流通系统为依托进行流通借阅，除了流通服务以外，采访、编目、典藏、维护等业务流程均由图书馆员完成。随着邻里图书馆数量的剧增，邻里图书馆的活动越来越丰富，图书转借册次和借阅人次随之激增。而家藏图书纳入流通系统后，所涉及的图书信息上传、发布和图书的借阅、交换、漂流乃至购买，都由邻里图书馆、家庭或个人参与完成，图书馆只负责图书信息上传后予以审核再发布这一环节。要解决邻里图书馆扩大运营服务所面对这些的问题，势必要求流通平台从单向维护向共同维护方向发展。

1.2 从孤立发展到可持续发展的需要

目前邻里图书馆作为一个服务节点只与上级图书馆发生关联，每个邻里图书馆相对独立，邻里图书馆之间几乎没有图书的流通，限制了邻里图书馆的总体服务效能。同时，以邻里图书馆为代表的社会上数量庞大的家藏图书也不能流向邻里、亲戚、朋友或任何有需要的个人。推动邻里图书馆之间资源的流动，可有效提高图书馆藏书的利用率；同时实现家藏图书与公共图书馆藏书的同平台流通，能有效活化社会图书资源，带动邻里图书馆业务的可持续发展。

1.3 构建监督管理体系的需要

为了管理家藏图书，部分邻里图书馆自行研发了独立运行的简易管理程序，以记录家藏图书的借阅情况。但由于缺乏专业性，这些管理程序不能对家藏图书进行合乎标准的编目，也没有建立涉及家藏图书书目、流通记录查询功能及合法流通管理、定期维护等工作流程的科学机制，无法共享共用，对家藏图书的流通缺乏有效的监督管理。因此，将家藏图书纳入统一的平台流通，需要建立完备的家藏图书流通管理规范，构建高效的监控体系。

2 基于区块链技术的家藏图书云流通平台的建设思路

家藏图书的同平台流通是邻里图书馆发展的需要，也是邻里图书馆服务外延的扩大。作为公共图书馆馆藏资源的重要补充，家藏图书是一个待开发的宝藏。家藏图书云流通平台需实现资源共享、资源整合、精准个性化推荐、完善的信用体系、激励机制以及大数据实时监控等。平台资源共享要解决家藏图书在流通管理中存在的运营、信用、意识形态、图书唯一性、个人信息保密等问题，形成实用的、可操作性强和可信度高的家藏图书流通业务流程。区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式，本质上是一个去中心化的数据库，能够解决信息不对称问题，实现多个主体之间的协作信任与一致行动。区块链技术恰好可以破解家藏图书在流通管理中由于信任不足所产生的痛点和难点，因而成为家藏图书流通平台开发选择的技术工具。具体而言，基于区块链技术的家藏书流通平台应可实现四大目标。

2.1 资源整合

实现图书馆馆藏图书与家藏图书统一管理。图书馆注册读者通过统一身份认证平台，除可授权馆藏图书的转借及通借通还外，还可进行家藏图书书目库建设、图书管理及图书流通等。非图书馆注册读者利用人脸识别、活体检测、认证比对，实名认证注册成为平台用户，即可使用家藏图书书目库来管理家藏图书，如同意签约成为图书馆的注册读者，即可享有前述全部权限。

2.2 个性化推荐

实现基于用户阅读为导向的精准化、个性化推荐。通过多维分析、数据挖掘等多种方法，对以用户行为信息为核心的数据仓储中的信息进行智能化加工、处理、整合和反馈，生成用户画像、图书画像等样本矩阵，然后根据实际数据集，采用测试结果最佳的机器学习推荐算法引擎(如采用基于KNN算法的行为发生时间作为权向量的推荐算法，或采用协同过滤的推荐算法)，输出匹配的推荐图书标签，实现“猜你喜欢”“热门推荐”“相关推荐”等功能，最终完成面向用户的个性化阅读推荐。

2.3 信用构建及激励机制

建立科学的信用评价体系。平台信用体系利用区块链分布式共享总账方案[1]，对平台用户行为的信用资源进行采集、存储、加工与整合，建立社会信用链体系，作为统一身份认证中用户管理和授权管理的重要依据。平台通过激励机制[2]为参与家藏图书书目库建设、家藏图书流通与微社交互动的用户提供积分奖励。同时，邻里图书馆为其他家庭提供借阅服务、开展阅读活动、图书转借等行为均产生平台积分，年度积分可作为评优和升级权限的依据。

2.4 数据监控

实现数据实时监控功能。平台大数据可对馆藏图书和家藏图书同时进行实时监控。馆藏图书监控可实现的功能包括实时播报所有邻里图书馆总馆藏、借阅情况、办证情况等；邻里图书馆网点监控管理(如邻里图书馆分布热力图、单个邻里图书馆实时馆藏)；平台运营数据实时统计(如每日新增读者数量、线上到馆人数、平台借还次数)。家藏图书监控则能播报邻里图书馆/读者的实时行为情况(如邻里图书馆家藏新增图书、邻里图书馆与读者之间家藏图书流通、读者与读者之间家藏图书流通)，显示家藏图书实时状态(如家藏图书总馆藏量、转借总次数、借阅轨迹)。

3 基于区块链技术的家藏图书流通平台总框架

基于区块链技术家藏图书流通平台，既能适应邻里图书馆业务发展，也能盘活家藏图书。如图1 所示，其体系架构包括基础设施层，数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层和管理层。其中，应用层封装了家藏图书管理及流通、手机刷脸自助办理读者证、积分系统和积分获取与消费、智能推荐、数据监控等应用场景和案例；合约层主要封装了系统的各类脚本代码、算法和智能合约，这是系统编程和操作数据的基础；激励层通过在区块链技术体系内运用经济因素来调动积极性，主要包括积分发行机制和积分分配机制；共识层主要封装网络节点的共识算法，为了避免高度依赖节点算力带来的电能消耗，该区块链采用权益证明(Proof of stake，PoS)共识机制[3]，平台实名注册用户在区块链中拥有股权，以家藏图书书目库建设等指标作为权益挖力统计，相当于“家藏图书书目库建设即挖矿”；网络层采用P2P的去中心化组网、数据传播与验证等机制；数据层主要包括底层数据区块、时间戳和非对称加密机制等基础数据与算法；基础设施层提供构建平台的软硬件设施，主要包括计算设备、存储设备、网络设备、云计算等，提供区块链相关操作的计算环境，数据存储及实现区块、交易、查询的数据传输。管理层包括身份管理、访问管理、密钥管理、接口管理、负载管理等，负责统一身份认证、配置和管理家藏图书节点的访问权限和公私密钥对，以及对接图书馆其他业务系统[4]。

图1 基于区块链家藏图书流通平台的体系架构

4 家藏图书流通平台建设

4.1 家藏图书书目库

家藏图书书目库即本平台架构中的“我家藏书”书目库，基于区块链技术来建设和管理，扩展提供OPAC中没有的封面、简介、目录、豆瓣评分、图书标签等内容，丰富图书信息。

(1)去中心化的家藏图书书目库。家藏图书书目库建设采用去中心化结构，利用区块链的分布式账本技术实现用户与家藏图书之间和用户与用户之间的联系，从而形成图书馆与用户共同参与的协同运行机制，为公共图书馆、机构单位、家庭和个人提供家藏图书共享的平台。同时，运用区块链设计符合家藏图书审核与流通规则的智能合约，使平台自动处理繁杂的管理工作，例如家藏图书人工审核上架、图书流通监控等，最终打造“自助管理，共同维护”的协同高效的治理方式和服务模式。家藏图书书目库建设提供贯穿家藏图书上架与流通的审核流，包括自动上架审核、人工审核、投诉与举报审核、自动下架审核四部分。自动上架审核允许实名注册用户通过手机扫描识别图书ISBN号，并将图书ISBN号与图书馆书目库、全国图书馆联合编目中心书目库及平台自建的违禁书目库完成比对，再把通过审核系统的图书书名、ISBN号、上传人信息及发布时间等关键信息按链式数据结构打包成家藏图书区块。家藏图书区块进行共识机制验证后，添加至区块链中，后续任何环节均可追溯到此家藏图书区块。人工审核作为自动审核补充，如自动审核不通过或上传没有ISBN号的家藏图书通过人工审核后，符合条件的仍然可以添加至区块链中；同时，人工审核可通过更新平台自建的违禁书目库，区块链广播触发智能合约，具有立即执行图书下架、召回、终止转借及禁止上架的权限。投诉与举报审核则在家藏图书流通时为用户提供投诉、举报和申诉的通道。若家藏图书所有者不愿意将已上传的图书继续流通，可提交自动下架审核，触发智能合约，变更图书状态为下架。

(2)智能合约。智能合约本质是程序代码。它按照一定的商业逻辑，通过算法将现实应用过程中的复杂关系程序化，只要投入使用即可实现自动化执行，而区块链技术为实现智能合约提供了必备条件[5]。平台中的智能合约设定书刊上传的合法细则和审核规则，后续根据平台实际运营情况不断补充。

4.2 点对点传输的家藏图书流通

家藏图书流通实现家藏图书在用户与用户、用户与机构单位的点对点传输，如图2所示，用户A通过区块链广播向网络节点发信息询问家藏图书所在的节点；若所借的家藏图书在邻里图书馆A，且该用户A符合借阅条件，则其可以通过快递或自行取书的方式获得家藏图书；若家藏图书不在邻里图书馆节点，而是用户B所拥有，且用户B已经完成阅读，则用户A可以通过快递或自行取书的方式从用户B处获得家藏图书；用户A收到家藏图书后，邻里图书馆节点A或B通过共识机制向网络中其他节点确认家藏图书的交接；若用户B仍需要阅读该家藏图书或者不愿意转给用户A，则用户A可向图书馆馆员提出介入协调，图书馆馆员检查用户B借阅记录并协商处理，处理结果可直接影响用户A、B的平台积分。

图2 点对点传输的家藏图书流通图

4.3 积分激励机制

激励机制使得去中心化系统的生态运作成为可能。平台通过激励机制为参与家藏图书书目库建设、家藏图书流通与微社交互动的用户提供积分奖励。用户具体可通过以下行为获取积分奖励：参与家藏图书书目库建设，包括家藏图书编目并上架、捐赠家藏图书、图书转借、手机借还订单处理、举办活动等行为；参与家藏图书流通，包括搜索、转借、分享、收藏、点赞、邀请好友、参与活动等行为；参与微社交互动，包括通过平台签到、分享、抽奖小转盘、答题小游戏、每60分钟宝箱、阅读竞赛升级比拼、邀请好友、连续打卡等行为。若用户参与家藏图书书目库建设、家藏图书流通时，发生丢书、被举报(且查实)等行为，则将扣除相应积分。用户获取的积分可以在积分商城兑换商品或服务。详见图3，“+”表示获得积分，“-”表示扣除积分。

图3 平台的积分激励机制图

5 结语

本文阐述将分布式记账、共识机制、智能合约等区块链技术应用于正在建设的家藏图书流通平台，平台框架在充分考虑安全与隐私问题的前提下，选择成熟的PoS共识机制，设计避免节点算力和电力浪费的轻量化家藏图书书目库建设功能。平台在投入使用后，PoS共识机制可能会由于无成本权益以及权益无限增长而导致产生分叉和富者愈富问题[6]，平台将围绕运营情况进行适时调整。基于区块链技术的家藏图书流通平台通过顶层规划、标准规范建设和相应的管理机制，让每位购书人、藏书人、读书人成为节点，既是图书资源的提供方，也是使用方，与图书馆共同参与到家藏图书的流通、共享与监控中，充分引流社会图书资源，汇聚社会人力资源，达到多节点跨时空的深度聚合，确保家藏图书可信任地、可追溯地、安全地与馆藏图书一起成为整个社会都可使用的共享资源。