“区块链+”模式在图书馆智慧服务中的应用研究

闫二开，白小鸽，曾宪玉，杨鲜艳，师俏梅

(西北工业大学 图书馆，陕西 西安 710072)

0 引言

2008年，中本聪(Satoshi Nakamoto)发表《比特币：一种点对点电子现金系统》，首次提出区块链的概念。区块链技术利用哈希函数将数据转换为哈希值，利用共识算法更新数据，利用密码学技术保障数据安全，具有开放性、防篡改性、匿名性、去中心化以及可追溯性等特征。区块链经历了3个发展阶段：区块链1.0数字货币时代、区块链2.0数字资产与智能合约时代、区块链3.0智能化物联网时代[1]。区块链和大数据、人工智能、5G、射频识别、云计算等新技术以信息化、智能化、数字化为主要特征，“区块链+其他高新技术”融合模式将深刻改变人们的生产生活。

“区块链+”模式在医学、食品、教育等领域已有应用。王冬梅等[2]设计了“区块链+人工智能”在财经翻译中的实施路径，包括构建财经翻译语料库、财经翻译实训平台、财经众包翻译技术和财经翻译生态环境。戴阿咪[3]构建了“区块链+大数据”共享模型，以应对医学大数据共享隐私泄露等难题。李健思等[4]基于区块链、人工智能、星际网络和安全沙盒等技术，构建了一套建立完善、多维、便捷的疾病预防控制服务体系。

区块链技术深度契合智慧图书馆的发展理念，将其与大数据、人工智能、5G、射频识别技术交叉融合，开发新一代图书馆信息化系统，有利于推动图书馆服务向纵深化、专业化发展，打造与时代发展相适应的智慧图书馆。本文以区块链技术为基础，重点研究了“区块链+大数据”“区块链+人工智能+大数据”“区块链+5G”“区块链+射频识别”和“区块链+云计算”在图书馆智慧服务中的应用。

1 “区块链+”模式在图书馆的应用模型

区块链、大数据、人工智能、5G、射频识别和云计算等是图书馆信息化进程的关键技术，推动了图书馆的智慧化进程。基于区块链技术的基础模型，设计了“区块链+其他高新技术”在图书馆的总体应用模型。“区块链+”模式在图书馆的应用模型分为数据层、传输层、处理层、管理层以及应用层。

(1)数据层。“区块链+”基础模型的底层为数据层。图书馆作为海量信息和数字资源的集合，已成为大数据的重要载体。图书馆大数据包括资源数据、用户数据和感知数据。其中：资源数据包括图书资源和数据库资源；用户数据主要是用户信息如姓名、年龄、专业、年级等；感知数据包括用户借阅规律、座位预约信息、图书馆温湿度等。

(2)传输层。传输层是基于云计算和5G技术进行数据的存储和传输。云计算作为分布式计算的一种，可在短时间(几秒钟)内完成图书馆大数据的存储、处理、流通。5G网络最大数据传输速率为20 Gbps，最大带宽可达100 MHz，可最大速度地传输数据。云计算和5G的结合，可实现文献、信息、数据的实时传输，显著提高图书馆大数据的传输效率。

(3)处理层。处理层是基于人工智能技术对图书馆大数据进行分析处理。利用深度学习、机器学习、专家系统和神经网络等技术手段对大数据进行挖掘与分析。

(4)管理层。管理层中主要囊括了共识机制、分配机制和发行机制，这些机制都使得图书馆+区块链系统的去中心化成为可能。

(5)应用层。应用层是基于“区块链+”模式为用户提供的服务，包括资源采购、数据共享、智能检索等。

1.1 区块链+大数据

图书馆大数据由于其非结构化、时效性强、规模大、来源广等特点，在存储、利用、隐私保护和流通共享等方面面临诸多问题。通过对区块链数据进行整合、分析、计算，能快速、准确地从海量数据中提取用户和管理者需要的信息。“区块链+大数据”在图书馆业务中的应用包括资源采购、数据共享、馆际互借、机构知识库等。

资源采购：在资源采购过程中，通过“区块链+大数据”平台对用户行为大数据(如用户检索、下载、借阅数据等)进行采集、处理、计算、分析，明确用户对图书馆藏资源的需求，为馆员采购优质图书、实现资源的合理配置提供数据支撑。数据共享：利用区块链重构架构基础，打造大数据分布式共享平台，由各图书馆共同维护、分布存储，通过共识机制，完成数据的输入、修改和删除工作，可显著提高图书馆数字资源的共享度。同时，数据具有可追溯性，利于问题查找和责任划分，保证数据的可靠性和自觉性。馆际互借：通过在不同地区、不同类型的图书馆间建立联盟链，构建基于联盟链的馆藏资源共享平台，可有效查阅和跟踪借阅信息，简化借阅流程，解决馆际互借的程序烦琐、信任度有限、合作结构单一等问题，真正实现可信赖的馆际互借。机构知识库：高校机构知识库作为海量科研数据的集合，在建设过程中存在数据破坏、隐私泄露[5]等风险。“区块链+大数据”平台既利于数据和信息的保存与查阅，也可以降低决策和治理成本，对于推进图书馆机构知识库建设至关重要。

1.2 区块链+人工智能+大数据

人工智能以感知数据和图形处理器等计算平台为基础，结合人工方法和科学技术，将人类的意识、行为和思维融入机器中，使机器更加智能化和自动化。人工智能弥合了科学和应用之间的“技术鸿沟”，主要包括大数据、语音识别、机器学习、计算机视觉、自然语言处理5大部分。

2019 年3月，人工智能被第3次写入政府工作报告，并首次提出了“智能+”的概念。“人工智能+大数据+区块链”模式，在图书情报领域具有广泛的应用前景。人工智能、大数据、区块链三者的关系如下：大数据是人工智能的基础，人工智能依赖大数据进行分析和决策，可供分析的开放数据越多，人工智能就越能做出接近人类的处理或者判断，精准度越高；人工智能是大数据的应用场景，帮助大数据实现其价值；区块链技术可以提高人工智能数据的安全性，通过将人工智能算法处理的数据上传至区块链，保证人工智能的每一步“自主”运行和发展都得到记录及公开，使其可追溯不可篡改，解决人工智能领域存在的数据垄断、技术滥用、隐私泄露等问题[6]。此外，人工智能用户根据智能合约做决定，彼此无须相互信任，有助于人工智能实现契约管理。

人工智能、大数据和区块链相辅相成、互助发展。“人工智能+大数据+区块链”在智慧图书馆的应用场景包括智能检索和咨询、资源推荐、身份验证等。智能检索和咨询：用户根据需求提出语音咨询，“人工智能+大数据+区块链”服务平台基于语音识别、语义理解、语音合成等交互技术，根据语义内容从海量信息中进行精准匹配和推理，完成智能检索和咨询服务。平台的区块链底层技术，可提供有效的技术屏障，防止数据泄露或被他人窃取，保护用户数据和隐私。资源推荐：首先通过流通借览储备大量实用的用户数据，利用“人工智能+大数据+区块链”服务平台对用户数据(借阅偏好、电子资源访问历史等)进行标注，并对整体数据进行评估和分析，智能推荐采购图书和电子资源类型。身份验证：人工智能的图像识别技术可帮助图书馆通过面部识别完成用户的身份验证，通过“人工智能+大数据+区块链”平台对用户的个人信息进行智能验证与自动登记，可提高服务的效率和准确率，提高用户满意度。2018年，全球首个区块链机器人在首届数字中国建设峰会上正式亮相，该机器人可解决人工智能大数据的滞后、失真、污染等问题。未来人工智能、大数据、区块链的融合技术在图情领域将迎来一个爆炸式增长的高潮。

1.3 区块链+5G

5G也称第五代移动通信技术，旨在为用户提供更高速率、更大规模、更短时延、更低功耗的网络，广泛应用于人工现实、超高清视频、智慧阅读等领域。2019年11月，联通研究院与中兴通讯共同发布《“5G+区块链”融合发展与应用白皮书》，建议将5G与区块链结合加速应用发展。5G与区块链相互促进、相互影响，5G可以解决区块链中传输时延高、扩展性差等问题，实现实时快速地传输硬件数据，区块链的去中心化、不可篡改、可溯源等优势可以弥补5G的安全问题。

“区块链+5G”能有效推动图书馆管理系统和智能服务系统的优化升级，提升图书馆的信息化水平。利用区块链和5G构建图书馆基础网络，区块链在上游保障信息的安全可靠，5G在下游精准、快速地获取和传递信息，两者的结合使用可以极大地提高图书馆资源的利用率。“区块链+5G”技术在图书馆的应用场景包括用户体验与用户隐私共存、去中心化与图书馆利益的平衡、分布式节点与交易即时确认的协同等[7]。此外，5G满足了人工现实技术对高网速低延时的需求，区块链的公开透明和非同质化代币为人工现实的大规模应用扫清障碍，“区块链+5G”技术将加速VR/AR技术的广泛使用、图书馆虚拟空间的构建、远程虚拟教育的实现、超高清视频的直播、馆藏资源的立体展示等。目前，由于5G标准还不完善，网络部署还不全面，“区块链+5G”的融合应用尚处于实验阶段，仍需要多方努力，以加速应用场景的落地。

1.4 区块链+射频识别

射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)是一种自动识别技术，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信和读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。RFID系统一般由两部分组成：电子标签和读写器。电子标签由耦合组件及芯片组成，每个标签对应唯一的电子编码，用于标识目标对象。图书情报领域的电子标签一般包含图书的题目、ISBN号、书架信息、借阅信息等。RFID系统通过无线电射频可以同时识别单个具体的物体，在图书自助借还、定位查询、文献盘点等服务中具有突出优势。许锴[8]基于RFID技术设计了一套图书馆智能管理系统，包括编目工作站、柜台工作站、RFID智能检索模块、图书整架库、智能安全门等，该系统能够对图书位置高度定位，完成图书的智能借还。通过将RFID读写器中的信息置于区块链的多个区块中保存，利用哈希值将区块串联，不仅可以保证数据很难被篡改，用户还可以在移动终端利用RFID标签进行图书溯源和借阅，操作简单便捷。由于区块链不易被篡改的特征，“区块链+RFID”系统可实现图书借阅流程的公正透明，方便图书的管理和追踪。

1.5 区块链+云计算

在图书馆云计算的基础设施上进行区块链部署，利用区块链的去中心化、不可篡改等特点，可显著提高云计算的安全性。“区块链+云计算”平台在图书馆的应用主要是信息管理和科学知识服务。信息管理：传统图书资源种类数量庞大，其存储、查阅、保护需要很大的人力物力财力。“区块链+云计算+大数据”存储平台可实现图书资料的信息化管理。该平台通过分布式技术将图书馆资源存储在“云”中，保证数据透明共享，记录内容准确安全，操作流程高效快捷。借助区块链的去中心化共识、不可篡改和非对称加密技术，可以保证文件资料的安全性与可靠性。学科知识服务：云计算具有强大的数据处理功能，在学科知识服务领域具有突出优势。以“区块链+云计算”平台为基础，构建云端数据库一站式搜索引擎，帮助用户实现自助搜索获取知识。馆员通过对学科知识进行深层次挖掘、组织、管理与分享，可满足不同学科用户对知识高层次的需求，使学科知识服务更安全、细致、现代。

2 实现策略

信息技术已成为影响图书馆智慧服务的关键因素，图书馆的现代化发展离不开信息技术的支持和应用。利用区块链、大数据、人工智能、射频识别技术对图书馆馆藏资源进行整合、关联、挖掘和深度利用，在资源数据和用户之间构建起高效智能的互动模式，有利于构建便捷化、层次化、多样化的智慧型服务体系。然而，“区块链+” 模式在图书馆的应用尚处于探索阶段，并未投入实践应用中，未来还需从以下几个方面努力。

2.1 制定科学的发展规划

“区块链+”模式在图书馆的应用从设计构想到落地实施，需要资金、人力、技术的持续投入，这就需要科学的发展规划。制定科学合理的发展规划，图书馆应重视信息技术在其智慧化进程中的关键作用，加大对信息技术的扶持力度，早日实现图书馆的智慧化转型。

2.2 培养信息技术专业人才

馆员是图书馆核心竞争力的重要组成部分，其服务能力直接影响图书馆工作的有效开展。实施人才强馆战略，优化图书馆人才队伍结构，加大对服务队伍服务能力的培养和打造，构建一支各有专长、综合能力完备、善于协作创新的专业馆员队伍。同时，注意培养和引进掌握区块链、人工智能、云计算等高新技术的专业人才，以满足图书馆信息化建设和用户深层次的信息需求。

2.3 制订区块链行业发展标准

2017年，工信部发布中国首个区块链标准《区块链参考架构》。国际标准化组织(ISO)、国际电信联盟(ITU)、万维网联盟(W3C)等国际标准化机构也纷纷启动区块链标准化工作。我国图书馆应在国际和国内区块链标准框架下完善图书馆区块链标准，包括区块链技术框架标准、加密认证标准、数据利用标准以及数据溯源标准等[9]，构建科学规范的图书馆区块链应用环境。

2.4 攻克技术难关

“区块链+”模式在图书馆的应用仍面临诸多问题。首先是技术难关，图书馆需要投入相当的人力物力，搭建“区块链+其他高新技术”与馆藏资源链接的桥梁，将高新技术嵌入图书馆信息服务中。在此基础上，联合学校科研团队，加强技术攻关，逐个突破，以实现新兴技术的落地，并在实践过程中不断完善。也可以借鉴“区块链+其他高新技术”在教育、医学等领域的应用，加以改进和完善，应用到图书馆领域。

3 结语

智慧图书馆建设是一项融合多学科、多技术的综合性系统工程，其发展程度一定程度上受科学技术的制约。随着区块链、大数据、云计算、RFID等技术的应用，图书馆的基础设施将更加完善，信息化水平进一步提高。本文探讨了“区块链+大数据”“区块链+人工智能+大数据”“区块链+5G”“区块链+射频识别”“区块链+云计算”等融合技术在图书馆的应用模式，是一种新的尝试，期望可以为智慧图书馆的建设提供借鉴和参考。未来，国内图书馆界应高度重视，制定科学的中长期发展规划，加强对高新技术的研究，尽快落实“区块链+”模式在图书馆的实质性应用，早日建成“特色鲜明、水平先进、服务一流”的研究型、专业化、智慧型图书馆。