区块链技术在高校图书馆服务中的应用

胡 昕

（南昌医学院 图书馆，江西 南昌 330004）

0 引言

区块链技术是继云计算、大数据、物联网、人工智能之后的又一项颠覆性技术,有望推动信息互联网向价值互联网转变。 近几年,区块链快速发展并逐渐渗透到金融、政务、物流等领域,日益受到我国政府的重视和关注。 2019 年10 月,习近平总书记在主持中央政治局第十八次集体学习时强调,我们要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口,明确主攻方向,加大投入力度,着力攻克一批关键核心技术,加快推动区块链技术和产业创新发展［1］。 2021 年发布的国家“十四五”规划将区块链列为七大数字经济重点产业之一,并给出了区块链具体发展目标与方向。 由此可见,区块链已上升为国家战略。 图书馆服务创新与发展离不开背后各种技术的支撑,如大数据为用户提供个性化的服务,人工智能将馆员从传统借阅服务向知识服务、智库服务角色转变等。 将具有去中心化、开放性、不可篡改、可追溯等特点的区块链应用到图书馆领域,重塑了图书馆与读者、读者与读者之间的信任,为广大师生提供更加智能、高效、优质的服务,促进图书馆事业转型和可持续发展。

1 区块链简介

1.1 区块链发展与概念

区块链起源于比特币,2008 年中本聪发表了一篇名为《比特币:一种点对点式的电子现金系统》的论文,该文指出区块链技术是构建比特币数据结构与交易信息加密传输的基础技术,实现了比特币的挖矿与交易。2009 年中本聪创建了第一个序号为0 的创世区块,随后几天出现序号为1 的区块,与创世区块相连形成了链,标志着区块链的诞生［2］。 区块链自诞生以来经历了3 个发展阶段:区块链1.0 可编程货币,应用范围聚集在以比特币为代表的数字货币；区块链2.0 可编程金融,在原有基础上加入了智能合约,对股权众筹、产权及支付清算等金融领域提供了更加广泛的应用场景；区块链3.0 可编程社会,区块链的价值被进一步挖掘出来,逐渐扩展到医疗、教育、保险等社会生活的各个领域。

如何定义区块链,目前尚未形成统一的观点。 从狭义角度来说,袁勇等［3］认为区块链是一种按照时间顺序将数据区块以链条的方式组合成特定数据结构,并以密码学方式保证不可伪造和不可篡改的去中心化共享总账,能够安全存储简单、有先后关系、能在系统内验证的数据。 从技术角度来说,《腾讯区块链方案白皮书》认为区块链是一种由多方共同维护, 以块链结构存储数据,使用密码学保证传输和访问安全,能够实现数据一致存储、无法篡改、无法抵赖的技术体系［4］。简言之,区块链是一个由所有参与者共同维护的分布式系统,运用密码学、分布式共识、时间戳、智能合约等技术,使存储在上面的数据按照时间顺序排列,且安全可信、公开透明、可以追溯。

1.2 区块链特征

区块链是以分布式账本、共识机制、非对称加密等多种技术整合的共享数据库,具有如下特征。 (1)去中心化:区块链上的每笔交易通过多方共识完成验证后,存储在分布式节点中,不需要中心服务器或第三方中介机构的参与。 “去中心化”增强了数据的安全性,因为区块链上的数据是由全网节点共同维护并共同存储,当少数几个节点遭到攻击或出现故障,区块链上的数据不会受到影响。 如把图书馆一些珍贵文献部署到区块链上,可以更好地对其进行保护。 (2)公开透明:区块链是一个开放的系统,除各节点的身份信息被加密以外,区块链上的交易数据对全网节点公开,任一节点都可随时随地查询、下载区块链上的完整数据。 公开透明的特征打通了数据孤岛,促进信息资源共享。(3)不可篡改:区块链上的每一个区块是由区块头和区块体组成,其中区块头存储了上一区块的哈希值和当前区块的哈希值,区块链就是按照发生的时间顺序,通过相邻区块的哈希串连,组合成的一种块链式数据结构。 当改动区块中的任意数据,当前区块以及其后所有区块的哈希值都会发生变化,重新计算需要耗费巨大的计算量,代价极大。 同时,区块链上每一个节点都同步复制了一份数据副本,只要没有同时控制系统中超过51%的节点,个别节点的数据被篡改是得不到整个网络认可的。 因此,存储在区块链上的数据是不可篡改、不可伪造的。 (4)可追溯性:一旦信息经过验证,就会写入区块并加盖时间戳,使之按照时间顺序永久地存储在区块链上。 由于区块链数据不可篡改,大家可以通过时间这个维度进行追本溯源。

2 图书馆与区块链

2.1 研究情况

2017 年9 月,我国首家区块链主题图书馆在深圳前海蛇口自贸片区揭牌,拉开了区块链在国内图书馆应用的序幕。 与此同时,我国图书馆领域学者积极开展区块链技术在图书馆中的应用研究,图书馆建设方面,周耀［5］构建了分布式馆藏资源存储系统、“智慧阅读”系统等4 个以区块链为底层技术的智慧图书馆应用系统,不断推进图书馆智慧化建设；版权方面,秦珂［6］提出基于区块链技术的图书馆数字版权管理有消除版权清理的高成本和复杂性、开辟数字版权价值评估的新路径等作用,能够实现图书馆、著作权者、数据出版商等多方利益均衡；资源建设方面,孔繁超［7］认为将区块链应用于开放获取资源建设具有降低成本、推动共享及提高质量等优势,并设计了基于区块链的开放获取资源管理系统,为资源建设提供了新的工具和视角。 其他学者对区块链在图书馆数据库、服务、空间及场景等方面的应用展开了研究。 可以预见,区块链在图书馆领域拥有广阔的发展前景。

2.2 对图书馆的影响

伴随着互联网技术不断发展,图书馆信息化程度越来越高,区块链作为数字经济下新技术基础设施,对图书馆的影响表现在以下几个方面。

2.2.1 筑牢网络安全屏障

图书馆的数据和信息是重要的资源,但在开放的网络环境下,容易遭受非法控制、恶意攻击等安全威胁。 区块链是一种去中心化的分布式系统,通过密码学、共识算法和时间戳等技术,可确保链上的数据不可篡改,任何操作都是可以追溯的,保障了图书馆的网络信息安全。

2.2.2 加快图书馆数字化发展

在数字经济时代,数字技术丰富了阅读内容,拓宽了阅读渠道,打破了时空限制,给大家带来了全新体验和极大便利,使得手机阅读、网络在线阅读等数字阅读越来越受到青睐。 区块链通过新的信任机制,起到改变信息的存储与传递方式、提高资源配置效率等作用,催生全新的数字化产品和服务,为图书馆工作提质增效,注入源源不断的发展新动能。

2.2.3 助力智慧图书馆建设

智慧图书馆离不开数据支撑,但在建设过程中会遇到数据孤岛、数据滥用等问题。 区块链具有公开透明、不可篡改、可追溯等特征,与大数据、物联网、云计算、人工智能等新一代信息技术共同构建智慧图书馆框架图,从而实现科技赋能、数据赋能,提升整个智慧图书馆生态之间数据的安全、可信流动,推动智慧图书馆建设与发展。

3 区块链技术在图书馆服务中的应用

吴建中曾说过:“图书馆存在的价值体现在服务及其效益上。”将区块链技术应用于图书馆服务中,支撑图书馆服务透明化、均等化,拓展了图书馆服务内涵、方式和渠道,提升了图书馆服务效能。 例如,在图书借阅服务中,区块链技术实现了读者之间通借通还,不仅加快了馆藏图书的流动,而且还为有共同兴趣的读者交流学习创造了良好的机会；在空间服务方面,通过对个人学习空间、研讨室等实物空间的区块链密钥授权,依靠特定的权限控制实物空间的使用权,实现了图书馆空间服务的智慧化［8］。

3.1 科学数据共享

随着信息技术的不断发展,数据爆炸式增长,科学研究也由传统的假设驱动向数据密集型的新科学范式转变,科学数据在科研中的地位日益提高。 高校老师在教书的同时也承担着科研工作,在科研过程中产生了大量科学数据,但这些数据分散在个人或研究团队的手中,没有充分发挥其应有的价值,造成了科学数据资源的浪费。 为进一步加强与规范科学数据管理,提高开放共享水平,国务院于2018 年印发了《科学数据管理办法》,明确了我国科学数据管理的总体原则、共享与利用、保密与安全等方面内容；各高校图书馆也积极建设科学数据存储平台,收集、管理分散在各处的科学数据,宗旨是为科研工作者提供数据的共享、发现与再利用,促进学术交流,启发创新思维。 但数据安全、数据版权、个人隐私等问题使得科学数据共享进程相对缓慢。

区块链技术建立了一种全新的信任体系,将科研人员信息及科学数据通过加密算法上传到区块链后,是永久保存、不可篡改的,后续的下载、传输等操作均会留下痕迹。 一旦遭遇到侵权行为,科研人员可通过区块链的时间戳追溯原始数据,进行举证维权,从而保护了自身的科学数据著作权。 同时,分布式存储不仅能减轻图书馆服务器存储、处理数据的压力,也能防止操作不当丢失数据,造成不必要的损失。 在区块链上,图书馆和科研人员是地位等同的节点,在智能合约的约束下共同维护链上的科学数据,图书馆负责管理及编制科学数据索引,方便科研人员检索；科研人员之间通过点对点的方式传输数据,即发送者用对方的公钥加密发送,同时用自己的私钥对采用哈希算法的摘要进行加密；接收者用自己的私钥获取,用对方的公钥验证,保障了传输安全,提高了工作效率。 区块链的去中心化、不可篡改、可以追溯等特征保护了个人数据隐私、推动了科学数据共享,增加了科学数据的价值。

3.2 数字资源远程服务

在网络信息技术飞速发展的今天,互联网已日渐成为用户快速获取知识和信息的重要渠道。 在这个时代背景下,高校图书馆服务逐渐向数字化方向转变,资源方面,通过馆藏资源数字化、收集整理网络开放获取资源、购买数据库及电子图书等方式不断丰富数字化馆藏；技术方面,积极开发移动终端App、构建“一站式”智能检索平台,以满足本校师生线上进行科研和学习的需求。 特别是在疫情期间,各高校都停课,师生只能在家中进行科研和学习,数字资源的价值凸显。 为了保护知识产权,高校图书馆的大部分数字资源服务范围仅限校园网内,校外师生受IP 地址限制无法使用,影响了他们对图书馆数字资源的有效利用。 因此,数字资源远程服务是各高校图书馆亟须解决的问题。

校外使用电子资源的条件是要通过身份识别获取访问权限,区块链为用户提供了一种新型信用身份认证体系。 高校图书馆经过审核,将师生信息注册到区块链上,使其拥有一个在图书馆内外不同场景中使用的电子身份,如借还图书、远程访问、参与图书馆活动等场景。 因为身份信息通过哈希运算,生成一个唯一的不可逆的散列字符串(哈希值),同时通过分布式节点的共识与记录,确保其匿名且不可篡改,具有较高的隐私性和安全性。 在非校园网环境下,拥有电子身份的师生用私钥加密登录信息发送给图书馆系统,图书馆系统用其公钥解密认证登录信息后,就可随时随地轻松访问、下载本校图书馆内的数字资源,从而维护了广大师生平等使用图书馆资源的权益,提高了数字资源的利用率。 如果用户出现过量下载等违规行为,系统会基于智能合约自动取消该用户的访问权限,提升了图书馆的监管能力。 另外,不删除毕业学生的电子身份,让他们在以后的工作和学习中可以继续享受图书馆的资源和服务,体现了图书馆对他们的人文关怀。

3.3 用户画像

大数据时代,高校图书馆收集了大量的用户信息数据。 管理系统中存储了用户姓名、性别、专业、职称等基本数据,各种智能设备获取用户在利用图书馆资源和服务过程中产生的诸如借阅、浏览、下载及搜索的关键词等行为数据。 这些数据来源多样,类型复杂,但蕴含着巨大的价值。 为了充分发挥这些用户数据的价值,高校图书馆首先对用户的信息数据进行清理、归约等预处理,然后利用数据挖掘、机器学习等技术,提取用户的特征信息,贴上相应的标签,如基本信息标签、专业标签、阅读偏好标签、情境标签等,用于构建用户画像模型。 高校图书馆通过用户画像能够全面分析用户群体的爱好、行为等信息,准确把握用户的现实需求和潜在需求,进而为他们提供针对性的服务。 虽然用户画像能优化图书馆服务,提升用户体验,但容易出现个人隐私泄露、数据权属不清晰等问题。

区块链的密码学和智能合约技术能较好地解决这些问题。 密码学保障了数据传输和访问安全,它为用户配备了一对密钥(公钥/私钥),公钥通过哈希运算,生成了用于数据传输的地址标识；私钥让用户享有对个人数据的支配权,他们可根据不同需要设置多重签名授予或取消他人对其数据的访问权。 智能合约是部署在区块链上可替代纸质合约的计算机程序,在无中心机构的情况下,它会根据参与主体预先规定的条款和条件来判断该数据是否属于用户的隐私数据。 如果不属于则自动获取,节省了工作人员的时间；如果属于则需向用户申请授权后才可获取,有效防范了个人数据的泄露、滥用等违规行为。 同时,基于分布式共识算法和时间戳等技术,让图书馆利用用户数据过程公开透明、不可篡改,并可随时追溯,提升了用户的信任感。因此,把区块链技术运用到用户画像,更好解决了用户信息数据的合理使用和隐私保护之间的矛盾,在用户隐私得到有效保护的前提下推进图书馆服务定制化、精准化、高效化。

4 结语

科学技术是第一生产力,区块链与大数据、人工智能等信息技术融合发展,渗透到数字金融、物联网、智能制造、医疗等多个领域,新业态、新模式不断涌现,给传统行业发展带来了新思路、新理念。 未来区块链在图书馆领域也拥有广阔的应用空间,但目前技术不成熟,还处于初级发展阶段。 因此,未来高校图书馆一要时刻跟踪区块链发展新趋势,积极引进和培养具有区块链知识的技能型人才；二要加强区块链技术在高校图书馆的基础研究,并积极探索在整合配置馆藏资源、促进数据共享、构建服务平台、优化图书馆环境等方面的实际应用,为高校图书馆建设、服务和管理提供新的动力和机遇。