基于區塊鏈技術構建智慧型知識服務系統研究

何寶亮

（ 長春市少年兒童圖書館 長春 130042）

區塊鏈最早始見于Satoshi Nakamoto關于電子現金系統比特幣的研究中[1]，從金融領域的應用開始，區塊鏈作為一個公共分類帳本，支撐所有的比特幣交易[2]。它隨后拓展到教育、政府治理、電子政務、版權、圖書館等領域，應用范圍極其廣闊。本質上區塊鏈是一個共享數據庫，存儲于其中的數據或信息，具有“不可偽造”“全程留痕”“可以追溯”“公開透明”“集體維護”等特征。基于這些特征，區塊鏈技術奠定了堅實的“信任”基礎，創造了可靠的“合作”機制，具有廣闊的運用前景[3]。Anthony Lewis也指出區塊鏈是一種既可公用也可私有的分布式數據庫[4]。Swan則指出區塊鏈為比特幣交易和物聯網發展提供系統完整性、過程完整性、操作完整性的機制[5]。Tschorsch與Scheuermann將區塊鏈概括為是在去中心的點對點網絡中，基于加密算法和共識機制等技術原理，記錄完整的、帶有時間戳的、防篡改的交易記錄，并由集體維護交易數據的分布式數據庫[6]。基于區塊鏈的技術特征，韓秋明等指出：區塊鏈技術是在多主體且無須相互信任的條件下，通過去中心化和加密技術，使系統中所有參與者協作，集體記錄、維護一個可靠數據庫的技術方案[7]。目前，區塊鏈技術在數字貨幣與金融市場的試水和應用，將不斷升級區塊鏈技術的應用范圍，已有嘗試諸如會計、審計、政府治理等領域，今后有望拓展到人類社會生活的方方面面，實現去中心化相互之間的社會信用機制，進而實現低成本數據共享與數據交流，甚至可進行可編程社會[8]的研究。程晨等對國外區塊鏈研究議題進行梳理，發現區塊鏈技術價值、區塊鏈技術改進、區塊鏈應用場景、區塊鏈發展挑戰[9]成為主要內容，對區塊鏈的可編程機理、隱私安全、運行效率、應用場景多元化以及發展中的技術、道德、監管困境等進行重點研究。清華大學張成崗教授更是將區塊鏈技術發展定義為“第四次工業革命”的歷史方位，指出區塊鏈是使用密碼學方法相關聯產生的數據塊，是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式[10]。呂乃基甚至提到區塊鏈4.0，認為將來區塊鏈的發展是與人工智能相互賦能，并提出區塊鏈能否在反身性中自我迭代的問題[11]。區塊鏈越來越多地滲透到公共管理、教育、服務等領域，與圖情主題相關的是區塊鏈與圖書館的數字知識產權[12]、閱讀平臺[13]、用戶畫像[14]、機構知識庫[15]、競爭情報[16]等領域的有效結合，借助區塊鏈的分布式賬本、非對稱加密和授權、共識機制、智能合約核心技術去支撐與支持圖情的相關服務。

1 用戶思維下智慧型知識服務的現實需求

1.1 知識服務進化到智慧服務的瓶頸

信息化、知識化、智能化、智慧化是人在不同信息環境下對知識需求的不同要求，人、技術、服務之間的邏輯上升關系正是不斷平衡人或用戶的知識需求的產物。基于用戶的知識需求，誕生了人工智能、海量存儲、大容量通信、大數據、物聯網等技術，并作用于開展知識服務的機構和組織，出現了智慧圖書館。智慧圖書館借助互聯網技術、物聯網技術，運用大數據、云計算、信息識別、移動通訊等信息處理技術，對海量數據進行收集、存儲并進行多樣化管理，并在此基礎上為使用者提供無空間時間變化的信息服務[17]。正是在各種技術的作用下，信息服務提升到知識服務，并加速知識轉化生產力和創造價值的進程，以人和物的互聯互通和協同感知為核心要素，以用戶需求為導向，以科學發展為理念，不斷提升用戶體驗的智慧型知識服務[18]。智慧知識服務要求改變用戶服務思維，完全建立“用戶思維”，用戶的需要是什么、用戶什么時候需要、用戶需要什么樣的體驗等等，成為智慧服務的核心。在智能媒體時代，用戶不再是孤獨的閱讀者，而要上升為暢快的交流者，甚至是以其為中心的主宰者；用戶不再是注意力商品，也不是數字勞工，而是實實在在的媒體的有機構成部分。只有無縫嵌入用戶的學習、工作、科研、生活、娛樂等各種情境活動中，切實感受用戶所需所欲，從需求至上過渡到需要主宰，才能為用戶提供貼身的定制的知識服務體驗。而智慧服務所要求的感知、無縫、泛在、共享、高效，現有的技術架構和服務流程都難以支撐，用戶需求的進化呼喚迭代的技術甚至是具有顛覆性的技術去支持。

1.2 知識中心的投入與產出的失衡

在知識服務的過程中，涉及各類知識主體，包括知識生產者、知識分解者、知識傳播者、知識消費者四類。除了極少數OA服務以外，大多數知識消費者很難直接與知識生產者對接，而是與知識分解者、知識傳播者等知識中介（諸如圖書館、信息中心、咨詢機構等）進行溝通與交易。知識中介為取得知識消費者的信任必須得到相關的授權和認證，同時需要必要的硬件設備和通信設備等，包括一定處理速度的中央服務器和海量的數據存儲池，以及必備的電力、空間等資源，即建立存儲與處理知識的中心系統，在完成有效的知識任務情況下需要投入較大物理設備、人力、技術、資本等各方面的成本。知識中心的參與固然規范了知識生產、傳播與應用的過程，但無形中增加了知識的分銷環節，同時對知識價值進行一定的分配，既降低了知識生產者的創作積極性，又增加了知識轉化與生產的環節與成本。 隨著海量數據的升級，知識服務面臨著更為龐大的數據處理和中心系統的升級，在成本與效率之間面臨著更為嚴峻的考驗。

1.3 知識生產與創新激勵不足

知識作為特殊商品，其使用價值和價值會因為搭便車，惡意復制、下載、傳播或交易有所損失。同時，知識服務過程中參與的知識主體過多，在知識生產者（或所有者）和知識需求者之間，存在一級或多級的相對知識中心、知識分解者和知識傳播者，加劇知識價值的稀釋和溢出。那么知識生產者或所有者的貢獻也會被稀釋，極大降低知識回報率，導致知識生產者的生產或創新動力受挫。目前，圖書館研發的SoLoMo 服務模式、問答社區模式、智慧圖書館等創新模式都在不斷顛覆和改變知識服務的價值鏈條，讓生產者、服務者、需求者之間實現直接對接，并依托DeepQA等技術實現持續生成高質量的用戶原創內容，并通過放大精英用戶知識服務的“暈輪效應”[19]，建立知識服務全周期的服務平臺，促進知識需求者與知識供給者之間的網絡生態，可持續實現知識服務質量和效果。這些創新模式的目的是為了最大限度地實現生產者的積極性、知識內容的放大性、服務過程的效率性、服務環境的生態性。但現有技術和過程都建立在中心系統、知識主體分配的基礎上，難以解決知識生產和創新的價值與回報被稀釋的問題。

2 區塊鏈構建智慧型知識服務的現實價值

2.1 去中心化加速知識資源應用

知識服務的基礎在于知識資源的規模和質量，包括圖書、專利、標準、報告、科學數據等傳統資源，也包括數字出版、國內外數據庫、圖書館特色數據、機構知識庫等電子資源以及OA服務提供的相關資源等。一方面知識資源的海量增長帶來質量審核的問題，另一方面，用戶對新的知識資源又求之若渴，但由于資源審核、出版、版權、利益分配等原因，知識資源進入用戶視野存在周期長、版權不清、虛假信息、信息孤島、利益糾紛等問題。利用區塊鏈技術可以跟進知識資源的生產、評審、分享、交易、傳播等環境的進度和信任水平，利于加快知識資源的生產速度、提高知識資源的質量、記錄知識交易的證據。區塊鏈技術能夠有效解決知識生產激勵失靈的問題[20]，獨有的時間戳形成完整的證據鏈，運用時間戳（time-stamp）的方式可以記錄知識產品的創建時間、使用過程、權屬變更、最后修改時間，并永久性地保存此文件，以便確定智力財產的權利歸屬[21]。去中心化保證同一區塊上的知識內容不論發生任何變化都可以被記錄，并保證在任何副本上都留存同一時間戳。Spearpoint曾指出通過構建區塊鏈架構的學術同行評審代幣系統，可以激勵學者提高學術論文評價的質量和規范性，并依托完整的區塊鏈記錄對學術評審的進度和責任進行有效追蹤[22]。

2.2 加密技術等保護用戶隱私和知識開放

互聯網環境下，在保障用戶隱私信息的前提下，用戶的參與性與創造性都被放大，各種科研數據或成果，學生或民間的思想、觀點、爭論可以被上傳至網絡，其他用戶可以進行轉發、下載、討論，甚至二次生產。在區塊鏈技術支持下，用戶生成資源的積極性得以提高，知識產品出版與傳播得以規模實現。時間戳記錄了所有與知識產品有關的生產、轉讓、交換、交易情況，分布式不再需要中心系統，知識生產者、管理者與知識使用者、消費者之間可以直接進行知識傳播、共享、交易與應用。區塊鏈在保證用戶隱私方面，主要集中在加密技術、數字簽名、時間戳等方面，用以保證用戶私鑰和連續的時間記錄證據。混幣原理、環簽名、零知識證明（ZKPS）等技術可以保護用戶隱私信息；橢圓曲線離散對數問題、雙線性映射和聚類簽名等加密技術可有效隱藏交易金額[23]；復合簽名可以保證知識交易過程的匿名性[24]；分布式架構可以保證交易的可編程系統Hawk，零知識證明加密技術可生成加密協議[25],以支持智能合約完成不同可信任節點之間的溝通與交易。在較長的歷史發展過程中，為了保障交易各方的利益，通常使用契約規則和第三方外力解決相互之間的信任，伴隨“風險社會”的進一步發展，“后信任社會”亟需新的信任機制去監督和防范[26]。區塊鏈技術較好地解決了這一現實問題，區塊鏈的分布式讓所有節點充分決策，各節點根據事前規定的規則判斷是否真實，如果51%的節點判定為真或普遍認可，則達成“智能合約”，無須第三方監督與保障即可進行信任交易。

2.3 真正意義的知識生態互聯網

“互聯網”三個字的涵義不僅僅是互相連接的網絡空間，它蘊含著更為豐富的人為內涵：“互”代表互動，在網絡中的“人”都可以沒有負擔地進行交流和交易；“聯”代表鏈接和開放，在網絡中的數據和價值相互開放，并可以進行鏈接；“網”代表平等，網絡中的主體都是平等的，沒有身份、地位、國籍、經濟等差別，因平等而消除了信息鴻溝、財富差距[27]。平等、鏈接、開放、互動使得網絡中的任何一個節點可與其他節點進行鏈接，并能開放性地接收與傳播信息。現實互聯網中，利益紛爭、搭便車、門檻權限、經濟不平等、技術差距等因素，導致互聯網被某些國家某些組織所控制。而區塊鏈采用互聯網大數據的加密算法創設節點，任何機構和個人都可以作為節點參與創設信任機制，只要通過共識機制即為成立的節點信任機制。共識機制即各節點自發地遵守一套事前設定好的規則，該規則可以直接判斷行為記錄的真實性并將判斷結果為真的記錄記入區塊鏈之中。共識機制能夠保障任意知識主體之間的自由化鏈接，實現了互聯網真正意義上的目標，為知識生態環境提供了技術支持和環境保證。

3 基于區塊鏈技術構建智慧型知識服務系統

3.1 智慧型知識服務系統的建設目標

在用戶需求的推動下，知識服務發展過程中存在的問題亟需一種新的技術和架構去解決，并能夠有效地升級到智慧服務。如圖1所示，今天的用戶對知識服務的需求是高效、無縫、激勵、開放與主動，傳統知識服務因中心化低效、知識主體間鏈接繁冗、知識生產與創新不足、知識生態惡化、用戶體驗不佳等現實問題為用戶所詬病。在區塊鏈的去中心化與分布式、共識機制、智能合約、時間戳、可編程等技術架構下，智慧服務可以實現共享、信任、激勵、泛在、感知與參與等目標。

圖1 區塊鏈技術下知識服務到智慧服務的升級

3.2 智慧型知識服務系統的構成

基于此，筆者結合智慧圖書館知識服務體系的結構（情境感知模塊、信息資源云存儲模塊、大數據云處理模塊和知識云服務模塊[18]86-87），以及智慧圖書館知識服務架構（物理設備層、數據層、網絡層、平臺層、用戶應用層、知識門戶層[28]）的相關研究，應用區塊鏈技術對知識服務系統進行創新架構，其結構分為基礎數據層、數據存儲與分析層、合約與交易層、用戶應用層四個層次，具體結構如圖2所示。

圖2 基于區塊鏈技術構建的智慧型知識服務系統

3.2.1 基礎數據層

基礎數據層主要包括數據區塊、感知傳感、時間戳、數據加密、數據簽名、Hash函數等基礎架構技術、數據和算法，創設互聯網中可信任的節點，只要51%節點判定為真，不論是圖書館、信息中心或是百科平臺、個人都可以創設可信任的知識節點。該層保證任何節點開展的搜索、查詢、咨詢等行為與獲得信息、知識、文檔、推薦、解決方案等知識內容是安全的，同時不會泄露任何個人信息。這是互聯網中節點開展任何活動的基礎和前提。

3.2.2 數據存儲與分析層

數據存儲與分析層主要是應用共識機制、云處理、大數據存儲、去中心化、數據傳輸等技術，將來源于不同信任節點的信息與數據、用戶不同情境的感知信息等進行存儲，并進行大數據處理，對用戶需求進行聚類、推理、預測、匹配等分析處理，能夠動態存儲任何時間產生的數據及其相互關系。

3.2.3 合約與交易層

合約與交易層主要是封裝各類編程語言、算法腳本和智能合約的相關內容，保證系統運行環境的穩定性，根據預先設定自動執行的響應條件和響應規則，可信任節點進入合約狀態符合合約值后進行自動交易。它為不同節點用戶之間的知識生產、交換、分享、傳播與交易提供無須授權或認證的信任機制。基礎數據層的時間戳和非加密技術為其提供不間斷的記錄數據，同時保證用戶隱私的安全性。

3.2.4 服務應用層

服務應用層是智慧型知識服務面向用戶的頂層設計，基于無縫網絡中設備、資源、服務、行為、分析等各方面的管理信息和應用場景，設計適合用戶習慣和行為的接口和應用程序，并結合區塊鏈技術創設的生產者積極性、知識內容放大性、服務過程效率性、服務環境全周期的知識生態，提供可編程的作用機理，為用戶提供可感知的智慧服務，即開放、共享、泛在、個性的精準化專業服務。

3.3 智慧型知識服務系統的功能

3.3.1 區塊鏈構建開放性的知識生態

基于區塊鏈技術，打破一館一所等中心化的藩籬，分布式用戶可以在無限放大的知識環境中滿足個人的需求，并可結合所有節點的智慧建立知識服務全生態的服務平臺。在開放性的網絡中，知識需求者與知識供給者之間可以自由鏈接，實現信息互聯和價值互聯的交叉運行。小到一個表情符號、一張圖片，大到一篇論文、一些科學數據、數字作品等，信息或知識的生產、轉讓、傳播或交易都可以在區塊鏈構建的知識生態中以加蓋時間戳的方式進行，從而有效存儲和追蹤知識。同時不同區塊之間可以進行二次創新產生更為豐富的知識結果，即區塊可以開放性生長，知識規模可以無限放大，見圖3。這為智慧服務發展提供了良好的知識來源和不可限量的發展空間，為滿足用戶日益增長的需要提供了技術和知識支持。

圖3 區塊鏈構建去中心化的知識生態

3.3.2 保障可信任的自由交易

知識生產與知識消費的良性運行方能促進知識服務市場的發展，而良性運行的關鍵在于保證知識所有者的權益，即要承認知識歸誰所有、承認知識產品的價值、給予價值相應的回報。但知識產品的無形性依托網絡技術容易出現篡改、復制、盜取、惡意傳播等，導致知識生產者、所有者、二次生產者等擔心個人產品的權利和價值損失；知識消費者擔心出現欺詐交易、價格高出價值等，信任成為交易各方擔心的主要問題。圖4表明區塊鏈技術下，雙方想要實現合理有價值的交易無須依托一定的官方機構或值得信任的授權中心，只要網絡中51%的節點判定事先定義的合約值為真，即通過安全認證，自動發生交易。所有副本具有相同的時間戳，時間戳記錄與存儲所有的交易與交換行為，并可以進行實時驗證，任何未授權的修改行為或故意的篡改行為要想成功就需要同一時間修改所有副本上的信息和數據。隨著大數據和節點的增多，顯然這種可能性微乎其微。由此，區塊鏈技術借助智能合約，構建知識交易的信任機制，為知識共享、傳播與交易創建了信任環境，促進了知識開放。

圖4 區塊鏈自動達成可信任的智能合約

3.3.3 區塊鏈思維的可持續發展性

2008年區塊鏈進入人們視野，其可編程的作用機理被不斷地應用在不同場景，金融、產業發展、教育、公共管理、社會保障等諸多行業都在嘗試將區塊鏈技術引入行業發展中，“區塊鏈思維”深刻地影響著各行各業的價值重構和價值生態系統。區塊鏈從1.0、2.0、3.0發展到4.0，專家預測區塊鏈技術可以和人工智能、智慧感知相互賦能，即人類將來智慧化的生活將與區塊鏈緊密相連。聯合國《2030年可持續發展目標》[29]中認為區塊鏈技術對貧窮、生態保護、共同發展具有積極促進作用。區塊鏈技術的延展性與可持續發展性將為將來知識服務的發展提供更為廣闊的空間，當前知識服務以區塊鏈技術為底層基礎架構，那么將來跨越不同區塊鏈、智力編程、用戶情境感知、需求智慧化表達等目標指日可待。

4 區塊鏈未來發展亟需解決的問題

當然，區塊鏈所構建的技術體系并不是無懈可擊，私鑰丟失、無法追蹤私鑰、算法缺陷都將成為其發展的安全隱患。私鑰丟失即信息（或數據）主體失去了打開存在于區塊鏈上數據的鑰匙，不能再對數據進行管理與控制。尹冠喬指出目前區塊鏈系統無法追蹤已丟失的用戶私鑰，即該系統無法確保用戶的身份信息不被盜用[30]。大數據環境將會增加算法的復雜性和規模性，算法上存在的任何一點缺陷都將導致被信任的信息被他人所破解。同時，林小馳等驗證區塊鏈無法實現“去中心化”、“高效低耗”與“安全”[31]的三角平衡，即區塊鏈的優勢不能同時實現。董慧、張成巖、嚴斌峰則發現區塊鏈的匿名性規則容易導致犯罪集團洗錢，無政府監管也易造成違法違規行為[32]。與此同時，區塊鏈的技術發展也將遭遇現實矛盾的尷尬困境，如技術領域中各節點達成的“共識機制”能否適用于現實社會，技術中的“去中心化”與現實世界中的“再中心化”陷入循環悖論中，數字空間中的信任機制遭遇現實有限的資源與利益紛爭時是否仍會繼續適用。這些問題一方面要依靠加密、算法、追蹤等技術的提高與發展，另一方面有賴于技術與現實矛盾的逐漸協調與化解，真正實現區塊鏈4.0與智慧社會的緊密結合和應用。