基于區塊鏈技術的科研誠信平臺架構設計

一、研究背景和現狀

近年來，隨著我國向創新型國家轉型，中國的科技領域迎來前所未有的發展機遇，科技成果不斷涌現。但與此伴生的科研誠信問題也呈大規模爆發趨勢。從韓春雨的基因編輯實驗數據無法復現，到2017年《腫瘤生物學》對被認定為“同行評議造假”的107篇中國論文集中撤稿事件，學術不端帶來的科研誠信危機正在不斷損害科研的創新力，也對我國學術界的國際聲譽、科研人員的國際形象以及科研生態環境造成了不可逆轉的傷害。同時，隨著我國社會信用體系建設逐步完善和全面推廣，科研誠信體系建設作為我國社會信用體系建設中的重要一環尚在起步發展階段，亟需完善。

目前，我國科研誠信體系的建設主要依賴于制度建設。許多專業學者也從制度建設的角度進行了研究，李真真，黃小茹分析了中國科研誠信面臨的突出問題并提出改革科研評價體制與激勵機制是我國科研誠信建設的治本之策[1]。劉蘭劍，楊靜分析了科研誠信的歷史、表現、成因，提出了寬容處理科研誠信問題、加強科研誠信教育、培育同行評議文化、建立有制約的同行評議制度以及破除“四唯”制定隨機抽取代表作制度等治理對策[2]。楊東占認為中國要實施創新驅動發展戰略，必須加快建設科研誠信與信用體系，建立健全科研誠信制度體系[3]。

進入二十一世紀，伴隨著區塊鏈如火如荼的發展，區塊鏈技術業已被確定為國家戰略技術。2016年，區塊鏈技術作為戰略性前沿技術被寫入《“十三五”國家信息化規劃》。2019年10月，中央政治局對區塊鏈技術進行了討論學習。區塊鏈技術的去中心化、不可篡改性、公開透明性以及可追溯機制等特性在金融、社會生活、政府管理等方面有廣闊的應用前景，也為治理科研失信、建設科研誠信平臺提供了一種新的技術思路。在標準化上，周莉等對科研信用標準體系建設進行了研究，提出了科研信用標準體系總體框架[4]。在具體應用上，許潔，王嘉昀從研究過程、數據自治、同行評審等方面提出了區塊鏈技術在學術出版信任建設中的具體應用和實施策略[5]。

本文借鑒區塊鏈技術在金融、供應鏈等領域的應用，構建了基于區塊鏈技術的科研誠信平臺架構。探索通過建立科研誠信平臺，規范科研人員和科研單位等科研主體的科研行為，營造公正、公平的科研誠信環境，不斷推動完善我國科研誠信體系建設。

二、當前科研誠信體系建設存在的問題

（一）依賴制度體系約束科研失信行為的效能有限

目前，圍繞科研誠信體系建設國家出臺了一系列制度文件。2018年，中辦、國辦聯合印發《關于進一步加強科研誠信建設的若干意見》，提出八條指導意見。2019年科技部聯合20個國家機構共同印發《科研誠信案件調查處理規則（試行）》，其中制定了對七類科研失信行為的處理辦法。2020年7月，科技部再次出臺《科學技術活動違規行為處理暫行規定》（以下簡稱《暫行規定》），其中明確了科學技術活動中的涉及的五類主體以及覆蓋五類主體的64種違規行為，并提出10項處理措施，進一步劃清了科研活動規則的“邊界”。雖然關于科研誠信的相關制度層層加碼，但從實際效果來看，依賴制度體系約束科研失信行為的效能有限，科研誠信事件依然層出不窮，甚至呈上升趨勢。

（二）各部門數據沉積形成數據孤島

按照傳統，科學可以分為三大領域，包含自然科學、社會科學和思維科學。在行政管理上，通常由科技部自然科學領域；中國社科院負責哲學社會科學領域。還有一些科技計劃由科技計劃管理部門統籌管理。對于高等院校等科研單位，研究領域可能既涉及自然科學領域也覆蓋哲學社會科學領域，包括參與到科技計劃等相關項目。由此，科研人員、科研單位的信息和數據通常分散在多個政府部門、科技類社會團體和第三方科學技術機構中。各個單位和部門之間又由于獨立的管理體系和保密制度，并未建立共享聯動機制，導致很多科研基礎信息和科研誠信相關信息分散沉積在各個部門最終形成數據孤島。

（三）數據維度單一不夠全面

目前，只有當科研人員發生嚴重違背科研誠信要求的行為時，才會被記入由科技部主導的科研誠信嚴重失信行為數據庫。如果要準確、全面的反映科研人員和科研單位的科研誠信情況，顯然只包含嚴重失信行為數據的科研誠信嚴重失信行為數據庫維度過于單一，也難以針對科研人員、科研單位開展聯合獎懲工作時提供支撐。因此，在歸集科研人員、科研單位的信用信息還應考慮其基本信息、獎勵信息、一般失信行為，以及與失信行為相關的科研項目信息。

（四）數據安全缺乏保障

在科研領域中，許多科研項目由于保密，導致各信源單位在共享數據時擔心數據泄露或被篡改，小至影響科研成果被剽竊，大至影響國家安全。傳統征信系統中主要依靠權限控制和數據庫審計，保證數據在存儲、使用過程中的安全，不足以保證數據的絕對安全。

三、“區塊鏈技術”應用于科研誠信體系建設的技術優勢

通俗的講，區塊鏈技術是P2P分布式網絡、密碼算法、共識機制和腳本系統等技術的組合[6]。區塊鏈技術通過分布式網絡實現批次通信，依靠密碼算法在區塊上驗證、存儲數據，采用共識算法達成共識生成和更新數據，開發腳本系統實現業務功能。依賴于區塊鏈技術的公開透明、不可篡改和可追溯的天然技術優勢，采用區塊鏈技術的科研誠信平臺具有以下優勢：

（一）數據多維覆蓋全面

基于區塊鏈技術的科研誠信平臺通過跨鏈交互可積極推動各單位加入，從而加強各個單位之間的科研信用信息共享交換，豐富科研信用信息維度。平臺通過匯聚科研主體的基礎信息、科研守信獎勵信息、科研失信信息以及科研項目的基礎信息等信用信息，也能夠更加準確、全面的反映科研主體的科研誠信情況。

（二）數據不可篡改真實可靠

在區塊鏈上，所有節點將存儲相同的數據而不依賴于中心化存儲，數據一經上鏈，不可更改。這樣在很大程度上可以防止數據被篡改（需要網絡內51%以上的節點數據同時被篡改），保證數據的真實可靠。

（三）數據加密保障隱私安全

數據在存儲、使用時，通過區塊鏈的密碼算法可以實現數據加密脫敏處理，確保不會泄露征信主體的核心信息，從而保證數據安全。同時，哈希函數可以自動生成數字簽名，進行文件校驗。當數據傳輸時，首先使用公鑰生成加密文件，只有掌握私鑰方才可以解鎖對應的加密文件。

（四）數據可追溯便于驗證及提高數據質量

對于征信平臺，信用信息的數據質量好壞至關重要。區塊鏈技術的塊鏈結構、時間戳機制和驗證機制，可有效追蹤每條信息的上鏈時間、來源單位和數據字段完整度。這將極大的提升數據質量。同時，科研誠信事關科研人員和科研單位的科研生涯，必須做到科研信用信息的采集、記錄、評價、應用等全流程管理，實現科研信用信息可追查、可追溯。當對科研信用信息提出質疑時，可進行快速回溯，消除疑慮或糾錯。

四、基于區塊鏈技術的科研誠信征信平臺構建

目前，科技部依托科研誠信嚴重失信行為數據庫，建設了全國統一的科研誠信管理系統，并應用在科技計劃項目、基地建設、人才計劃和科技獎勵、評審專家庫等等領域。但該體系結構中心化程度高，數據整合難度較大，且只征集了嚴重失信行為方面的數據不夠全面。本文從征信的角度出發，設計了一種基于區塊鏈技術的科研誠信平臺框架，該平臺通過歸集科研人員、科研單位的科研信用信息提供科研信用評價等產品，旨在實現覆蓋全面、共享聯動、動態管理。

（一）科研誠信平臺征信框架

基于區塊鏈技術的科研誠信平臺框架（見圖1），主要以從事和開展有關科學技術活動的相關人員和單位為征信主體，結合《暫行規定》，其中明確了科研主體的范圍，主要包含以下幾類：一是受科學技術行政部門委托開展相關科學技術活動管理工作的機構及其工作人員；二是科學技術活動的實施單位，主要包含科學技術研究開發機構、高等學校、企業及其他組織等；三是直接從事科學技術活動的人員和為科學技術活動提供管理、服務的人員；四是科學技術活動咨詢評審專家，主要為科學技術活動提供咨詢、評審、評估、評價等意見的專業人員；五是第三方科學技術服務機構及其工作人員，即為科學技術活動提供審計、咨詢、績效評估評價、經紀、知識產權代理、檢驗檢測、出版等服務的第三方機構及其工作人員[7]。

圖1 基于區塊鏈技術的科研誠信平臺框架

平臺主要面向政府組織、科研活動實施單位、科技類社會團體以及第三方科學技術服務機構歸集科研信用信息。科研單位主要提供科研人員和科研項目的基本信息以及與科研相關的獎勵、處罰等信用信息。政府組織主要提供科研誠信監管類信息。科技類社會團體則由科協、學會、研究會、協會共同組成，主要提供科研誠信規范類信息。第三方科學技術服務機構可提供科研項目等審核管理信息。在該平臺內，節點之間可任意進行點對點的信息交互，進行多源交叉認證，形成多源、多維的科研信用數據集，從而實現信息共享、協同共治。

（二）技術架構

鑒于科技管理分領域管理的體制特點，科研誠信平臺基于聯盟鏈構建。技術架構設計共包含五層（如圖2），從下而上依次是數據層、網絡層、共識層、合約層和應用層。

圖2 基于區塊鏈技術的科研誠信平臺技術架構

1.數據層

科研誠信平臺主要歸集科研領域中與科研誠信相關的信用信息。數據層作為區塊鏈的最底層技術，主要實現數據存儲。數據存儲基于Merkle樹，通過區塊以鏈式結構實現，各信源單位作為節點，通過時間戳機制和數字簽名完成信源單位數字身份確認和信用信息數據驗證。當有信用信息產生時，網絡中各節點完成數據交叉驗證后存儲到區塊鏈上，為合約層和應用層提供數據支撐。

2.網絡層

網絡層采用分布式網絡模式（P2P點對點），不需要中心化服務器，即可實現各節點之間的信息交互。網絡中每個節點既接收信息也生產信息，節點之間維護一條區塊鏈保持通信。當一個節點創造出一個新的區塊后，會在區塊鏈網絡中廣播告知其它節點，當網絡中超過51%的節點對其驗證通過后，新區塊就會上鏈存儲，存儲在鏈上的數據對網絡中的每個節點公開透明。

3.共識層

在區塊鏈的技術架構中，共識層主要通過共識算法實現各個節點在去中心化的系統中對區塊上的信用數據有效性達成共識。鑒于聯盟鏈具有多個中心節點，采用隨機動態共識機制（SDPOS）[9]，該共識算法隔一段時間便重新投票選舉可信節點進行區塊記賬和區塊驗證，然后全網廣播確認后記入區塊，從而有效避免可信節點作弊。區塊鏈的共識機制可有效促進各個節點同步數據和持續更新，保證信用信息的時效性。

4.合約層

合約層主要包含腳本代碼、算法機制和智能合約，其中智能合約是整個合約層的核心。合約參與方需共同擬定合約內容和合約觸發機制，腳本代碼輔助編程將其實現，而跨鏈交互則將各支鏈上的信用數據匯聚到系統內，為智能合約提供數據支撐。如科研人員可與科研單位制定科研經費報銷合約，當滿足相應報銷的條件時，即滿足該合約觸發機制時，可自動將科研經費劃至科研人員的個人賬戶。同時，智能合約實現了最大程度上節約人力和提升效率，更加公平、公正。

5.應用層

信用平臺的最終目的，是輸出信用產品。在應用層內，采用去中心化應用（DAPP）和應用程序接口提供多種征信產品，例如信用數據查詢、信用評分、信用檔案、信用報告等。通過對科研人員進行評分，為科研單位出具信用報告，將信用評分和信用報告應用于科技計劃項目、基地建設、人才計劃和科技獎勵、評審專家庫等的申報、組織實施、驗收、監督和評估各環節，將有效約束科研人員和科研單位珍惜信用，自覺抵制學術不端行為，最終形成信用“閉環”[10]。同時，系統可為企業開展產學研合作等第三方應用場景提供接入接口。

五、結語

本文分析了科研誠信體系建設中存在的問題，提出了構建基于區塊鏈技術的科研誠信平臺架構，該平臺利用區塊鏈技術的塊鏈結構、哈希算法和時間戳機制將構建科研主體信息的真實性，有效提高科研信用數據的質量；非對稱算法則可以加強征信主體的身份驗證和信息保護，保護數據安全。同時，區塊鏈技術便利性和可擴展性能夠有效引導各科研單位積極加入共享數據。通過科研誠信平臺，將有效引導科研主體堅守科研誠信，加強科研自律、涵養科學精神。同時，應該注意到區塊鏈技術現在還處在初級發展階段，本文基于區塊鏈技術構建科研誠信平臺為區塊鏈技術的一種應用探索，以期豐富科研誠信治理手段，建立科研誠信監管機制，最終完善我國科研誠信體系建設。