基于區塊鏈技術的《科學數據管理辦法》落實路徑探析

溫亮明 李洋 余波

摘?要：[目的/意義]探討區塊鏈技術在《科學數據管理辦法》落實過程中的實踐應用，對于拓展區塊鏈的應用場景和推動《科學數據管理辦法》有效落實具有重要意義。[方法/過程]首先分析了《科學數據管理辦法》的落實困境，然后結合區塊鏈的核心技術分析了區塊鏈與《科學數據管理辦法》的耦合性，最后提出了基于區塊鏈技術的《科學數據管理辦法》落實路徑。[結果/結論]研究發現，《科學數據管理辦法》的落實困境主要表現在數據管理規劃制定、數據匯交與保存、數據共享與利用、數據保密與安全、數據管理績效考評等方面，可以基于區塊鏈技術打造科學數據管理生態體系、構建科學數據管理聯盟鏈、管控科學數據全生命周期并引入相應激勵機制。

關鍵詞：區塊鏈技術;《科學數據管理辦法》;生態體系;聯盟鏈;全生命周期;激勵機制

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2021.08.014

〔中圖分類號〕G250.73?〔文獻標識碼〕A?〔文章編號〕1008-0821（2021）08-0136-11

The?Implementation?Path?of?the“Scientific?Data

Management?Rule”?Based?on?Blockchain

Wen?Liangming1，2?Li?Yang3*?Yu?Bo4

（1.Computer?Network?Information?Center，Chinese?Academy?of?Sciences，Beijing?100190，China;

2.School?of?Computer?Science?and?Technology，University?of?Chinese?Academy?of?Sciences，

Beijing?100049，China;

3.Library，Chengdu?Sport?University，Chengdu?610041，China;

4.School?of?Management?and?Economics，Southwest?University?of?Science?and?Technology，

Mianyang?621010，China）

Abstract：[Purpose/Significance]Exploring?the?application?of?blockchain?technology?in“Scientific?Data?Management?Rule”is?of?great?significance?to?expand?the?application?of?the?blockchain?and?promote?the?effective?implementation?of?the“Scientific?Data?Management?Rule”.[Method/Process]Firstly，this?article?summarized?the?real?dilemma?faced?by“Scientific?Data?Management?Rule”implementation.Then，combined?with?the?core?technology?of?the?blockchain，and?analyzed?the?coupling?between?the?blockchain?and?the“Scientific?Data?Management?Rule”.Finally，the?implementation?path?of?the“Scientific?Data?Management?Rule”based?on?blockchain?is?proposed.[Result/Conclusion]We?found?that，the?implementation?dilemmas?of?the“Scientific?Data?Management?Rule”included?the?formulation?of?data?management?planning，data?collection?and?storage，data?sharing?and?utilization，data?confidentiality?and?security，data?management?performance?evaluation，etc.It?is?possible?to?build?a?scientific?data?management?ecosystem?and?alliance?chain，control?the?full?life?cycle?of?scientific?data，and?introduce?corresponding?incentive?systems?based?on?blockchain.

Key?words：blockchain;Scientific?Data?Management?Rule;ecosystem;alliance?chain;full?life?circle;incentive?mechanism

科學數據是指通過人類社會活動積累的反映客觀事物本質特征和變化規律的原始基礎數據，以及根據使用需求進行系統加工整理的各類數據集合[1]。科學數據管理是指科學數據利益相關者，通過政策規章和技術手段對科學數據的收集、存儲、加工、處理、共享、利用等流程進行協調，共同實現科學數據價值最大化的活動過程[2]。為了加強科學數據的規范管理，國務院辦公廳于2018年3月印發《科學數據管理辦法》（以下簡稱《辦法》），這是我國首次從國家層面針對科學數據管理工作制定政策制度[3]。《辦法》從縱橫兩條主線構織起我國科學數據管理網格[4]：縱向層面從利益相關者視角明確了國務院科學技術行政部門、國務院及省級人民政府相關部門、科研院所及高校、科學數據中心、科學數據生產者、科學數據使用者、科學數據服務商等責任主體的職責與分工;橫向層面從總體原則、生產與采集、匯交與保存、共享與利用、保密與安全等方面明確了科學數據管理的工作內容。《辦法》出臺后，國務院科學技術行政部門[5]、省級人民政府[6]、科研院所[7]、高等院校[8]、科學數據中心[9]、社會團體[10]等利益相關者積極宣傳，認真貫徹落實。政策制度的生命力在于落地實踐[11]，但從《辦法》各條款內容的性質來看，多為表明立法者態度的宣示性條文，告訴公眾“應該做什么”，而具有明確內容、告訴公眾“具體如何做”的授權性條文較少。《辦法》的有效落實不僅需要合理平衡各利益相關者的權責利益[12]，還需要技術方法支持不同科學數據生命周期階段的具體事務，這將是一項復雜的社會化活動，可能面臨諸多現實困境。因此，尋求一種能夠調動多種因素的手段積極推進《辦法》落實具有重要的戰略意義。

近年來，起源于比特幣的區塊鏈技術為相關行業領域業務流程優化[13]、學術交流互通[14]、數據資產管理[15]、數據安全共享[16]等提供了良好的解決方案。從應用角度來看，區塊鏈是一種利用分布式節點共識算法來生成和更新數據、利用加密的鏈式區塊結構來驗證和存儲數據、利用智能合約編輯和操作數據的一種去中心化基礎架構和分布式計算范式[17]，其具備了集體維護、去中心化、去信任、不可篡改、安全可靠等特點[18]，已經在數字貨幣、數據存儲、數據鑒證、金融交易、資產管理、選舉投票等領域廣泛應用[19]。技術的作用在于推動社會發展，區塊鏈技術的發展也給科學數據管理提供了新的路徑選擇，2019年10月24日，中共中央政治局就區塊鏈技術進行集體學習，習近平總書記指出“要發揮區塊鏈技術在促進數據共享、優化業務流程、提升協同效率、構建可信體系等方面的作用，探索利用區塊鏈技術的數據共享模式，實現數據跨部門、跨區域共同維護和利用[20]”。已有學者開始探索區塊鏈技術在科學數據獲取[21]、科學數據標識[22]、科學數據存儲[23-24]、科學數據共享[25-26]、科學數據監護[27]、科學數據溯源[28]等方面的應用。本文以現有區塊鏈與科學數據管理相關研究成果為基礎，擬分析《辦法》的落實困境，闡述區塊鏈與《辦法》落實的耦合性，據此提出基于區塊鏈理念的《辦法》落實方案，期望為《辦法》更好發揮國家級規章制度的效用提供參考借鑒。

1?《辦法》學術價值評析

以“科學數據管理辦法”為檢索詞，在中國知網上進行主題檢索（檢索日期：2020年11月6日），發現國內學者以《辦法》為研究對象，展開了多層次討論。表1展示了部分核心研究成果。

從形式上來看，目前形成了以圖書館學領域期刊為主、以邢文明為核心作者的《辦法》研究態勢。從內容上來看，目前《辦法》相關研究主要從宏觀和微觀兩個層次展開，宏觀層次主要闡釋《辦法》的重要意義，微觀層次主要解讀《辦法》的內容細節。但總體而言，針對《辦法》研究尚存在如下問題：一是文獻總量偏少，僅有不足10篇，這與如火如荼的落實態勢形成鮮明對比;二是研究內容單一，僅探討了《辦法》是什么和為什么重要這兩個問題。因此，有必要對《辦法》如何有效落地實施進行深入思考。

2?《辦法》落實困境分析

2.1?科學數據管理規劃制定面臨的困境

《辦法》第七條第一款指出國務院科學技術行政部門（以下統稱牽頭單位）的職責之一是“組織研究制定國家科學數據管理政策和標準規范”;第八條第一款指出國務院相關部門、省級人民政府相關部門（以下統稱主管部門）的職責之一是“負責建立健全本部門（本地區）科學數據管理政策和規章制度”;第九條第一款指出科研院所、高等院校和企業（以下統稱法人單位）的職責之一是“建立健全本單位科學數據相關管理制度”。國家層面科學數據管理政策規章的制定不僅需要綜合考慮權衡不同利益相關者的權責關系[38]，而且相關標準規范必須需要得到行業領域的廣泛共識[39]。地方或行業部門層面科學數據相關管理制度制定過程中需要考慮如何在傳承《辦法》精神的基礎上突出行業部門特色，但調研結果發現各省市區出臺的本地區科學數據管理實施細則/方案雷同性較大。

2.2?科學數據匯交與保存面臨的困境

《辦法》第十一條要求“法人單位應建立科學數據質量控制體系，保證數據的準確性和可用性”;第十三條要求“各級科技計劃管理部門應建立先匯交科學數據、再驗收科技計劃項目的機制”;第十四條要求“在國外學術期刊發表論文時需對外提供相應科學數據的，論文作者應在論文發表前將科學數據上交至所在單位統一管理”。在科學數據質量控制方面，體系構建需要以前期已存儲的大量優質科學數據資源為基礎，抽象刻畫優質科學數據特征，結合行業領域數據質量標準構建相應質量控制體系，數據質量標準需要隨科學數據存量增加而不斷更新。在科學數據匯交方面，數據生產者往往出于應付制度要求而為，為了匯交而匯交，即使已匯交的數據往往無序雜亂、錯誤殘缺，甚至部分數據中被摻入大量無關數據，低效的數據匯交使得“先匯交、再驗收”“先匯交、再發表”制度成為空口號。

2.3?科學數據共享與利用面臨的困境

《辦法》第二十條要求“法人單位要對科學數據進行分級分類，明確科學數據的密級和保密期限、開放條件、開放對象和審核程序等”;第二十二條要求“主管部門和法人單位應積極推動科學數據出版和傳播工作”;《辦法》第二十三條要求“科學數據使用者應遵循知識產權相關規定，在論文發表、專利申請、專著出版等工作中注明所使用和參考引用的科學數據”。在數據分類方面，秘密等級、保密期限、開放條件、開放對象、審核程序等的確定需要綜合考慮多種因素，不同數據內容、不同數據格式、不同使用群體的開放范圍差異巨大。在科學數據出版與傳播方面，首先需要解決數據版權問題，已加工整理完成的數據集或數據產品中原始數據生產者與后續數據加工者之間、個人與單位之間的數據權益分配等問題需要思考[40]。數據外流也是不能忽視的問題，國內學者在國外期刊發表論文時，會按要求將數據提交到指定的存儲機構，一些由我國基金資助產生的數據在國內未充分利用前就已喪失主權[41]。

2.4?科學數據保密與安全面臨的困境

《辦法》第二十七條要求“主管部門和法人單位應加強科學數據全生命周期安全管理，制定科學數據安全保護措施;加強數據下載的認證、授權等防護管理，防止數據被惡意使用”;第二十八條要求“法人單位和科學數據中心應完善數據管控、屬性管理、身份識別、行為追溯、黑名單等管理措施，健全防篡改、防泄漏、防攻擊、防病毒等安全防護體系”;第二十九條要求“科學數據中心應建立應急管理和容災備份機制，按照要求建立應急管理系統，對重要的科學數據進行異地備份”。在科學數據安全保護方面，科學數據全生命周期涉及流程眾多，數據認證、數據授權、身份識別等環節需要強大的網絡安全和加密技術作為支撐，行為追溯需要獲取網絡行為日志，在此過程中稍有不慎可能侵犯普通用戶的隱私安全[42]。在科學數據應急管理方面，異地備份時需要選擇與現有科學數據中心軟硬件環境相當的空間，這對備份過程及后續維護都提出巨大挑戰。

2.5?科學數據管理績效考評面臨的困境

《辦法》第八條第五款指出主管部門的職責之一為“建立完善有效的激勵機制，組織本部門（本地區）所屬法人單位科學數據工作的評價考核”，第十七條要求“法人單位應加強科學數據人才隊伍建設，在崗位設置、績效收入、職稱評定等方面建立激勵機制”，第三十條要求“主管部門和法人單位應建立完善科學數據管理和開放共享工作評價考核制度”。由于數據的內在價值難以評價[43]，在科學數據管理成效考核評價方面，一方面需要綜合考慮如何構建涵蓋多方的指標層次體系;另一方面需要思考如何科學合理分配不同指標之間的權重系數。在科學數據管理激勵機制構建方面，盡管科學技術部印發的《關于破除科技評價中“唯論文”不良導向的若干措施（試行）》明確提出將科學數據納入考核范圍[44]，但尚未有典型范例可參考，因此如何合理把握好科學數據和傳統科研成果之間的比例需要思考。

3?區塊鏈核心技術推介

3.1?塊鏈結構

從數據結構角度而言，區塊鏈采用了以區塊為單位的鏈式結構[45]。一個區塊由區塊頭和區塊體兩部分組成：區塊頭中封裝了當前區塊版本號、默克爾樹根、交易時間戳（記錄區塊的產生時間）、難度值（區塊要解決的難度閾值）、隨機數（當前證明算法的解決方案）、前導區塊簽名值等信息[46];區塊體中封裝了當前區塊的所有操作信息。當操作發生時，節點根據時間順序對操作進行排序，通過哈希運算得到每個交易的哈希值，拼接不同的哈希值再次運算得到新的哈希值，不斷拼接計算后即可得到默克爾樹根哈希值，默克爾樹根哈希值代表了一段時間內的所有操作信息，若操作發生改變，重新哈希運算得到的默克爾樹根哈希值必然與先前值存在差異[47]。由于一條完整的區塊鏈上存儲了所有節點的歷史信息且這些信息被不斷確認和鎖定，要想篡改某個區塊信息就必須計算該區塊后續所有區塊信息并使結果重新被全系統51%以上的其他區塊認可，完成篡改的理論可能性幾乎為零。因此，只要獲得最后一個區塊的版本號，即可溯源鏈上所有區塊信息。

3.2?加密算法

區塊鏈采用加密算法來維護系統數據的安全性，一個加密系統的基本要素包括明文、密文、加密密鑰、解密密鑰、加密算法、解密算法等[48]。加密過程中，通過加密密鑰和加密算法對明文進行加密，得到密文;解密過程中，通過解密密鑰和解密算法對密文進行解密，得到明文。根據所使用密鑰是否相同，加密過程可以分為對稱加密和非對稱加密，對稱加密的密鑰相同，非對稱加密的密鑰不同。非對稱加密算法的安全由大數質因子分解、離散對數、橢圓曲線等復雜的數學問題來保證，在非對稱加密的基礎上還衍生出數字簽名技術來證實數據內容的完整性和確認數據來源[49]。非對稱加密算法使用私鑰和公鑰兩種密鑰[50]，私鑰一般通過系統隨機生成，公鑰通過私鑰生成。系統中每個節點都有專屬密鑰，公鑰向全系統廣播，私鑰由節點自行保存。在操作中，節點如果使用私鑰對數據進行簽名加密，其他節點則需要使用公鑰對數據解密以確認數據來源的真實性;同理，節點如果用公鑰加密，則需要用私鑰進行解密。

3.3?共識機制

為了解決由多方節點參與導致的拜占庭容錯問題，區塊鏈采用共識機制來保證數據區塊的生產和驗證過程，一個完整的共識過程分為選主—造塊—驗證—記錄4個階段[51]：收到區塊鏈網絡中的操作數據后，首先需要從全體參與節點中選取記錄節點，即選主;其次，記錄節點將操作數據向區塊鏈系統中全體節點廣播，完成造塊操作;然后，監督節點對接收到的交易數據進行驗證審核;數據驗證無誤后，記錄節點將封裝好的數據區塊添加到區塊鏈中，記錄操作完成。目前主流的共識機制有工作量證明機制（PoW）、股權證明機制（PoS）和股份授權證明機制（DPoS）。PoW的主要思想是每個節點基于自身算力資源來競爭解決一個復雜的數學難題，最快解決問題的節點將獲得區塊記賬權或獎勵[52]。PoS主要基于權益存量實現權益分配[53]，系統中擁有最高權益的節點將獲得區塊優先權限。DPoS借鑒了類似“董事會決策”思想，每個參與節點可以將其享有的權益授權給少數節點，少數節點進入輪流進行業務操作并從中獲得獎勵[54]。

3.4?智能合約

智能合約是一套以數字形式定義的承諾以及合約參與方執行這些承諾的協議[55]。從本質上來看，智能合約是一組由事件驅動的、可針對特定情景專門設置的程序化規則和邏輯。類似于數據管理系統中的觸發器，所有邏輯規則經全系統傳播和審核節點驗證后被編譯成程序代碼內嵌在操作對象和操作記錄中，當達到預設條件后，全網節點通過技術手段自動執行程序并將執行結果寫入區塊鏈[56]。區塊鏈技術的出現重新定義了智能合約并使其實現，作為區塊鏈基礎結構中合約層的核心要素，智能合約可以內嵌在任何有形或無形資產交易中，智能合約及其所有操作結果都會在區塊鏈中保存并在系統中同步，所有節點的智能合約結果完全一致，形成了軟件定義的系統和資源，能夠主動處理數據、儲存發送價值。由于智能合約執行過程中任何外界因素都無法對其干預，且其編譯和運行均在隔離的沙箱環境中進行，既實現了“代碼即法律”的目標，又有效保證了操作的公正性和安全性。

4?區塊鏈與《辦法》的耦合性分析

4.1?參與主體耦合

區塊鏈技術最主要的特征是中心化[57]，即不存在具有絕對權力的中心節點和層級結構，任何機構、團體、個人、組織在滿足一定條件后可申請加入區塊鏈系統并成為系統節點，各節點地位平等且以扁平化拓撲結構相互連接共享數據信息，是一個多主體參與的多元化、多層次、多功能數據共享生態體系[58]。《辦法》中提及的利益相關者包括國務院科學技術行政部門、國務院相關部門、省級人民政府相關部門、科研院所、高等院校、企業、科學數據中心、科技計劃管理部門、科研人員、科學數據使用者等，涵蓋了數據生產者、數據使用者、數據加工者、數據保存者、數據管理者、數據服務者等多個主體。可以看出，區塊鏈和《辦法》都體現了多主體參與的去中心化思想，它們之間存在參與主體耦合關系。

4.2?管理對象耦合

從數據管理角度來看，區塊鏈是一個存儲大量全序關系數據的分布式數據記錄系統[59]，其主要包含3個基本要素：交易、區塊和鏈[60]。交易是指節點的所有事務操作行為，區塊中封裝原始數據及某段時間內對數據的所有交易狀態記錄，鏈是由區塊按照交易發生順序依次串聯而成的日志記錄。《辦法》所稱的科學數據主要是指“科學研究活動的原始數據及其衍生數據”，《辦法》的適用范圍為“科學數據采集生產、加工整理、開放共享和管理使用等”相關活動。區塊鏈和《辦法》的管理對象都是數據資源及其利益相關者，它們之間存在管理對象耦合關系。可以看出，區塊鏈的管理對象既有數據實體又有實體行為，《辦法》的管理對象既有數據資源又有數據管理行為，它們之間存在管理對象耦合關系。

4.3?功能作用耦合

區塊鏈的主要貢獻是為分布式社會系統研究提供了一套行之有效的數據結構、交互機制和計算范式，為實現平行社會奠定了數據基礎和信用基礎，體現著平等和自由、共識和共治、公開和透明的技術特色[61]。就數據層面而言，區塊鏈通過高度冗余的分布式節點存儲，將掌握在少數人手中的數據擴散到所有人手中，能夠真正實現“數據民主”[62]，若將點對點的價值交換擴展至全社會即可形成新型的智慧型契約社會[63]。《辦法》制定的目的是“進一步加強和規范科學數據管理，保障科學數據安全，提高開放共享水平，更好支撐國家科技創新、經濟社會發展和國家安全”。由此可見，區塊鏈和《辦法》都是以數據資源的價值最大化實現為目的，它們之間存在功能作用耦合關系。

4.4?應用場景耦合

當前，區塊鏈技術的主要應用場景基本可以分為價值轉移、數據存證和授權管理3種類型[64]，價值轉移是指數字資產在不同賬戶之間轉移（如跨境貿易），數據存證是指將數據或實物數據化后記錄到區塊鏈中（如數字票據管理），授權管理則是由合約機制控制數據的訪問使用（如商品拍賣）[65]。《辦法》的適用場景涵蓋了科學數據政策規劃、科學數據生產采集、科學數據加工保存、科學數據開發利用、科學數據評估考核等多個流程，既有價值轉移過程（如科學數據產品開發），又有數據存證過程（如數據匯交憑證開具），還有授權管理過程（如數據共享范圍限定）。由此可見，區塊鏈和《辦法》都是針對數據驅動型應用場景發揮作用，它們之間存在應用場景耦合關系。

5?區塊鏈視角下的《辦法》落實路徑選擇

5.1?打造科學數據管理生態體系

由前述分析可得，《辦法》落實不僅流程復雜而且涉及諸多利益相關者，這將是一個融合科學數據、方法技術、人員機構、政策規則等于一體的科學數據管理生態體系[66]，涵蓋了主體要素、客體要素、技術要素、環境要素等多種要素。該生態體系營造了一個“人人都是提供者、人人都是使用者、人人都是管理者”的科學數據管理環境，打造了一個具有正向反饋機制的科學數據管理生態圈，圈中各參與者通過某種特定關系相互連接，共同促進生態圈“自我進化”[67]。根據《辦法》落實要求，新的科學數據管理生態體系需要在現有的環境基礎上，一方面通過區塊鏈技術解決科學數據可信問題;另一方面能夠作為一種新型信息基礎設施和創新理念將多種要素關系形成新的信任關系，實現各利益相關者互聯互通，實現各方數據共建共享，充分調動起各力量參與科學數據管理的積極性。基于區塊鏈的科學數據管理生態體系是一個可以無限擴大且穩定的社群系統，其中包括了環境、系統、數據、利益相關者、行為等多個因素：牽頭單位、主管部門、科研院所、高等院校、企業、科學數據中心、科技計劃管理部門、科研人員、科學數據使用者等都可以成為這個特殊社區的參與主體，它/他們在國家大數據法律法規、省市科學數據管理實施細則、國際國內科學數據管理標準規范等各層次政策環境的約束下，借助科學數據生產系統、科學數據采集系統、科學數據匯交系統、科學數據計算分析系統、科學數據可視化系統、科學數據發現共享系統、科學數據成效評估系統等技術手段，通過科學數據管理計劃制定、科學數據采集生產、科學數據加工整理、科學數據開放共享、科學數據系統運維、科學數據安全防護、科學數據管理成效考核評價等行為，管理基礎研究數據、應用研究數據、試驗開發數據、觀測檢測數據、考察調查數據、檢驗檢測數據、科學數據產品等科學數據資源客體。

基于區塊鏈的科學數據管理生態體系的實質是將傳統科學數據管理活動中的主客體直接互動放入到區塊鏈系統中，通過科學數據資源和區塊數據將所有的主體節點串聯成線，科學數據流通皆在安全可控的分布式環境中進行，形成“點”“線”“面”融合的科學數據管理可信生態[68]。

5.2?構建科學數據管理聯盟鏈

根據節點加入退出區塊鏈系統的方式，可以將區塊鏈分為公有鏈、私有鏈和聯盟鏈3種類型[69]，3種不同類型的區塊鏈也各有特點與適用范圍：公有鏈允許任何節點參與區塊鏈系統治理，節點可以自由加入或退出系統;私有鏈僅允許受信任的極少數節點加入，系統中節點之間彼此可信透明但不對外公開;聯盟鏈假使部分節點可信，允許部分獲得授權許可的節點加入，鏈中可對參與節點數量、節點功能權限等進行設置。由于科學數據一般在科學共同體之間流轉，且各利益相關者之間無需全系統節點參與共識，聯盟鏈符合科學數據管理所需的存儲可靠、傳輸可信、訪問可控等需求。構建科學數據管理聯盟鏈（SDMAChain），允許部分節點有條件加入系統，對鏈內節點完全開放，鏈外節點有條件共享。確定牽頭負責單位、主管落實部門、具體執行單位等為可信節點且具有一定權限，科學數據生產者、科學數據使用者、科學數據服務商的加入和退出需要得到可信節點的認證授權，認證內容包括用戶資質、保密條件、利用目的等，授權內容包括科學數據的保密等級、保密期限、開放條件、審核對象、審核程序、共享范圍、共享程度、共享等級等。根據科學數據管理生態體系，可以預設其他子區塊鏈作為聯盟鏈的支撐體系，科學數據管理聯盟鏈的具體構成如圖2所示。

5.3?管控科學數據全生命周期

塊鏈結構、加密算法、智能合約、共識機制等為科學數據管理提供了技術支持[70]。基于以上核心技術，本文設計了涵蓋科學數據全生命周期的理論管理框架——PAVRSS，如圖3所示。

PAVRSS框架共包括計劃制定（Plan）、身份認證（Authentic）、數據驗證（Verificate）、數據記錄（Record）、數據共享（Share）、監督評估（Supervise）6個流程。①在科學數據管理計劃制定階段，利益相關者就科學數據的生成方式、管理方式、描述方式、分析方式、存儲方式、共享方式、保存方式等達成共識，形成一份不可篡改的正式文本嵌入聯盟鏈中;②在節點身份認證環節，各利益相關者向聯盟鏈系統提交注冊申請，系統調用智能合約自動驗證注冊信息是否合規;身份驗證通過后為每個

參與節點分配一個由哈希運算得到的唯一的虛擬身份，身份信息包含節點ID、公鑰地址、信譽積分等;普通節點經系統共識認證后可升級為記錄節點，記錄節點經共識認證后可升級為監督節點，從普通節點到監督節點，所擁有權限逐漸增大;③在數據審核驗證環節，現有所有節點就數據格式標準、組織標準、語義標準、體量標準等達成共識并形成數據標準庫;當新數據上傳時，記錄節點和監督節點調用智能合約自動驗證數據是否合規，合規數據被允許加入SDMAChain系統并輔助數據標準庫動態更新，非合規數據在修改完善后可重新上傳并接受驗證;④在數據上傳記錄環節，普通節點對驗證通過的數據進行加密處理，得到數據摘要和數據簽名并向數據記錄節點發送請求，數據記錄節點解密并比對數據摘要和數據簽名，比對通過后數據摘要被存儲在區塊中，數據實體分布式存儲在科學數據中心，數據摘要中記錄了時間戳、版本號、哈希值等;⑤在數據共享利用階段，主管部門、法人單位、科學數據中心調用智能合約自動化構建科學數據資源目錄，也可據此開發相關科學數據產品，產品價格由全體參與節點共識而得;當使用者標注或引用相關科學數據后，智能合約自動判斷數據價值并向數據所有者轉移;⑥在監督評估環節，每隔一段時間（如1分鐘）監督節點就記錄節點的監督結果進行二次校驗，確認記錄結果無誤后，智能合約自動向記錄節點轉發若干獎勵;監督節點也會調用智能合約比對科學數據目錄按照科學數據管理計劃的完成情況，如果比對結果在約定的范圍之內，則向相關節點發放獎勵。

5.4?引入基于行為的激勵機制

區塊鏈技術最大的貢獻是通過加密算法解決了拜占庭將軍問題[71]，即在不依賴可信第三方的前提下實現分布式節點的共識互信，其信任建立在技術背書之上，通過共識機制衡量參與節點的貢獻程度進而激勵節點積極參與。本研究擬引入激勵機制，即由國務院科學技術行政部門在聯盟鏈中發行一定的數據幣，數據幣總量可按照國家各級科技計劃（專項、基金）的總預算額度進行匹配。數據幣的生成和分配由智能合約自動完成，如果節點做出積極貢獻，會得到數據幣獎勵;如果節點做出不良行為，則會被扣除數據幣。因此，數據幣可以看作用戶貢獻度的直接體現，數據幣擁有量可作為節點權限分配的重要參考依據。在此基礎上，進一步引入“幣齡”這一概念[72]，用以表示節點在某段時間內的數據幣擁有程度。假設某節點在t1時刻的數據幣擁有量為n1，在t2時刻的數據幣擁有量為n2，則其幣齡為$=（n2-n1）*（t2-t1）。幣齡的具體累積情況如圖4所示（陰影部分所占面積即為幣齡）。

從圖4中可以看出，幣齡累積方式存在差異：①節點起初擁有大量數據幣，后續消極參與任務，數據幣和幣齡都減少（如L1所示）;②節點起初擁有大量數據幣，后續即使處于非活動狀態，幣齡也會逐步累積（如L2所示）;③節點起初擁有少量數據幣，后續積極參與任務并在短時間獲得大量數據幣，幣齡顯著增加（如L3所示）。積累幣齡的過程反映了用戶持續參與的狀態，針對L3類型的參與節點，可以考慮給予更多獎勵，對于L1、L2類型的參與節點要及時發現并清理出聯盟鏈系統。本文認為一個良好的情況是節點持續參與并積極完成任務。數據幣的引入一方面督促節點積極參與科學數據管理活動;另一方面實現了對聯盟鏈內節點的獎懲，調動起節點參與科學數據管理的積極性[73]，有助于形成良好的數據共享氛圍。

6?結?語

《辦法》落實是多種治理思維、技術手段、政策制度的復雜綜合體，落實成效因思想認識、重視力度、配套細則、基礎設施、技術水平、學術研究等要素差異而千差萬別。本文通過對《辦法》內容的梳理和區塊鏈核心技術的介紹，認為區塊鏈技術與《辦法》在多方面存在耦合關系，可以借助區塊鏈技術解決《辦法》落實面臨的現實困境。本文的創新之處有：一是在學術界首次關注《辦法》的落實問題;二是從探索區塊鏈技術支持下的《辦法》落實路徑，既為《辦法》落實尋找可行路徑，也是對區塊鏈技術應用場景的擴展。文章的主要不足之處：一是僅從宏觀理論層面提出了《辦法》的落實路徑，尚未進行設計技術細節;二是引入激勵機制時過于理想化，未考慮多場景疊加。后續研究可從以下方面展開：一是設計實現一套科學數據管理原型系統并測試驗證其實踐效果，在用戶認證、數據驗證、數據記錄等環節可結合大數據、人工智能相關技術;二是參考經濟學、博弈論等學科理論，設計更加詳細具體合理的數據幣增減規則。

參考文獻

[1]國家科技基礎條件平臺中心.國家科學數據資源發展報告（2016）[R].北京：科學技術文獻出版社，2016：1.

[2]《農業大數據學報》編輯部.“科學數據管理”專刊介紹[J].農業大數據學報，2019，1（4）：3-4.

[3]張麗麗，溫亮明，石蕾，等.國內外科學數據管理與開放共享的最新進展[J].中國科學院院刊，2018，33（8）：774-782.

[4]阮冰穎，劉桂鋒，蘇文成.我國科學數據管理實踐探索的回顧與展望[J].情報科學，2021，39（2）：185-192.

[5]中華人民共和國科學技術部.科技部?財政部關于發布國家科技資源共享服務平臺優化調整名單的通知[EB/OL].http：//www.most.gov.cn/mostinfo/xinxifenlei/fgzc/gfxwj/gfxwj2019/2019?06/t20190610_147031.htm，2021-01-22.

[6]重慶市人民政府.重慶市人民政府辦公廳關于貫徹落實科學數據管理辦法的通知[EB/OL].http：//wap.cq.gov.cn/zwgk/fdzd?gknr/lzyj/qtgw/202001/t20200114_4623463.html，2021-01-23.

[7]中國科學院辦公廳.中國科學院印發《中國科學院科學數據管理與開放共享辦法（試行）》[EB/OL].http：//www.go.cas.cn/gzdt/201902/t20190221_4679909.html，2021-01-24.

[8]重慶青年職業技術學院科研處.重慶青年職業技術學院科學數據管理辦法（試行）[EB/OL].http：//www.cqqzy.cn/index.php？m=content&c=index&a=show&catid=33&id=110，2021-01-25.

[9]國家空間科學數據中心.國家空間科學數據中心召開科學數據合規工作專題研討會[EB/OL].https：//www.nssdc.ac.cn/mhsy/html/newsdec.html？f3af46d1-56d5-4249-849a-6df3a468d5?f1，2021-01-26.

[10]中國科學技術期刊編輯學會.關于促進學術出版科研誠信及倫理規范的聲明[EB/OL].http：//www.cessp.org.cn/info/739?25.jspx，2021-01-27.

[11]李慶剛.制度的生命力在于執行[J].紅旗文稿，2020，（10）：17-18.

[12]王代禮.基于利益相關者的高校圖書館科學數據管理策略分析[J].圖書館工作與研究，2020，（9）：67-72.

[13]于戈，牛保寧，金澈清.區塊鏈數據管理專題前言[J].軟件學報，2019，30（9）：2569-2570.

[14]張恬，孟美任.學術交流應用區塊鏈技術的場景與案例剖析[J].中國科技期刊研究，2019，30（5）：469-475.

[15]張俊，王飛躍.基于區塊鏈的電網大數據數字資產管理架構[J].電力信息與通信技術，2018，16（8）：1-7.

[16]王繼業，高靈超，董愛強，等.基于區塊鏈的數據安全共享網絡體系研究[J].計算機研究與發展，2017，54（4）：742-749.

[17]Zyskind?G，Nathan?O，Pentland?A，et?al.Decentralizing?Privacy：Using?Blockchain?to?Protect?Personal?Data[C]//IEEE.2015?IEEE?Security?and?Privacy?Workshops.San?Jose：IEEE，2015：180-184.

[18]Rossum?J.Blockchain?for?Research[EB/OL].https：//digitalscience.figshare.com/articles/Blockchain_for_Research/5607778/1，2021-01-28.

[19]劉碩，胡澤文，李玉平.區塊鏈模型、技術與典型應用探究[J].情報工程，2019，5（6）：15-36.

[20]中國政府網.習近平主持中央政治局第十八次集體學習并講話[EB/OL].http：//www.gov.cn/xinwen/2019-10/25/content_5444957.htm，2021-01-29.

[21]Azaria?A，Ekblaw?A，Vieira?T，et?al.MedRec：Using?Blockchain?for?Medical?Data?Access?and?Permission?Management[C]//IEEE.2016?2nd?International?Conference?on?Open?and?Big?Data.Vienna：IEEE，2016：5-30.

[22]王姝，晏敏，劉佳，等.基于區塊鏈的科學數據標識技術創新應用模式[J].數據與計算發展前沿，2019，1（6）：62-74.

[23]姚敏.基于區塊鏈技術的圖書館科學數據倉儲模型研究[J].圖書館學刊，2018，40（6）：94-97.

[24]侯玥，彭長輝，楊銘霞，等.基于區塊鏈技術的生態觀測數據存儲與共享模式[J].農業大數據學報，2020，2（2）：55-66.

[25]郝世博，徐文哲，唐正韻.科學數據共享區塊鏈模型及實現機理研究[J].情報理論與實踐，2018，41（11）：57-62.

[26]谷俊，許鑫.人文社科數據共享模型的設計與實現——以聯盟鏈技術為例[J].情報學報，2019，38（4）：354-367.

[27]師衍輝，韓牧哲，劉桂鋒.融合區塊鏈技術的機構知識庫科學數據監護模型研究[J].現代情報，2020，40（1）：101-109.

[28]王芳，趙洪，馬嘉悅，等.數據科學視角下數據溯源研究與實踐進展[J].中國圖書館學報，2019，45（5）：79-100.

[29]賽迪智庫.《科學數據管理辦法》的亮點與思考[J].中國工業和信息化，2018，（9）：12-14.

[30]邢文明，洪程.開放為常態，不開放為例外——解讀《科學數據管理辦法》中的科學數據共享與利用[J].圖書館論壇，2019，39（1）：117-124.

[31]秦順，邢文明.開放·共享·安全：我國科學數據共享進入新時代——對《科學數據管理辦法》的解讀[J].圖書館，2019，（6）：36-42.

[32]高瑜蔚，石蕾，朱艷華，等.《科學數據管理辦法》實施細則比較研究——以正式發布的11份細則為例[J].中國科技資源導刊，2019，51（3）：1-10，17.

[33]白銳，呂躍.基于修正多源流模型視角的政策議程分析——以《科學數據管理辦法》為例[J].圖書館理論與實踐，2019，（10）：50-55.

[34]張洋，肖燕珠.生命周期視角下《科學數據管理辦法》解讀及其啟示[J].圖書館學研究，2019，（15）：37-43，13.

[35]邢文明，洪芳林，李曉妍.科學數據管理體系的二維視角——《科學數據管理辦法》解讀[J].圖書情報工作，2019，63（23）：30-37.

[36]溫亮明，李洋，張麗麗，等.《科學數據管理辦法》語詞分析[J].新世紀圖書館，2020，（5）：81-89.

[37]李洋，溫亮明.《科學數據管理辦法》落實現狀、影響因素及推進策略研究[J].圖書情報工作，2021，65（2）：65-74.

[38]Kleindienst?D.The?Data?Quality?Improvement?Plan：Deciding?on?Choice?and?Sequence?of?Data?Quality?Improvements[J].Electronic?Markets，2017，27（4）：387-398.

[39]Stanford?N?J，Wolstencroft?K，Golebiewski?M，et?al.The?Evolution?of?Standards?and?Data?Management?Practices?in?Systems?Biology[J].Molecular?Systems?Biology，2015，11（12）：851.

[40]溫亮明，張麗麗，黎建輝.大數據時代科學數據共享倫理問題研究[J].情報資料工作，2019，40（2）：38-44.

[41]李洋，溫亮明.我國科學數據外流：表現、問題與對策[J].圖書館雜志，2019，38（12）：72-81，115.

[42]李洋，溫亮明.我國科學數據安全保障路徑研究[J].圖書館，2021，（3）：99-105.

[43]牛超越，鄭臻哲，吳帆，等.個人數據交易：從保護到定價[J].中國計算機學會通訊，2019，15（2）：39-47.

[44]中華人民共和國科學技術部.科技部印發《關于破除科技評價中”唯論文”不良導向的若干措施（試行）》的通知[EB/OL].http：//www.most.gov.cn/mostinfo/xinxifenlei/fgzc/gfxwj/gfxwj2020/202002/t20200223_151781.htm，2021-01-29.

[45]邵奇峰，金澈清，張召，等.區塊鏈技術：架構及進展[J].計算機學報，2018，41（5）：969-988.

[46]Zheng?Z，Xie?S，Dai?H，et?al.An?Overview?of?Blockchain?Technology：Architecture，Consensus，and?Future?Trends[C]//IEEE.2017?IEEE?International?Congress?on?Big?Data.Honolulu：IEEE，2017：557-564.

[47]Narayanan?A，Bonneau?J，Felten?E，et?al.Bitcoin?and?Cryptocurrency?Technologies[M].Princeton：Princeton?University?Press，2016：20.

[48]Xu?J，Xue?K，Tian?H，et?al.An?Identity?Management?and?Authentication?Scheme?Based?on?Redactable?Blockchain?for?Mobile?Networks[J].IEEE?Transactions?on?Vehicular?Technology，2020，69（6）：6688-6698.

[49]楊保華，陳昌.區塊鏈：原理、設計與應用[M].北京：機械工業出版社，2018：58-59.

[50]李經緯，賈春福，劉哲理，等.可搜索加密技術研究綜述[J].軟件學報，2015，26（1）：109-128.

[51]袁勇，倪曉春，曾帥，等.區塊鏈共識算法的發展現狀與展望[J].自動化學報，2018，44（11）：2011-2022.

[52]Laurie?B，Clayton?R.“Proof-of-Work”Proves?Not?to?Work[EB/OL].https：//www.cl.cam.ac.uk/～rnc1/proofwork.pdf，2021-01-30.

[53]King?S，Nadal?S.PPCoin：Peer-to-Peer?Crypto-Currency?with?Proof-of-Stake[EB/OL].https：//peercoin.net/assets/paper/peercoin-paper.pdf，2021-01-31.

[54]Asolo?B.Delegated?Proof-of-Stake（DPoS）Explained[EB/OL].https：//www.mycryptopedia.com/delegated-proof-stake-dpos-explained/，2021-02-01.

[55]Szabo?N.The?Idea?of?Smart?Contracts[EB/OL].http：//www.fon.hum.uva.nl/rob/Courses/InformationInSpeech/CDROM/Literature/LOTwinterschool2006/szabo.best.vwh.net/smart_contracts_idea.html，2021-02-02.

[56]Gatteschi?V，Lamberti?F，Demartini?C，et?al.Blockchain?and?Smart?Contracts?for?Insurance：Is?the?Technology?Mature?Enough？[J].Future?Internet，2018，10（2）：20.

[57]袁勇，王飛躍.平行區塊鏈：概念、方法與內涵解析[J].自動化學報，2017，43（10）：1703-1712.

[58]張衍斌.基于區塊鏈的電子商務信息生態系統模型研究[J].圖書館學研究，2018，（6）：33-44.

[59]張志威，王國仁，徐建良，等.區塊鏈的數據管理技術綜述[J].軟件學報，2020，31（9）：2903-2925.

[60]夏清，張鳳軍，左春.加密數字貨幣系統共識機制綜述[J].計算機系統應用，2017，26（4）：1-8.

[61]袁勇，周濤，周傲英，等.區塊鏈技術：從數據智能到知識自動化[J].自動化學報，2017，43（9）：1485-1490.

[62]袁勇，王飛躍.區塊鏈技術發展現狀與展望[J].自動化學報，2016，42（4）：481-494.

[63]李曉，劉正剛.基于區塊鏈技術的供應鏈智能治理機制[J].中國流通經濟，2017，31（11）：34-44.

[64]朱建明，付永貴.區塊鏈應用研究進展[J].科技導報，2017，35（13）：70-76.

[65]歐陽麗煒，王帥，袁勇，等.區塊鏈智能合約的發展現狀：架構、應用與發展趨勢[J/OL].自動化學報：1-13[2021-02-02].https：//doi.org/10.16383/j.aas.c180586.

[66]李云婷，溫亮明，張麗麗，等.科學數據共享系統的現狀與趨勢[J].農業大數據學報，2019，1（4）：86-97.

[67]張衍斌.基于區塊鏈的電子商務信息生態系統模型研究[J].圖書館學研究，2018，（6）：33-44.

[68]王平，李沐妍，劉曉春.區塊鏈視角下文件檔案管理可信生態的構建[J].檔案學研究，2020，（4）：115-121.

[69]Peters?G?W，Panayi?E.Understanding?Modern?Banking?Ledgers?Through?Blockchain?Technologies：Future?of?Transaction?Processing?and?Smart?Contracts?on?the?Internet?of?Money[M].Berilin：Springer，2016：239-278.

[70]Wen?L，Zhang?L，Li?J.Application?of?Blockchain?Technology?in?Data?Management：Advantages?and?Solutions[C]//Li?J，Meng?X，Zhang?Y，et?al.International?Conference?on?Big?Scientific?Data?Management.Beijing：Springer，2018：239-254.

[71]章寧，鐘珊.基于區塊鏈的個人隱私保護機制[J].計算機應用，2017，37（10）：2787-2793.

[72]夏清，張鳳軍，左春.加密數字貨幣系統共識機制綜述[J].計算機系統應用，2017，26（4）：1-8.

[73]付瑤瑤，李盛恩.授權股份證明共識機制的改進方案[J].計算機工程與應用，2020，56（19）：48-54.

（責任編輯：孫國雷）