“區塊鏈+”模式在圖書館智慧服務中的應用研究

閆二開，白小鴿，曾憲玉，楊鮮艷，師俏梅

(西北工業大學 圖書館，陜西 西安 710072)

0 引言

2008年，中本聰(Satoshi Nakamoto)發表《比特幣：一種點對點電子現金系統》，首次提出區塊鏈的概念。區塊鏈技術利用哈希函數將數據轉換為哈希值，利用共識算法更新數據，利用密碼學技術保障數據安全，具有開放性、防篡改性、匿名性、去中心化以及可追溯性等特征。區塊鏈經歷了3個發展階段：區塊鏈1.0數字貨幣時代、區塊鏈2.0數字資產與智能合約時代、區塊鏈3.0智能化物聯網時代[1]。區塊鏈和大數據、人工智能、5G、射頻識別、云計算等新技術以信息化、智能化、數字化為主要特征，“區塊鏈+其他高新技術”融合模式將深刻改變人們的生產生活。

“區塊鏈+”模式在醫學、食品、教育等領域已有應用。王冬梅等[2]設計了“區塊鏈+人工智能”在財經翻譯中的實施路徑，包括構建財經翻譯語料庫、財經翻譯實訓平臺、財經眾包翻譯技術和財經翻譯生態環境。戴阿咪[3]構建了“區塊鏈+大數據”共享模型，以應對醫學大數據共享隱私泄露等難題。李健思等[4]基于區塊鏈、人工智能、星際網絡和安全沙盒等技術，構建了一套建立完善、多維、便捷的疾病預防控制服務體系。

區塊鏈技術深度契合智慧圖書館的發展理念，將其與大數據、人工智能、5G、射頻識別技術交叉融合，開發新一代圖書館信息化系統，有利于推動圖書館服務向縱深化、專業化發展，打造與時代發展相適應的智慧圖書館。本文以區塊鏈技術為基礎，重點研究了“區塊鏈+大數據”“區塊鏈+人工智能+大數據”“區塊鏈+5G”“區塊鏈+射頻識別”和“區塊鏈+云計算”在圖書館智慧服務中的應用。

1 “區塊鏈+”模式在圖書館的應用模型

區塊鏈、大數據、人工智能、5G、射頻識別和云計算等是圖書館信息化進程的關鍵技術，推動了圖書館的智慧化進程。基于區塊鏈技術的基礎模型，設計了“區塊鏈+其他高新技術”在圖書館的總體應用模型?！皡^塊鏈+”模式在圖書館的應用模型分為數據層、傳輸層、處理層、管理層以及應用層。

(1)數據層。“區塊鏈+”基礎模型的底層為數據層。圖書館作為海量信息和數字資源的集合，已成為大數據的重要載體。圖書館大數據包括資源數據、用戶數據和感知數據。其中：資源數據包括圖書資源和數據庫資源；用戶數據主要是用戶信息如姓名、年齡、專業、年級等；感知數據包括用戶借閱規律、座位預約信息、圖書館溫濕度等。

(2)傳輸層。傳輸層是基于云計算和5G技術進行數據的存儲和傳輸。云計算作為分布式計算的一種，可在短時間(幾秒鐘)內完成圖書館大數據的存儲、處理、流通。5G網絡最大數據傳輸速率為20 Gbps，最大帶寬可達100 MHz，可最大速度地傳輸數據。云計算和5G的結合，可實現文獻、信息、數據的實時傳輸，顯著提高圖書館大數據的傳輸效率。

(3)處理層。處理層是基于人工智能技術對圖書館大數據進行分析處理。利用深度學習、機器學習、專家系統和神經網絡等技術手段對大數據進行挖掘與分析。

(4)管理層。管理層中主要囊括了共識機制、分配機制和發行機制，這些機制都使得圖書館+區塊鏈系統的去中心化成為可能。

(5)應用層。應用層是基于“區塊鏈+”模式為用戶提供的服務，包括資源采購、數據共享、智能檢索等。

1.1 區塊鏈+大數據

圖書館大數據由于其非結構化、時效性強、規模大、來源廣等特點，在存儲、利用、隱私保護和流通共享等方面面臨諸多問題。通過對區塊鏈數據進行整合、分析、計算，能快速、準確地從海量數據中提取用戶和管理者需要的信息?！皡^塊鏈+大數據”在圖書館業務中的應用包括資源采購、數據共享、館際互借、機構知識庫等。

資源采購：在資源采購過程中，通過“區塊鏈+大數據”平臺對用戶行為大數據(如用戶檢索、下載、借閱數據等)進行采集、處理、計算、分析，明確用戶對圖書館藏資源的需求，為館員采購優質圖書、實現資源的合理配置提供數據支撐。數據共享：利用區塊鏈重構架構基礎，打造大數據分布式共享平臺，由各圖書館共同維護、分布存儲，通過共識機制，完成數據的輸入、修改和刪除工作，可顯著提高圖書館數字資源的共享度。同時，數據具有可追溯性，利于問題查找和責任劃分，保證數據的可靠性和自覺性。館際互借：通過在不同地區、不同類型的圖書館間建立聯盟鏈，構建基于聯盟鏈的館藏資源共享平臺，可有效查閱和跟蹤借閱信息，簡化借閱流程，解決館際互借的程序煩瑣、信任度有限、合作結構單一等問題，真正實現可信賴的館際互借。機構知識庫：高校機構知識庫作為海量科研數據的集合，在建設過程中存在數據破壞、隱私泄露[5]等風險。“區塊鏈+大數據”平臺既利于數據和信息的保存與查閱，也可以降低決策和治理成本，對于推進圖書館機構知識庫建設至關重要。

1.2 區塊鏈+人工智能+大數據

人工智能以感知數據和圖形處理器等計算平臺為基礎，結合人工方法和科學技術，將人類的意識、行為和思維融入機器中，使機器更加智能化和自動化。人工智能彌合了科學和應用之間的“技術鴻溝”，主要包括大數據、語音識別、機器學習、計算機視覺、自然語言處理5大部分。

2019 年3月，人工智能被第3次寫入政府工作報告，并首次提出了“智能+”的概念?！叭斯ぶ悄?大數據+區塊鏈”模式，在圖書情報領域具有廣泛的應用前景。人工智能、大數據、區塊鏈三者的關系如下：大數據是人工智能的基礎，人工智能依賴大數據進行分析和決策，可供分析的開放數據越多，人工智能就越能做出接近人類的處理或者判斷，精準度越高；人工智能是大數據的應用場景，幫助大數據實現其價值；區塊鏈技術可以提高人工智能數據的安全性，通過將人工智能算法處理的數據上傳至區塊鏈，保證人工智能的每一步“自主”運行和發展都得到記錄及公開，使其可追溯不可篡改，解決人工智能領域存在的數據壟斷、技術濫用、隱私泄露等問題[6]。此外，人工智能用戶根據智能合約做決定，彼此無須相互信任，有助于人工智能實現契約管理。

人工智能、大數據和區塊鏈相輔相成、互助發展?！叭斯ぶ悄?大數據+區塊鏈”在智慧圖書館的應用場景包括智能檢索和咨詢、資源推薦、身份驗證等。智能檢索和咨詢：用戶根據需求提出語音咨詢，“人工智能+大數據+區塊鏈”服務平臺基于語音識別、語義理解、語音合成等交互技術，根據語義內容從海量信息中進行精準匹配和推理，完成智能檢索和咨詢服務。平臺的區塊鏈底層技術，可提供有效的技術屏障，防止數據泄露或被他人竊取，保護用戶數據和隱私。資源推薦：首先通過流通借覽儲備大量實用的用戶數據，利用“人工智能+大數據+區塊鏈”服務平臺對用戶數據(借閱偏好、電子資源訪問歷史等)進行標注，并對整體數據進行評估和分析，智能推薦采購圖書和電子資源類型。身份驗證：人工智能的圖像識別技術可幫助圖書館通過面部識別完成用戶的身份驗證，通過“人工智能+大數據+區塊鏈”平臺對用戶的個人信息進行智能驗證與自動登記，可提高服務的效率和準確率，提高用戶滿意度。2018年，全球首個區塊鏈機器人在首屆數字中國建設峰會上正式亮相，該機器人可解決人工智能大數據的滯后、失真、污染等問題。未來人工智能、大數據、區塊鏈的融合技術在圖情領域將迎來一個爆炸式增長的高潮。

1.3 區塊鏈+5G

5G也稱第五代移動通信技術，旨在為用戶提供更高速率、更大規模、更短時延、更低功耗的網絡，廣泛應用于人工現實、超高清視頻、智慧閱讀等領域。2019年11月，聯通研究院與中興通訊共同發布《“5G+區塊鏈”融合發展與應用白皮書》，建議將5G與區塊鏈結合加速應用發展。5G與區塊鏈相互促進、相互影響，5G可以解決區塊鏈中傳輸時延高、擴展性差等問題，實現實時快速地傳輸硬件數據，區塊鏈的去中心化、不可篡改、可溯源等優勢可以彌補5G的安全問題。

“區塊鏈+5G”能有效推動圖書館管理系統和智能服務系統的優化升級，提升圖書館的信息化水平。利用區塊鏈和5G構建圖書館基礎網絡，區塊鏈在上游保障信息的安全可靠，5G在下游精準、快速地獲取和傳遞信息，兩者的結合使用可以極大地提高圖書館資源的利用率。“區塊鏈+5G”技術在圖書館的應用場景包括用戶體驗與用戶隱私共存、去中心化與圖書館利益的平衡、分布式節點與交易即時確認的協同等[7]。此外，5G滿足了人工現實技術對高網速低延時的需求，區塊鏈的公開透明和非同質化代幣為人工現實的大規模應用掃清障礙，“區塊鏈+5G”技術將加速VR/AR技術的廣泛使用、圖書館虛擬空間的構建、遠程虛擬教育的實現、超高清視頻的直播、館藏資源的立體展示等。目前，由于5G標準還不完善，網絡部署還不全面，“區塊鏈+5G”的融合應用尚處于實驗階段，仍需要多方努力，以加速應用場景的落地。

1.4 區塊鏈+射頻識別

射頻識別技術(Radio Frequency Identification，RFID)是一種自動識別技術，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信和讀寫，從而達到識別目標和數據交換的目的。RFID系統一般由兩部分組成：電子標簽和讀寫器。電子標簽由耦合組件及芯片組成，每個標簽對應唯一的電子編碼，用于標識目標對象。圖書情報領域的電子標簽一般包含圖書的題目、ISBN號、書架信息、借閱信息等。RFID系統通過無線電射頻可以同時識別單個具體的物體，在圖書自助借還、定位查詢、文獻盤點等服務中具有突出優勢。許鍇[8]基于RFID技術設計了一套圖書館智能管理系統，包括編目工作站、柜臺工作站、RFID智能檢索模塊、圖書整架庫、智能安全門等，該系統能夠對圖書位置高度定位，完成圖書的智能借還。通過將RFID讀寫器中的信息置于區塊鏈的多個區塊中保存，利用哈希值將區塊串聯，不僅可以保證數據很難被篡改，用戶還可以在移動終端利用RFID標簽進行圖書溯源和借閱，操作簡單便捷。由于區塊鏈不易被篡改的特征，“區塊鏈+RFID”系統可實現圖書借閱流程的公正透明，方便圖書的管理和追蹤。

1.5 區塊鏈+云計算

在圖書館云計算的基礎設施上進行區塊鏈部署，利用區塊鏈的去中心化、不可篡改等特點，可顯著提高云計算的安全性?！皡^塊鏈+云計算”平臺在圖書館的應用主要是信息管理和科學知識服務。信息管理：傳統圖書資源種類數量龐大，其存儲、查閱、保護需要很大的人力物力財力?！皡^塊鏈+云計算+大數據”存儲平臺可實現圖書資料的信息化管理。該平臺通過分布式技術將圖書館資源存儲在“云”中，保證數據透明共享，記錄內容準確安全，操作流程高效快捷。借助區塊鏈的去中心化共識、不可篡改和非對稱加密技術，可以保證文件資料的安全性與可靠性。學科知識服務：云計算具有強大的數據處理功能，在學科知識服務領域具有突出優勢。以“區塊鏈+云計算”平臺為基礎，構建云端數據庫一站式搜索引擎，幫助用戶實現自助搜索獲取知識。館員通過對學科知識進行深層次挖掘、組織、管理與分享，可滿足不同學科用戶對知識高層次的需求，使學科知識服務更安全、細致、現代。

2 實現策略

信息技術已成為影響圖書館智慧服務的關鍵因素，圖書館的現代化發展離不開信息技術的支持和應用。利用區塊鏈、大數據、人工智能、射頻識別技術對圖書館館藏資源進行整合、關聯、挖掘和深度利用，在資源數據和用戶之間構建起高效智能的互動模式，有利于構建便捷化、層次化、多樣化的智慧型服務體系。然而，“區塊鏈+” 模式在圖書館的應用尚處于探索階段，并未投入實踐應用中，未來還需從以下幾個方面努力。

2.1 制定科學的發展規劃

“區塊鏈+”模式在圖書館的應用從設計構想到落地實施，需要資金、人力、技術的持續投入，這就需要科學的發展規劃。制定科學合理的發展規劃，圖書館應重視信息技術在其智慧化進程中的關鍵作用，加大對信息技術的扶持力度，早日實現圖書館的智慧化轉型。

2.2 培養信息技術專業人才

館員是圖書館核心競爭力的重要組成部分，其服務能力直接影響圖書館工作的有效開展。實施人才強館戰略，優化圖書館人才隊伍結構，加大對服務隊伍服務能力的培養和打造，構建一支各有專長、綜合能力完備、善于協作創新的專業館員隊伍。同時，注意培養和引進掌握區塊鏈、人工智能、云計算等高新技術的專業人才，以滿足圖書館信息化建設和用戶深層次的信息需求。

2.3 制訂區塊鏈行業發展標準

2017年，工信部發布中國首個區塊鏈標準《區塊鏈參考架構》。國際標準化組織(ISO)、國際電信聯盟(ITU)、萬維網聯盟(W3C)等國際標準化機構也紛紛啟動區塊鏈標準化工作。我國圖書館應在國際和國內區塊鏈標準框架下完善圖書館區塊鏈標準，包括區塊鏈技術框架標準、加密認證標準、數據利用標準以及數據溯源標準等[9]，構建科學規范的圖書館區塊鏈應用環境。

2.4 攻克技術難關

“區塊鏈+”模式在圖書館的應用仍面臨諸多問題。首先是技術難關，圖書館需要投入相當的人力物力，搭建“區塊鏈+其他高新技術”與館藏資源鏈接的橋梁，將高新技術嵌入圖書館信息服務中。在此基礎上，聯合學校科研團隊，加強技術攻關，逐個突破，以實現新興技術的落地，并在實踐過程中不斷完善。也可以借鑒“區塊鏈+其他高新技術”在教育、醫學等領域的應用，加以改進和完善，應用到圖書館領域。

3 結語

智慧圖書館建設是一項融合多學科、多技術的綜合性系統工程，其發展程度一定程度上受科學技術的制約。隨著區塊鏈、大數據、云計算、RFID等技術的應用，圖書館的基礎設施將更加完善，信息化水平進一步提高。本文探討了“區塊鏈+大數據”“區塊鏈+人工智能+大數據”“區塊鏈+5G”“區塊鏈+射頻識別”“區塊鏈+云計算”等融合技術在圖書館的應用模式，是一種新的嘗試，期望可以為智慧圖書館的建設提供借鑒和參考。未來，國內圖書館界應高度重視，制定科學的中長期發展規劃，加強對高新技術的研究，盡快落實“區塊鏈+”模式在圖書館的實質性應用，早日建成“特色鮮明、水平先進、服務一流”的研究型、專業化、智慧型圖書館。