基于區塊鏈的技術成果交易平臺設計

錢 虹，李航平，王 圓，任 波，馮 旭

(1.陜西省科學技術情報研究院，陜西 西安 710054；

2.寶雞高創新材料生產力促進中心有限公司，陜西 寶雞 721013)

0 引 言

作為科技大省，陜西省的研發投入及科技活動產出成績顯著，據《中國區域科技創新評價報告2020》[1]顯示陜西省2020年科技活動產出指數為75.97%，位于全國第4位，但是技術成果市場化指數與科技促進經濟社會發展指數表現較弱，分別位于全國第9位和第10位，并且兩項指數均低于全國平均水平。習近平總書記來陜考察時提出“引導創新鏈、資金鏈向企業和產業鏈聚集，進一步推廣科技成果、強化科研成果就地轉化”，解決如何將科技優勢轉化為產業優勢、經濟優勢、發展優勢的問題迫在眉睫。

技術交易平臺采用互聯網+現代化服務的商業模式，為創新主體提供交易及創新服務，國外技術交易平臺起步較早并且發展形勢多樣，國內技術交易平臺雖然起步晚但是近些年快速成長。國內學者關于技術交易平臺的研究也有很多，如梅姝娥等(2014)分析了價值網絡視角下技術交易平臺的商業模式，平臺的功能包括信息發布、項目對接、跟蹤評估等[2-3]；倪淵等(2020)研究了技術交易一站式服務平臺的定價模式[4]。線上平臺可以拓展大數據服務，能夠實現產業鏈的閉合，但是存在信息溝通度有限、信息泄露等風險。區塊鏈因其去中心化、不可篡改、可追溯的特性近些年被大量應用在各類平臺的建設中，以保障數據存儲、交易的安全。楊茂江(2016)建立了基于區塊鏈技術的數據交易平臺[5]；Kshetri(2017)研究了基于區塊鏈技術保障數據的安全[6]，Shafagh H(2017)、Muzammal M(2018)提出在數據的存儲和共享中采用區塊鏈技術保障數據安全[7-8]；文必龍、陳友良(2021)將區塊鏈技術引入企業數據共享中[9]。

在國內學者分析的基礎上，該文進一步闡述了國內外2000年后建立的技術成果交易平臺的特征，分析了國內技術成果交易平臺亟需解決的問題，提出技術成果交易平臺運營模式的改進建議，從而實現創新鏈、產業鏈、資金鏈、政策鏈有機結合[4]，并且引入區塊鏈技術保障信息存儲、技術交易安全，解決平臺使用者的后顧之憂。

1 相關工作

1.1 典型平臺特征分析

國外技術成果交易平臺起步較早，美國、日本、韓國、新加坡等都建立了具有自己特色的技術成果交易平臺，從平臺的建設類型來看分為面向全部領域的和專業領域的技術平臺。這些平臺各具特色，具備以下三個顯著特征：第一是與高校、科研院所和企業建立緊密聯系。平臺與高校、科研院所和企業緊密聯合，增強研發創新能力，促進科研成果轉化，開發新產品和新市場，將創新鏈與產業鏈聯結在一起，通過將各方利益進行嚴格規范，知識產權的法律保障建立穩定的合作關系，實現創新的可持續發展，搭建了一個有助技術流動的良好環境。如日本科學技術振興機構(JST)、美國航空航天局商業化技術網絡(NCTN)、以色列技術轉移公司耶達等。第二是設立風險投資機制。平臺在技術轉移/轉化的過程中，發現有重大經濟意義或發展前景的技術，可直接進行風險投資，一般采取聯合經營的方式，所發放的投資通過產品銷售盈利分紅或共用生產工藝等方式進行回收。如歐洲創新與技術研究院(EIT)、比利時微電子中心(IMEC)等，還設立基金獎勵一些具有前沿性的研究項目，對公司沒有引入但有價值的技術通過成立孵化公司對成果進行轉化。第三是注重技術交易的國際化，技術來源與技術轉讓不局限于區域，而是通過該平臺整合全球的信息資源，為平臺的用戶尋找跨地區、跨國際的合作機會，如歐洲企業網絡(EEN)、歐盟創新驛站網絡(IRC)、英國彈射中心等。

國內技術成果交易平臺起步晚，2002年建立的中國浙江網上技術市場是首個真正意義的網上技術成果交易平臺，后續依次建立的有國家技術轉移東部中心、科易網、豬八戒、技e網等。國內技術成果交易平臺功能運營模式比較相近，存在的問題體現在兩方面：第一是各平臺的運營模式比較單一，同質化現象明顯，主要將技術需求方作為服務對象，為其提供技術交易的相關服務，包括技術咨詢、技術評估、知識產權法律咨詢等服務，缺乏專業化的特色服務。任玉嶺提出科技成果轉化率低的根本原因是大量的科研成果與社會需求脫節或不夠成熟尚未形成真正的成果[4]。現有的技術成果交易平臺只是將技術供給和技術需求進行展示，由雙方自由組合，簡單粗暴的信息撮合很難促進技術交易成功，并未將二者真正結合，促進供給與需求的精準對接。第二個是由于對信息存儲安全的顧慮使得信息不對稱現象越發明顯。技術成果交易平臺運行的基礎是大量的技術成果數據、技術需求數據，數據挖掘技術使得傳統數據存儲方式存在很大的泄露風險。考慮到企業的商業機密、技術研發者的產權保護顧慮，平臺上的信息有限，使得技術需求方和技術供給方對獲取的均存在疑惑，信息不對稱愈演愈烈，技術交易難以達成。

1.2 區塊鏈關鍵技術

區塊鏈是一種共享的分布式數據庫技術，由化名為中本聰的匿名人士在2008年發表的論文《Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System》中提出，2015年進入快速發展期，應用領域從金融行業擴展到物流、醫療、物聯網等行業，解決各行各業的數據安全問題[10]。根據區塊鏈設計體系和應用場景的不同，區塊鏈分為公有鏈、聯盟鏈和專有鏈三種類型。本研究根據技術成果平臺的需要，在傳統利用區塊鏈技術平臺的基礎上進行了以下改進。

(1)智能合約技術結合PBFT算法存儲數據。

智能合約是自動執行的、透明的、值得信賴的、分布式的一種計算機協議，可實現用戶自動化交互，可直接控制數字資產，允許在無第三方參與的環境下進行可信的交易，并且保證這些交易可追蹤且不可逆轉[8]。在傳統使用區塊鏈技術的平臺中，應用智能合約實現數據交易存證服務，來保證數據不可篡改、交易過程可追溯等特點，但是數據處理速度慢，作惡節點擁有記賬權的時候容錯性較低。在本研究的技術成果數據存證中，先建立了技術成果數據標準庫，應用智能合約實現了數據輸入時的標準化驗證，確保數據的完整性、合法性。通過改進的PBFT共識算法，可以在保證數據可信性和安全的同時，對雜亂、分散的數據進行存證，避免了作惡節點擁有記賬權的同時給予了一部分容錯性。

(2)采用聯盟鏈與IPFS技術結合減輕存儲壓力。

聯盟鏈又稱許可鏈，它是一種需要注冊并且被允許(有權限)的區塊鏈。聯盟鏈僅限于聯盟成員按照所協定的聯盟規則對區塊鏈的數據進行讀寫或參與記入，從源頭保障了數據的真實性和可靠性。但是也存在無法承受高頻訪問的缺陷。

IPFS是一個全球互聯的分布式文件系統，它綜合了許多優秀的點對點系統的思想，包括分布式哈希表、塊交換、版本控制系統和自我認證文件系統，具有內容可尋址、不可篡改、去中心化等特征[11]。在存儲文件時，IPFS會根據文件內容計算得出哈希值，并添加到全局的分布式哈希表中，作為這個文件的索引，然后將該文件使用IPFS進行去中心化存儲，存儲在分布式數據庫中。在獲取文件時，IPFS集群會根據文件地址從全局哈希表中查找文件的存儲節點，系統會從離用戶最近的節點來取出文件并驗證之后返回給用戶。該系統創建的點對點網絡拓撲，打破了HTTP所代表的分布關系，通過文件生成的唯一哈希標識進行內容尋找，減少了空間開銷的成本。

本研究采用Hyperledger Fabric聯盟鏈技術與IPFS相結合，采用模塊化設計使得用戶根據具體業務場景切換模塊，在實現技術成果數據具有分散性和開放性的同時減輕了主鏈高頻訪問的壓力。

(3)基于PROV模型溯源記錄。

傳統的數據溯源是依據智能算法通過區塊鏈瀏覽器實現對各種數據溯源，具備信息真實、流程安全等特點。PROV是2013年發布的溯源標準，它定義了Entity、Activity和Agent3個核心數據類型及其之間的關系，利用語義網技術對溯源信息進行建模。本研究PROV模型描述溯源記錄，可以保證溯源記錄的不可篡改，實現可信存儲、可信溯源。

2 搭建基于區塊鏈的技術成果交易平臺

2.1 平臺架構

科技成果轉化是一個鏈條，成果研發是起點，終點是成果的生產與銷售。技術成果交易平臺作為載體，需要考慮如何將信息配對，研發成果符合產業需求，現有成果如何運營等問題。該文建立的技術成果交易平臺以自建的技術成果資源庫為基礎，匯總各主體的數據和需求；平臺作為總協調中心，采用創新的運行模式將政府、高校、研究院所和企業聯結起來，對各主體進行協調溝通，充分發揮各主體的優勢偏好，共同搭建政-學-研-產技術創新生態系統[12]，并采用區塊鏈技術保障數據存儲、交易的安全性，消除平臺使用者的后顧之憂。

2.2 運行模式

(1)采用技術成果資源庫+技術經紀人的模式促進技術供給與需求精準對接。

由于技術成果的外溢性，技術需求者和技術供給者都不愿意將自己的需求或成果的細節公布在公共網絡上，阻礙了技術交易的成功以及順利執行，因此需要技術經紀人的干預，促進供需雙方精準對接。

對技術需求方而言，若企業提出的需求為平臺數據庫中已有技術，那么技術經紀人可為技術供給和技術需求雙方搭建溝通平臺，提供合作談判、技術交易、技術跟蹤服務等。若企業的需求不存在于技術數據庫中，技術經紀人可根據數據庫中的資源，尋找與其需求研究方向相同的研發人員，搭建聯系，由企業出資委托研發或與研發機構合作研發，研發成果的產權歸屬在簽訂協議時明確。幫助企業進行競爭格局分析，指導企業通過收購、專利許可等方式，降低研發成本。

對技術供給者而言，技術成果具備外溢性，不可將技術的細節公布在平臺上。因此，研發人員可以委托平臺的技術經紀人為其尋找需求方。技術經紀人與研發人員溝通后，明確該技術/成果的細節，在數據庫中尋找與此技術方向相關的企業，將技術推薦給企業，為其搭建溝通橋梁。

技術成果的轉化是個很長的過程，技術平臺作為第三方保證平臺，技術經紀人還需要對成果專利過程跟蹤服務，保證技術成果轉化順利完成，為技術交易雙方解決后顧之憂。

(2)多元化的技術發展戰略。

科技成果類型、成熟度均是多元化的，因此平臺適宜采用個性化的發展戰略提升轉化成功率。第一類是擴展成熟技術的市場價值，對于一項已經成熟的技術成果，通過技術評估團隊對其進行評估，并根據市場發展情況進行投資，讓研發人員對延伸技術、支撐技術進一步研發，擴展或補充原有技術成果，提升技術的價值，將核心技術與衍生技術打包，以獲得更高價值的技術轉讓。第二類是跟蹤有發展潛力的技術，對于有市場潛力或發展前景的技術，技術經紀人長期與科研人員保持密切聯系，持續跟蹤研發人員的研究成果，一旦發現有商業價值的成果后，組織評估小組對該項成果進行評估，若評估通過后，技術平臺則會對該成果組織知識產權申請、尋找需求方等。第三類是開發非核心專利的價值，技術經紀人主動到科技實力較高的公司中尋找與該公司主營業務關系不密切的非核心專利，經過專業團隊對這些專利的評估，篩選出有開發前景的專利，通過對專利的運營，實現這些專利的市場價值。

2.3 在平臺建設中引入區塊鏈技術

為了保證平臺數據的安全性，開發了一套基于聯盟鏈的技術數據管理系統，將區塊鏈技術和IPFS相結合，實現了完整、有效、安全的技術成果數據存證過程，從而實現基于技術成果區塊鏈的去中心化的管理過程，完成了安全有效的數據共享、數據合規交易、數據追溯、數據跟蹤過程[13]，解決了研發人員和企業的后顧之憂。

采用區塊鏈技術的技術成果轉化平臺系統如圖1所示。

(1)數據存證。

設計聯盟鏈對技術成果數據進行共同維護，在整個數據輸入輸出過程中定義不同的用戶角色以及權限，不同的用戶登錄系統并且獲取用戶的公私鑰后，即身份認證成功；面對技術成果數據來源和格式的雜亂性，對數據進行標準化驗證，調用基于以太坊的智能合約，實現沒有第三方情況下的可信交易。數據經驗證“合法”后，就可以上傳到聯盟機構，進入共識機制。本研究采用拜占庭容錯共識算法結合信用積分制度，設計了適用于技術成果交易平臺的PBFT共識算法，既限制了參與節點的數量上限，又保證了主節點和從節點的公信力，在減少惡節點出現的可能性的同時保證了系統具有足夠高的容錯性。針對技術成果信息的類型多樣性，利用基于內容感知的哈希加密技術對文字、圖像信息、視頻信息等技術成果文件格式加密生成hash值[7,13]；利用Merkle樹，將多個技術成果數據計算hash值后進行拼接，生成位移的Merkle根，Merkle樹是一種二叉樹，如圖2所示。Merkle樹的葉子節點存儲技術成果數據的數字摘要，中間層非葉子節點由兩葉子節點拼接后計算哈希值得到，任何底層數據的變動都會改變上層數字摘要的值，最終的Merkle root代表對底層所有數據的“摘要”。

為了進一步提升查詢效率，提高系統性能，將布隆過濾器融入到Merkle tree的根節點中，用于記錄其中保存的技術成果數據。在固定的時間內，發布中心將所有元數據打包，然后通過共識機制上傳到區塊鏈中；上傳至區塊鏈后，數據存儲到IPFS中。

(2)數據共享。

為了加強數據的安全性，共享模型將聯盟鏈與IPFS相結合，IPFS中存儲加密后的集料成果數據，聯盟鏈保存技術成果數據的安全索引記錄[6]。共享協議由系統初始化、私鑰生成、數據存儲、關鍵字索引生成與搜索、數據共享與明文恢復6個階段組成[5,14]。第一階段，各權威中心協商生成密鑰；第二階段是私鑰生成，權威中心根據技術交易者發給系統的原始身份生成用戶的新身份，并發放給用戶，用戶根據權威中心返回的秘值重建私鑰；第三階段是數據存儲，系統對用戶的技術成果數據提取關鍵詞并加密，經驗證后存儲在IPFS中；第四階段是關鍵詞索引生成與搜索，系統對從技術成果數據中提取的關鍵詞生成索引密文，將密文數據包存儲在IPFS并且將索引包發送到聯盟鏈；第五階段是數據共享，當技術需求方想要技術供給方數據時，需要向供給方及權威機構發送共享請求，系統收到數據用戶的關鍵詞搜索請求后進行驗證，身份驗證通過后技術供給方向技術需求方發送授權數據包，代理節點讀取技術成果數據密文并進行再次加密，權威中心將再次加密后的技術成果數據發送給技術需求方；第六階段是明文恢復，當技術需求方收到再次加密后的技術成果數據后，就可以使用自己的私鑰對加密密文進行明文恢復。

(3)數據交易。

本研究基于聯盟鏈構建一個高效、安全的技術成果交易平臺，采用源數據鏈、確權鏈和交易鏈促進技術成果數據進行合法合規的交易[9,15]。技術成果交易雙方可以分別通過交易平臺簽訂智能合約，進行內容確權，保證交易成功內容真實有效；并且可以保證技術成果數據安全使用，防止技術成果使用者篡改、復制和泄露隱私。

技術交易過程主要包括產生確權鏈和產生交易鏈兩個步驟[8]。產生確權鏈是技術交易一方的確權節點發起確權請求，并按照其和聯盟鏈的平臺的確權節點簽訂的智能合約的規則，向其請求背書、共識之后存入到確權鏈中。該步驟主要解決技術成果數據所有權的歸屬問題，從而解決數據交易產生利益的歸屬問題。產生交易鏈，技術需求方向技術供給方的交易節點發起交易請求，并按照之前簽訂的智能合約的規則，向其請求背書、共識之后存入到交易鏈中。由于區塊鏈的可追溯、不可篡改的特性，保證了每筆技術成果交易真實有效、可追蹤、可回溯。

數據保護區采用的沙箱和堡壘機技術不僅保證數據、數據操作痕跡不可篡改和撤銷，并且保證了數據交易的私密性。在計算機安全領域，沙箱(Sandbox)是一種安全機制，為運行中的程序提供隔離環境，可嚴格控制其中的程序能夠訪問的資源，如文件描述符、內存、磁盤空間等。使用者的程序運行在沙箱中，避免了對數據的直接接觸，真正做到了數據使用者和數據隔離開，避免數據被復制竊取、篡改和隱私泄露等風險。采用堡壘機技術，對所有進入數據保護區用戶權限都嚴格控制，堡壘機是在特定的網絡環境下為了保障網絡和數據不受任何用戶的入侵和破壞，而監控和記錄對網絡內的服務器、網絡設備和數據庫等設備的操作行為，以便集中報警、及時處理及追責等。

技術成果數據溯源系統(見圖3)主要滿足溯源信息的可信收集、可信存儲和可信驗證，即需要實現數據的存儲功能和驗證功能。前文中描述的技術已經解決數據存儲的安全性，在其基礎上數據追溯的參與各方可以向區塊鏈網絡查詢數據進行驗證。數據的存儲和驗證需要用RSA加密算法進行參與方身份的真實性驗證。

(4)信用評價。

信用是技術交易順利進行的基本保證，技術交易的長周期性讓信用在技術交易中顯得尤為重要。該技術成果交易平臺采用信用積分機制激勵更多的用戶進行數據共享、合規交易、審計與追溯。對于成功完成交易并且交易雙方都很滿意，雙方則會獲得積分或代幣獎勵[11]；當一方涉及違規或被對方投訴，經平臺核實后則會實施一定懲罰措施，并且對該名用戶的信用度進行減分。

3 案例分析

本研究構建的基于區塊鏈技術的技術交易平臺已基本搭建完成，并進入了測試期。現平臺擁有技術經紀人7人，注冊用戶146人，其中高校53人、研究院所21人，企業59人，管理人員13人。數據庫中存儲技術成果315條，技術需求192條。陜西省的特點是高校眾多但中小型企業數量較少，高校老師普遍的痛點是擁有的專利轉化途徑不暢通。在平臺測試期間，某高校的老師的《基于光電轉化器的太陽敏感期機器測量方法》專利提出轉化需求，技術經紀人與發明人溝通后，該項專利在其他平臺中已展示了一年并未轉化成功，發明人很擔憂隨著時間的推進技術已經被替代。技術經紀人在平臺發現該項專利在平臺中展示內容僅限于專利的名稱及摘要，作為需求者并不會發現該項技術的優勢之處，與發明人溝通本平臺采用的區塊鏈技術，技術的相關數據存儲在IPFS中，并且會將索引包發送至聯盟鏈中，若有用戶需要查看，則需要進行身份驗證并需要發明人根據其信用評價等信息決定是否進行授權許可，數據存儲絕對安全。專利發明人同意技術經紀人的建議，在技術展示中增加了該技術的優勢、應用場景及二次開發的方向。一個月內，有一家研發傳感器的小型科技型企業對該項專利表示了需求，但是由于資金的限制并不能進行產權購買。在專利經紀人的雙向溝通中，雙方以專利許可的方式確定合作關系，專利使用費及技術指導費共計5萬元。

4 結束語

本研究建立的技術成果交易平臺，采用技術資源庫+技術經紀人的模式促進技術供給與需求精準對接，根據技術成果的類型與成熟度采用多元的發展戰略，并在平臺建設中引入區塊鏈技術，建立互信共享機制規范技術交易雙方的行為，利用匿名性、去中心化等特征保障了數據存儲與使用的安全性，提升技術成果交易的效率和質量，將創新的力量和效益最大限度地釋放出來。