基于區(qū)塊鏈技術(shù)的醫(yī)學(xué)類高校圖書館共建共享路徑研究

陳 萍

（南京醫(yī)科大學(xué)圖書館，江蘇 南京 211166）

0 引言

高校圖書館作為全校的文獻信息聚集地，為學(xué)校人才培養(yǎng)和科學(xué)研究提供信息資源保障，有望成為高等教育人才培養(yǎng)體系的重要組成部分。隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，讀者的閱讀行為發(fā)生了實質(zhì)性轉(zhuǎn)變，高校圖書館資源建設(shè)重心也逐漸由紙質(zhì)資源向數(shù)字資源發(fā)展。近年來，數(shù)據(jù)庫壟斷、大幅度漲價以及圖書館經(jīng)費短缺等嚴重制約著高校圖書館的資源建設(shè)發(fā)展，很難滿足讀者日益增長的信息需求，尤其是醫(yī)學(xué)類高校圖書館面向的讀者群體更為復(fù)雜，有在校的學(xué)生和教職工、有校外的甚至位于其他城市實習(xí)點的師生，還有臨床的醫(yī)護員工等，他們在學(xué)習(xí)、教學(xué)、科研和工作中都急需信息資源的有效保障。因此，基于資源共享、共融共建的圖書館資源共建共享模式成為醫(yī)學(xué)類高校圖書館提供優(yōu)質(zhì)資源、滿足讀者復(fù)雜多樣的個性化需求的有效途徑。當(dāng)前高校圖書館智慧服務(wù)模式下，積極運用新技術(shù)構(gòu)建醫(yī)學(xué)類高校圖書館之間新型的、高效的資源共建共享模式，調(diào)動高校圖書館及附屬醫(yī)院圖書館參與信息資源共建共享的積極性，成為醫(yī)學(xué)類高校圖書館優(yōu)化資源配置、節(jié)省經(jīng)費開支、提升使用效率，打破館際間“信息壁壘”的突破口。

區(qū)塊鏈自2008 年進入大眾視野，率先被金融領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)運用，其分布式賬本、時間戳、共識機制和非對稱加密等特有的技術(shù)隨后在供應(yīng)鏈管理、社會服務(wù)、教育就業(yè)等諸多領(lǐng)域進行了深入的研究和實踐。《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035 年遠景目標綱要》在第五篇將區(qū)塊鏈與云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實等一起納為七大數(shù)字經(jīng)濟重點產(chǎn)業(yè)，明確了區(qū)塊鏈的四大創(chuàng)新方向：技術(shù)創(chuàng)新、平臺創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新、監(jiān)管創(chuàng)新等。這說明在未來的技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)變革中，區(qū)塊鏈技術(shù)的整合將扮演著非常重要的角色。醫(yī)學(xué)類高校圖書館應(yīng)敏銳把握此契機，深入開展區(qū)塊鏈技術(shù)并應(yīng)用于圖書館的研究。本文將區(qū)塊鏈技術(shù)引入醫(yī)學(xué)類高校圖書館資源建設(shè)，提出基于區(qū)塊鏈技術(shù)的資源共建共享路徑策略。

1 高校圖書館資源共建共享研究現(xiàn)狀

隨著高校圖書館服務(wù)逐漸由智能服務(wù)向智慧服務(wù)轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的基礎(chǔ)服務(wù)保障模式面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，順應(yīng)時代趨勢的資源共建共享理念應(yīng)運而生，越來越多的學(xué)者對資源共建共享開展了一系列的研究和探索。理論研究層面：童順榮從區(qū)域文獻資源共建共享視角開展了國內(nèi)藝術(shù)類院校圖書館參與共建共享建設(shè)的實踐探索；劉娜等以遼寧省高校圖書館數(shù)字資源建設(shè)為例，提出從建設(shè)內(nèi)容、數(shù)字資源建設(shè)、服務(wù)平臺建設(shè)、功能拓展等方面搭建圖書館數(shù)字資源共建共享體系；張曉霞等就“雙一流”建設(shè)背景下，從動力機制、保障機制、監(jiān)督和激勵機制三個維度分析了高校圖書館共建共享運行機制。技術(shù)應(yīng)用研究層面：程羅德提出通過區(qū)塊鏈技術(shù)解決高校圖書館資源共建共享進程推進緩慢、大數(shù)據(jù)安全風(fēng)險和資源生態(tài)不完善等突出問題；羅孟儒等根據(jù)高校不同參與主體提出由高校學(xué)生和老師公共鏈、高校內(nèi)各部門的私有鏈以及高校聯(lián)盟的聯(lián)盟鏈這三個方面，針對高校教學(xué)資源共建共享平臺進行了整體的架構(gòu)；劉晶晶從基于區(qū)塊鏈技術(shù)的系統(tǒng)平臺、數(shù)據(jù)管理和存儲模式、參與節(jié)點控制、系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)等核心要素出發(fā)構(gòu)建出包括資源建設(shè)模塊、資源交易模塊、資源利用模塊和其他輔助模塊等4 個模塊的數(shù)字圖書館共建共享系統(tǒng)；廖文杰等從科學(xué)數(shù)據(jù)安全監(jiān)管的視角分析了區(qū)塊鏈技術(shù)對科學(xué)數(shù)據(jù)聯(lián)盟建設(shè)、科學(xué)數(shù)據(jù)可持續(xù)開放、訪問和共享等均能有效提供技術(shù)保障，促進科技數(shù)據(jù)發(fā)揮更大的價值，提升科學(xué)研究的效率；王柯文等運用區(qū)塊鏈技術(shù)從數(shù)字資源公有鏈、高校圖書館私有鏈和高校圖書館聯(lián)盟鏈三個層面構(gòu)建出高校圖書館數(shù)字資源整體架構(gòu)，并對該模型進行了優(yōu)勢分析。

縱觀眾多學(xué)者的研究成果發(fā)現(xiàn)目前大多側(cè)重于對文獻資源共建共享的研究，而對知識資源的共建共享鮮少提及。

2 醫(yī)學(xué)類高校圖書館資源共建共享中存在的問題分析

2.1 政策制度保障的缺乏

當(dāng)前醫(yī)學(xué)類高校圖書館缺乏具體明確的醫(yī)學(xué)資源館藏發(fā)展規(guī)劃。醫(yī)學(xué)類高校圖書館的館藏發(fā)展策略應(yīng)圍繞各高校的辦學(xué)規(guī)模、重點學(xué)科建設(shè)、學(xué)校層級、附屬醫(yī)院建設(shè)、博碩點建設(shè)等學(xué)科體系結(jié)構(gòu)，從文獻采購標準、醫(yī)學(xué)特色資源建設(shè)、資源共建共享、經(jīng)費的來源與分配、館藏資源發(fā)展目標等方面制定出詳細的規(guī)劃，需具有科學(xué)性、嚴謹性和權(quán)威性。這些標準的制定和不斷修訂一方面為高校圖書館高質(zhì)量建設(shè)館藏資源提供了客觀依據(jù)，減少圖書館非醫(yī)學(xué)專業(yè)背景采訪人員認知的局限性，增強醫(yī)學(xué)類高校文獻資源建設(shè)的全面性和客觀性，保障醫(yī)學(xué)特色資源的長期建設(shè)，并逐漸形成館藏特色優(yōu)勢；另一方面通過對資源共建共享的明文規(guī)定，從共享范圍、共建方式、合作成效等方面保障資源共建共享的具體實施。

2.2 管理體系的不完善

科學(xué)的、完善的管理體系是醫(yī)學(xué)類高校圖書館有效開展資源共建共享的重要因素，對共建共享的總體規(guī)劃和整體協(xié)調(diào)起著關(guān)鍵性作用。管理體系的不完善直接限制著共建共享的建設(shè)和發(fā)展。高校圖書館圍繞著本校的教學(xué)科研和學(xué)科體系開展服務(wù)，不同的高校有不同的專業(yè)學(xué)科特色和發(fā)展特點，各高校圖書館均以本校的學(xué)科特色、辦學(xué)方向以及本館的館藏優(yōu)勢來進行文獻資源建設(shè)，因此在醫(yī)學(xué)類高校圖書館資源共建共享建設(shè)和管理中往往缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和協(xié)調(diào)機制，且大多處于獨立管理、各自為政的狀態(tài)，由此導(dǎo)致許多醫(yī)學(xué)高校圖書館資源重復(fù)建設(shè)，突出表現(xiàn)為中外文專業(yè)數(shù)據(jù)庫的重復(fù)訂購。如南京地區(qū)的三所醫(yī)學(xué)類專科高校（中國藥科大學(xué)、南京醫(yī)科大學(xué)和南京中醫(yī)藥大學(xué)）均訂購了SinoMed（中國生物醫(yī)學(xué)文獻服務(wù)系統(tǒng)）、中華醫(yī)學(xué)期刊全文、JoVE 可視化實驗期刊數(shù)據(jù)庫、Nature、Web of Science 等專業(yè)數(shù)據(jù)庫，且僅限于本校讀者訪問，存在資源浪費現(xiàn)象。而部分附屬醫(yī)院由于文獻資源經(jīng)費投入的限制往往很難滿足醫(yī)護人員的科研和臨床需要，處于“資源饑渴”狀態(tài)。因此各醫(yī)學(xué)高校圖書館以及附屬醫(yī)院圖書館應(yīng)建立起一套完備的管理體系，制訂出具體的資源共建共享建設(shè)方案，充分發(fā)揮不同合作主體作用，促進館際合作，有效推動文獻資源優(yōu)化、整合和互補順利開展，提高工作效率，促進館際間資源共建共享取得顯著成效。

2.3 資源建設(shè)標準的不統(tǒng)一

除對紙質(zhì)資源采取常規(guī)采購?fù)猓麽t(yī)學(xué)類高校圖書館數(shù)字資源建設(shè)主要采取以下三種途徑進行：一是向資源提供商購買專業(yè)數(shù)據(jù)庫，如中國知網(wǎng)、讀秀、萬方、OVID、ScienceDirect 等；二是將本館的紙質(zhì)館藏數(shù)字化或者根據(jù)本校的特色資源自建數(shù)據(jù)庫，如南京中醫(yī)藥大學(xué)圖書館的“古籍全文數(shù)據(jù)庫”和“中藥炮制專題庫”、中國藥科大學(xué)圖書館的“世界首次上市新藥數(shù)據(jù)庫”和“中外藥品質(zhì)量標準數(shù)據(jù)”等；三是整合網(wǎng)絡(luò)上的免費資源及試用數(shù)據(jù)庫。資源建設(shè)模式的多樣性與缺乏統(tǒng)一建設(shè)標準之間的矛盾嚴重限制著共建共享建設(shè)的進程。對于圖書、音像、隨書資源等，各醫(yī)學(xué)類高校圖書館及附屬醫(yī)院圖書館在建設(shè)過程中并沒有采用統(tǒng)一的分類和著錄標準，增加了共建共享的難度；購買的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫由于各平臺的接口差異，以及受到知識產(chǎn)權(quán)的制約，導(dǎo)致共建共享力度不夠；各醫(yī)學(xué)高校圖書館在進行自建數(shù)據(jù)庫時，所采用的元數(shù)據(jù)架構(gòu)平臺各不相同，如南京中醫(yī)藥大學(xué)圖書館的“中藥炮制專題庫”是由本館聯(lián)合學(xué)校藥學(xué)院自主開發(fā)的架構(gòu)平臺，與其他高校的自建數(shù)據(jù)庫平臺存在著差異。另外，如文獻、圖片、音視頻等不同類型數(shù)據(jù)資源的元數(shù)據(jù)模板和不同數(shù)據(jù)庫的元數(shù)據(jù)質(zhì)量也都存在著差異，使得難以實現(xiàn)高效的共建共享。因此共建共享各參與主體應(yīng)盡快設(shè)立完善的、統(tǒng)一的資源建設(shè)標準和要求，搭建統(tǒng)一的檢索平臺，加強館際間的共建共享，促進讀者對資源的利用，提高醫(yī)學(xué)類高校圖書館的服務(wù)效能。

3 區(qū)塊鏈技術(shù)在醫(yī)學(xué)類高校圖書館資源共建共享中的路徑設(shè)計

具有顛覆性的區(qū)塊鏈的技術(shù)理念，在某種程度上正契合新環(huán)境下高校圖書館開放、共享、智慧的發(fā)展理念，其特有的共識機制、分布式賬本、智能合約、加密算法等核心技術(shù)的應(yīng)用，能進一步打破各高校圖書館之間的壁壘效應(yīng)，突破高校圖書館資源共建共享建設(shè)瓶頸。

本文結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)，設(shè)計出醫(yī)學(xué)類高校圖書館資源共建共享的有效路徑，主要包括區(qū)塊鏈存儲管理、區(qū)塊鏈共享管理和用戶管理三個組成部分。區(qū)塊鏈存儲管理實現(xiàn)了在邏輯上向區(qū)塊鏈中存儲各種共建共享資源數(shù)據(jù)，并將其實際存儲在各個節(jié)點的存儲設(shè)備上。區(qū)塊鏈共享管理是將分布式賬本、智能合約、去中心化等技術(shù)應(yīng)用于區(qū)塊鏈中，實現(xiàn)各節(jié)點之間的資源高度共享。用戶管理實現(xiàn)資源建設(shè)參與者及資源使用群體的身份認證及權(quán)限管理。

3.1 區(qū)塊鏈資源共建存儲管理

區(qū)塊鏈資源共建存儲管理主要包括區(qū)塊、交易單和共建資源數(shù)據(jù)存儲方面的管理，是醫(yī)學(xué)類高校圖書館資源共建共享區(qū)塊鏈基本的組成部分。

如圖1 所示，資源區(qū)塊鏈主要由區(qū)塊（Block）和交易單（Transaction）兩個部分構(gòu)成。每一個區(qū)塊鏈實質(zhì)上都是一個分布式賬本，分布式網(wǎng)絡(luò)中所有參與共識的節(jié)點會將一定數(shù)量的交易單打包成區(qū)塊，區(qū)塊鏈則是由若干個這些記錄著前一個區(qū)塊ID 的區(qū)塊組成，運行于分布式網(wǎng)絡(luò)中。交易單實質(zhì)上是用來存儲區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的載體。每個區(qū)塊由區(qū)塊頭和區(qū)塊體構(gòu)成，區(qū)塊頭包括前一個區(qū)塊ID、區(qū)塊生成時間戳、Merkle 樹根哈希值、公鑰、隨機數(shù)等。其中時間戳是區(qū)塊生成的時間，確保區(qū)塊真實可靠；前一個區(qū)塊ID 是各個區(qū)塊間的連接索引，按時間戳順序?qū)⒏鲄^(qū)塊進行連接；Merkle 樹根哈希值由交易單生成。區(qū)塊體包含所有的交易單、數(shù)字簽名等，這些數(shù)字簽名確保區(qū)塊內(nèi)容不被偽造和修改，并形成證據(jù)。

圖1 資源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)

交易單中存儲的內(nèi)容包括各醫(yī)學(xué)類高校圖書館信息、附屬醫(yī)院圖書館信息、資源提供商信息、讀者信息、資源數(shù)據(jù)信息、資源使用信息、讀者行為信息、各節(jié)點的信息等。具體分為三類。一是實體信息類。記錄共建共享參與者、讀者、資源等實體的詳細情況，如各醫(yī)學(xué)圖書館辦館規(guī)模、資源建設(shè)情況、經(jīng)費支持、歷年經(jīng)費使用情況、讀者身份等信息，以及各參與館共建資源所擁有的密鑰中的公鑰信息。對于涉及的一些實體中的隱私信息，如經(jīng)費預(yù)算、版權(quán)信息等方面，采用不對稱加密技術(shù)，利用實體公鑰進行加密，然后再存儲到區(qū)塊鏈，如需讀取此類信息時必須取得授權(quán)，通過私鑰解密后方可獲取。二是行為信息類。記錄薦購、采購、讀者訪問等相關(guān)行為和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息。如在采購中各醫(yī)學(xué)類高校圖書館與資源提供商產(chǎn)生的訂購合同、支付費用、資源使用情況分析等均會獲得哈希值，存儲進交易單中，如果這些信息被私下篡改，則哈希值就會發(fā)生改變，這與存儲在區(qū)塊鏈中的哈希值有出入，因此可以有效防止信息的防篡。三是權(quán)限類。交易單的內(nèi)容有詳細的權(quán)限信息，如參建醫(yī)學(xué)館的授權(quán)、讀者訪問資源的授權(quán)、建構(gòu)數(shù)據(jù)庫的授權(quán)、第三方機構(gòu)分析資源使用的授權(quán)等。通過這三大類型的交易單信息，排除了資源網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟环€(wěn)定性，保障了共建共享過程中的私密性和安全可靠。

共建資源存儲管理如圖2 所示。共建資源數(shù)據(jù)包括各參與醫(yī)學(xué)高校圖書館、附屬醫(yī)院圖書館在共建共享過程中產(chǎn)生的各類記錄，包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為一般性的文字數(shù)據(jù)和數(shù)值，容量較小，形成交易單后存儲于數(shù)據(jù)庫中，通過數(shù)據(jù)庫分片將這些數(shù)據(jù)分布式存儲在各個節(jié)點的數(shù)據(jù)庫服務(wù)中，并進行有效備份。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為音視頻數(shù)據(jù)，容量大，不適合直接在共識過程中進行傳輸，所以需要在各館做好備份的前提下，取得這些數(shù)據(jù)存儲節(jié)點的哈希值，作為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行存儲，同時做好原始數(shù)據(jù)的存儲。

圖2 區(qū)塊鏈資源存儲管理

3.2 區(qū)塊鏈資源共享管理

如圖3 所示，區(qū)塊鏈資源共享管理在區(qū)塊鏈節(jié)點上部署了智能合約，通過交易的形式建立并調(diào)用智能合約，合約程序?qū)⒃诜植际骄W(wǎng)絡(luò)中的所有資源區(qū)塊鏈節(jié)點上運行，沒有中心節(jié)點，任意一個資源節(jié)點故障都不會對整個程序的運行造成影響，真正實現(xiàn)了“去中心化”。資源共建共享各參與主體經(jīng)過用戶管理授權(quán)后，運用分布式賬本技術(shù)將各自資源數(shù)據(jù)分布式存放于不同的資源區(qū)塊鏈節(jié)點上，通過智能合約實現(xiàn)各醫(yī)學(xué)類高校圖書館、附屬醫(yī)院圖書館之間的資源共享。而讀者同樣需經(jīng)過用戶管理進行身份驗證后，將請求發(fā)送到資源區(qū)塊鏈，形成交易單并且生成哈希值，利用哈希值從數(shù)據(jù)庫中提取出原始真實有效數(shù)據(jù)，發(fā)送給讀者，保障資源安全共享，提高共享效率。

圖3 區(qū)塊鏈資源共享管理

3.3 用戶管理

用戶管理主要包括資源共建共享參與主體和權(quán)限管理兩部分，是醫(yī)學(xué)類高校圖書館資源共建共享區(qū)塊鏈的重要組成部分。系統(tǒng)在對整個資源共建共享系統(tǒng)進行密鑰與認證架構(gòu)時，為保障數(shù)據(jù)傳輸過程中的機密性和完整性，使用了非對稱加密和數(shù)字簽名等加密技術(shù)，從而保證數(shù)據(jù)不被非授權(quán)者訪問、不被篡改，同時為前端的各節(jié)點提供了公鑰的生成、備份和認證等功能。

資源共建共享參與主體包括讀者、各參建醫(yī)學(xué)類高校圖書館和附屬醫(yī)院圖書館、資源提供商三種類型，針對這三種用戶類型，采用了基于角色訪問控制模式（Role-Based Access Control，RBAC）來進行權(quán)限管理。RBAC 無需對每個具體的用戶分配權(quán)限，而是創(chuàng)建用戶集合和權(quán)限集合，并在兩者之間建立角色集合，通過角色來分配權(quán)限，用戶通過角色獲取許可，從而簡化用戶的權(quán)限管理，也就是說，通過定義不同的用戶、角色和權(quán)限，動態(tài)或靜態(tài)地規(guī)范用戶的行為。如圖4 所示，資源共建共享各參與主體均通過權(quán)限管理獲得相應(yīng)授權(quán)后，讀者分別向共建醫(yī)學(xué)類圖書館和資源提供商提出信息需求和資源薦購。共建醫(yī)學(xué)類圖書館一方面通過讀者行為數(shù)據(jù)來優(yōu)化館藏資源結(jié)構(gòu)，向資源提供商提出定制需求并賦予采購授權(quán)；另一方面根據(jù)讀者畫像向各高校及附院讀者提供智慧服務(wù)。資源提供商根據(jù)授權(quán)讀取用戶部分行為數(shù)據(jù)，詳細分析各高校及附屬醫(yī)院圖書館的資源建設(shè)情況及個性化需求，并了解與其競爭對手之間的差距，優(yōu)化資源質(zhì)量，提供信息需求牽引下的資源供給服務(wù)模式。

圖4 用戶管理

4 結(jié)語

“十四五”規(guī)劃綱要提出，要推動區(qū)塊鏈的智能合約、共識算法、加密算法、分布式系統(tǒng)等技術(shù)創(chuàng)新，醫(yī)學(xué)類高校圖書館聯(lián)合附屬醫(yī)院圖書館在開展資源共建共享建設(shè)的過程中要找準技術(shù)革新的著力點，運用新技術(shù)驅(qū)動資源建設(shè)能力提升，整合和優(yōu)化館藏資源，降低資源建設(shè)中人力、物力和財力的過度消耗，摒棄傳統(tǒng)應(yīng)用安全性差、共建共享力度低、資源利用率不高等弊端，拓展館際之間多元化的合作模式，建成開放參與、安全穩(wěn)定、共創(chuàng)共贏的共建共享新格局，為高校師生和醫(yī)護人員的教學(xué)、科研和臨床提供優(yōu)質(zhì)的信息服務(wù)。