基于區塊鏈技術的國防科技成果管理平臺優化策略研究*

李 熙,董雪璠,許 晶,張 楠,李 健,李冬冬,鐘 野,常海峰

(1.中國兵器工業新技術推廣研究所,北京 100089;2.北京工業大學 經濟與管理學院 北京現代制造業發展研究基地,北京 100124;3.內蒙古紀檢監察大數據實驗室,內蒙古 包頭 014299)

1 引言

黨的二十大報告指出,要“鞏固提高一體化國家戰略體系和能力。加強軍地戰略規劃統籌、政策制度銜接、資源要素共享。優化國防科技工業體系和布局,加強國防科技工業能力建設。”要求軍工單位與民口單位要充分用好各方面優勢力量和資源,大幅提升國防科技創新能力和水平,加快構建新型國防科技協同創新體系[1]。在此背景之下,建立軍事科學技術研究成果轉移和服務系統,對于貫徹落實創新驅動發展戰略、構建節約型有效的軍民科研發展體制和軍事工業體系有著重大的價值和實際需要。

近年來,各軍工集團公司依托信息化平臺對國防科技成果轉化進行了嘗試與探索。例如,中國船舶集團以中船智海按照“互聯網+”思維,以攻克我國船舶工業中的重大技術難題為切入點,發布中造船重工集團成員企業在研發制造環節中出現的科技攻關問題,面向其他企事業單位、創客征集解決方案[2]。航天云網以“互聯網+智能制造”為支撐,具有信息接口、信息平臺業務、信息平臺運用、云基礎建設、安全等五大基礎功能,旨在匯聚各行業平臺資源,提供供需精準對接,打造自主可控工業互聯網生態體系[3]。中國兵器工業集團通過建設兵器云聯,打造軍民共建、共享、共用、共同受益的價值生態體系,以工業企業在研發、生產、服務、運營等關鍵業務環節的需求為核心,滿足企業或個人隨時按需獲取制造資源與制造能力[4]。

然而,上述平臺大多數據分布較為分散,數據整合成本高。同時,由于無法有效保障數據安全,往往運轉封閉,內網無法進入,缺乏統籌整合國防科技成果資源的能力,無法實現軍工科技成果在整個軍工行業的信息共享、有效擴散和需求對接,導致重復建設的問題突出,平臺資源整合與共享問題亟待解決。

2 現狀研究

2.1 國內區塊鏈技術在國防領域的應用現狀

當前,在我國對國防科技成果管理的思想認識、隊伍管理、運行機制、政策與法規體系等領域仍面臨著一定限制與困難,軍工開放不足、資源共享缺乏的問題也比較普遍。因此難以滿足用戶在分布式環境下的身份驗證、安全性透明可信的存取管理和復雜性條件下可信資料保障等更高要求[5],并存在著單點故障、存取越權、信息濫用等重大信息安全問題。

在此背景下,通過區塊鏈、大數據分析等新型技術推動國防科技數據的共享已經形成了多個學術研究熱點,包括武器裝備全壽命管理、指揮和系統建設、智能軍隊管理、軍隊后勤保障等[6]。例如,我國傳統的兵器設備登記模式大多為紙質或電子介質審批,面臨著安全性無法保證、資料傳遞不便、缺少有效性監控等問題。采用區塊鏈技術,將有助于建立一個難以被攻擊的數據監測、存儲與管理系統,進而從安全、便捷和可信等維度優化對武器設備的管理流程[7-8];軍事供應鏈管理方面,使用區塊鏈可以在不損害現行層級式管理體系下,突破當前后裝保障體制封鎖,通過建立扁平化的信息管理框架,有效簡化了軍隊企業數據傳送過程,精簡物流配送過程,改善庫存結構,從而達到了軍隊企業軍工價值和經濟性的全面提高[9-10];醫療衛勤領域,運用區塊鏈技術可以為軍用醫療數據進行加密標識,在保證數據不被泄露的前提下實現數據共享[11];無人機作戰領域,利用區塊鏈技術能夠優化無人機的身份認證管理,并提升網絡數據傳輸的安全性,進而增強戰場上無人機群的通信協作能力[12]等。

新時期對國防科技創新資源共享提出了更高的要求。開展國防科技創新資源共享有利于加強軍事科技創新,提高決策制定的合理性,進而更好地發揮軍工部門的良好職能。區塊鏈技術可以被看作是一個共享數據庫,具有“不可偽造”“公開透明”“去中心化”“易于追溯”等特征,創造了一種可靠的共享機制,在國防科技成果管理領域大有可為[13]。2019年10月24日,習近平總書記在中央政治局第十八次集體學習時強調,“把區塊鏈作為核心技術自主創新的重要突破口”,凸顯區塊鏈技術在我國國防科技領域發展中的潛力及重要性。

2.2 國外區塊鏈技術在國防領域的應用現狀

近年來,關于如何促進國防科技成果數據共享和價值實現已成為國外軍工企業和機構的重要研究課題[14]。高效的國防科技信息共享是國防科技成果創新的重要支撐和基礎保障,部分國家已經走在前列,他們比我國發現得更早、研究得更深。本項目以美國、俄羅斯等主要國家為例,對目前國外區塊鏈技術在國防領域的應用發展現狀進行綜述。

目前,美國已經頒布相關法律法規政策,促進國防科技成果的不斷應用和實現,美國政府已陸續出臺了包含《國防科學技術戰略》《國防研究與工程戰略計劃》和《美國創新戰略》等在內的多項頂層規劃,美國國防部通過《國防基礎科研規劃》《跨域作戰國防科技規劃》和《國防科技戰略》等文書[15],都對美軍不同時期的重大研究計劃的具體任務、時間、技術等提供了明確有效的途徑和組織實現途徑。同時,大西洋理事會2022年1月5日的線上討論會上,美軍參謀長聯席會議前副主席卡特賴特表示,美新版《國防戰略》必須制定擴大與盟友、伙伴之間共享數據的明確步驟,應將保護數據的方法現代化[16]。中央情報局前局長彼得雷烏斯稱,武器系統、情報監視與偵察等領域的互操作性鴻溝正在擴大,需增強信息共享。

俄羅斯方面,2017年5月,俄羅斯量子中心和科學院合作成功測試了世界首個量子區塊鏈系統。該系統將采用量子密鑰分發方式替換原有私鑰系統,將量子密鑰的反竊和防攔截功能運用到區塊鏈系統中[17]。該技術可以極大地增強對區塊鏈系統的防護能力,并將給相關信息攔截、解密、偵收系統帶來顛覆性沖擊。2018年7月,俄羅斯國防部宣布在阿納帕城鎮組建區塊鏈研究實驗室,重點開發用于檢測和防范對關鍵軍事信息基礎設施的網絡攻擊的區塊鏈系統,進而保障新技術的開發和軍事應用[18]。實驗室大約在一年后成立,并于2019年4月舉辦了第一次信息安全會議,其中討論了分布式賬本技術的最新發展。

另外,歐洲、韓國等國家也正著手就區塊鏈的軍事化技術展開探索,在通信、互聯網、武器、后勤、新型戰爭系統等諸多方面展開了研究與實踐。例如,2020年3月,歐洲國防工業發展計劃發布了一份公開招標公告,并在該報告中詳細列了包含42項內容的清單。該招標主旨為希望中小型企業提出重點針對從未應用于國防部門的技術或者概念的新方法和提案,期待這些解決方案能夠快速且經濟有效,從而推動民用和國防領域的創新和技術改造。

2.3 國內外水平對比

以美國為首的西方國家正在積極尋求區塊鏈技術在國防領域的應用,試圖抓住機遇“并引領戰爭的未來”。與美國等國外發達國家相比,我國國防科技創新資源共享方面仍然存在著開放經驗不足、開放程度不夠等問題,沒有真正發揮國防科技成果資源共享價值。目前,國內國防科技成果共享存在的問題有:國防相關領域的科技成果數據呈海量增長,信息數據具備大數據特征,傳統的資源、信息等管理與服務方式遠遠不能滿足大數據時代的發展要求。數據不可知、不可控、不可取、不可聯是平臺建設面臨的突出問題[19]。因此,建立一套以客戶為用戶的信息處理技術是科技成果公共服務首先考慮的問題和關鍵環節。如何保證國防科技成果數據的完整性、可用性和保密性,以及如何在不遭受個人信息泄露和不法篡改的信息安全危險危害的同時實現最大范圍的數據信息共享,成為成果管理和運維人員所面臨的核心問題。

區塊鏈技術是分布式的網絡數據管理技術,利用密碼學技術和分布式共識協議保證網絡傳輸與訪問安全,實現數據多方維護、交叉驗證、全網一致、不易篡改,創造了一種可靠的共享機制[20],在國防科技成果資源共享中具有顯著應用潛力,學界也普遍認為區塊鏈技術是破解信息化建設“各自為政”“信息孤島”等難題的關鍵所在[21-22]。信息安全伴隨平臺建設的始終,無論是建設中的數據采集,還是平臺建設后的信息管理,都要確保數據全生命周期的安全。可以制定相應的平臺信息管理制度與規范。從技術層面,通過數據加密、權限管理各種技術與軟硬件設置,防止外部對平臺的各種非法攻擊。因此,應加緊依據國家有關國防科技成果管理制度、規范、標準以及軍工行業保密規范、相關技術規范、信息資源管理規范等,科學制定國防科技成果共享機制與保密,助推國防科技協同創新。

3 存在的問題

3.1 國防科技成果平臺部署難

由于國防科技成果管理的特殊性,其管理環境常常受到一些特殊因素的影響,例如安全性、保密性等方面的要求比較高。因此,當前已有的國防科技成果管理平臺大多是依靠點對點安裝部署單機版,這種方式時間周期長,受人員工作時間等因素的極大限制,更新速度慢,人員積極性不高,導致信息無法實現快速更新迭代,影響用戶體驗感。同時,這種部署方式還需要專門的技術人員來進行安裝和維護,從而增加了成本和人力資源的投入。

通過嵌入區塊鏈技術,借助區塊鏈的去中心化的技術優勢,有助于在各單位部署后實現“人人是管理員”“每個單位都當家作主”的場景,解決信息孤島問題,快速傳遞有價值的科技成果信息,及時捕捉和獲取前沿性、顛覆性、創新性的科技成果,提升平臺的效能。

3.2 國防科技成果產權保護不夠

現階段,大多已有的國防科技成果管理平臺的信息獲取是依靠各個單位上報、互聯網查詢、會議獲取等,由于這種方式未與成果持有人進行溝通,無法對采集的科技成果形成有效的保護機制,存在引發知識產權糾紛的風險。具體來說,單位的上報是自愿的,如果單位不愿意上報,那么這些科技成果就無法被納入管理平臺。其次,上報的成果往往是簡單的文字描述,無法對成果進行全面的展示和評估。同時,上報的成果往往存在不實、夸大等情況,導致管理平臺上的信息不夠真實、可信。通過互聯網查詢也存在一些問題。首先,互聯網上的信息來源不一定可靠,可能存在誤導、錯誤等情況。其次,互聯網查詢需要耗費大量的時間和人力,無法做到快速、準確地獲取信息,并容易出現信息不全等現象。

通過嵌入區塊鏈技術,可以實現對用戶使用、查詢科技成果信息的記錄與追溯,如果未來存在產生收益的情景,有助于形成證據鏈,為將來收益分配提供依據。

3.3 需求數據的準確性不足

現階段,已有的國防科技成果管理平臺對技術成果數據和需求數據缺乏有效監管,除平臺管理方的相關人員以外,其他人無法對科技成果與需求數據封存狀況進行監督,難以避免篡改和刪除等非法操作,進而引發需求對接偏差風險。同時,部分平臺缺乏有效的數據管理機制和流程,導致數據質量無法得到保障。例如,一些平臺可能沒有數據審核機制,導致單位用戶可以自由地提交虛假、不完整的數據。同時,由于數據備份不及時或不完整,一旦數據遭到篡改或刪除,就無法恢復。另外,在數據管理缺乏有效監管的情況下,用戶可能會重復提交相同或相似的數據。這將導致數據的重復度增加,從而浪費了平臺的存儲空間,同時也降低了平臺數據的使用效率。

嵌入區塊鏈技術,基于共識機制構建國防科技成果管理平臺貢獻積分機制,可以讓國防科技成果管理平臺管理部門、科技成果提供部門、科技成果需求部門,都參與到科技成果與需求的更新與維護環節之中,形成一個均衡分布、受監督的數據登記網絡,各方均保存一個完整的數據副本,提高服務平臺技術成果數據與需求數據的安全性、準確性、便利性和可信度。

3.4 信息統計與分析功能缺乏

當前,已有的國防科技成果管理平臺大多為物理隔離形式,用戶單位與平臺管理單位之間無法實現快速、有效的交互,用戶單位往往需要耗費較長時間才能找到適合自己的科技成果,平臺管理單位也需要耗費較長時間才能找到適合用戶單位的科技成果,進而大大增加了需求對接成本。另外,交流互動頻率較低致使用戶單位對于新技術的需求難以及時得到反饋,平臺管理單位也無法及時了解用戶對新技術的需求,這會導致平臺管理單位不能及時提供滿足用戶需求的科技成果。

通過區塊鏈技術的追溯性,可以實現對用戶查詢、使用平臺的歷史操作進行記錄與追溯,并通過建立科技成果數據反饋機制實現科技成果評估可量化,進而更好地了解整個集團公司的技術需求,并更有效地實現熱點技術預測。

4 優化策略

4.1 構建區塊鏈部署機制

與國防科技成果管理部門已有數據管理系統實現接口對接,實現對科技成果全周期數據采集、存儲、計算以及訪問控制的要求,根據數據成果屬性、涉及單位、技術屬性以及密級需求等特征,對數據進行分類。以分布式架構為依托實現數據上鏈,通過將數據以區塊鏈中的賬本分布形式存儲于各個節點上,以增強工具的健壯性,使得網絡中部分節點出現故障不會影響工具的運行或者造成數據的丟失,也避免了集中式管理帶來的針對性攻擊問題。

4.2 構建數據安全保障機制

利用區塊鏈交易透明、難以篡改的特點實現對國防科技成果平臺數據的保護,實現用戶全周期操作記錄留痕,確保在整個科技成果數據分享過程中安全可靠,進而抵御被篡改和刪除等惡意攻擊,同時實現權限管理機制的公開可查詢,避免“后門”問題,強化國防科技成果數據的信任機制;將用戶與涉及自身身份的信息進行綁定,實現在無第三方背書的情況下保證用戶身份的可信任機制;利用哈希指針樹型索引結構實現數據的保護與高效查詢,針對重點數據,利用動態標簽機制或只在鏈上存儲哈希指針來實現“信息隱匿”;通過將自定義智能合約部署于區塊鏈上,當有訪問請求時,工具會根據智能合約的邏輯策略并依據請求者的屬性、角色等信息自動化地判決,且無人工干預,實現數據安全共享。

4.3 構建多主體數據共享機制

基于多方隱私計算技術,建立面向國防科技成果數據的多主體數據共享機制,實現“數據可用不可見”和“將計算移動到數據端”,令平臺中所有節點均具有數據查詢和使用功能,但無法獲取數據詳細信息,進而實現國防科技成果的跨軍種、跨部門、跨領域協同整合、辦理和使用,進一步完善軍工單位之間成果數據的共享,提高國防科技協同創新效用,解決多個部門分頭管理、分散交叉,相互之間的權、責、利劃分不明確等問題。

4.4 構建平臺生態機制

基于區塊鏈技術共識機制,構建面向國防科技成果管理平臺的貢獻積分機制,提供激勵措施,規范用戶平臺使用行為,鼓勵用戶參與國防科技成果管理平臺的運營參與度,增強用戶貢獻的科技成果數據的積極性,以提升國防科技成果管理平臺的活躍度。同時,建立科技成果數據評價機制,提供可以評級或撰寫反饋意見的功能,進而基于結合科技成果評價數據和用戶平臺操作記錄,實現對國防科技成果技術需求更好的了解,并更有效地實現熱點技術預測。

4.5 搭建國防科技成果管理平臺共享工具

在前期調研分析及上述關鍵機制研究基礎之上,面向國防科技成果管理部門軍民兩用技術轉化需求,搭建國防科技成果共享工具(見圖1),并將數據安全保障機制、多主體數據共享機制和面向國防科技成果管理平臺的生態機制研究機制嵌入工具之中,依托單位內部云平臺或OA平臺,仿照已有軍工企業內網軟件接口的通路流程,對工具進行部署,實現國防科技成果管理平臺成果數據在國防科技成果管理單位之間的內網訪問,進而完成科技成果數據的跨部門、跨地域數據共享。

5 結語

區塊鏈技術在國防科技成果管理領域中的應用潛力巨大,涉及數據安全、數據共享、數據挖掘等多個重點領域。當前,多元化技術領域科技成果數據呈現指數級增長,傳統的存儲、保障與共享方式已經遠遠不能滿足現階段需求,極大制約了我國國防科技成果的快速轉化與落地。同時,由于數據共享不及時、不準確、不對稱,導致重復建設、資源浪費等現象較為普遍。另外,美國、俄羅斯等國家在基于區塊鏈技術的國防科技成果管理領域的發展均早于我國,因此我國迫切需要在該方面加大投資與研究力度。

圖1 國防科技成果管理平臺共享工具示意圖

在此背景之下,本文基于對我國國防科技成果管理現狀中存在的主要問題進行識別,構建基于區塊鏈技術的優化策略。本文的研究有助于提升我國國防科技成果管理平臺的效用,進一步助推國防科技協同創新。