基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠(chéng)信平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

一、研究背景和現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著我國(guó)向創(chuàng)新型國(guó)家轉(zhuǎn)型，中國(guó)的科技領(lǐng)域迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇，科技成果不斷涌現(xiàn)。但與此伴生的科研誠(chéng)信問題也呈大規(guī)模爆發(fā)趨勢(shì)。從韓春雨的基因編輯實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)法復(fù)現(xiàn)，到2017年《腫瘤生物學(xué)》對(duì)被認(rèn)定為“同行評(píng)議造假”的107篇中國(guó)論文集中撤稿事件，學(xué)術(shù)不端帶來(lái)的科研誠(chéng)信危機(jī)正在不斷損害科研的創(chuàng)新力，也對(duì)我國(guó)學(xué)術(shù)界的國(guó)際聲譽(yù)、科研人員的國(guó)際形象以及科研生態(tài)環(huán)境造成了不可逆轉(zhuǎn)的傷害。同時(shí)，隨著我國(guó)社會(huì)信用體系建設(shè)逐步完善和全面推廣，科研誠(chéng)信體系建設(shè)作為我國(guó)社會(huì)信用體系建設(shè)中的重要一環(huán)尚在起步發(fā)展階段，亟需完善。

目前，我國(guó)科研誠(chéng)信體系的建設(shè)主要依賴于制度建設(shè)。許多專業(yè)學(xué)者也從制度建設(shè)的角度進(jìn)行了研究，李真真，黃小茹分析了中國(guó)科研誠(chéng)信面臨的突出問題并提出改革科研評(píng)價(jià)體制與激勵(lì)機(jī)制是我國(guó)科研誠(chéng)信建設(shè)的治本之策[1]。劉蘭劍，楊靜分析了科研誠(chéng)信的歷史、表現(xiàn)、成因，提出了寬容處理科研誠(chéng)信問題、加強(qiáng)科研誠(chéng)信教育、培育同行評(píng)議文化、建立有制約的同行評(píng)議制度以及破除“四唯”制定隨機(jī)抽取代表作制度等治理對(duì)策[2]。楊東占認(rèn)為中國(guó)要實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，必須加快建設(shè)科研誠(chéng)信與信用體系，建立健全科研誠(chéng)信制度體系[3]。

進(jìn)入二十一世紀(jì)，伴隨著區(qū)塊鏈如火如荼的發(fā)展，區(qū)塊鏈技術(shù)業(yè)已被確定為國(guó)家戰(zhàn)略技術(shù)。2016年，區(qū)塊鏈技術(shù)作為戰(zhàn)略性前沿技術(shù)被寫入《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》。2019年10月，中央政治局對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行了討論學(xué)習(xí)。區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、不可篡改性、公開透明性以及可追溯機(jī)制等特性在金融、社會(huì)生活、政府管理等方面有廣闊的應(yīng)用前景，也為治理科研失信、建設(shè)科研誠(chéng)信平臺(tái)提供了一種新的技術(shù)思路。在標(biāo)準(zhǔn)化上，周莉等對(duì)科研信用標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)進(jìn)行了研究，提出了科研信用標(biāo)準(zhǔn)體系總體框架[4]。在具體應(yīng)用上，許潔，王嘉昀從研究過程、數(shù)據(jù)自治、同行評(píng)審等方面提出了區(qū)塊鏈技術(shù)在學(xué)術(shù)出版信任建設(shè)中的具體應(yīng)用和實(shí)施策略[5]。

本文借鑒區(qū)塊鏈技術(shù)在金融、供應(yīng)鏈等領(lǐng)域的應(yīng)用，構(gòu)建了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠(chéng)信平臺(tái)架構(gòu)。探索通過建立科研誠(chéng)信平臺(tái)，規(guī)范科研人員和科研單位等科研主體的科研行為，營(yíng)造公正、公平的科研誠(chéng)信環(huán)境，不斷推動(dòng)完善我國(guó)科研誠(chéng)信體系建設(shè)。

二、當(dāng)前科研誠(chéng)信體系建設(shè)存在的問題

（一）依賴制度體系約束科研失信行為的效能有限

目前，圍繞科研誠(chéng)信體系建設(shè)國(guó)家出臺(tái)了一系列制度文件。2018年，中辦、國(guó)辦聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)科研誠(chéng)信建設(shè)的若干意見》，提出八條指導(dǎo)意見。2019年科技部聯(lián)合20個(gè)國(guó)家機(jī)構(gòu)共同印發(fā)《科研誠(chéng)信案件調(diào)查處理規(guī)則（試行）》，其中制定了對(duì)七類科研失信行為的處理辦法。2020年7月，科技部再次出臺(tái)《科學(xué)技術(shù)活動(dòng)違規(guī)行為處理暫行規(guī)定》（以下簡(jiǎn)稱《暫行規(guī)定》），其中明確了科學(xué)技術(shù)活動(dòng)中的涉及的五類主體以及覆蓋五類主體的64種違規(guī)行為，并提出10項(xiàng)處理措施，進(jìn)一步劃清了科研活動(dòng)規(guī)則的“邊界”。雖然關(guān)于科研誠(chéng)信的相關(guān)制度層層加碼，但從實(shí)際效果來(lái)看，依賴制度體系約束科研失信行為的效能有限，科研誠(chéng)信事件依然層出不窮，甚至呈上升趨勢(shì)。

（二）各部門數(shù)據(jù)沉積形成數(shù)據(jù)孤島

按照傳統(tǒng)，科學(xué)可以分為三大領(lǐng)域，包含自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和思維科學(xué)。在行政管理上，通常由科技部自然科學(xué)領(lǐng)域；中國(guó)社科院負(fù)責(zé)哲學(xué)社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域。還有一些科技計(jì)劃由科技計(jì)劃管理部門統(tǒng)籌管理。對(duì)于高等院校等科研單位，研究領(lǐng)域可能既涉及自然科學(xué)領(lǐng)域也覆蓋哲學(xué)社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域，包括參與到科技計(jì)劃等相關(guān)項(xiàng)目。由此，科研人員、科研單位的信息和數(shù)據(jù)通常分散在多個(gè)政府部門、科技類社會(huì)團(tuán)體和第三方科學(xué)技術(shù)機(jī)構(gòu)中。各個(gè)單位和部門之間又由于獨(dú)立的管理體系和保密制度，并未建立共享聯(lián)動(dòng)機(jī)制，導(dǎo)致很多科研基礎(chǔ)信息和科研誠(chéng)信相關(guān)信息分散沉積在各個(gè)部門最終形成數(shù)據(jù)孤島。

（三）數(shù)據(jù)維度單一不夠全面

目前，只有當(dāng)科研人員發(fā)生嚴(yán)重違背科研誠(chéng)信要求的行為時(shí)，才會(huì)被記入由科技部主導(dǎo)的科研誠(chéng)信嚴(yán)重失信行為數(shù)據(jù)庫(kù)。如果要準(zhǔn)確、全面的反映科研人員和科研單位的科研誠(chéng)信情況，顯然只包含嚴(yán)重失信行為數(shù)據(jù)的科研誠(chéng)信嚴(yán)重失信行為數(shù)據(jù)庫(kù)維度過于單一，也難以針對(duì)科研人員、科研單位開展聯(lián)合獎(jiǎng)懲工作時(shí)提供支撐。因此，在歸集科研人員、科研單位的信用信息還應(yīng)考慮其基本信息、獎(jiǎng)勵(lì)信息、一般失信行為，以及與失信行為相關(guān)的科研項(xiàng)目信息。

（四）數(shù)據(jù)安全缺乏保障

在科研領(lǐng)域中，許多科研項(xiàng)目由于保密，導(dǎo)致各信源單位在共享數(shù)據(jù)時(shí)擔(dān)心數(shù)據(jù)泄露或被篡改，小至影響科研成果被剽竊，大至影響國(guó)家安全。傳統(tǒng)征信系統(tǒng)中主要依靠權(quán)限控制和數(shù)據(jù)庫(kù)審計(jì)，保證數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)、使用過程中的安全，不足以保證數(shù)據(jù)的絕對(duì)安全。

三、“區(qū)塊鏈技術(shù)”應(yīng)用于科研誠(chéng)信體系建設(shè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

通俗的講，區(qū)塊鏈技術(shù)是P2P分布式網(wǎng)絡(luò)、密碼算法、共識(shí)機(jī)制和腳本系統(tǒng)等技術(shù)的組合[6]。區(qū)塊鏈技術(shù)通過分布式網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)批次通信，依靠密碼算法在區(qū)塊上驗(yàn)證、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，采用共識(shí)算法達(dá)成共識(shí)生成和更新數(shù)據(jù)，開發(fā)腳本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能。依賴于區(qū)塊鏈技術(shù)的公開透明、不可篡改和可追溯的天然技術(shù)優(yōu)勢(shì)，采用區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠(chéng)信平臺(tái)具有以下優(yōu)勢(shì)：

（一）數(shù)據(jù)多維覆蓋全面

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠(chéng)信平臺(tái)通過跨鏈交互可積極推動(dòng)各單位加入，從而加強(qiáng)各個(gè)單位之間的科研信用信息共享交換，豐富科研信用信息維度。平臺(tái)通過匯聚科研主體的基礎(chǔ)信息、科研守信獎(jiǎng)勵(lì)信息、科研失信信息以及科研項(xiàng)目的基礎(chǔ)信息等信用信息，也能夠更加準(zhǔn)確、全面的反映科研主體的科研誠(chéng)信情況。

（二）數(shù)據(jù)不可篡改真實(shí)可靠

在區(qū)塊鏈上，所有節(jié)點(diǎn)將存儲(chǔ)相同的數(shù)據(jù)而不依賴于中心化存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)一經(jīng)上鏈，不可更改。這樣在很大程度上可以防止數(shù)據(jù)被篡改（需要網(wǎng)絡(luò)內(nèi)51%以上的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)同時(shí)被篡改），保證數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。

（三）數(shù)據(jù)加密保障隱私安全

數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)、使用時(shí)，通過區(qū)塊鏈的密碼算法可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密脫敏處理，確保不會(huì)泄露征信主體的核心信息，從而保證數(shù)據(jù)安全。同時(shí)，哈希函數(shù)可以自動(dòng)生成數(shù)字簽名，進(jìn)行文件校驗(yàn)。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，首先使用公鑰生成加密文件，只有掌握私鑰方才可以解鎖對(duì)應(yīng)的加密文件。

（四）數(shù)據(jù)可追溯便于驗(yàn)證及提高數(shù)據(jù)質(zhì)量

對(duì)于征信平臺(tái)，信用信息的數(shù)據(jù)質(zhì)量好壞至關(guān)重要。區(qū)塊鏈技術(shù)的塊鏈結(jié)構(gòu)、時(shí)間戳機(jī)制和驗(yàn)證機(jī)制，可有效追蹤每條信息的上鏈時(shí)間、來(lái)源單位和數(shù)據(jù)字段完整度。這將極大的提升數(shù)據(jù)質(zhì)量。同時(shí)，科研誠(chéng)信事關(guān)科研人員和科研單位的科研生涯，必須做到科研信用信息的采集、記錄、評(píng)價(jià)、應(yīng)用等全流程管理，實(shí)現(xiàn)科研信用信息可追查、可追溯。當(dāng)對(duì)科研信用信息提出質(zhì)疑時(shí)，可進(jìn)行快速回溯，消除疑慮或糾錯(cuò)。

四、基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠(chéng)信征信平臺(tái)構(gòu)建

目前，科技部依托科研誠(chéng)信嚴(yán)重失信行為數(shù)據(jù)庫(kù)，建設(shè)了全國(guó)統(tǒng)一的科研誠(chéng)信管理系統(tǒng)，并應(yīng)用在科技計(jì)劃項(xiàng)目、基地建設(shè)、人才計(jì)劃和科技獎(jiǎng)勵(lì)、評(píng)審專家?guī)斓鹊阮I(lǐng)域。但該體系結(jié)構(gòu)中心化程度高，數(shù)據(jù)整合難度較大，且只征集了嚴(yán)重失信行為方面的數(shù)據(jù)不夠全面。本文從征信的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠(chéng)信平臺(tái)框架，該平臺(tái)通過歸集科研人員、科研單位的科研信用信息提供科研信用評(píng)價(jià)等產(chǎn)品，旨在實(shí)現(xiàn)覆蓋全面、共享聯(lián)動(dòng)、動(dòng)態(tài)管理。

（一）科研誠(chéng)信平臺(tái)征信框架

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠(chéng)信平臺(tái)框架（見圖1），主要以從事和開展有關(guān)科學(xué)技術(shù)活動(dòng)的相關(guān)人員和單位為征信主體，結(jié)合《暫行規(guī)定》，其中明確了科研主體的范圍，主要包含以下幾類：一是受科學(xué)技術(shù)行政部門委托開展相關(guān)科學(xué)技術(shù)活動(dòng)管理工作的機(jī)構(gòu)及其工作人員；二是科學(xué)技術(shù)活動(dòng)的實(shí)施單位，主要包含科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)機(jī)構(gòu)、高等學(xué)校、企業(yè)及其他組織等；三是直接從事科學(xué)技術(shù)活動(dòng)的人員和為科學(xué)技術(shù)活動(dòng)提供管理、服務(wù)的人員；四是科學(xué)技術(shù)活動(dòng)咨詢?cè)u(píng)審專家，主要為科學(xué)技術(shù)活動(dòng)提供咨詢、評(píng)審、評(píng)估、評(píng)價(jià)等意見的專業(yè)人員；五是第三方科學(xué)技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)及其工作人員，即為科學(xué)技術(shù)活動(dòng)提供審計(jì)、咨詢、績(jī)效評(píng)估評(píng)價(jià)、經(jīng)紀(jì)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理、檢驗(yàn)檢測(cè)、出版等服務(wù)的第三方機(jī)構(gòu)及其工作人員[7]。

圖1 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠(chéng)信平臺(tái)框架

平臺(tái)主要面向政府組織、科研活動(dòng)實(shí)施單位、科技類社會(huì)團(tuán)體以及第三方科學(xué)技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)歸集科研信用信息。科研單位主要提供科研人員和科研項(xiàng)目的基本信息以及與科研相關(guān)的獎(jiǎng)勵(lì)、處罰等信用信息。政府組織主要提供科研誠(chéng)信監(jiān)管類信息。科技類社會(huì)團(tuán)體則由科協(xié)、學(xué)會(huì)、研究會(huì)、協(xié)會(huì)共同組成，主要提供科研誠(chéng)信規(guī)范類信息。第三方科學(xué)技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)可提供科研項(xiàng)目等審核管理信息。在該平臺(tái)內(nèi)，節(jié)點(diǎn)之間可任意進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信息交互，進(jìn)行多源交叉認(rèn)證，形成多源、多維的科研信用數(shù)據(jù)集，從而實(shí)現(xiàn)信息共享、協(xié)同共治。

（二）技術(shù)架構(gòu)

鑒于科技管理分領(lǐng)域管理的體制特點(diǎn)，科研誠(chéng)信平臺(tái)基于聯(lián)盟鏈構(gòu)建。技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)共包含五層（如圖2），從下而上依次是數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、合約層和應(yīng)用層。

圖2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠(chéng)信平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

1.數(shù)據(jù)層

科研誠(chéng)信平臺(tái)主要?dú)w集科研領(lǐng)域中與科研誠(chéng)信相關(guān)的信用信息。數(shù)據(jù)層作為區(qū)塊鏈的最底層技術(shù)，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)基于Merkle樹，通過區(qū)塊以鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，各信源單位作為節(jié)點(diǎn)，通過時(shí)間戳機(jī)制和數(shù)字簽名完成信源單位數(shù)字身份確認(rèn)和信用信息數(shù)據(jù)驗(yàn)證。當(dāng)有信用信息產(chǎn)生時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證后存儲(chǔ)到區(qū)塊鏈上，為合約層和應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)支撐。

2.網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層采用分布式網(wǎng)絡(luò)模式（P2P點(diǎn)對(duì)點(diǎn)），不需要中心化服務(wù)器，即可實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)之間的信息交互。網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)既接收信息也生產(chǎn)信息，節(jié)點(diǎn)之間維護(hù)一條區(qū)塊鏈保持通信。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)造出一個(gè)新的區(qū)塊后，會(huì)在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中廣播告知其它節(jié)點(diǎn)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中超過51%的節(jié)點(diǎn)對(duì)其驗(yàn)證通過后，新區(qū)塊就會(huì)上鏈存儲(chǔ)，存儲(chǔ)在鏈上的數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)公開透明。

3.共識(shí)層

在區(qū)塊鏈的技術(shù)架構(gòu)中，共識(shí)層主要通過共識(shí)算法實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)在去中心化的系統(tǒng)中對(duì)區(qū)塊上的信用數(shù)據(jù)有效性達(dá)成共識(shí)。鑒于聯(lián)盟鏈具有多個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，采用隨機(jī)動(dòng)態(tài)共識(shí)機(jī)制（SDPOS）[9]，該共識(shí)算法隔一段時(shí)間便重新投票選舉可信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行區(qū)塊記賬和區(qū)塊驗(yàn)證，然后全網(wǎng)廣播確認(rèn)后記入?yún)^(qū)塊，從而有效避免可信節(jié)點(diǎn)作弊。區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制可有效促進(jìn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)同步數(shù)據(jù)和持續(xù)更新，保證信用信息的時(shí)效性。

4.合約層

合約層主要包含腳本代碼、算法機(jī)制和智能合約，其中智能合約是整個(gè)合約層的核心。合約參與方需共同擬定合約內(nèi)容和合約觸發(fā)機(jī)制，腳本代碼輔助編程將其實(shí)現(xiàn)，而跨鏈交互則將各支鏈上的信用數(shù)據(jù)匯聚到系統(tǒng)內(nèi)，為智能合約提供數(shù)據(jù)支撐。如科研人員可與科研單位制定科研經(jīng)費(fèi)報(bào)銷合約，當(dāng)滿足相應(yīng)報(bào)銷的條件時(shí)，即滿足該合約觸發(fā)機(jī)制時(shí)，可自動(dòng)將科研經(jīng)費(fèi)劃至科研人員的個(gè)人賬戶。同時(shí)，智能合約實(shí)現(xiàn)了最大程度上節(jié)約人力和提升效率，更加公平、公正。

5.應(yīng)用層

信用平臺(tái)的最終目的，是輸出信用產(chǎn)品。在應(yīng)用層內(nèi)，采用去中心化應(yīng)用（DAPP）和應(yīng)用程序接口提供多種征信產(chǎn)品，例如信用數(shù)據(jù)查詢、信用評(píng)分、信用檔案、信用報(bào)告等。通過對(duì)科研人員進(jìn)行評(píng)分，為科研單位出具信用報(bào)告，將信用評(píng)分和信用報(bào)告應(yīng)用于科技計(jì)劃項(xiàng)目、基地建設(shè)、人才計(jì)劃和科技獎(jiǎng)勵(lì)、評(píng)審專家?guī)斓鹊纳陥?bào)、組織實(shí)施、驗(yàn)收、監(jiān)督和評(píng)估各環(huán)節(jié)，將有效約束科研人員和科研單位珍惜信用，自覺抵制學(xué)術(shù)不端行為，最終形成信用“閉環(huán)”[10]。同時(shí)，系統(tǒng)可為企業(yè)開展產(chǎn)學(xué)研合作等第三方應(yīng)用場(chǎng)景提供接入接口。

五、結(jié)語(yǔ)

本文分析了科研誠(chéng)信體系建設(shè)中存在的問題，提出了構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的科研誠(chéng)信平臺(tái)架構(gòu)，該平臺(tái)利用區(qū)塊鏈技術(shù)的塊鏈結(jié)構(gòu)、哈希算法和時(shí)間戳機(jī)制將構(gòu)建科研主體信息的真實(shí)性，有效提高科研信用數(shù)據(jù)的質(zhì)量；非對(duì)稱算法則可以加強(qiáng)征信主體的身份驗(yàn)證和信息保護(hù)，保護(hù)數(shù)據(jù)安全。同時(shí)，區(qū)塊鏈技術(shù)便利性和可擴(kuò)展性能夠有效引導(dǎo)各科研單位積極加入共享數(shù)據(jù)。通過科研誠(chéng)信平臺(tái)，將有效引導(dǎo)科研主體堅(jiān)守科研誠(chéng)信，加強(qiáng)科研自律、涵養(yǎng)科學(xué)精神。同時(shí)，應(yīng)該注意到區(qū)塊鏈技術(shù)現(xiàn)在還處在初級(jí)發(fā)展階段，本文基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建科研誠(chéng)信平臺(tái)為區(qū)塊鏈技術(shù)的一種應(yīng)用探索，以期豐富科研誠(chéng)信治理手段，建立科研誠(chéng)信監(jiān)管機(jī)制，最終完善我國(guó)科研誠(chéng)信體系建設(shè)。