基于區塊鏈技術的家藏圖書流通平臺研究

黃百川

0 導言

近年隨著國家對公共文化服務體系建設的日益重視，公共圖書館迎來了快速發展。與此同時，隨著社會經濟的發展和技術的進步，用戶需求也越來越呈現出多元化和個性化的特性。這種用戶需求的特性與公共圖書館窮盡自身能力所能提供的服務之間無疑存在著無法徹底消除的矛盾。為了更好地滿足用戶的需求，尋求社會力量的參與成為公共圖書館擴大服務范圍、優化服務方式、改進服務手段的最現實選擇。從藏書角度而言，無論公共圖書館購書經費如何增長，都有一個限度，而蘊藏在民間的藏書是遠超公共圖書館藏書量的海量資源。以廣東省佛山市為例，根據《2019年佛山市閱讀情況調查報告》統計數據，2019年佛山市家庭閱讀消費平均為335.54元，戶均紙質書購買數量為13.56冊，戶均藏書數量為74.19冊。以此推算，全市家藏圖書約1，300萬冊，而且年增長數量超過200萬冊，均超過全市公共圖書館服務體系當年的同類數量。如何將這些資源納入到公共圖書館的公共平臺，讓家藏圖書也能為他人所用，成為某種形式的公共資源，是需要著力關注的新課題。

鄰里圖書館項目是2018年佛山市圖書館實施的一個家庭閱讀推廣創新項目，以家庭為基點和主體向鄰里、親友提供閱讀服務，致力于打通公共圖書館服務“最后1米”。在鄰里圖書館項目運營過程中，除公共圖書館提供的文獻外，家庭藏書也是重要的服務資源。“互聯網+公共圖書館”服務的深度融合，提供了把家藏圖書納入公共圖書館服務平臺的技術支撐。通過這一項目，志同道合的藏書愛好者和讀書人可進行更加個性化的交流與資源共享，讓全民閱讀在更廣闊的基礎上得以開枝散葉，蔚然成風。

信息技術一直是圖書館服務創新和拓展的重要工具。在鄰里圖書館項目運營過程中，佛山市圖書館不斷根據實際需要推出新的服務功能，比如網上辦證、圖書轉借、網上招募等功能，“知書達里”預借、“知新閱易”新書借閱等新的服務方式也與鄰里圖書館無縫對接，還通過官網和微信公眾號發布親子閱讀、閱讀分享會等活動信息，組建微信群方便客服答疑。同樣，在家藏圖書管理需求出現后，佛山市圖書館也優先考慮從信息技術角度入手研究如何通過區塊鏈等技術來破解基于互聯網的家藏圖書管理系統的問題和困難，實現家藏圖書的有效管理、流通和共享。

1 鄰里圖書館區塊鏈項目需求分析

截至2020年9月底，鄰里圖書館在佛山市已發展至1，100家。鄰里圖書館累計從市、區兩級公共圖書館借書20.7萬冊次，累計轉借圖書7.3萬冊次，舉辦活動達918場，服務讀者約2.5萬人次。縱觀項目建設和運營的全過程，鄰里圖書館這一創新服務模式向常態化轉變需要新技術的賦能。

1.1 變單向維護為共同維護的需要

鄰里圖書館項目以圖書館館藏圖書為對象，以圖書館的流通系統為依托進行流通借閱，除了流通服務以外，采訪、編目、典藏、維護等業務流程均由圖書館員完成。隨著鄰里圖書館數量的劇增，鄰里圖書館的活動越來越豐富，圖書轉借冊次和借閱人次隨之激增。而家藏圖書納入流通系統后，所涉及的圖書信息上傳、發布和圖書的借閱、交換、漂流乃至購買，都由鄰里圖書館、家庭或個人參與完成，圖書館只負責圖書信息上傳后予以審核再發布這一環節。要解決鄰里圖書館擴大運營服務所面對這些的問題，勢必要求流通平臺從單向維護向共同維護方向發展。

1.2 從孤立發展到可持續發展的需要

目前鄰里圖書館作為一個服務節點只與上級圖書館發生關聯，每個鄰里圖書館相對獨立，鄰里圖書館之間幾乎沒有圖書的流通，限制了鄰里圖書館的總體服務效能。同時，以鄰里圖書館為代表的社會上數量龐大的家藏圖書也不能流向鄰里、親戚、朋友或任何有需要的個人。推動鄰里圖書館之間資源的流動，可有效提高圖書館藏書的利用率；同時實現家藏圖書與公共圖書館藏書的同平臺流通，能有效活化社會圖書資源，帶動鄰里圖書館業務的可持續發展。

1.3 構建監督管理體系的需要

為了管理家藏圖書，部分鄰里圖書館自行研發了獨立運行的簡易管理程序，以記錄家藏圖書的借閱情況。但由于缺乏專業性，這些管理程序不能對家藏圖書進行合乎標準的編目，也沒有建立涉及家藏圖書書目、流通記錄查詢功能及合法流通管理、定期維護等工作流程的科學機制，無法共享共用，對家藏圖書的流通缺乏有效的監督管理。因此，將家藏圖書納入統一的平臺流通，需要建立完備的家藏圖書流通管理規范，構建高效的監控體系。

2 基于區塊鏈技術的家藏圖書云流通平臺的建設思路

家藏圖書的同平臺流通是鄰里圖書館發展的需要，也是鄰里圖書館服務外延的擴大。作為公共圖書館館藏資源的重要補充，家藏圖書是一個待開發的寶藏。家藏圖書云流通平臺需實現資源共享、資源整合、精準個性化推薦、完善的信用體系、激勵機制以及大數據實時監控等。平臺資源共享要解決家藏圖書在流通管理中存在的運營、信用、意識形態、圖書唯一性、個人信息保密等問題，形成實用的、可操作性強和可信度高的家藏圖書流通業務流程。區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式，本質上是一個去中心化的數據庫，能夠解決信息不對稱問題，實現多個主體之間的協作信任與一致行動。區塊鏈技術恰好可以破解家藏圖書在流通管理中由于信任不足所產生的痛點和難點，因而成為家藏圖書流通平臺開發選擇的技術工具。具體而言，基于區塊鏈技術的家藏書流通平臺應可實現四大目標。

2.1 資源整合

實現圖書館館藏圖書與家藏圖書統一管理。圖書館注冊讀者通過統一身份認證平臺，除可授權館藏圖書的轉借及通借通還外，還可進行家藏圖書書目庫建設、圖書管理及圖書流通等。非圖書館注冊讀者利用人臉識別、活體檢測、認證比對，實名認證注冊成為平臺用戶，即可使用家藏圖書書目庫來管理家藏圖書，如同意簽約成為圖書館的注冊讀者，即可享有前述全部權限。

2.2 個性化推薦

實現基于用戶閱讀為導向的精準化、個性化推薦。通過多維分析、數據挖掘等多種方法，對以用戶行為信息為核心的數據倉儲中的信息進行智能化加工、處理、整合和反饋，生成用戶畫像、圖書畫像等樣本矩陣，然后根據實際數據集，采用測試結果最佳的機器學習推薦算法引擎(如采用基于KNN算法的行為發生時間作為權向量的推薦算法，或采用協同過濾的推薦算法)，輸出匹配的推薦圖書標簽，實現“猜你喜歡”“熱門推薦”“相關推薦”等功能，最終完成面向用戶的個性化閱讀推薦。

2.3 信用構建及激勵機制

建立科學的信用評價體系。平臺信用體系利用區塊鏈分布式共享總賬方案[1]，對平臺用戶行為的信用資源進行采集、存儲、加工與整合，建立社會信用鏈體系，作為統一身份認證中用戶管理和授權管理的重要依據。平臺通過激勵機制[2]為參與家藏圖書書目庫建設、家藏圖書流通與微社交互動的用戶提供積分獎勵。同時，鄰里圖書館為其他家庭提供借閱服務、開展閱讀活動、圖書轉借等行為均產生平臺積分，年度積分可作為評優和升級權限的依據。

2.4 數據監控

實現數據實時監控功能。平臺大數據可對館藏圖書和家藏圖書同時進行實時監控。館藏圖書監控可實現的功能包括實時播報所有鄰里圖書館總館藏、借閱情況、辦證情況等；鄰里圖書館網點監控管理(如鄰里圖書館分布熱力圖、單個鄰里圖書館實時館藏)；平臺運營數據實時統計(如每日新增讀者數量、線上到館人數、平臺借還次數)。家藏圖書監控則能播報鄰里圖書館/讀者的實時行為情況(如鄰里圖書館家藏新增圖書、鄰里圖書館與讀者之間家藏圖書流通、讀者與讀者之間家藏圖書流通)，顯示家藏圖書實時狀態(如家藏圖書總館藏量、轉借總次數、借閱軌跡)。

3 基于區塊鏈技術的家藏圖書流通平臺總框架

基于區塊鏈技術家藏圖書流通平臺，既能適應鄰里圖書館業務發展，也能盤活家藏圖書。如圖1 所示，其體系架構包括基礎設施層，數據層、網絡層、共識層、激勵層、合約層、應用層和管理層。其中，應用層封裝了家藏圖書管理及流通、手機刷臉自助辦理讀者證、積分系統和積分獲取與消費、智能推薦、數據監控等應用場景和案例；合約層主要封裝了系統的各類腳本代碼、算法和智能合約，這是系統編程和操作數據的基礎；激勵層通過在區塊鏈技術體系內運用經濟因素來調動積極性，主要包括積分發行機制和積分分配機制；共識層主要封裝網絡節點的共識算法，為了避免高度依賴節點算力帶來的電能消耗，該區塊鏈采用權益證明(Proof of stake，PoS)共識機制[3]，平臺實名注冊用戶在區塊鏈中擁有股權，以家藏圖書書目庫建設等指標作為權益挖力統計，相當于“家藏圖書書目庫建設即挖礦”；網絡層采用P2P的去中心化組網、數據傳播與驗證等機制；數據層主要包括底層數據區塊、時間戳和非對稱加密機制等基礎數據與算法；基礎設施層提供構建平臺的軟硬件設施，主要包括計算設備、存儲設備、網絡設備、云計算等，提供區塊鏈相關操作的計算環境，數據存儲及實現區塊、交易、查詢的數據傳輸。管理層包括身份管理、訪問管理、密鑰管理、接口管理、負載管理等，負責統一身份認證、配置和管理家藏圖書節點的訪問權限和公私密鑰對，以及對接圖書館其他業務系統[4]。

圖1 基于區塊鏈家藏圖書流通平臺的體系架構

4 家藏圖書流通平臺建設

4.1 家藏圖書書目庫

家藏圖書書目庫即本平臺架構中的“我家藏書”書目庫，基于區塊鏈技術來建設和管理，擴展提供OPAC中沒有的封面、簡介、目錄、豆瓣評分、圖書標簽等內容，豐富圖書信息。

(1)去中心化的家藏圖書書目庫。家藏圖書書目庫建設采用去中心化結構，利用區塊鏈的分布式賬本技術實現用戶與家藏圖書之間和用戶與用戶之間的聯系，從而形成圖書館與用戶共同參與的協同運行機制，為公共圖書館、機構單位、家庭和個人提供家藏圖書共享的平臺。同時，運用區塊鏈設計符合家藏圖書審核與流通規則的智能合約，使平臺自動處理繁雜的管理工作，例如家藏圖書人工審核上架、圖書流通監控等，最終打造“自助管理，共同維護”的協同高效的治理方式和服務模式。家藏圖書書目庫建設提供貫穿家藏圖書上架與流通的審核流，包括自動上架審核、人工審核、投訴與舉報審核、自動下架審核四部分。自動上架審核允許實名注冊用戶通過手機掃描識別圖書ISBN號，并將圖書ISBN號與圖書館書目庫、全國圖書館聯合編目中心書目庫及平臺自建的違禁書目庫完成比對，再把通過審核系統的圖書書名、ISBN號、上傳人信息及發布時間等關鍵信息按鏈式數據結構打包成家藏圖書區塊。家藏圖書區塊進行共識機制驗證后，添加至區塊鏈中，后續任何環節均可追溯到此家藏圖書區塊。人工審核作為自動審核補充，如自動審核不通過或上傳沒有ISBN號的家藏圖書通過人工審核后，符合條件的仍然可以添加至區塊鏈中；同時，人工審核可通過更新平臺自建的違禁書目庫，區塊鏈廣播觸發智能合約，具有立即執行圖書下架、召回、終止轉借及禁止上架的權限。投訴與舉報審核則在家藏圖書流通時為用戶提供投訴、舉報和申訴的通道。若家藏圖書所有者不愿意將已上傳的圖書繼續流通，可提交自動下架審核，觸發智能合約，變更圖書狀態為下架。

(2)智能合約。智能合約本質是程序代碼。它按照一定的商業邏輯，通過算法將現實應用過程中的復雜關系程序化，只要投入使用即可實現自動化執行，而區塊鏈技術為實現智能合約提供了必備條件[5]。平臺中的智能合約設定書刊上傳的合法細則和審核規則，后續根據平臺實際運營情況不斷補充。

4.2 點對點傳輸的家藏圖書流通

家藏圖書流通實現家藏圖書在用戶與用戶、用戶與機構單位的點對點傳輸，如圖2所示，用戶A通過區塊鏈廣播向網絡節點發信息詢問家藏圖書所在的節點；若所借的家藏圖書在鄰里圖書館A，且該用戶A符合借閱條件，則其可以通過快遞或自行取書的方式獲得家藏圖書；若家藏圖書不在鄰里圖書館節點，而是用戶B所擁有，且用戶B已經完成閱讀，則用戶A可以通過快遞或自行取書的方式從用戶B處獲得家藏圖書；用戶A收到家藏圖書后，鄰里圖書館節點A或B通過共識機制向網絡中其他節點確認家藏圖書的交接；若用戶B仍需要閱讀該家藏圖書或者不愿意轉給用戶A，則用戶A可向圖書館館員提出介入協調，圖書館館員檢查用戶B借閱記錄并協商處理，處理結果可直接影響用戶A、B的平臺積分。

圖2 點對點傳輸的家藏圖書流通圖

4.3 積分激勵機制

激勵機制使得去中心化系統的生態運作成為可能。平臺通過激勵機制為參與家藏圖書書目庫建設、家藏圖書流通與微社交互動的用戶提供積分獎勵。用戶具體可通過以下行為獲取積分獎勵：參與家藏圖書書目庫建設，包括家藏圖書編目并上架、捐贈家藏圖書、圖書轉借、手機借還訂單處理、舉辦活動等行為；參與家藏圖書流通，包括搜索、轉借、分享、收藏、點贊、邀請好友、參與活動等行為；參與微社交互動，包括通過平臺簽到、分享、抽獎小轉盤、答題小游戲、每60分鐘寶箱、閱讀競賽升級比拼、邀請好友、連續打卡等行為。若用戶參與家藏圖書書目庫建設、家藏圖書流通時，發生丟書、被舉報(且查實)等行為，則將扣除相應積分。用戶獲取的積分可以在積分商城兌換商品或服務。詳見圖3，“+”表示獲得積分，“-”表示扣除積分。

圖3 平臺的積分激勵機制圖

5 結語

本文闡述將分布式記賬、共識機制、智能合約等區塊鏈技術應用于正在建設的家藏圖書流通平臺，平臺框架在充分考慮安全與隱私問題的前提下，選擇成熟的PoS共識機制，設計避免節點算力和電力浪費的輕量化家藏圖書書目庫建設功能。平臺在投入使用后，PoS共識機制可能會由于無成本權益以及權益無限增長而導致產生分叉和富者愈富問題[6]，平臺將圍繞運營情況進行適時調整。基于區塊鏈技術的家藏圖書流通平臺通過頂層規劃、標準規范建設和相應的管理機制，讓每位購書人、藏書人、讀書人成為節點，既是圖書資源的提供方，也是使用方，與圖書館共同參與到家藏圖書的流通、共享與監控中，充分引流社會圖書資源，匯聚社會人力資源，達到多節點跨時空的深度聚合，確保家藏圖書可信任地、可追溯地、安全地與館藏圖書一起成為整個社會都可使用的共享資源。