基于區塊鏈技術的醫學類高校圖書館共建共享路徑研究

陳 萍

（南京醫科大學圖書館，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，為學校人才培養和科學研究提供信息資源保障，有望成為高等教育人才培養體系的重要組成部分。隨著信息技術和互聯網的迅猛發展，讀者的閱讀行為發生了實質性轉變，高校圖書館資源建設重心也逐漸由紙質資源向數字資源發展。近年來，數據庫壟斷、大幅度漲價以及圖書館經費短缺等嚴重制約著高校圖書館的資源建設發展，很難滿足讀者日益增長的信息需求，尤其是醫學類高校圖書館面向的讀者群體更為復雜，有在校的學生和教職工、有校外的甚至位于其他城市實習點的師生，還有臨床的醫護員工等，他們在學習、教學、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學類高校圖書館提供優質資源、滿足讀者復雜多樣的個性化需求的有效途徑。當前高校圖書館智慧服務模式下，積極運用新技術構建醫學類高校圖書館之間新型的、高效的資源共建共享模式，調動高校圖書館及附屬醫院圖書館參與信息資源共建共享的積極性，成為醫學類高校圖書館優化資源配置、節省經費開支、提升使用效率，打破館際間“信息壁壘”的突破口。

區塊鏈自2008 年進入大眾視野，率先被金融領域發現運用，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隨后在供應鏈管理、社會服務、教育就業等諸多領域進行了深入的研究和實踐。《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035 年遠景目標綱要》在第五篇將區塊鏈與云計算、大數據、物聯網、工業互聯網、人工智能、虛擬現實和增強現實等一起納為七大數字經濟重點產業，明確了區塊鏈的四大創新方向：技術創新、平臺創新、應用創新、監管創新等。這說明在未來的技術革新和產業變革中，區塊鏈技術的整合將扮演著非常重要的角色。醫學類高校圖書館應敏銳把握此契機，深入開展區塊鏈技術并應用于圖書館的研究。本文將區塊鏈技術引入醫學類高校圖書館資源建設，提出基于區塊鏈技術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狀

隨著高校圖書館服務逐漸由智能服務向智慧服務轉變，傳統的基礎服務保障模式面臨嚴峻的挑戰，順應時代趨勢的資源共建共享理念應運而生，越來越多的學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：童順榮從區域文獻資源共建共享視角開展了國內藝術類院校圖書館參與共建共享建設的實踐探索；劉娜等以遼寧省高校圖書館數字資源建設為例，提出從建設內容、數字資源建設、服務平臺建設、功能拓展等方面搭建圖書館數字資源共建共享體系；張曉霞等就“雙一流”建設背景下，從動力機制、保障機制、監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。技術應用研究層面：程羅德提出通過區塊鏈技術解決高校圖書館資源共建共享進程推進緩慢、大數據安全風險和資源生態不完善等突出問題；羅孟儒等根據高校不同參與主體提出由高校學生和老師公共鏈、高校內各部門的私有鏈以及高校聯盟的聯盟鏈這三個方面，針對高校教學資源共建共享平臺進行了整體的架構；劉晶晶從基于區塊鏈技術的系統平臺、數據管理和存儲模式、參與節點控制、系統技術架構等核心要素出發構建出包括資源建設模塊、資源交易模塊、資源利用模塊和其他輔助模塊等4 個模塊的數字圖書館共建共享系統；廖文杰等從科學數據安全監管的視角分析了區塊鏈技術對科學數據聯盟建設、科學數據可持續開放、訪問和共享等均能有效提供技術保障，促進科技數據發揮更大的價值，提升科學研究的效率；王柯文等運用區塊鏈技術從數字資源公有鏈、高校圖書館私有鏈和高校圖書館聯盟鏈三個層面構建出高校圖書館數字資源整體架構，并對該模型進行了優勢分析。

縱觀眾多學者的研究成果發現目前大多側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 醫學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

當前醫學類高校圖書館缺乏具體明確的醫學資源館藏發展規劃。醫學類高校圖書館的館藏發展策略應圍繞各高校的辦學規模、重點學科建設、學校層級、附屬醫院建設、博碩點建設等學科體系結構，從文獻采購標準、醫學特色資源建設、資源共建共享、經費的來源與分配、館藏資源發展目標等方面制定出詳細的規劃，需具有科學性、嚴謹性和權威性。這些標準的制定和不斷修訂一方面為高校圖書館高質量建設館藏資源提供了客觀依據，減少圖書館非醫學專業背景采訪人員認知的局限性，增強醫學類高校文獻資源建設的全面性和客觀性，保障醫學特色資源的長期建設，并逐漸形成館藏特色優勢；另一方面通過對資源共建共享的明文規定，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

科學的、完善的管理體系是醫學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劃和整體協調起著關鍵性作用。管理體系的不完善直接限制著共建共享的建設和發展。高校圖書館圍繞著本校的教學科研和學科體系開展服務，不同的高校有不同的專業學科特色和發展特點，各高校圖書館均以本校的學科特色、辦學方向以及本館的館藏優勢來進行文獻資源建設，因此在醫學類高校圖書館資源共建共享建設和管理中往往缺乏統一的規劃和協調機制，且大多處于獨立管理、各自為政的狀態，由此導致許多醫學高校圖書館資源重復建設，突出表現為中外文專業數據庫的重復訂購。如南京地區的三所醫學類專科高校（中國藥科大學、南京醫科大學和南京中醫藥大學）均訂購了SinoMed（中國生物醫學文獻服務系統）、中華醫學期刊全文、JoVE 可視化實驗期刊數據庫、Nature、Web of Science 等專業數據庫，且僅限于本校讀者訪問，存在資源浪費現象。而部分附屬醫院由于文獻資源經費投入的限制往往很難滿足醫護人員的科研和臨床需要，處于“資源饑渴”狀態。因此各醫學高校圖書館以及附屬醫院圖書館應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方案，充分發揮不同合作主體作用，促進館際合作，有效推動文獻資源優化、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 資源建設標準的不統一

除對紙質資源采取常規采購外，各醫學類高校圖書館數字資源建設主要采取以下三種途徑進行：一是向資源提供商購買專業數據庫，如中國知網、讀秀、萬方、OVID、ScienceDirect 等；二是將本館的紙質館藏數字化或者根據本校的特色資源自建數據庫，如南京中醫藥大學圖書館的“古籍全文數據庫”和“中藥炮制專題庫”、中國藥科大學圖書館的“世界首次上市新藥數據庫”和“中外藥品質量標準數據”等；三是整合網絡上的免費資源及試用數據庫。資源建設模式的多樣性與缺乏統一建設標準之間的矛盾嚴重限制著共建共享建設的進程。對于圖書、音像、隨書資源等，各醫學類高校圖書館及附屬醫院圖書館在建設過程中并沒有采用統一的分類和著錄標準，增加了共建共享的難度；購買的異構數據庫由于各平臺的接口差異，以及受到知識產權的制約，導致共建共享力度不夠；各醫學高校圖書館在進行自建數據庫時，所采用的元數據架構平臺各不相同，如南京中醫藥大學圖書館的“中藥炮制專題庫”是由本館聯合學校藥學院自主開發的架構平臺，與其他高校的自建數據庫平臺存在著差異。另外，如文獻、圖片、音視頻等不同類型數據資源的元數據模板和不同數據庫的元數據質量也都存在著差異，使得難以實現高效的共建共享。因此共建共享各參與主體應盡快設立完善的、統一的資源建設標準和要求，搭建統一的檢索平臺，加強館際間的共建共享，促進讀者對資源的利用，提高醫學類高校圖書館的服務效能。

3 區塊鏈技術在醫學類高校圖書館資源共建共享中的路徑設計

具有顛覆性的區塊鏈的技術理念，在某種程度上正契合新環境下高校圖書館開放、共享、智慧的發展理念，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的應用，能進一步打破各高校圖書館之間的壁壘效應，突破高校圖書館資源共建共享建設瓶頸。

本文結合區塊鏈技術，設計出醫學類高校圖書館資源共建共享的有效路徑，主要包括區塊鏈存儲管理、區塊鏈共享管理和用戶管理三個組成部分。區塊鏈存儲管理實現了在邏輯上向區塊鏈中存儲各種共建共享資源數據，并將其實際存儲在各個節點的存儲設備上。區塊鏈共享管理是將分布式賬本、智能合約、去中心化等技術應用于區塊鏈中，實現各節點之間的資源高度共享。用戶管理實現資源建設參與者及資源使用群體的身份認證及權限管理。

3.1 區塊鏈資源共建存儲管理

區塊鏈資源共建存儲管理主要包括區塊、交易單和共建資源數據存儲方面的管理，是醫學類高校圖書館資源共建共享區塊鏈基本的組成部分。

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

圖1 資源區塊鏈結構

交易單中存儲的內容包括各醫學類高校圖書館信息、附屬醫院圖書館信息、資源提供商信息、讀者信息、資源數據信息、資源使用信息、讀者行為信息、各節點的信息等。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，如各醫學圖書館辦館規模、資源建設情況、經費支持、歷年經費使用情況、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，如經費預算、版權信息等方面，采用不對稱加密技術，利用實體公鑰進行加密，然后再存儲到區塊鏈，如需讀取此類信息時必須取得授權，通過私鑰解密后方可獲取。二是行為信息類。記錄薦購、采購、讀者訪問等相關行為和業務數據信息。如在采購中各醫學類高校圖書館與資源提供商產生的訂購合同、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，則哈希值就會發生改變，這與存儲在區塊鏈中的哈希值有出入，因此可以有效防止信息的防篡。三是權限類。交易單的內容有詳細的權限信息，如參建醫學館的授權、讀者訪問資源的授權、建構數據庫的授權、第三方機構分析資源使用的授權等。通過這三大類型的交易單信息，排除了資源網絡傳輸的不穩定性，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。共建資源數據包括各參與醫學高校圖書館、附屬醫院圖書館在共建共享過程中產生的各類記錄，包括結構化數據和非結構化數據。結構化數據為一般性的文字數據和數值，容量較小，形成交易單后存儲于數據庫中，通過數據庫分片將這些數據分布式存儲在各個節點的數據庫服務中，并進行有效備份。非結構化數據為音視頻數據，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，取得這些數據存儲節點的哈希值，作為結構化數據進行存儲，同時做好原始數據的存儲。

圖2 區塊鏈資源存儲管理

3.2 區塊鏈資源共享管理

如圖3 所示，區塊鏈資源共享管理在區塊鏈節點上部署了智能合約，通過交易的形式建立并調用智能合約，合約程序將在分布式網絡中的所有資源區塊鏈節點上運行，沒有中心節點，任意一個資源節點故障都不會對整個程序的運行造成影響，真正實現了“去中心化”。資源共建共享各參與主體經過用戶管理授權后，運用分布式賬本技術將各自資源數據分布式存放于不同的資源區塊鏈節點上，通過智能合約實現各醫學類高校圖書館、附屬醫院圖書館之間的資源共享。而讀者同樣需經過用戶管理進行身份驗證后，將請求發送到資源區塊鏈，形成交易單并且生成哈希值，利用哈希值從數據庫中提取出原始真實有效數據，發送給讀者，保障資源安全共享，提高共享效率。

圖3 區塊鏈資源共享管理

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限管理兩部分，是醫學類高校圖書館資源共建共享區塊鏈的重要組成部分。系統在對整個資源共建共享系統進行密鑰與認證架構時，為保障數據傳輸過程中的機密性和完整性，使用了非對稱加密和數字簽名等加密技術，從而保證數據不被非授權者訪問、不被篡改，同時為前端的各節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、各參建醫學類高校圖書館和附屬醫院圖書館、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）來進行權限管理。RBAC 無需對每個具體的用戶分配權限，而是創建用戶集合和權限集合，并在兩者之間建立角色集合，通過角色來分配權限，用戶通過角色獲取許可，從而簡化用戶的權限管理，也就是說，通過定義不同的用戶、角色和權限，動態或靜態地規范用戶的行為。如圖4 所示，資源共建共享各參與主體均通過權限管理獲得相應授權后，讀者分別向共建醫學類圖書館和資源提供商提出信息需求和資源薦購。共建醫學類圖書館一方面通過讀者行為數據來優化館藏資源結構，向資源提供商提出定制需求并賦予采購授權；另一方面根據讀者畫像向各高校及附院讀者提供智慧服務。資源提供商根據授權讀取用戶部分行為數據，詳細分析各高校及附屬醫院圖書館的資源建設情況及個性化需求，并了解與其競爭對手之間的差距，優化資源質量，提供信息需求牽引下的資源供給服務模式。

圖4 用戶管理

4 結語

“十四五”規劃綱要提出，要推動區塊鏈的智能合約、共識算法、加密算法、分布式系統等技術創新，醫學類高校圖書館聯合附屬醫院圖書館在開展資源共建共享建設的過程中要找準技術革新的著力點，運用新技術驅動資源建設能力提升，整合和優化館藏資源，降低資源建設中人力、物力和財力的過度消耗，摒棄傳統應用安全性差、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、安全穩定、共創共贏的共建共享新格局，為高校師生和醫護人員的教學、科研和臨床提供優質的信息服務。