基于区块链的技术成果交易平台设计

钱 虹，李航平，王 圆，任 波，冯 旭

(1.陕西省科学技术情报研究院，陕西 西安 710054；

2.宝鸡高创新材料生产力促进中心有限公司，陕西 宝鸡 721013)

0 引 言

作为科技大省，陕西省的研发投入及科技活动产出成绩显著，据《中国区域科技创新评价报告2020》[1]显示陕西省2020年科技活动产出指数为75.97%，位于全国第4位，但是技术成果市场化指数与科技促进经济社会发展指数表现较弱，分别位于全国第9位和第10位，并且两项指数均低于全国平均水平。习近平总书记来陕考察时提出“引导创新链、资金链向企业和产业链聚集，进一步推广科技成果、强化科研成果就地转化”，解决如何将科技优势转化为产业优势、经济优势、发展优势的问题迫在眉睫。

技术交易平台采用互联网+现代化服务的商业模式，为创新主体提供交易及创新服务，国外技术交易平台起步较早并且发展形势多样，国内技术交易平台虽然起步晚但是近些年快速成长。国内学者关于技术交易平台的研究也有很多，如梅姝娥等(2014)分析了价值网络视角下技术交易平台的商业模式，平台的功能包括信息发布、项目对接、跟踪评估等[2-3]；倪渊等(2020)研究了技术交易一站式服务平台的定价模式[4]。线上平台可以拓展大数据服务，能够实现产业链的闭合，但是存在信息沟通度有限、信息泄露等风险。区块链因其去中心化、不可篡改、可追溯的特性近些年被大量应用在各类平台的建设中，以保障数据存储、交易的安全。杨茂江(2016)建立了基于区块链技术的数据交易平台[5]；Kshetri(2017)研究了基于区块链技术保障数据的安全[6]，Shafagh H(2017)、Muzammal M(2018)提出在数据的存储和共享中采用区块链技术保障数据安全[7-8]；文必龙、陈友良(2021)将区块链技术引入企业数据共享中[9]。

在国内学者分析的基础上，该文进一步阐述了国内外2000年后建立的技术成果交易平台的特征，分析了国内技术成果交易平台亟需解决的问题，提出技术成果交易平台运营模式的改进建议，从而实现创新链、产业链、资金链、政策链有机结合[4]，并且引入区块链技术保障信息存储、技术交易安全，解决平台使用者的后顾之忧。

1 相关工作

1.1 典型平台特征分析

国外技术成果交易平台起步较早，美国、日本、韩国、新加坡等都建立了具有自己特色的技术成果交易平台，从平台的建设类型来看分为面向全部领域的和专业领域的技术平台。这些平台各具特色，具备以下三个显著特征：第一是与高校、科研院所和企业建立紧密联系。平台与高校、科研院所和企业紧密联合，增强研发创新能力，促进科研成果转化，开发新产品和新市场，将创新链与产业链联结在一起，通过将各方利益进行严格规范，知识产权的法律保障建立稳定的合作关系，实现创新的可持续发展，搭建了一个有助技术流动的良好环境。如日本科学技术振兴机构(JST)、美国航空航天局商业化技术网络(NCTN)、以色列技术转移公司耶达等。第二是设立风险投资机制。平台在技术转移/转化的过程中，发现有重大经济意义或发展前景的技术，可直接进行风险投资，一般采取联合经营的方式，所发放的投资通过产品销售盈利分红或共用生产工艺等方式进行回收。如欧洲创新与技术研究院(EIT)、比利时微电子中心(IMEC)等，还设立基金奖励一些具有前沿性的研究项目，对公司没有引入但有价值的技术通过成立孵化公司对成果进行转化。第三是注重技术交易的国际化，技术来源与技术转让不局限于区域，而是通过该平台整合全球的信息资源，为平台的用户寻找跨地区、跨国际的合作机会，如欧洲企业网络(EEN)、欧盟创新驿站网络(IRC)、英国弹射中心等。

国内技术成果交易平台起步晚，2002年建立的中国浙江网上技术市场是首个真正意义的网上技术成果交易平台，后续依次建立的有国家技术转移东部中心、科易网、猪八戒、技e网等。国内技术成果交易平台功能运营模式比较相近，存在的问题体现在两方面：第一是各平台的运营模式比较单一，同质化现象明显，主要将技术需求方作为服务对象，为其提供技术交易的相关服务，包括技术咨询、技术评估、知识产权法律咨询等服务，缺乏专业化的特色服务。任玉岭提出科技成果转化率低的根本原因是大量的科研成果与社会需求脱节或不够成熟尚未形成真正的成果[4]。现有的技术成果交易平台只是将技术供给和技术需求进行展示，由双方自由组合，简单粗暴的信息撮合很难促进技术交易成功，并未将二者真正结合，促进供给与需求的精准对接。第二个是由于对信息存储安全的顾虑使得信息不对称现象越发明显。技术成果交易平台运行的基础是大量的技术成果数据、技术需求数据，数据挖掘技术使得传统数据存储方式存在很大的泄露风险。考虑到企业的商业机密、技术研发者的产权保护顾虑，平台上的信息有限，使得技术需求方和技术供给方对获取的均存在疑惑，信息不对称愈演愈烈，技术交易难以达成。

1.2 区块链关键技术

区块链是一种共享的分布式数据库技术，由化名为中本聪的匿名人士在2008年发表的论文《Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System》中提出，2015年进入快速发展期，应用领域从金融行业扩展到物流、医疗、物联网等行业，解决各行各业的数据安全问题[10]。根据区块链设计体系和应用场景的不同，区块链分为公有链、联盟链和专有链三种类型。本研究根据技术成果平台的需要，在传统利用区块链技术平台的基础上进行了以下改进。

(1)智能合约技术结合PBFT算法存储数据。

智能合约是自动执行的、透明的、值得信赖的、分布式的一种计算机协议，可实现用户自动化交互，可直接控制数字资产，允许在无第三方参与的环境下进行可信的交易，并且保证这些交易可追踪且不可逆转[8]。在传统使用区块链技术的平台中，应用智能合约实现数据交易存证服务，来保证数据不可篡改、交易过程可追溯等特点，但是数据处理速度慢，作恶节点拥有记账权的时候容错性较低。在本研究的技术成果数据存证中，先建立了技术成果数据标准库，应用智能合约实现了数据输入时的标准化验证，确保数据的完整性、合法性。通过改进的PBFT共识算法，可以在保证数据可信性和安全的同时，对杂乱、分散的数据进行存证，避免了作恶节点拥有记账权的同时给予了一部分容错性。

(2)采用联盟链与IPFS技术结合减轻存储压力。

联盟链又称许可链，它是一种需要注册并且被允许(有权限)的区块链。联盟链仅限于联盟成员按照所协定的联盟规则对区块链的数据进行读写或参与记入，从源头保障了数据的真实性和可靠性。但是也存在无法承受高频访问的缺陷。

IPFS是一个全球互联的分布式文件系统，它综合了许多优秀的点对点系统的思想，包括分布式哈希表、块交换、版本控制系统和自我认证文件系统，具有内容可寻址、不可篡改、去中心化等特征[11]。在存储文件时，IPFS会根据文件内容计算得出哈希值，并添加到全局的分布式哈希表中，作为这个文件的索引，然后将该文件使用IPFS进行去中心化存储，存储在分布式数据库中。在获取文件时，IPFS集群会根据文件地址从全局哈希表中查找文件的存储节点，系统会从离用户最近的节点来取出文件并验证之后返回给用户。该系统创建的点对点网络拓扑，打破了HTTP所代表的分布关系，通过文件生成的唯一哈希标识进行内容寻找，减少了空间开销的成本。

本研究采用Hyperledger Fabric联盟链技术与IPFS相结合，采用模块化设计使得用户根据具体业务场景切换模块，在实现技术成果数据具有分散性和开放性的同时减轻了主链高频访问的压力。

(3)基于PROV模型溯源记录。

传统的数据溯源是依据智能算法通过区块链浏览器实现对各种数据溯源，具备信息真实、流程安全等特点。PROV是2013年发布的溯源标准，它定义了Entity、Activity和Agent3个核心数据类型及其之间的关系，利用语义网技术对溯源信息进行建模。本研究PROV模型描述溯源记录，可以保证溯源记录的不可篡改，实现可信存储、可信溯源。

2 搭建基于区块链的技术成果交易平台

2.1 平台架构

科技成果转化是一个链条，成果研发是起点，终点是成果的生产与销售。技术成果交易平台作为载体，需要考虑如何将信息配对，研发成果符合产业需求，现有成果如何运营等问题。该文建立的技术成果交易平台以自建的技术成果资源库为基础，汇总各主体的数据和需求；平台作为总协调中心，采用创新的运行模式将政府、高校、研究院所和企业联结起来，对各主体进行协调沟通，充分发挥各主体的优势偏好，共同搭建政-学-研-产技术创新生态系统[12]，并采用区块链技术保障数据存储、交易的安全性，消除平台使用者的后顾之忧。

2.2 运行模式

(1)采用技术成果资源库+技术经纪人的模式促进技术供给与需求精准对接。

由于技术成果的外溢性，技术需求者和技术供给者都不愿意将自己的需求或成果的细节公布在公共网络上，阻碍了技术交易的成功以及顺利执行，因此需要技术经纪人的干预，促进供需双方精准对接。

对技术需求方而言，若企业提出的需求为平台数据库中已有技术，那么技术经纪人可为技术供给和技术需求双方搭建沟通平台，提供合作谈判、技术交易、技术跟踪服务等。若企业的需求不存在于技术数据库中，技术经纪人可根据数据库中的资源，寻找与其需求研究方向相同的研发人员，搭建联系，由企业出资委托研发或与研发机构合作研发，研发成果的产权归属在签订协议时明确。帮助企业进行竞争格局分析，指导企业通过收购、专利许可等方式，降低研发成本。

对技术供给者而言，技术成果具备外溢性，不可将技术的细节公布在平台上。因此，研发人员可以委托平台的技术经纪人为其寻找需求方。技术经纪人与研发人员沟通后，明确该技术/成果的细节，在数据库中寻找与此技术方向相关的企业，将技术推荐给企业，为其搭建沟通桥梁。

技术成果的转化是个很长的过程，技术平台作为第三方保证平台，技术经纪人还需要对成果专利过程跟踪服务，保证技术成果转化顺利完成，为技术交易双方解决后顾之忧。

(2)多元化的技术发展战略。

科技成果类型、成熟度均是多元化的，因此平台适宜采用个性化的发展战略提升转化成功率。第一类是扩展成熟技术的市场价值，对于一项已经成熟的技术成果，通过技术评估团队对其进行评估，并根据市场发展情况进行投资，让研发人员对延伸技术、支撑技术进一步研发，扩展或补充原有技术成果，提升技术的价值，将核心技术与衍生技术打包，以获得更高价值的技术转让。第二类是跟踪有发展潜力的技术，对于有市场潜力或发展前景的技术，技术经纪人长期与科研人员保持密切联系，持续跟踪研发人员的研究成果，一旦发现有商业价值的成果后，组织评估小组对该项成果进行评估，若评估通过后，技术平台则会对该成果组织知识产权申请、寻找需求方等。第三类是开发非核心专利的价值，技术经纪人主动到科技实力较高的公司中寻找与该公司主营业务关系不密切的非核心专利，经过专业团队对这些专利的评估，筛选出有开发前景的专利，通过对专利的运营，实现这些专利的市场价值。

2.3 在平台建设中引入区块链技术

为了保证平台数据的安全性，开发了一套基于联盟链的技术数据管理系统，将区块链技术和IPFS相结合，实现了完整、有效、安全的技术成果数据存证过程，从而实现基于技术成果区块链的去中心化的管理过程，完成了安全有效的数据共享、数据合规交易、数据追溯、数据跟踪过程[13]，解决了研发人员和企业的后顾之忧。

采用区块链技术的技术成果转化平台系统如图1所示。

(1)数据存证。

设计联盟链对技术成果数据进行共同维护，在整个数据输入输出过程中定义不同的用户角色以及权限，不同的用户登录系统并且获取用户的公私钥后，即身份认证成功；面对技术成果数据来源和格式的杂乱性，对数据进行标准化验证，调用基于以太坊的智能合约，实现没有第三方情况下的可信交易。数据经验证“合法”后，就可以上传到联盟机构，进入共识机制。本研究采用拜占庭容错共识算法结合信用积分制度，设计了适用于技术成果交易平台的PBFT共识算法，既限制了参与节点的数量上限，又保证了主节点和从节点的公信力，在减少恶节点出现的可能性的同时保证了系统具有足够高的容错性。针对技术成果信息的类型多样性，利用基于内容感知的哈希加密技术对文字、图像信息、视频信息等技术成果文件格式加密生成hash值[7,13]；利用Merkle树，将多个技术成果数据计算hash值后进行拼接，生成位移的Merkle根，Merkle树是一种二叉树，如图2所示。Merkle树的叶子节点存储技术成果数据的数字摘要，中间层非叶子节点由两叶子节点拼接后计算哈希值得到，任何底层数据的变动都会改变上层数字摘要的值，最终的Merkle root代表对底层所有数据的“摘要”。

为了进一步提升查询效率，提高系统性能，将布隆过滤器融入到Merkle tree的根节点中，用于记录其中保存的技术成果数据。在固定的时间内，发布中心将所有元数据打包，然后通过共识机制上传到区块链中；上传至区块链后，数据存储到IPFS中。

(2)数据共享。

为了加强数据的安全性，共享模型将联盟链与IPFS相结合，IPFS中存储加密后的集料成果数据，联盟链保存技术成果数据的安全索引记录[6]。共享协议由系统初始化、私钥生成、数据存储、关键字索引生成与搜索、数据共享与明文恢复6个阶段组成[5,14]。第一阶段，各权威中心协商生成密钥；第二阶段是私钥生成，权威中心根据技术交易者发给系统的原始身份生成用户的新身份，并发放给用户，用户根据权威中心返回的秘值重建私钥；第三阶段是数据存储，系统对用户的技术成果数据提取关键词并加密，经验证后存储在IPFS中；第四阶段是关键词索引生成与搜索，系统对从技术成果数据中提取的关键词生成索引密文，将密文数据包存储在IPFS并且将索引包发送到联盟链；第五阶段是数据共享，当技术需求方想要技术供给方数据时，需要向供给方及权威机构发送共享请求，系统收到数据用户的关键词搜索请求后进行验证，身份验证通过后技术供给方向技术需求方发送授权数据包，代理节点读取技术成果数据密文并进行再次加密，权威中心将再次加密后的技术成果数据发送给技术需求方；第六阶段是明文恢复，当技术需求方收到再次加密后的技术成果数据后，就可以使用自己的私钥对加密密文进行明文恢复。

(3)数据交易。

本研究基于联盟链构建一个高效、安全的技术成果交易平台，采用源数据链、确权链和交易链促进技术成果数据进行合法合规的交易[9,15]。技术成果交易双方可以分别通过交易平台签订智能合约，进行内容确权，保证交易成功内容真实有效；并且可以保证技术成果数据安全使用，防止技术成果使用者篡改、复制和泄露隐私。

技术交易过程主要包括产生确权链和产生交易链两个步骤[8]。产生确权链是技术交易一方的确权节点发起确权请求，并按照其和联盟链的平台的确权节点签订的智能合约的规则，向其请求背书、共识之后存入到确权链中。该步骤主要解决技术成果数据所有权的归属问题，从而解决数据交易产生利益的归属问题。产生交易链，技术需求方向技术供给方的交易节点发起交易请求，并按照之前签订的智能合约的规则，向其请求背书、共识之后存入到交易链中。由于区块链的可追溯、不可篡改的特性，保证了每笔技术成果交易真实有效、可追踪、可回溯。

数据保护区采用的沙箱和堡垒机技术不仅保证数据、数据操作痕迹不可篡改和撤销，并且保证了数据交易的私密性。在计算机安全领域，沙箱(Sandbox)是一种安全机制，为运行中的程序提供隔离环境，可严格控制其中的程序能够访问的资源，如文件描述符、内存、磁盘空间等。使用者的程序运行在沙箱中，避免了对数据的直接接触，真正做到了数据使用者和数据隔离开，避免数据被复制窃取、篡改和隐私泄露等风险。采用堡垒机技术，对所有进入数据保护区用户权限都严格控制，堡垒机是在特定的网络环境下为了保障网络和数据不受任何用户的入侵和破坏，而监控和记录对网络内的服务器、网络设备和数据库等设备的操作行为，以便集中报警、及时处理及追责等。

技术成果数据溯源系统(见图3)主要满足溯源信息的可信收集、可信存储和可信验证，即需要实现数据的存储功能和验证功能。前文中描述的技术已经解决数据存储的安全性，在其基础上数据追溯的参与各方可以向区块链网络查询数据进行验证。数据的存储和验证需要用RSA加密算法进行参与方身份的真实性验证。

(4)信用评价。

信用是技术交易顺利进行的基本保证，技术交易的长周期性让信用在技术交易中显得尤为重要。该技术成果交易平台采用信用积分机制激励更多的用户进行数据共享、合规交易、审计与追溯。对于成功完成交易并且交易双方都很满意，双方则会获得积分或代币奖励[11]；当一方涉及违规或被对方投诉，经平台核实后则会实施一定惩罚措施，并且对该名用户的信用度进行减分。

3 案例分析

本研究构建的基于区块链技术的技术交易平台已基本搭建完成，并进入了测试期。现平台拥有技术经纪人7人，注册用户146人，其中高校53人、研究院所21人，企业59人，管理人员13人。数据库中存储技术成果315条，技术需求192条。陕西省的特点是高校众多但中小型企业数量较少，高校老师普遍的痛点是拥有的专利转化途径不畅通。在平台测试期间，某高校的老师的《基于光电转化器的太阳敏感期机器测量方法》专利提出转化需求，技术经纪人与发明人沟通后，该项专利在其他平台中已展示了一年并未转化成功，发明人很担忧随着时间的推进技术已经被替代。技术经纪人在平台发现该项专利在平台中展示内容仅限于专利的名称及摘要，作为需求者并不会发现该项技术的优势之处，与发明人沟通本平台采用的区块链技术，技术的相关数据存储在IPFS中，并且会将索引包发送至联盟链中，若有用户需要查看，则需要进行身份验证并需要发明人根据其信用评价等信息决定是否进行授权许可，数据存储绝对安全。专利发明人同意技术经纪人的建议，在技术展示中增加了该技术的优势、应用场景及二次开发的方向。一个月内，有一家研发传感器的小型科技型企业对该项专利表示了需求，但是由于资金的限制并不能进行产权购买。在专利经纪人的双向沟通中，双方以专利许可的方式确定合作关系，专利使用费及技术指导费共计5万元。

4 结束语

本研究建立的技术成果交易平台，采用技术资源库+技术经纪人的模式促进技术供给与需求精准对接，根据技术成果的类型与成熟度采用多元的发展战略，并在平台建设中引入区块链技术，建立互信共享机制规范技术交易双方的行为，利用匿名性、去中心化等特征保障了数据存储与使用的安全性，提升技术成果交易的效率和质量，将创新的力量和效益最大限度地释放出来。