智慧图书馆建设中区块链应用研究

马文杰

（连云港师范高等专科学校图书馆，江苏连云港 222006）

“智慧图书馆”一词最早由芬兰奥卢大学图书馆艾托拉等人在2003 年提出，指的是一种不受空间限制、可感知，旨在帮助用户快速便捷地找到所需要的文献信息资源的移动图书馆服务[1]。受限于当时信息技术应用水平，直到2009 年IBM 提出了“智慧地球”概念后，以新一代信息技术为推动力的“智慧”概念才逐渐为各个领域所接受。随着大数据、人工智能、区块链等技术不断升级发展，图书馆建设从注重文献存储与服务信息功能的数字型，逐渐转为利用新一代的信息技术彻底改变图书馆管理、服务和资源的智慧型，随之智慧图书馆研究逐渐成为热点。智慧图书馆关注具有创新性的智慧服务、共建共享的馆藏资源，以及更广泛的社会教育服务。区块链技术具有去中心化、不可篡改、智能合约等特性，非常契合新时代智慧图书馆建设的需要，能在这一领域中发挥重要作用。

一、区块链技术的基本特性

区块链（Blockchain）是一种防篡改的、共享的分布式数据库技术，用于记录公有或私有对等网络中的交易信息。区块链技术最初是比特币的底层技术，以支付为单一目的。在实现可编程属性后，区块链技术极大扩展了应用范围，支持了更多的复杂经济类型。从现有技术发展情况看，区块链技术有以下主要特征。

（一）去中心化

区块链本质上是一个去中心化的分布式账本数据库，去中心化是该项技术的核心价值。区块链技术依靠遍布全球的全节点运行，每个全节点上都录有全部数据，全节点之间的地位是对等的，任意数量的全节点都可以保证系统正常运行，不存在一个或几个地位突出的中心节点。这种组织形式与加密算法、共识机制相结合，使得区块链用户无需第三方机构的支持就能完成点对点的可信交易，便于用户掌控资产，也有利于保护个人隐私和实现网络安全。但是，去中心化并不是无中心化，因为去中心化中的“去”字是表示弱化中心的过程，而不是绝对没有中心。

（二）不可篡改

不可篡改指的是区块链的数据无法被修改，这是由区块链技术独特的“账本”存储方式决定的。存有交易的区块按照时间顺序持续加到链的尾部，如果想修改一个区块中的数据，就要重新生成该区块之后的所有区块。区块链技术中采用共识机制确保各个节点数据保持一致，共识机制的存在使得修改大量区块的成本极高。以采用工作量证明（POW）机制的区块链为例，只有拥有51%的算力才可能通过重新生成所有区块来篡改数据，这几乎是不可能的。这种实用设计增强了区块链上数据的可靠性。

（三）唯一性

区块链具备表示价值所需要的唯一性。区块链技术的核心应用是价值的表示和转移。在传统的数字世界中，数据是可以被复制的，电子数据不能实现价值的唯一性，因此无法实现真正意义上的虚拟实物。区块链技术具备不可篡改的特性，信息一旦被写入区块链就无法篡改，因而具备唯一性。区块链的数据在所有全节点中都有相同版本，因而具备空间上的唯一性，而历史数据的无法篡改保证了时间上的唯一性。由此可见，区块链技术可以解决数字形式表示实物价值的问题，能彻底改变互联网的未来。

（四）智能合约

智能合约是以代码方式来表示要约和承诺，并能够涵盖双方依据要约和承诺达成履行约定的自动行为，这是以“以太坊区块链”为代表的区块链2.0 的关键特性。智能合约包括“智能”和“合约”两个层面：“合约”指的是由计算机语言记录的执行条款或程序；“智能”指的是智能合约能根据预设条件自动激活并运行。智能合约利用程序算法替代人工仲裁和执行，使得基于区块链的应用不只可以进行简单的价值转移，而且可以设定复杂的程序规则。而这些复杂的程序规则完全由智能合约自动执行，从而大大扩展了区块链的应用范围。

二、智慧图书馆建设中区块链技术应用研究现状

国内外关于区块链技术应用于图书馆领域的研究，始于2017 年前后。笔者在中国知网（CNKI）以“区块链”+“图书馆”为主题词进行检索，时间截至2021年3 月1 日，共搜得文献184 篇。其中，学术期刊180篇，学位论文2 篇，会议文章1 篇，特色期刊1 篇。总体上看，相关研究成果的数量呈逐年增长态势：2017年，只有1 篇文章发表；2020 年，相关研究成果有91篇。随着区块链技术应用领域不断增多，越来越多的学者对运用区块链技术进行智慧图书馆建设展开深入研究，相关研究经历了从宏观认识到具体应用的过程。黄敏聪[2]概括了区块链技术所具有的去中心化、数据可靠和自动化三大特征，主张智慧图书馆建设应充分利用区块链技术，以实现图书馆资源和图书馆服务的区块链化。陈小平[3]对区块链技术在图书馆智慧服务中的可用性、可行性进行了研究，指出区块链技术是图书馆智慧服务模式转变的助力，图书馆智慧服务建设要发挥区块链的积极作用。罗孟儒[4]等人提出了基于区块链的馆藏资源建设架构，为区块链应用于图书馆提供了建设思路。秦珂[5]探讨了区块链去中心化、智能合约等特性，提出了基于区块链技术的图书馆数字版权管理模式。程罗德[6]研究了区块链环境下数字图书馆的信息安全问题，提出利用区块链技术保障用户隐私数据和数字资源存储安全。上述研究成果论及的区块链技术应用场景，主要是高校图书馆、智慧图书馆和数字图书馆等，研究主题主要包括馆藏资源建设、智慧服务、移动图书馆、数字版权管理等方面。

三、区块链技术在智慧图书馆建设中的应用

智慧图书馆建设的目标是使单体图书馆成为全球智慧图书馆的组成部分，为读者提供泛在化的服务。智慧图书馆情境中的读者可以不受时间和空间的限制，便捷地获取数据链上所有单体图书馆的资源和服务。智慧图书馆建设需要解决数字资源的共建共享、安全存储、用户服务和交互智能等方面的问题。区块链等新兴信息技术为智慧图书馆提供了技术支持，可以在诸多方面助力智慧图书馆建设。

（一）数字资源共享

数字资源共享是智慧图书馆的根基，是实现图书馆服务泛在化的必要环节。传统图书馆中各类资源独立采购、独立建设，容易导致资源重复建设、馆藏资源不足、建设资金匮乏等问题。传统图书馆采用CALIS（中国高等教育文献保障系统）等平台实现文献信息的共享，这些平台采用集中服务器统一进行信息处理，资源共享流程繁、费用高、效率底，很容易出现单点故障和安全问题。区块链技术的核心特征是对去中心化架构的实现，可以使架构上的每个节点都具有相同的区块链信息，通过系统内的节点集体对区块链进行更新和维护，整个系统可以在没有中央服务器或第三方平台的情况下安全稳定地运行。在区块链技术搭建的智慧图书馆中，图书馆不再是单一的个体，而是整个区块链中的一个信息节点，与其他图书馆节点共同负责区块链资源建设。每个图书馆节点都向区块链成员分享资源和信息，也可以获取到其他节点的数据。换句话说，馆藏资源和信息共享是区块链支持下的图书馆的天然特性。传统图书馆的资源共享与基于区块链图书馆的资源共享之间的差异见图1。

图1 传统资源共享与区块链资源共享模式

信息的组织者和提供者，承担了馆藏图文资源的采购与管理等职能。他们往往根据个人经验、市场热点和书商市场宣传采购图文资源。这种运作模式受限于工作人员的眼界和能力，通常具有滞后性和偏离性，难以紧随科研动态和读者需求变化提供相关服务。图书馆有时面向读者提供阅读推广服务，以提高图书资料的利用率和培养用户的阅读习惯，但是这种服务一般由图书馆单向发起，读者和图书馆之间缺乏足够的沟通，读者之间也缺乏沟通的渠道和手段，阅读活动的成效难以保障。相比之下，依托区块链技术建设的智慧图书馆可以实现泛在化的服务，满足读者的个性化需求，并提供专业、精准、及时的知识服务。

1.用户行为智能分析

充分掌握用户的阅读需求，紧跟最新科研动态开展资源采购和建设，是智慧图书馆首要解决的问题。区块链技术具有全程留痕、不可篡改等特性，可以将用户所有行为安全可靠地记录在区块链中。智慧图书馆可以利用区块链如实记录用户使用图书馆资源时的相关数据，包括搜索、浏览、下载、评论等行为，再通过大数据分析技术对数据进行挖掘、分析，不断追踪读者行为偏好和个性化信息需求，为图书馆开展馆藏资源建设提供参考。区块链技术安全地对用户数据进行记录和存储，防止数据被窃取和篡改，不仅能为业务系统提供真实可靠的数据信息，而且能保障用户的隐私数据不被泄露。

2.馆藏资源共建系统

馆藏资源采购与建设的传统做法，是由单体图书馆独立负责，不利于馆藏资源共建共享，也制约了图书馆的发展和智慧服务的升级，利用区块链技术搭建图书馆可以避免这些弊端。区块链上所有图书馆节点可以错位开展馆藏资源建设，各单体图书馆的资源管理系统也可以通过区块链对接，实现数字信息资源的互联互通，便于对区块链的图书信息资源进行统一管理。智慧图书馆区块链成员既包括图书馆，也包括具备文献资源建设能力的个人或其他机构。所有这些成员都可以加入图书馆区块链，成为数字资源的提供者[7]。总之，区块链技术应用于图书馆资源共建系统，不仅可以有效化解单体图书馆发展受资源、资金所限的困境，还可以将更多数字资源的提供者纳入区块链系统，为丰富图书馆馆藏资源的种类提供广阔空间。

3.智能用户参与与激励

传统的图书馆采用虚拟积分或等级提升的方式激励用户参与，这种方式通常由于积分缺乏流通性和变现手段而显得吸引力不足，最终相关激励措施流于形式。区块链技术具有激励特性，能提供经济激励的发行机制和分配机制。基于区块链的激励机制将基于区块链的密码货币作为激励方式，具有去中心化、交易安全、健壮性等特性[8]。图书馆区块链可以通过发行类似于比特币的虚拟加密数字货币，替代或者结合传统的积分体系，对用户行为进行评估和量化，并设置合理的奖励措施，以提高用户参与度。

4.用户身份认证

区块链技术的用户身份认证系统利用地址账户、非对称加密技术和散列等加密工具，可以将用户真实身份信息与认证凭据隔离，避免验证过程中产生数据泄露。区块链还具有联通性，有助于打通不同的验证机构与信息使用方，使身份认证的过程更加便捷高效。区块链身份认证技术采用共识机制，通过共识算法判断交易的合法性，能实现用户的注册和更新；身份信息的查询和认证使用可编程的智能合约实现，在确保信息安全的前提下，可以提供高效的认证性能。因此，图书馆区块链的用户身份认证针对传统认证模式中由单一服务商存储用户隐私数据的情况，既可以防范数据泄密风险，又能打通用户数据通道，做到用户一次认证即可享用区块链中所有资源和服务。

5.数字版权管理

当今社会，知识信息激增，各类原创数字信息日趋丰富，数字版权管理受到新的挑战。作者因版权受到侵害采取维权行动时，往往面临确权耗时长、交易变现难度大和溯源困难等问题。有效地进行版权保护是法律需要考虑的问题，也是图书馆需要考虑的问题。区块链拥有的高度去中介化、可溯源、开放式、无法篡改、完全透明等核心特性，具备赋能数字版权保护并与之实现天然耦合的优势[9]。区块链技术可以解决传统数字版权管理和保护等方面存在的不足，为智慧图书馆提供新的数字版权保障和管理机制，并为数字版权的确权、交易和溯源提供技术支持。

区块链技术是一项颠覆性技术，可以为“信息互联网”转为“价值互联网”提供技术支撑，从而实现真正意义上的“万物互联”。区块链技术特性与智慧图书馆建设需求有着高度的契合性，非常适合用来搭建智慧图书馆。目前，区块链技术尚处于发展阶段，在体系结构、共识算法、验证签名机制、跨链通讯协议、专属硬件等方面都有待于进一步发展。此外，区块链技术门槛较高，对专业人才的要求也非常高。智慧图书馆建设要想发挥区块链技术优势，必须获得足够的政策、资金和人才支持。运用区块链技术开展智慧图书馆建设是图书馆改革和发展的最富前景的一条路。随着信息技术的进步和经济社会的发展，区块链技术必将在未来的智慧图书馆建设中发挥越来越重要的作用。