基于区块链技术的医学类高校图书馆共建共享路径研究

陈 萍

（南京医科大学图书馆，江苏 南京 211166）

0 引言

高校图书馆作为全校的文献信息聚集地，为学校人才培养和科学研究提供信息资源保障，有望成为高等教育人才培养体系的重要组成部分。随着信息技术和互联网的迅猛发展，读者的阅读行为发生了实质性转变，高校图书馆资源建设重心也逐渐由纸质资源向数字资源发展。近年来，数据库垄断、大幅度涨价以及图书馆经费短缺等严重制约着高校图书馆的资源建设发展，很难满足读者日益增长的信息需求，尤其是医学类高校图书馆面向的读者群体更为复杂，有在校的学生和教职工、有校外的甚至位于其他城市实习点的师生，还有临床的医护员工等，他们在学习、教学、科研和工作中都急需信息资源的有效保障。因此，基于资源共享、共融共建的图书馆资源共建共享模式成为医学类高校图书馆提供优质资源、满足读者复杂多样的个性化需求的有效途径。当前高校图书馆智慧服务模式下，积极运用新技术构建医学类高校图书馆之间新型的、高效的资源共建共享模式，调动高校图书馆及附属医院图书馆参与信息资源共建共享的积极性，成为医学类高校图书馆优化资源配置、节省经费开支、提升使用效率，打破馆际间“信息壁垒”的突破口。

区块链自2008 年进入大众视野，率先被金融领域发现运用，其分布式账本、时间戳、共识机制和非对称加密等特有的技术随后在供应链管理、社会服务、教育就业等诸多领域进行了深入的研究和实践。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》在第五篇将区块链与云计算、大数据、物联网、工业互联网、人工智能、虚拟现实和增强现实等一起纳为七大数字经济重点产业，明确了区块链的四大创新方向：技术创新、平台创新、应用创新、监管创新等。这说明在未来的技术革新和产业变革中，区块链技术的整合将扮演着非常重要的角色。医学类高校图书馆应敏锐把握此契机，深入开展区块链技术并应用于图书馆的研究。本文将区块链技术引入医学类高校图书馆资源建设，提出基于区块链技术的资源共建共享路径策略。

1 高校图书馆资源共建共享研究现状

随着高校图书馆服务逐渐由智能服务向智慧服务转变，传统的基础服务保障模式面临严峻的挑战，顺应时代趋势的资源共建共享理念应运而生，越来越多的学者对资源共建共享开展了一系列的研究和探索。理论研究层面：童顺荣从区域文献资源共建共享视角开展了国内艺术类院校图书馆参与共建共享建设的实践探索；刘娜等以辽宁省高校图书馆数字资源建设为例，提出从建设内容、数字资源建设、服务平台建设、功能拓展等方面搭建图书馆数字资源共建共享体系；张晓霞等就“双一流”建设背景下，从动力机制、保障机制、监督和激励机制三个维度分析了高校图书馆共建共享运行机制。技术应用研究层面：程罗德提出通过区块链技术解决高校图书馆资源共建共享进程推进缓慢、大数据安全风险和资源生态不完善等突出问题；罗孟儒等根据高校不同参与主体提出由高校学生和老师公共链、高校内各部门的私有链以及高校联盟的联盟链这三个方面，针对高校教学资源共建共享平台进行了整体的架构；刘晶晶从基于区块链技术的系统平台、数据管理和存储模式、参与节点控制、系统技术架构等核心要素出发构建出包括资源建设模块、资源交易模块、资源利用模块和其他辅助模块等4 个模块的数字图书馆共建共享系统；廖文杰等从科学数据安全监管的视角分析了区块链技术对科学数据联盟建设、科学数据可持续开放、访问和共享等均能有效提供技术保障，促进科技数据发挥更大的价值，提升科学研究的效率；王柯文等运用区块链技术从数字资源公有链、高校图书馆私有链和高校图书馆联盟链三个层面构建出高校图书馆数字资源整体架构，并对该模型进行了优势分析。

纵观众多学者的研究成果发现目前大多侧重于对文献资源共建共享的研究，而对知识资源的共建共享鲜少提及。

2 医学类高校图书馆资源共建共享中存在的问题分析

2.1 政策制度保障的缺乏

当前医学类高校图书馆缺乏具体明确的医学资源馆藏发展规划。医学类高校图书馆的馆藏发展策略应围绕各高校的办学规模、重点学科建设、学校层级、附属医院建设、博硕点建设等学科体系结构，从文献采购标准、医学特色资源建设、资源共建共享、经费的来源与分配、馆藏资源发展目标等方面制定出详细的规划，需具有科学性、严谨性和权威性。这些标准的制定和不断修订一方面为高校图书馆高质量建设馆藏资源提供了客观依据，减少图书馆非医学专业背景采访人员认知的局限性，增强医学类高校文献资源建设的全面性和客观性，保障医学特色资源的长期建设，并逐渐形成馆藏特色优势；另一方面通过对资源共建共享的明文规定，从共享范围、共建方式、合作成效等方面保障资源共建共享的具体实施。

2.2 管理体系的不完善

科学的、完善的管理体系是医学类高校图书馆有效开展资源共建共享的重要因素，对共建共享的总体规划和整体协调起着关键性作用。管理体系的不完善直接限制着共建共享的建设和发展。高校图书馆围绕着本校的教学科研和学科体系开展服务，不同的高校有不同的专业学科特色和发展特点，各高校图书馆均以本校的学科特色、办学方向以及本馆的馆藏优势来进行文献资源建设，因此在医学类高校图书馆资源共建共享建设和管理中往往缺乏统一的规划和协调机制，且大多处于独立管理、各自为政的状态，由此导致许多医学高校图书馆资源重复建设，突出表现为中外文专业数据库的重复订购。如南京地区的三所医学类专科高校（中国药科大学、南京医科大学和南京中医药大学）均订购了SinoMed（中国生物医学文献服务系统）、中华医学期刊全文、JoVE 可视化实验期刊数据库、Nature、Web of Science 等专业数据库，且仅限于本校读者访问，存在资源浪费现象。而部分附属医院由于文献资源经费投入的限制往往很难满足医护人员的科研和临床需要，处于“资源饥渴”状态。因此各医学高校图书馆以及附属医院图书馆应建立起一套完备的管理体系，制订出具体的资源共建共享建设方案，充分发挥不同合作主体作用，促进馆际合作，有效推动文献资源优化、整合和互补顺利开展，提高工作效率，促进馆际间资源共建共享取得显著成效。

2.3 资源建设标准的不统一

除对纸质资源采取常规采购外，各医学类高校图书馆数字资源建设主要采取以下三种途径进行：一是向资源提供商购买专业数据库，如中国知网、读秀、万方、OVID、ScienceDirect 等；二是将本馆的纸质馆藏数字化或者根据本校的特色资源自建数据库，如南京中医药大学图书馆的“古籍全文数据库”和“中药炮制专题库”、中国药科大学图书馆的“世界首次上市新药数据库”和“中外药品质量标准数据”等；三是整合网络上的免费资源及试用数据库。资源建设模式的多样性与缺乏统一建设标准之间的矛盾严重限制着共建共享建设的进程。对于图书、音像、随书资源等，各医学类高校图书馆及附属医院图书馆在建设过程中并没有采用统一的分类和著录标准，增加了共建共享的难度；购买的异构数据库由于各平台的接口差异，以及受到知识产权的制约，导致共建共享力度不够；各医学高校图书馆在进行自建数据库时，所采用的元数据架构平台各不相同，如南京中医药大学图书馆的“中药炮制专题库”是由本馆联合学校药学院自主开发的架构平台，与其他高校的自建数据库平台存在着差异。另外，如文献、图片、音视频等不同类型数据资源的元数据模板和不同数据库的元数据质量也都存在着差异，使得难以实现高效的共建共享。因此共建共享各参与主体应尽快设立完善的、统一的资源建设标准和要求，搭建统一的检索平台，加强馆际间的共建共享，促进读者对资源的利用，提高医学类高校图书馆的服务效能。

3 区块链技术在医学类高校图书馆资源共建共享中的路径设计

具有颠覆性的区块链的技术理念，在某种程度上正契合新环境下高校图书馆开放、共享、智慧的发展理念，其特有的共识机制、分布式账本、智能合约、加密算法等核心技术的应用，能进一步打破各高校图书馆之间的壁垒效应，突破高校图书馆资源共建共享建设瓶颈。

本文结合区块链技术，设计出医学类高校图书馆资源共建共享的有效路径，主要包括区块链存储管理、区块链共享管理和用户管理三个组成部分。区块链存储管理实现了在逻辑上向区块链中存储各种共建共享资源数据，并将其实际存储在各个节点的存储设备上。区块链共享管理是将分布式账本、智能合约、去中心化等技术应用于区块链中，实现各节点之间的资源高度共享。用户管理实现资源建设参与者及资源使用群体的身份认证及权限管理。

3.1 区块链资源共建存储管理

区块链资源共建存储管理主要包括区块、交易单和共建资源数据存储方面的管理，是医学类高校图书馆资源共建共享区块链基本的组成部分。

如图1 所示，资源区块链主要由区块（Block）和交易单（Transaction）两个部分构成。每一个区块链实质上都是一个分布式账本，分布式网络中所有参与共识的节点会将一定数量的交易单打包成区块，区块链则是由若干个这些记录着前一个区块ID 的区块组成，运行于分布式网络中。交易单实质上是用来存储区块链数据的载体。每个区块由区块头和区块体构成，区块头包括前一个区块ID、区块生成时间戳、Merkle 树根哈希值、公钥、随机数等。其中时间戳是区块生成的时间，确保区块真实可靠；前一个区块ID 是各个区块间的连接索引，按时间戳顺序将各区块进行连接；Merkle 树根哈希值由交易单生成。区块体包含所有的交易单、数字签名等，这些数字签名确保区块内容不被伪造和修改，并形成证据。

图1 资源区块链结构

交易单中存储的内容包括各医学类高校图书馆信息、附属医院图书馆信息、资源提供商信息、读者信息、资源数据信息、资源使用信息、读者行为信息、各节点的信息等。具体分为三类。一是实体信息类。记录共建共享参与者、读者、资源等实体的详细情况，如各医学图书馆办馆规模、资源建设情况、经费支持、历年经费使用情况、读者身份等信息，以及各参与馆共建资源所拥有的密钥中的公钥信息。对于涉及的一些实体中的隐私信息，如经费预算、版权信息等方面，采用不对称加密技术，利用实体公钥进行加密，然后再存储到区块链，如需读取此类信息时必须取得授权，通过私钥解密后方可获取。二是行为信息类。记录荐购、采购、读者访问等相关行为和业务数据信息。如在采购中各医学类高校图书馆与资源提供商产生的订购合同、支付费用、资源使用情况分析等均会获得哈希值，存储进交易单中，如果这些信息被私下篡改，则哈希值就会发生改变，这与存储在区块链中的哈希值有出入，因此可以有效防止信息的防篡。三是权限类。交易单的内容有详细的权限信息，如参建医学馆的授权、读者访问资源的授权、建构数据库的授权、第三方机构分析资源使用的授权等。通过这三大类型的交易单信息，排除了资源网络传输的不稳定性，保障了共建共享过程中的私密性和安全可靠。

共建资源存储管理如图2 所示。共建资源数据包括各参与医学高校图书馆、附属医院图书馆在共建共享过程中产生的各类记录，包括结构化数据和非结构化数据。结构化数据为一般性的文字数据和数值，容量较小，形成交易单后存储于数据库中，通过数据库分片将这些数据分布式存储在各个节点的数据库服务中，并进行有效备份。非结构化数据为音视频数据，容量大，不适合直接在共识过程中进行传输，所以需要在各馆做好备份的前提下，取得这些数据存储节点的哈希值，作为结构化数据进行存储，同时做好原始数据的存储。

图2 区块链资源存储管理

3.2 区块链资源共享管理

如图3 所示，区块链资源共享管理在区块链节点上部署了智能合约，通过交易的形式建立并调用智能合约，合约程序将在分布式网络中的所有资源区块链节点上运行，没有中心节点，任意一个资源节点故障都不会对整个程序的运行造成影响，真正实现了“去中心化”。资源共建共享各参与主体经过用户管理授权后，运用分布式账本技术将各自资源数据分布式存放于不同的资源区块链节点上，通过智能合约实现各医学类高校图书馆、附属医院图书馆之间的资源共享。而读者同样需经过用户管理进行身份验证后，将请求发送到资源区块链，形成交易单并且生成哈希值，利用哈希值从数据库中提取出原始真实有效数据，发送给读者，保障资源安全共享，提高共享效率。

图3 区块链资源共享管理

3.3 用户管理

用户管理主要包括资源共建共享参与主体和权限管理两部分，是医学类高校图书馆资源共建共享区块链的重要组成部分。系统在对整个资源共建共享系统进行密钥与认证架构时，为保障数据传输过程中的机密性和完整性，使用了非对称加密和数字签名等加密技术，从而保证数据不被非授权者访问、不被篡改，同时为前端的各节点提供了公钥的生成、备份和认证等功能。

资源共建共享参与主体包括读者、各参建医学类高校图书馆和附属医院图书馆、资源提供商三种类型，针对这三种用户类型，采用了基于角色访问控制模式（Role-Based Access Control，RBAC）来进行权限管理。RBAC 无需对每个具体的用户分配权限，而是创建用户集合和权限集合，并在两者之间建立角色集合，通过角色来分配权限，用户通过角色获取许可，从而简化用户的权限管理，也就是说，通过定义不同的用户、角色和权限，动态或静态地规范用户的行为。如图4 所示，资源共建共享各参与主体均通过权限管理获得相应授权后，读者分别向共建医学类图书馆和资源提供商提出信息需求和资源荐购。共建医学类图书馆一方面通过读者行为数据来优化馆藏资源结构，向资源提供商提出定制需求并赋予采购授权；另一方面根据读者画像向各高校及附院读者提供智慧服务。资源提供商根据授权读取用户部分行为数据，详细分析各高校及附属医院图书馆的资源建设情况及个性化需求，并了解与其竞争对手之间的差距，优化资源质量，提供信息需求牵引下的资源供给服务模式。

图4 用户管理

4 结语

“十四五”规划纲要提出，要推动区块链的智能合约、共识算法、加密算法、分布式系统等技术创新，医学类高校图书馆联合附属医院图书馆在开展资源共建共享建设的过程中要找准技术革新的着力点，运用新技术驱动资源建设能力提升，整合和优化馆藏资源，降低资源建设中人力、物力和财力的过度消耗，摒弃传统应用安全性差、共建共享力度低、资源利用率不高等弊端，拓展馆际之间多元化的合作模式，建成开放参与、安全稳定、共创共赢的共建共享新格局，为高校师生和医护人员的教学、科研和临床提供优质的信息服务。