溫亮明 李洋 余波

摘?要：[目的/意義]探討區(qū)塊鏈技術(shù)在《科學數(shù)據(jù)管理辦法》落實過程中的實踐應(yīng)用，對于拓展區(qū)塊鏈的應(yīng)用場景和推動《科學數(shù)據(jù)管理辦法》有效落實具有重要意義。[方法/過程]首先分析了《科學數(shù)據(jù)管理辦法》的落實困境，然后結(jié)合區(qū)塊鏈的核心技術(shù)分析了區(qū)塊鏈與《科學數(shù)據(jù)管理辦法》的耦合性，最后提出了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的《科學數(shù)據(jù)管理辦法》落實路徑。[結(jié)果/結(jié)論]研究發(fā)現(xiàn)，《科學數(shù)據(jù)管理辦法》的落實困境主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)管理規(guī)劃制定、數(shù)據(jù)匯交與保存、數(shù)據(jù)共享與利用、數(shù)據(jù)保密與安全、數(shù)據(jù)管理績效考評等方面，可以基于區(qū)塊鏈技術(shù)打造科學數(shù)據(jù)管理生態(tài)體系、構(gòu)建科學數(shù)據(jù)管理聯(lián)盟鏈、管控科學數(shù)據(jù)全生命周期并引入相應(yīng)激勵機制。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈技術(shù);《科學數(shù)據(jù)管理辦法》;生態(tài)體系;聯(lián)盟鏈;全生命周期;激勵機制

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2021.08.014

〔中圖分類號〕G250.73?〔文獻標識碼〕A?〔文章編號〕1008-0821（2021）08-0136-11

The?Implementation?Path?of?the“Scientific?Data

Management?Rule”?Based?on?Blockchain

Wen?Liangming1，2?Li?Yang3*?Yu?Bo4

（1.Computer?Network?Information?Center，Chinese?Academy?of?Sciences，Beijing?100190，China;

2.School?of?Computer?Science?and?Technology，University?of?Chinese?Academy?of?Sciences，

Beijing?100049，China;

3.Library，Chengdu?Sport?University，Chengdu?610041，China;

4.School?of?Management?and?Economics，Southwest?University?of?Science?and?Technology，

Mianyang?621010，China）

Abstract：[Purpose/Significance]Exploring?the?application?of?blockchain?technology?in“Scientific?Data?Management?Rule”is?of?great?significance?to?expand?the?application?of?the?blockchain?and?promote?the?effective?implementation?of?the“Scientific?Data?Management?Rule”.[Method/Process]Firstly，this?article?summarized?the?real?dilemma?faced?by“Scientific?Data?Management?Rule”implementation.Then，combined?with?the?core?technology?of?the?blockchain，and?analyzed?the?coupling?between?the?blockchain?and?the“Scientific?Data?Management?Rule”.Finally，the?implementation?path?of?the“Scientific?Data?Management?Rule”based?on?blockchain?is?proposed.[Result/Conclusion]We?found?that，the?implementation?dilemmas?of?the“Scientific?Data?Management?Rule”included?the?formulation?of?data?management?planning，data?collection?and?storage，data?sharing?and?utilization，data?confidentiality?and?security，data?management?performance?evaluation，etc.It?is?possible?to?build?a?scientific?data?management?ecosystem?and?alliance?chain，control?the?full?life?cycle?of?scientific?data，and?introduce?corresponding?incentive?systems?based?on?blockchain.

Key?words：blockchain;Scientific?Data?Management?Rule;ecosystem;alliance?chain;full?life?circle;incentive?mechanism

科學數(shù)據(jù)是指通過人類社會活動積累的反映客觀事物本質(zhì)特征和變化規(guī)律的原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以及根據(jù)使用需求進行系統(tǒng)加工整理的各類數(shù)據(jù)集合[1]?？茖W數(shù)據(jù)管理是指科學數(shù)據(jù)利益相關(guān)者，通過政策規(guī)章和技術(shù)手段對科學數(shù)據(jù)的收集、存儲、加工、處理、共享、利用等流程進行協(xié)調(diào)，共同實現(xiàn)科學數(shù)據(jù)價值最大化的活動過程[2]。為了加強科學數(shù)據(jù)的規(guī)范管理，國務(wù)院辦公廳于2018年3月印發(fā)《科學數(shù)據(jù)管理辦法》（以下簡稱《辦法》），這是我國首次從國家層面針對科學數(shù)據(jù)管理工作制定政策制度[3]?！掇k法》從縱橫兩條主線構(gòu)織起我國科學數(shù)據(jù)管理網(wǎng)格[4]：縱向?qū)用鎻睦嫦嚓P(guān)者視角明確了國務(wù)院科學技術(shù)行政部門、國務(wù)院及省級人民政府相關(guān)部門、科研院所及高校、科學數(shù)據(jù)中心、科學數(shù)據(jù)生產(chǎn)者、科學數(shù)據(jù)使用者、科學數(shù)據(jù)服務(wù)商等責任主體的職責與分工;橫向?qū)用鎻目傮w原則、生產(chǎn)與采集、匯交與保存、共享與利用、保密與安全等方面明確了科學數(shù)據(jù)管理的工作內(nèi)容?！掇k法》出臺后，國務(wù)院科學技術(shù)行政部門[5]、省級人民政府[6]、科研院所[7]、高等院校[8]、科學數(shù)據(jù)中心[9]、社會團體[10]等利益相關(guān)者積極宣傳，認真貫徹落實。政策制度的生命力在于落地實踐[11]，但從《辦法》各條款內(nèi)容的性質(zhì)來看，多為表明立法者態(tài)度的宣示性條文，告訴公眾“應(yīng)該做什么”，而具有明確內(nèi)容、告訴公眾“具體如何做”的授權(quán)性條文較少?！掇k法》的有效落實不僅需要合理平衡各利益相關(guān)者的權(quán)責利益[12]，還需要技術(shù)方法支持不同科學數(shù)據(jù)生命周期階段的具體事務(wù)，這將是一項復雜的社會化活動，可能面臨諸多現(xiàn)實困境。因此，尋求一種能夠調(diào)動多種因素的手段積極推進《辦法》落實具有重要的戰(zhàn)略意義。

近年來，起源于比特幣的區(qū)塊鏈技術(shù)為相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域業(yè)務(wù)流程優(yōu)化[13]、學術(shù)交流互通[14]、數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理[15]、數(shù)據(jù)安全共享[16]等提供了良好的解決方案。從應(yīng)用角度來看，區(qū)塊鏈是一種利用分布式節(jié)點共識算法來生成和更新數(shù)據(jù)、利用加密的鏈式區(qū)塊結(jié)構(gòu)來驗證和存儲數(shù)據(jù)、利用智能合約編輯和操作數(shù)據(jù)的一種去中心化基礎(chǔ)架構(gòu)和分布式計算范式[17]，其具備了集體維護、去中心化、去信任、不可篡改、安全可靠等特點[18]，已經(jīng)在數(shù)字貨幣、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)鑒證、金融交易、資產(chǎn)管理、選舉投票等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[19]。技術(shù)的作用在于推動社會發(fā)展，區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展也給科學數(shù)據(jù)管理提供了新的路徑選擇，2019年10月24日，中共中央政治局就區(qū)塊鏈技術(shù)進行集體學習，習近平總書記指出“要發(fā)揮區(qū)塊鏈技術(shù)在促進數(shù)據(jù)共享、優(yōu)化業(yè)務(wù)流程、提升協(xié)同效率、構(gòu)建可信體系等方面的作用，探索利用區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)共享模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)跨部門、跨區(qū)域共同維護和利用[20]”。已有學者開始探索區(qū)塊鏈技術(shù)在科學數(shù)據(jù)獲取[21]、科學數(shù)據(jù)標識[22]、科學數(shù)據(jù)存儲[23-24]、科學數(shù)據(jù)共享[25-26]、科學數(shù)據(jù)監(jiān)護[27]、科學數(shù)據(jù)溯源[28]等方面的應(yīng)用。本文以現(xiàn)有區(qū)塊鏈與科學數(shù)據(jù)管理相關(guān)研究成果為基礎(chǔ)，擬分析《辦法》的落實困境，闡述區(qū)塊鏈與《辦法》落實的耦合性，據(jù)此提出基于區(qū)塊鏈理念的《辦法》落實方案，期望為《辦法》更好發(fā)揮國家級規(guī)章制度的效用提供參考借鑒。

1?《辦法》學術(shù)價值評析

以“科學數(shù)據(jù)管理辦法”為檢索詞，在中國知網(wǎng)上進行主題檢索（檢索日期：2020年11月6日），發(fā)現(xiàn)國內(nèi)學者以《辦法》為研究對象，展開了多層次討論。表1展示了部分核心研究成果。

從形式上來看，目前形成了以圖書館學領(lǐng)域期刊為主、以邢文明為核心作者的《辦法》研究態(tài)勢。從內(nèi)容上來看，目前《辦法》相關(guān)研究主要從宏觀和微觀兩個層次展開，宏觀層次主要闡釋《辦法》的重要意義，微觀層次主要解讀《辦法》的內(nèi)容細節(jié)。但總體而言，針對《辦法》研究尚存在如下問題：一是文獻總量偏少，僅有不足10篇，這與如火如荼的落實態(tài)勢形成鮮明對比;二是研究內(nèi)容單一，僅探討了《辦法》是什么和為什么重要這兩個問題。因此，有必要對《辦法》如何有效落地實施進行深入思考。

2?《辦法》落實困境分析

2.1?科學數(shù)據(jù)管理規(guī)劃制定面臨的困境

《辦法》第七條第一款指出國務(wù)院科學技術(shù)行政部門（以下統(tǒng)稱牽頭單位）的職責之一是“組織研究制定國家科學數(shù)據(jù)管理政策和標準規(guī)范”;第八條第一款指出國務(wù)院相關(guān)部門、省級人民政府相關(guān)部門（以下統(tǒng)稱主管部門）的職責之一是“負責建立健全本部門（本地區(qū)）科學數(shù)據(jù)管理政策和規(guī)章制度”;第九條第一款指出科研院所、高等院校和企業(yè)（以下統(tǒng)稱法人單位）的職責之一是“建立健全本單位科學數(shù)據(jù)相關(guān)管理制度”。國家層面科學數(shù)據(jù)管理政策規(guī)章的制定不僅需要綜合考慮權(quán)衡不同利益相關(guān)者的權(quán)責關(guān)系[38]，而且相關(guān)標準規(guī)范必須需要得到行業(yè)領(lǐng)域的廣泛共識[39]。地方或行業(yè)部門層面科學數(shù)據(jù)相關(guān)管理制度制定過程中需要考慮如何在傳承《辦法》精神的基礎(chǔ)上突出行業(yè)部門特色，但調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)各省市區(qū)出臺的本地區(qū)科學數(shù)據(jù)管理實施細則/方案雷同性較大。

2.2?科學數(shù)據(jù)匯交與保存面臨的困境

《辦法》第十一條要求“法人單位應(yīng)建立科學數(shù)據(jù)質(zhì)量控制體系，保證數(shù)據(jù)的準確性和可用性”;第十三條要求“各級科技計劃管理部門應(yīng)建立先匯交科學數(shù)據(jù)、再驗收科技計劃項目的機制”;第十四條要求“在國外學術(shù)期刊發(fā)表論文時需對外提供相應(yīng)科學數(shù)據(jù)的，論文作者應(yīng)在論文發(fā)表前將科學數(shù)據(jù)上交至所在單位統(tǒng)一管理”。在科學數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方面，體系構(gòu)建需要以前期已存儲的大量優(yōu)質(zhì)科學數(shù)據(jù)資源為基礎(chǔ)，抽象刻畫優(yōu)質(zhì)科學數(shù)據(jù)特征，結(jié)合行業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)質(zhì)量標準構(gòu)建相應(yīng)質(zhì)量控制體系，數(shù)據(jù)質(zhì)量標準需要隨科學數(shù)據(jù)存量增加而不斷更新。在科學數(shù)據(jù)匯交方面，數(shù)據(jù)生產(chǎn)者往往出于應(yīng)付制度要求而為，為了匯交而匯交，即使已匯交的數(shù)據(jù)往往無序雜亂、錯誤殘缺，甚至部分數(shù)據(jù)中被摻入大量無關(guān)數(shù)據(jù)，低效的數(shù)據(jù)匯交使得“先匯交、再驗收”“先匯交、再發(fā)表”制度成為空口號。

2.3?科學數(shù)據(jù)共享與利用面臨的困境

《辦法》第二十條要求“法人單位要對科學數(shù)據(jù)進行分級分類，明確科學數(shù)據(jù)的密級和保密期限、開放條件、開放對象和審核程序等”;第二十二條要求“主管部門和法人單位應(yīng)積極推動科學數(shù)據(jù)出版和傳播工作”;《辦法》第二十三條要求“科學數(shù)據(jù)使用者應(yīng)遵循知識產(chǎn)權(quán)相關(guān)規(guī)定，在論文發(fā)表、專利申請、專著出版等工作中注明所使用和參考引用的科學數(shù)據(jù)”。在數(shù)據(jù)分類方面，秘密等級、保密期限、開放條件、開放對象、審核程序等的確定需要綜合考慮多種因素，不同數(shù)據(jù)內(nèi)容、不同數(shù)據(jù)格式、不同使用群體的開放范圍差異巨大。在科學數(shù)據(jù)出版與傳播方面，首先需要解決數(shù)據(jù)版權(quán)問題，已加工整理完成的數(shù)據(jù)集或數(shù)據(jù)產(chǎn)品中原始數(shù)據(jù)生產(chǎn)者與后續(xù)數(shù)據(jù)加工者之間、個人與單位之間的數(shù)據(jù)權(quán)益分配等問題需要思考[40]。數(shù)據(jù)外流也是不能忽視的問題，國內(nèi)學者在國外期刊發(fā)表論文時，會按要求將數(shù)據(jù)提交到指定的存儲機構(gòu)，一些由我國基金資助產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在國內(nèi)未充分利用前就已喪失主權(quán)[41]。

2.4?科學數(shù)據(jù)保密與安全面臨的困境

《辦法》第二十七條要求“主管部門和法人單位應(yīng)加強科學數(shù)據(jù)全生命周期安全管理，制定科學數(shù)據(jù)安全保護措施;加強數(shù)據(jù)下載的認證、授權(quán)等防護管理，防止數(shù)據(jù)被惡意使用”;第二十八條要求“法人單位和科學數(shù)據(jù)中心應(yīng)完善數(shù)據(jù)管控、屬性管理、身份識別、行為追溯、黑名單等管理措施，健全防篡改、防泄漏、防攻擊、防病毒等安全防護體系”;第二十九條要求“科學數(shù)據(jù)中心應(yīng)建立應(yīng)急管理和容災(zāi)備份機制，按照要求建立應(yīng)急管理系統(tǒng)，對重要的科學數(shù)據(jù)進行異地備份”。在科學數(shù)據(jù)安全保護方面，科學數(shù)據(jù)全生命周期涉及流程眾多，數(shù)據(jù)認證、數(shù)據(jù)授權(quán)、身份識別等環(huán)節(jié)需要強大的網(wǎng)絡(luò)安全和加密技術(shù)作為支撐，行為追溯需要獲取網(wǎng)絡(luò)行為日志，在此過程中稍有不慎可能侵犯普通用戶的隱私安全[42]。在科學數(shù)據(jù)應(yīng)急管理方面，異地備份時需要選擇與現(xiàn)有科學數(shù)據(jù)中心軟硬件環(huán)境相當?shù)目臻g，這對備份過程及后續(xù)維護都提出巨大挑戰(zhàn)。

2.5?科學數(shù)據(jù)管理績效考評面臨的困境

《辦法》第八條第五款指出主管部門的職責之一為“建立完善有效的激勵機制，組織本部門（本地區(qū)）所屬法人單位科學數(shù)據(jù)工作的評價考核”，第十七條要求“法人單位應(yīng)加強科學數(shù)據(jù)人才隊伍建設(shè)，在崗位設(shè)置、績效收入、職稱評定等方面建立激勵機制”，第三十條要求“主管部門和法人單位應(yīng)建立完善科學數(shù)據(jù)管理和開放共享工作評價考核制度”。由于數(shù)據(jù)的內(nèi)在價值難以評價[43]，在科學數(shù)據(jù)管理成效考核評價方面，一方面需要綜合考慮如何構(gòu)建涵蓋多方的指標層次體系;另一方面需要思考如何科學合理分配不同指標之間的權(quán)重系數(shù)。在科學數(shù)據(jù)管理激勵機制構(gòu)建方面，盡管科學技術(shù)部印發(fā)的《關(guān)于破除科技評價中“唯論文”不良導向的若干措施（試行）》明確提出將科學數(shù)據(jù)納入考核范圍[44]，但尚未有典型范例可參考，因此如何合理把握好科學數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)科研成果之間的比例需要思考。

3?區(qū)塊鏈核心技術(shù)推介

3.1?塊鏈結(jié)構(gòu)

從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)角度而言，區(qū)塊鏈采用了以區(qū)塊為單位的鏈式結(jié)構(gòu)[45]。一個區(qū)塊由區(qū)塊頭和區(qū)塊體兩部分組成：區(qū)塊頭中封裝了當前區(qū)塊版本號、默克爾樹根、交易時間戳（記錄區(qū)塊的產(chǎn)生時間）、難度值（區(qū)塊要解決的難度閾值）、隨機數(shù)（當前證明算法的解決方案）、前導區(qū)塊簽名值等信息[46];區(qū)塊體中封裝了當前區(qū)塊的所有操作信息。當操作發(fā)生時，節(jié)點根據(jù)時間順序?qū)Σ僮鬟M行排序，通過哈希運算得到每個交易的哈希值，拼接不同的哈希值再次運算得到新的哈希值，不斷拼接計算后即可得到默克爾樹根哈希值，默克爾樹根哈希值代表了一段時間內(nèi)的所有操作信息，若操作發(fā)生改變，重新哈希運算得到的默克爾樹根哈希值必然與先前值存在差異[47]。由于一條完整的區(qū)塊鏈上存儲了所有節(jié)點的歷史信息且這些信息被不斷確認和鎖定，要想篡改某個區(qū)塊信息就必須計算該區(qū)塊后續(xù)所有區(qū)塊信息并使結(jié)果重新被全系統(tǒng)51%以上的其他區(qū)塊認可，完成篡改的理論可能性幾乎為零。因此，只要獲得最后一個區(qū)塊的版本號，即可溯源鏈上所有區(qū)塊信息。

3.2?加密算法

區(qū)塊鏈采用加密算法來維護系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性，一個加密系統(tǒng)的基本要素包括明文、密文、加密密鑰、解密密鑰、加密算法、解密算法等[48]。加密過程中，通過加密密鑰和加密算法對明文進行加密，得到密文;解密過程中，通過解密密鑰和解密算法對密文進行解密，得到明文。根據(jù)所使用密鑰是否相同，加密過程可以分為對稱加密和非對稱加密，對稱加密的密鑰相同，非對稱加密的密鑰不同。非對稱加密算法的安全由大數(shù)質(zhì)因子分解、離散對數(shù)、橢圓曲線等復雜的數(shù)學問題來保證，在非對稱加密的基礎(chǔ)上還衍生出數(shù)字簽名技術(shù)來證實數(shù)據(jù)內(nèi)容的完整性和確認數(shù)據(jù)來源[49]。非對稱加密算法使用私鑰和公鑰兩種密鑰[50]，私鑰一般通過系統(tǒng)隨機生成，公鑰通過私鑰生成。系統(tǒng)中每個節(jié)點都有專屬密鑰，公鑰向全系統(tǒng)廣播，私鑰由節(jié)點自行保存。在操作中，節(jié)點如果使用私鑰對數(shù)據(jù)進行簽名加密，其他節(jié)點則需要使用公鑰對數(shù)據(jù)解密以確認數(shù)據(jù)來源的真實性;同理，節(jié)點如果用公鑰加密，則需要用私鑰進行解密。

3.3?共識機制

為了解決由多方節(jié)點參與導致的拜占庭容錯問題，區(qū)塊鏈采用共識機制來保證數(shù)據(jù)區(qū)塊的生產(chǎn)和驗證過程，一個完整的共識過程分為選主—造塊—驗證—記錄4個階段[51]：收到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的操作數(shù)據(jù)后，首先需要從全體參與節(jié)點中選取記錄節(jié)點，即選主;其次，記錄節(jié)點將操作數(shù)據(jù)向區(qū)塊鏈系統(tǒng)中全體節(jié)點廣播，完成造塊操作;然后，監(jiān)督節(jié)點對接收到的交易數(shù)據(jù)進行驗證審核;數(shù)據(jù)驗證無誤后，記錄節(jié)點將封裝好的數(shù)據(jù)區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈中，記錄操作完成。目前主流的共識機制有工作量證明機制（PoW）、股權(quán)證明機制（PoS）和股份授權(quán)證明機制（DPoS）。PoW的主要思想是每個節(jié)點基于自身算力資源來競爭解決一個復雜的數(shù)學難題，最快解決問題的節(jié)點將獲得區(qū)塊記賬權(quán)或獎勵[52]。PoS主要基于權(quán)益存量實現(xiàn)權(quán)益分配[53]，系統(tǒng)中擁有最高權(quán)益的節(jié)點將獲得區(qū)塊優(yōu)先權(quán)限。DPoS借鑒了類似“董事會決策”思想，每個參與節(jié)點可以將其享有的權(quán)益授權(quán)給少數(shù)節(jié)點，少數(shù)節(jié)點進入輪流進行業(yè)務(wù)操作并從中獲得獎勵[54]。

3.4?智能合約

智能合約是一套以數(shù)字形式定義的承諾以及合約參與方執(zhí)行這些承諾的協(xié)議[55]。從本質(zhì)上來看，智能合約是一組由事件驅(qū)動的、可針對特定情景專門設(shè)置的程序化規(guī)則和邏輯。類似于數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的觸發(fā)器，所有邏輯規(guī)則經(jīng)全系統(tǒng)傳播和審核節(jié)點驗證后被編譯成程序代碼內(nèi)嵌在操作對象和操作記錄中，當達到預設(shè)條件后，全網(wǎng)節(jié)點通過技術(shù)手段自動執(zhí)行程序并將執(zhí)行結(jié)果寫入?yún)^(qū)塊鏈[56]。區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)重新定義了智能合約并使其實現(xiàn)，作為區(qū)塊鏈基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中合約層的核心要素，智能合約可以內(nèi)嵌在任何有形或無形資產(chǎn)交易中，智能合約及其所有操作結(jié)果都會在區(qū)塊鏈中保存并在系統(tǒng)中同步，所有節(jié)點的智能合約結(jié)果完全一致，形成了軟件定義的系統(tǒng)和資源，能夠主動處理數(shù)據(jù)、儲存發(fā)送價值。由于智能合約執(zhí)行過程中任何外界因素都無法對其干預，且其編譯和運行均在隔離的沙箱環(huán)境中進行，既實現(xiàn)了“代碼即法律”的目標，又有效保證了操作的公正性和安全性。

4?區(qū)塊鏈與《辦法》的耦合性分析

4.1?參與主體耦合

區(qū)塊鏈技術(shù)最主要的特征是中心化[57]，即不存在具有絕對權(quán)力的中心節(jié)點和層級結(jié)構(gòu)，任何機構(gòu)、團體、個人、組織在滿足一定條件后可申請加入?yún)^(qū)塊鏈系統(tǒng)并成為系統(tǒng)節(jié)點，各節(jié)點地位平等且以扁平化拓撲結(jié)構(gòu)相互連接共享數(shù)據(jù)信息，是一個多主體參與的多元化、多層次、多功能數(shù)據(jù)共享生態(tài)體系[58]。《辦法》中提及的利益相關(guān)者包括國務(wù)院科學技術(shù)行政部門、國務(wù)院相關(guān)部門、省級人民政府相關(guān)部門、科研院所、高等院校、企業(yè)、科學數(shù)據(jù)中心、科技計劃管理部門、科研人員、科學數(shù)據(jù)使用者等，涵蓋了數(shù)據(jù)生產(chǎn)者、數(shù)據(jù)使用者、數(shù)據(jù)加工者、數(shù)據(jù)保存者、數(shù)據(jù)管理者、數(shù)據(jù)服務(wù)者等多個主體。可以看出，區(qū)塊鏈和《辦法》都體現(xiàn)了多主體參與的去中心化思想，它們之間存在參與主體耦合關(guān)系。

4.2?管理對象耦合

從數(shù)據(jù)管理角度來看，區(qū)塊鏈是一個存儲大量全序關(guān)系數(shù)據(jù)的分布式數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)[59]，其主要包含3個基本要素：交易、區(qū)塊和鏈[60]。交易是指節(jié)點的所有事務(wù)操作行為，區(qū)塊中封裝原始數(shù)據(jù)及某段時間內(nèi)對數(shù)據(jù)的所有交易狀態(tài)記錄，鏈是由區(qū)塊按照交易發(fā)生順序依次串聯(lián)而成的日志記錄。《辦法》所稱的科學數(shù)據(jù)主要是指“科學研究活動的原始數(shù)據(jù)及其衍生數(shù)據(jù)”，《辦法》的適用范圍為“科學數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)、加工整理、開放共享和管理使用等”相關(guān)活動。區(qū)塊鏈和《辦法》的管理對象都是數(shù)據(jù)資源及其利益相關(guān)者，它們之間存在管理對象耦合關(guān)系?？梢钥闯?，區(qū)塊鏈的管理對象既有數(shù)據(jù)實體又有實體行為，《辦法》的管理對象既有數(shù)據(jù)資源又有數(shù)據(jù)管理行為，它們之間存在管理對象耦合關(guān)系。

4.3?功能作用耦合

區(qū)塊鏈的主要貢獻是為分布式社會系統(tǒng)研究提供了一套行之有效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、交互機制和計算范式，為實現(xiàn)平行社會奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和信用基礎(chǔ)，體現(xiàn)著平等和自由、共識和共治、公開和透明的技術(shù)特色[61]。就數(shù)據(jù)層面而言，區(qū)塊鏈通過高度冗余的分布式節(jié)點存儲，將掌握在少數(shù)人手中的數(shù)據(jù)擴散到所有人手中，能夠真正實現(xiàn)“數(shù)據(jù)民主”[62]，若將點對點的價值交換擴展至全社會即可形成新型的智慧型契約社會[63]。《辦法》制定的目的是“進一步加強和規(guī)范科學數(shù)據(jù)管理，保障科學數(shù)據(jù)安全，提高開放共享水平，更好支撐國家科技創(chuàng)新、經(jīng)濟社會發(fā)展和國家安全”。由此可見，區(qū)塊鏈和《辦法》都是以數(shù)據(jù)資源的價值最大化實現(xiàn)為目的，它們之間存在功能作用耦合關(guān)系。

4.4?應(yīng)用場景耦合

當前，區(qū)塊鏈技術(shù)的主要應(yīng)用場景基本可以分為價值轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)存證和授權(quán)管理3種類型[64]，價值轉(zhuǎn)移是指數(shù)字資產(chǎn)在不同賬戶之間轉(zhuǎn)移（如跨境貿(mào)易），數(shù)據(jù)存證是指將數(shù)據(jù)或?qū)嵨飻?shù)據(jù)化后記錄到區(qū)塊鏈中（如數(shù)字票據(jù)管理），授權(quán)管理則是由合約機制控制數(shù)據(jù)的訪問使用（如商品拍賣）[65]?！掇k法》的適用場景涵蓋了科學數(shù)據(jù)政策規(guī)劃、科學數(shù)據(jù)生產(chǎn)采集、科學數(shù)據(jù)加工保存、科學數(shù)據(jù)開發(fā)利用、科學數(shù)據(jù)評估考核等多個流程，既有價值轉(zhuǎn)移過程（如科學數(shù)據(jù)產(chǎn)品開發(fā)），又有數(shù)據(jù)存證過程（如數(shù)據(jù)匯交憑證開具），還有授權(quán)管理過程（如數(shù)據(jù)共享范圍限定）。由此可見，區(qū)塊鏈和《辦法》都是針對數(shù)據(jù)驅(qū)動型應(yīng)用場景發(fā)揮作用，它們之間存在應(yīng)用場景耦合關(guān)系。

5?區(qū)塊鏈視角下的《辦法》落實路徑選擇

5.1?打造科學數(shù)據(jù)管理生態(tài)體系

由前述分析可得，《辦法》落實不僅流程復雜而且涉及諸多利益相關(guān)者，這將是一個融合科學數(shù)據(jù)、方法技術(shù)、人員機構(gòu)、政策規(guī)則等于一體的科學數(shù)據(jù)管理生態(tài)體系[66]，涵蓋了主體要素、客體要素、技術(shù)要素、環(huán)境要素等多種要素。該生態(tài)體系營造了一個“人人都是提供者、人人都是使用者、人人都是管理者”的科學數(shù)據(jù)管理環(huán)境，打造了一個具有正向反饋機制的科學數(shù)據(jù)管理生態(tài)圈，圈中各參與者通過某種特定關(guān)系相互連接，共同促進生態(tài)圈“自我進化”[67]。根據(jù)《辦法》落實要求，新的科學數(shù)據(jù)管理生態(tài)體系需要在現(xiàn)有的環(huán)境基礎(chǔ)上，一方面通過區(qū)塊鏈技術(shù)解決科學數(shù)據(jù)可信問題;另一方面能夠作為一種新型信息基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新理念將多種要素關(guān)系形成新的信任關(guān)系，實現(xiàn)各利益相關(guān)者互聯(lián)互通，實現(xiàn)各方數(shù)據(jù)共建共享，充分調(diào)動起各力量參與科學數(shù)據(jù)管理的積極性。基于區(qū)塊鏈的科學數(shù)據(jù)管理生態(tài)體系是一個可以無限擴大且穩(wěn)定的社群系統(tǒng)，其中包括了環(huán)境、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、利益相關(guān)者、行為等多個因素：牽頭單位、主管部門、科研院所、高等院校、企業(yè)、科學數(shù)據(jù)中心、科技計劃管理部門、科研人員、科學數(shù)據(jù)使用者等都可以成為這個特殊社區(qū)的參與主體，它/他們在國家大數(shù)據(jù)法律法規(guī)、省市科學數(shù)據(jù)管理實施細則、國際國內(nèi)科學數(shù)據(jù)管理標準規(guī)范等各層次政策環(huán)境的約束下，借助科學數(shù)據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)、科學數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、科學數(shù)據(jù)匯交系統(tǒng)、科學數(shù)據(jù)計算分析系統(tǒng)、科學數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)、科學數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)共享系統(tǒng)、科學數(shù)據(jù)成效評估系統(tǒng)等技術(shù)手段，通過科學數(shù)據(jù)管理計劃制定、科學數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)、科學數(shù)據(jù)加工整理、科學數(shù)據(jù)開放共享、科學數(shù)據(jù)系統(tǒng)運維、科學數(shù)據(jù)安全防護、科學數(shù)據(jù)管理成效考核評價等行為，管理基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)、應(yīng)用研究數(shù)據(jù)、試驗開發(fā)數(shù)據(jù)、觀測檢測數(shù)據(jù)、考察調(diào)查數(shù)據(jù)、檢驗檢測數(shù)據(jù)、科學數(shù)據(jù)產(chǎn)品等科學數(shù)據(jù)資源客體。

基于區(qū)塊鏈的科學數(shù)據(jù)管理生態(tài)體系的實質(zhì)是將傳統(tǒng)科學數(shù)據(jù)管理活動中的主客體直接互動放入到區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，通過科學數(shù)據(jù)資源和區(qū)塊數(shù)據(jù)將所有的主體節(jié)點串聯(lián)成線，科學數(shù)據(jù)流通皆在安全可控的分布式環(huán)境中進行，形成“點”“線”“面”融合的科學數(shù)據(jù)管理可信生態(tài)[68]。

5.2?構(gòu)建科學數(shù)據(jù)管理聯(lián)盟鏈

根據(jù)節(jié)點加入退出區(qū)塊鏈系統(tǒng)的方式，可以將區(qū)塊鏈分為公有鏈、私有鏈和聯(lián)盟鏈3種類型[69]，3種不同類型的區(qū)塊鏈也各有特點與適用范圍：公有鏈允許任何節(jié)點參與區(qū)塊鏈系統(tǒng)治理，節(jié)點可以自由加入或退出系統(tǒng);私有鏈僅允許受信任的極少數(shù)節(jié)點加入，系統(tǒng)中節(jié)點之間彼此可信透明但不對外公開;聯(lián)盟鏈假使部分節(jié)點可信，允許部分獲得授權(quán)許可的節(jié)點加入，鏈中可對參與節(jié)點數(shù)量、節(jié)點功能權(quán)限等進行設(shè)置。由于科學數(shù)據(jù)一般在科學共同體之間流轉(zhuǎn)，且各利益相關(guān)者之間無需全系統(tǒng)節(jié)點參與共識，聯(lián)盟鏈符合科學數(shù)據(jù)管理所需的存儲可靠、傳輸可信、訪問可控等需求。構(gòu)建科學數(shù)據(jù)管理聯(lián)盟鏈（SDMAChain），允許部分節(jié)點有條件加入系統(tǒng)，對鏈內(nèi)節(jié)點完全開放，鏈外節(jié)點有條件共享。確定牽頭負責單位、主管落實部門、具體執(zhí)行單位等為可信節(jié)點且具有一定權(quán)限，科學數(shù)據(jù)生產(chǎn)者、科學數(shù)據(jù)使用者、科學數(shù)據(jù)服務(wù)商的加入和退出需要得到可信節(jié)點的認證授權(quán)，認證內(nèi)容包括用戶資質(zhì)、保密條件、利用目的等，授權(quán)內(nèi)容包括科學數(shù)據(jù)的保密等級、保密期限、開放條件、審核對象、審核程序、共享范圍、共享程度、共享等級等。根據(jù)科學數(shù)據(jù)管理生態(tài)體系，可以預設(shè)其他子區(qū)塊鏈作為聯(lián)盟鏈的支撐體系，科學數(shù)據(jù)管理聯(lián)盟鏈的具體構(gòu)成如圖2所示。

5.3?管控科學數(shù)據(jù)全生命周期

塊鏈結(jié)構(gòu)、加密算法、智能合約、共識機制等為科學數(shù)據(jù)管理提供了技術(shù)支持[70]。基于以上核心技術(shù)，本文設(shè)計了涵蓋科學數(shù)據(jù)全生命周期的理論管理框架——PAVRSS，如圖3所示。

PAVRSS框架共包括計劃制定（Plan）、身份認證（Authentic）、數(shù)據(jù)驗證（Verificate）、數(shù)據(jù)記錄（Record）、數(shù)據(jù)共享（Share）、監(jiān)督評估（Supervise）6個流程。①在科學數(shù)據(jù)管理計劃制定階段，利益相關(guān)者就科學數(shù)據(jù)的生成方式、管理方式、描述方式、分析方式、存儲方式、共享方式、保存方式等達成共識，形成一份不可篡改的正式文本嵌入聯(lián)盟鏈中;②在節(jié)點身份認證環(huán)節(jié)，各利益相關(guān)者向聯(lián)盟鏈系統(tǒng)提交注冊申請，系統(tǒng)調(diào)用智能合約自動驗證注冊信息是否合規(guī);身份驗證通過后為每個

參與節(jié)點分配一個由哈希運算得到的唯一的虛擬身份，身份信息包含節(jié)點ID、公鑰地址、信譽積分等;普通節(jié)點經(jīng)系統(tǒng)共識認證后可升級為記錄節(jié)點，記錄節(jié)點經(jīng)共識認證后可升級為監(jiān)督節(jié)點，從普通節(jié)點到監(jiān)督節(jié)點，所擁有權(quán)限逐漸增大;③在數(shù)據(jù)審核驗證環(huán)節(jié)，現(xiàn)有所有節(jié)點就數(shù)據(jù)格式標準、組織標準、語義標準、體量標準等達成共識并形成數(shù)據(jù)標準庫;當新數(shù)據(jù)上傳時，記錄節(jié)點和監(jiān)督節(jié)點調(diào)用智能合約自動驗證數(shù)據(jù)是否合規(guī)，合規(guī)數(shù)據(jù)被允許加入SDMAChain系統(tǒng)并輔助數(shù)據(jù)標準庫動態(tài)更新，非合規(guī)數(shù)據(jù)在修改完善后可重新上傳并接受驗證;④在數(shù)據(jù)上傳記錄環(huán)節(jié)，普通節(jié)點對驗證通過的數(shù)據(jù)進行加密處理，得到數(shù)據(jù)摘要和數(shù)據(jù)簽名并向數(shù)據(jù)記錄節(jié)點發(fā)送請求，數(shù)據(jù)記錄節(jié)點解密并比對數(shù)據(jù)摘要和數(shù)據(jù)簽名，比對通過后數(shù)據(jù)摘要被存儲在區(qū)塊中，數(shù)據(jù)實體分布式存儲在科學數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)摘要中記錄了時間戳、版本號、哈希值等;⑤在數(shù)據(jù)共享利用階段，主管部門、法人單位、科學數(shù)據(jù)中心調(diào)用智能合約自動化構(gòu)建科學數(shù)據(jù)資源目錄，也可據(jù)此開發(fā)相關(guān)科學數(shù)據(jù)產(chǎn)品，產(chǎn)品價格由全體參與節(jié)點共識而得;當使用者標注或引用相關(guān)科學數(shù)據(jù)后，智能合約自動判斷數(shù)據(jù)價值并向數(shù)據(jù)所有者轉(zhuǎn)移;⑥在監(jiān)督評估環(huán)節(jié)，每隔一段時間（如1分鐘）監(jiān)督節(jié)點就記錄節(jié)點的監(jiān)督結(jié)果進行二次校驗，確認記錄結(jié)果無誤后，智能合約自動向記錄節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)若干獎勵;監(jiān)督節(jié)點也會調(diào)用智能合約比對科學數(shù)據(jù)目錄按照科學數(shù)據(jù)管理計劃的完成情況，如果比對結(jié)果在約定的范圍之內(nèi)，則向相關(guān)節(jié)點發(fā)放獎勵。

5.4?引入基于行為的激勵機制

區(qū)塊鏈技術(shù)最大的貢獻是通過加密算法解決了拜占庭將軍問題[71]，即在不依賴可信第三方的前提下實現(xiàn)分布式節(jié)點的共識互信，其信任建立在技術(shù)背書之上，通過共識機制衡量參與節(jié)點的貢獻程度進而激勵節(jié)點積極參與。本研究擬引入激勵機制，即由國務(wù)院科學技術(shù)行政部門在聯(lián)盟鏈中發(fā)行一定的數(shù)據(jù)幣，數(shù)據(jù)幣總量可按照國家各級科技計劃（專項、基金）的總預算額度進行匹配。數(shù)據(jù)幣的生成和分配由智能合約自動完成，如果節(jié)點做出積極貢獻，會得到數(shù)據(jù)幣獎勵;如果節(jié)點做出不良行為，則會被扣除數(shù)據(jù)幣。因此，數(shù)據(jù)幣可以看作用戶貢獻度的直接體現(xiàn)，數(shù)據(jù)幣擁有量可作為節(jié)點權(quán)限分配的重要參考依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，進一步引入“幣齡”這一概念[72]，用以表示節(jié)點在某段時間內(nèi)的數(shù)據(jù)幣擁有程度。假設(shè)某節(jié)點在t1時刻的數(shù)據(jù)幣擁有量為n1，在t2時刻的數(shù)據(jù)幣擁有量為n2，則其幣齡為$=（n2-n1）*（t2-t1）。幣齡的具體累積情況如圖4所示（陰影部分所占面積即為幣齡）。

從圖4中可以看出，幣齡累積方式存在差異：①節(jié)點起初擁有大量數(shù)據(jù)幣，后續(xù)消極參與任務(wù)，數(shù)據(jù)幣和幣齡都減少（如L1所示）;②節(jié)點起初擁有大量數(shù)據(jù)幣，后續(xù)即使處于非活動狀態(tài)，幣齡也會逐步累積（如L2所示）;③節(jié)點起初擁有少量數(shù)據(jù)幣，后續(xù)積極參與任務(wù)并在短時間獲得大量數(shù)據(jù)幣，幣齡顯著增加（如L3所示）。積累幣齡的過程反映了用戶持續(xù)參與的狀態(tài)，針對L3類型的參與節(jié)點，可以考慮給予更多獎勵，對于L1、L2類型的參與節(jié)點要及時發(fā)現(xiàn)并清理出聯(lián)盟鏈系統(tǒng)。本文認為一個良好的情況是節(jié)點持續(xù)參與并積極完成任務(wù)。數(shù)據(jù)幣的引入一方面督促節(jié)點積極參與科學數(shù)據(jù)管理活動;另一方面實現(xiàn)了對聯(lián)盟鏈內(nèi)節(jié)點的獎懲，調(diào)動起節(jié)點參與科學數(shù)據(jù)管理的積極性[73]，有助于形成良好的數(shù)據(jù)共享氛圍。

6?結(jié)?語

《辦法》落實是多種治理思維、技術(shù)手段、政策制度的復雜綜合體，落實成效因思想認識、重視力度、配套細則、基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)水平、學術(shù)研究等要素差異而千差萬別。本文通過對《辦法》內(nèi)容的梳理和區(qū)塊鏈核心技術(shù)的介紹，認為區(qū)塊鏈技術(shù)與《辦法》在多方面存在耦合關(guān)系，可以借助區(qū)塊鏈技術(shù)解決《辦法》落實面臨的現(xiàn)實困境。本文的創(chuàng)新之處有：一是在學術(shù)界首次關(guān)注《辦法》的落實問題;二是從探索區(qū)塊鏈技術(shù)支持下的《辦法》落實路徑，既為《辦法》落實尋找可行路徑，也是對區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用場景的擴展。文章的主要不足之處：一是僅從宏觀理論層面提出了《辦法》的落實路徑，尚未進行設(shè)計技術(shù)細節(jié);二是引入激勵機制時過于理想化，未考慮多場景疊加。后續(xù)研究可從以下方面展開：一是設(shè)計實現(xiàn)一套科學數(shù)據(jù)管理原型系統(tǒng)并測試驗證其實踐效果，在用戶認證、數(shù)據(jù)驗證、數(shù)據(jù)記錄等環(huán)節(jié)可結(jié)合大數(shù)據(jù)、人工智能相關(guān)技術(shù);二是參考經(jīng)濟學、博弈論等學科理論，設(shè)計更加詳細具體合理的數(shù)據(jù)幣增減規(guī)則。

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（責任編輯：孫國雷）