基于区块链技术的国防科技成果管理平台优化策略研究*

李 熙,董雪璠,许 晶,张 楠,李 健,李冬冬,钟 野,常海峰

(1.中国兵器工业新技术推广研究所,北京 100089;2.北京工业大学 经济与管理学院 北京现代制造业发展研究基地,北京 100124;3.内蒙古纪检监察大数据实验室,内蒙古 包头 014299)

1 引言

党的二十大报告指出,要“巩固提高一体化国家战略体系和能力。加强军地战略规划统筹、政策制度衔接、资源要素共享。优化国防科技工业体系和布局,加强国防科技工业能力建设。”要求军工单位与民口单位要充分用好各方面优势力量和资源,大幅提升国防科技创新能力和水平,加快构建新型国防科技协同创新体系[1]。在此背景之下,建立军事科学技术研究成果转移和服务系统,对于贯彻落实创新驱动发展战略、构建节约型有效的军民科研发展体制和军事工业体系有着重大的价值和实际需要。

近年来,各军工集团公司依托信息化平台对国防科技成果转化进行了尝试与探索。例如,中国船舶集团以中船智海按照“互联网+”思维,以攻克我国船舶工业中的重大技术难题为切入点,发布中造船重工集团成员企业在研发制造环节中出现的科技攻关问题,面向其他企事业单位、创客征集解决方案[2]。航天云网以“互联网+智能制造”为支撑,具有信息接口、信息平台业务、信息平台运用、云基础建设、安全等五大基础功能,旨在汇聚各行业平台资源,提供供需精准对接,打造自主可控工业互联网生态体系[3]。中国兵器工业集团通过建设兵器云联,打造军民共建、共享、共用、共同受益的价值生态体系,以工业企业在研发、生产、服务、运营等关键业务环节的需求为核心,满足企业或个人随时按需获取制造资源与制造能力[4]。

然而,上述平台大多数据分布较为分散,数据整合成本高。同时,由于无法有效保障数据安全,往往运转封闭,内网无法进入,缺乏统筹整合国防科技成果资源的能力,无法实现军工科技成果在整个军工行业的信息共享、有效扩散和需求对接,导致重复建设的问题突出,平台资源整合与共享问题亟待解决。

2 现状研究

2.1 国内区块链技术在国防领域的应用现状

当前,在我国对国防科技成果管理的思想认识、队伍管理、运行机制、政策与法规体系等领域仍面临着一定限制与困难,军工开放不足、资源共享缺乏的问题也比较普遍。因此难以满足用户在分布式环境下的身份验证、安全性透明可信的存取管理和复杂性条件下可信资料保障等更高要求[5],并存在着单点故障、存取越权、信息滥用等重大信息安全问题。

在此背景下,通过区块链、大数据分析等新型技术推动国防科技数据的共享已经形成了多个学术研究热点,包括武器装备全寿命管理、指挥和系统建设、智能军队管理、军队后勤保障等[6]。例如,我国传统的兵器设备登记模式大多为纸质或电子介质审批,面临着安全性无法保证、资料传递不便、缺少有效性监控等问题。采用区块链技术,将有助于建立一个难以被攻击的数据监测、存储与管理系统,进而从安全、便捷和可信等维度优化对武器设备的管理流程[7-8];军事供应链管理方面,使用区块链可以在不损害现行层级式管理体系下,突破当前后装保障体制封锁,通过建立扁平化的信息管理框架,有效简化了军队企业数据传送过程,精简物流配送过程,改善库存结构,从而达到了军队企业军工价值和经济性的全面提高[9-10];医疗卫勤领域,运用区块链技术可以为军用医疗数据进行加密标识,在保证数据不被泄露的前提下实现数据共享[11];无人机作战领域,利用区块链技术能够优化无人机的身份认证管理,并提升网络数据传输的安全性,进而增强战场上无人机群的通信协作能力[12]等。

新时期对国防科技创新资源共享提出了更高的要求。开展国防科技创新资源共享有利于加强军事科技创新,提高决策制定的合理性,进而更好地发挥军工部门的良好职能。区块链技术可以被看作是一个共享数据库,具有“不可伪造”“公开透明”“去中心化”“易于追溯”等特征,创造了一种可靠的共享机制,在国防科技成果管理领域大有可为[13]。2019年10月24日,习近平总书记在中央政治局第十八次集体学习时强调,“把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口”,凸显区块链技术在我国国防科技领域发展中的潜力及重要性。

2.2 国外区块链技术在国防领域的应用现状

近年来,关于如何促进国防科技成果数据共享和价值实现已成为国外军工企业和机构的重要研究课题[14]。高效的国防科技信息共享是国防科技成果创新的重要支撑和基础保障,部分国家已经走在前列,他们比我国发现得更早、研究得更深。本项目以美国、俄罗斯等主要国家为例,对目前国外区块链技术在国防领域的应用发展现状进行综述。

目前,美国已经颁布相关法律法规政策,促进国防科技成果的不断应用和实现,美国政府已陆续出台了包含《国防科学技术战略》《国防研究与工程战略计划》和《美国创新战略》等在内的多项顶层规划,美国国防部通过《国防基础科研规划》《跨域作战国防科技规划》和《国防科技战略》等文书[15],都对美军不同时期的重大研究计划的具体任务、时间、技术等提供了明确有效的途径和组织实现途径。同时,大西洋理事会2022年1月5日的线上讨论会上,美军参谋长联席会议前副主席卡特赖特表示,美新版《国防战略》必须制定扩大与盟友、伙伴之间共享数据的明确步骤,应将保护数据的方法现代化[16]。中央情报局前局长彼得雷乌斯称,武器系统、情报监视与侦察等领域的互操作性鸿沟正在扩大,需增强信息共享。

俄罗斯方面,2017年5月,俄罗斯量子中心和科学院合作成功测试了世界首个量子区块链系统。该系统将采用量子密钥分发方式替换原有私钥系统,将量子密钥的反窃和防拦截功能运用到区块链系统中[17]。该技术可以极大地增强对区块链系统的防护能力,并将给相关信息拦截、解密、侦收系统带来颠覆性冲击。2018年7月,俄罗斯国防部宣布在阿纳帕城镇组建区块链研究实验室,重点开发用于检测和防范对关键军事信息基础设施的网络攻击的区块链系统,进而保障新技术的开发和军事应用[18]。实验室大约在一年后成立,并于2019年4月举办了第一次信息安全会议,其中讨论了分布式账本技术的最新发展。

另外,欧洲、韩国等国家也正着手就区块链的军事化技术展开探索,在通信、互联网、武器、后勤、新型战争系统等诸多方面展开了研究与实践。例如,2020年3月,欧洲国防工业发展计划发布了一份公开招标公告,并在该报告中详细列了包含42项内容的清单。该招标主旨为希望中小型企业提出重点针对从未应用于国防部门的技术或者概念的新方法和提案,期待这些解决方案能够快速且经济有效,从而推动民用和国防领域的创新和技术改造。

2.3 国内外水平对比

以美国为首的西方国家正在积极寻求区块链技术在国防领域的应用,试图抓住机遇“并引领战争的未来”。与美国等国外发达国家相比,我国国防科技创新资源共享方面仍然存在着开放经验不足、开放程度不够等问题,没有真正发挥国防科技成果资源共享价值。目前,国内国防科技成果共享存在的问题有:国防相关领域的科技成果数据呈海量增长,信息数据具备大数据特征,传统的资源、信息等管理与服务方式远远不能满足大数据时代的发展要求。数据不可知、不可控、不可取、不可联是平台建设面临的突出问题[19]。因此,建立一套以客户为用户的信息处理技术是科技成果公共服务首先考虑的问题和关键环节。如何保证国防科技成果数据的完整性、可用性和保密性,以及如何在不遭受个人信息泄露和不法篡改的信息安全危险危害的同时实现最大范围的数据信息共享,成为成果管理和运维人员所面临的核心问题。

区块链技术是分布式的网络数据管理技术,利用密码学技术和分布式共识协议保证网络传输与访问安全,实现数据多方维护、交叉验证、全网一致、不易篡改,创造了一种可靠的共享机制[20],在国防科技成果资源共享中具有显著应用潜力,学界也普遍认为区块链技术是破解信息化建设“各自为政”“信息孤岛”等难题的关键所在[21-22]。信息安全伴随平台建设的始终,无论是建设中的数据采集,还是平台建设后的信息管理,都要确保数据全生命周期的安全。可以制定相应的平台信息管理制度与规范。从技术层面,通过数据加密、权限管理各种技术与软硬件设置,防止外部对平台的各种非法攻击。因此,应加紧依据国家有关国防科技成果管理制度、规范、标准以及军工行业保密规范、相关技术规范、信息资源管理规范等,科学制定国防科技成果共享机制与保密,助推国防科技协同创新。

3 存在的问题

3.1 国防科技成果平台部署难

由于国防科技成果管理的特殊性,其管理环境常常受到一些特殊因素的影响,例如安全性、保密性等方面的要求比较高。因此,当前已有的国防科技成果管理平台大多是依靠点对点安装部署单机版,这种方式时间周期长,受人员工作时间等因素的极大限制,更新速度慢,人员积极性不高,导致信息无法实现快速更新迭代,影响用户体验感。同时,这种部署方式还需要专门的技术人员来进行安装和维护,从而增加了成本和人力资源的投入。

通过嵌入区块链技术,借助区块链的去中心化的技术优势,有助于在各单位部署后实现“人人是管理员”“每个单位都当家作主”的场景,解决信息孤岛问题,快速传递有价值的科技成果信息,及时捕捉和获取前沿性、颠覆性、创新性的科技成果,提升平台的效能。

3.2 国防科技成果产权保护不够

现阶段,大多已有的国防科技成果管理平台的信息获取是依靠各个单位上报、互联网查询、会议获取等,由于这种方式未与成果持有人进行沟通,无法对采集的科技成果形成有效的保护机制,存在引发知识产权纠纷的风险。具体来说,单位的上报是自愿的,如果单位不愿意上报,那么这些科技成果就无法被纳入管理平台。其次,上报的成果往往是简单的文字描述,无法对成果进行全面的展示和评估。同时,上报的成果往往存在不实、夸大等情况,导致管理平台上的信息不够真实、可信。通过互联网查询也存在一些问题。首先,互联网上的信息来源不一定可靠,可能存在误导、错误等情况。其次,互联网查询需要耗费大量的时间和人力,无法做到快速、准确地获取信息,并容易出现信息不全等现象。

通过嵌入区块链技术,可以实现对用户使用、查询科技成果信息的记录与追溯,如果未来存在产生收益的情景,有助于形成证据链,为将来收益分配提供依据。

3.3 需求数据的准确性不足

现阶段,已有的国防科技成果管理平台对技术成果数据和需求数据缺乏有效监管,除平台管理方的相关人员以外,其他人无法对科技成果与需求数据封存状况进行监督,难以避免篡改和删除等非法操作,进而引发需求对接偏差风险。同时,部分平台缺乏有效的数据管理机制和流程,导致数据质量无法得到保障。例如,一些平台可能没有数据审核机制,导致单位用户可以自由地提交虚假、不完整的数据。同时,由于数据备份不及时或不完整,一旦数据遭到篡改或删除,就无法恢复。另外,在数据管理缺乏有效监管的情况下,用户可能会重复提交相同或相似的数据。这将导致数据的重复度增加,从而浪费了平台的存储空间,同时也降低了平台数据的使用效率。

嵌入区块链技术,基于共识机制构建国防科技成果管理平台贡献积分机制,可以让国防科技成果管理平台管理部门、科技成果提供部门、科技成果需求部门,都参与到科技成果与需求的更新与维护环节之中,形成一个均衡分布、受监督的数据登记网络,各方均保存一个完整的数据副本,提高服务平台技术成果数据与需求数据的安全性、准确性、便利性和可信度。

3.4 信息统计与分析功能缺乏

当前,已有的国防科技成果管理平台大多为物理隔离形式,用户单位与平台管理单位之间无法实现快速、有效的交互,用户单位往往需要耗费较长时间才能找到适合自己的科技成果,平台管理单位也需要耗费较长时间才能找到适合用户单位的科技成果,进而大大增加了需求对接成本。另外,交流互动频率较低致使用户单位对于新技术的需求难以及时得到反馈,平台管理单位也无法及时了解用户对新技术的需求,这会导致平台管理单位不能及时提供满足用户需求的科技成果。

通过区块链技术的追溯性,可以实现对用户查询、使用平台的历史操作进行记录与追溯,并通过建立科技成果数据反馈机制实现科技成果评估可量化,进而更好地了解整个集团公司的技术需求,并更有效地实现热点技术预测。

4 优化策略

4.1 构建区块链部署机制

与国防科技成果管理部门已有数据管理系统实现接口对接,实现对科技成果全周期数据采集、存储、计算以及访问控制的要求,根据数据成果属性、涉及单位、技术属性以及密级需求等特征,对数据进行分类。以分布式架构为依托实现数据上链,通过将数据以区块链中的账本分布形式存储于各个节点上,以增强工具的健壮性,使得网络中部分节点出现故障不会影响工具的运行或者造成数据的丢失,也避免了集中式管理带来的针对性攻击问题。

4.2 构建数据安全保障机制

利用区块链交易透明、难以篡改的特点实现对国防科技成果平台数据的保护,实现用户全周期操作记录留痕,确保在整个科技成果数据分享过程中安全可靠,进而抵御被篡改和删除等恶意攻击,同时实现权限管理机制的公开可查询,避免“后门”问题,强化国防科技成果数据的信任机制;将用户与涉及自身身份的信息进行绑定,实现在无第三方背书的情况下保证用户身份的可信任机制;利用哈希指针树型索引结构实现数据的保护与高效查询,针对重点数据,利用动态标签机制或只在链上存储哈希指针来实现“信息隐匿”;通过将自定义智能合约部署于区块链上,当有访问请求时,工具会根据智能合约的逻辑策略并依据请求者的属性、角色等信息自动化地判决,且无人工干预,实现数据安全共享。

4.3 构建多主体数据共享机制

基于多方隐私计算技术,建立面向国防科技成果数据的多主体数据共享机制,实现“数据可用不可见”和“将计算移动到数据端”,令平台中所有节点均具有数据查询和使用功能,但无法获取数据详细信息,进而实现国防科技成果的跨军种、跨部门、跨领域协同整合、办理和使用,进一步完善军工单位之间成果数据的共享,提高国防科技协同创新效用,解决多个部门分头管理、分散交叉,相互之间的权、责、利划分不明确等问题。

4.4 构建平台生态机制

基于区块链技术共识机制,构建面向国防科技成果管理平台的贡献积分机制,提供激励措施,规范用户平台使用行为,鼓励用户参与国防科技成果管理平台的运营参与度,增强用户贡献的科技成果数据的积极性,以提升国防科技成果管理平台的活跃度。同时,建立科技成果数据评价机制,提供可以评级或撰写反馈意见的功能,进而基于结合科技成果评价数据和用户平台操作记录,实现对国防科技成果技术需求更好的了解,并更有效地实现热点技术预测。

4.5 搭建国防科技成果管理平台共享工具

在前期调研分析及上述关键机制研究基础之上,面向国防科技成果管理部门军民两用技术转化需求,搭建国防科技成果共享工具(见图1),并将数据安全保障机制、多主体数据共享机制和面向国防科技成果管理平台的生态机制研究机制嵌入工具之中,依托单位内部云平台或OA平台,仿照已有军工企业内网软件接口的通路流程,对工具进行部署,实现国防科技成果管理平台成果数据在国防科技成果管理单位之间的内网访问,进而完成科技成果数据的跨部门、跨地域数据共享。

5 结语

区块链技术在国防科技成果管理领域中的应用潜力巨大,涉及数据安全、数据共享、数据挖掘等多个重点领域。当前,多元化技术领域科技成果数据呈现指数级增长,传统的存储、保障与共享方式已经远远不能满足现阶段需求,极大制约了我国国防科技成果的快速转化与落地。同时,由于数据共享不及时、不准确、不对称,导致重复建设、资源浪费等现象较为普遍。另外,美国、俄罗斯等国家在基于区块链技术的国防科技成果管理领域的发展均早于我国,因此我国迫切需要在该方面加大投资与研究力度。

图1 国防科技成果管理平台共享工具示意图

在此背景之下,本文基于对我国国防科技成果管理现状中存在的主要问题进行识别,构建基于区块链技术的优化策略。本文的研究有助于提升我国国防科技成果管理平台的效用,进一步助推国防科技协同创新。