CN112818364A - 一种满足fair原则的材料数据区块链共享*** - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种满足FAIR原则的材料数据区块链共享***，属于材料数据共享技术领域。本申请包括：协议模块，用于规定材料数据集结构、数据使用协议和网络协议三方面，其中，所述材料数据集结构包括全球唯一且持久的标识符、材料数据的特征索引、共享数据和数据源信息；所述数据使用协议包括：数据权限和版权协议；所述网络协议包括：分布式数据库证书以及通用的网络协议；处理模块，用于获取用户对预上链材料数据的上链操作或用户的材料查询请求，并利用所述协议模块进行处理。通过本申请，有助于在实现材料数据满足FAIR原则的同时实现材料数据的数据安全。
Description
技术领域
本申请属于材料数据共享技术领域，具体涉及一种满足FAIR原则的材料数据区块链共享***。
背景技术
材料研发手段经历了经验科学、理论科学、计算和模拟阶段，“数据驱动”已成为材料研发的第四范式。一方面，新的材料研发手段越来越依赖于多源数据的集成整合与多维分析；另一方面，在材料研发、生产过程中数据不断生成，这些数据规模巨大、类型繁多、格式各异且处于高速增长状态，给数据的管理保存、集成分析、共享利用等都带来了重大的挑战。FAIR原则是目前国际上公认的科学数据管理指导原则，FAIR原则包括四个主要原则：可发现(Findable)、可访问(Accessible)、可互操作(Interoperable)和可重用(Reusable)。遵循该原则建立基础架构来收集和共享材料数据，可以实现开放、包容的材料大数据共享生态，从而实现数据的大规模融合创新，充分发挥数据的价值。为了实现材料大数据的FAIR原则，则需以开放的结构化元数据及可互操作的机器可读数据格式来推进数据的再利用，应用对象由传统的数据扩展至算法程序、工具软件和工作流程，大大扩展了数据开放获取的范围。
在数据大规模开放的同时，带来的数据安全问题不可忽视。在数据共享过程中既要保证材料数据的安全与不可更改，又要保证数据所有人知识产权的清晰，传统的中心化平台无法解决信任问题，因此数据安全问题一直难以解决。
区块链由于其去中心化的分布式结构，可以实现材料数据的分布式存储，因此引入区块链作为底层技术对数据进行加密与保护是十分必要的。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种满足FAIR原则的材料数据区块链共享***，有助于在实现材料数据满足FAIR原则的同时实现材料数据的数据安全。
为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：
本申请提供一种满足FAIR原则的材料数据区块链共享***，包括：
协议模块，用于规定材料数据集结构、数据使用协议和网络协议三方面，其中，所述材料数据集结构包括全球唯一且持久的标识符、材料数据的特征索引、共享数据和数据源信息；所述数据使用协议包括：数据权限和版权协议；所述网络协议包括：分布式数据库证书以及通用的网络协议；
处理模块，用于获取用户对预上链材料数据的上链操作或用户的材料查询请求，并利用所述协议模块进行处理。
进一步地，所述处理模块，具体用于：
获取用户对所述预上链材料数据的所述上链操作，并利用所述协议模块对所述上链操作进行验证确认，并在验证确认通过后，允许所述预上链材料数据上链，将所述预上链材料数据进行打包，以携带有所述协议模块的相关规定，并提交进入区块链网络。
进一步地，其中，材料数据的特征索引包括：材料的成分、工艺、结构和性能四要素数据，且所述四要素数据各自的具体内容与材料种类形成动态关联。
进一步地，其中，材料数据的特征索引为字典表形式，包括所述四要素数据，所述字典表为受控的词汇表，采用材料科学中通用代号、符号和语言中一种或者多种。
进一步地，所述处理模块，还具体用于：
获取用户的所述材料查询请求，根据所述材料查询请求中的特征索引，在所述材料数据区块链共享***的材料数据集中进行相似度比较，并当相似度大于或者等于预设阈值时，输出目标材料数据集。
进一步地，所述处理模块，还具体用于：
获取用户的历史查询请求及后续的操作行为，以对当前查询到的所述目标材料数据集进行预测评价。
进一步地，所述全球唯一且持久的标识符包括：DOI编码或用户自定义的数据标识符，其中，在用户自定义数据标识符时需保证其唯一性。
进一步地，其中，所述数据权限具有身份验证和授权过程，通过所述材料数据区块链共享***的智能合约进行；
其中，所述共享数据被配置为允许被合法引用。
进一步地，所述数据源信息包括数据的所有者和数据的获取来源，其中，数据的获取来源包括：实验、计算、生产、文献和标准中的一种或者多种。
进一步地，其中，所述协议模块中的相关协议是开源协议，协议内置若干算法供开发者选择，开发者也被允许自行编写算法，以在相似材料的查询中，使用协议时能够根据材料类型进行相应的算法选择。
本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
本申请提供一种满足FAIR原则的材料数据区块链共享***，其给出一种协议模块，来既可实现材料数据满足FAIR原则的同时又可实现材料数据的数据安全，并且，因区块链的上链数据不可更改的特点，通过协议模块的约束，可否决不符合规定的材料数据上链，避免材料数据的无节制上链，可保证上链材料数据的可靠共享使用。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施例示出的一种满足FAIR原则的材料数据区块链共享***的框图示意图；
图2是根据一示例性实施例示出的材料数据结构的示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
请参阅图1，图1是根据一示例性实施例示出的一种满足FAIR原则的材料数据区块链共享***的框图示意图，如图1所示，该满足FAIR原则的材料数据区块链共享***1包括：
协议模块101，用于规定材料数据集结构、数据使用协议和网络协议三方面，其中，所述材料数据集结构包括全球唯一且持久的标识符、材料数据的特征索引、共享数据和数据源信息；所述数据使用协议包括：数据权限和版权协议；所述网络协议包括：分布式数据库证书以及通用的网络协议；
处理模块102，用于获取用户对预上链材料数据的上链操作或用户的材料查询请求，并利用所述协议模块101进行处理。
具体的，本申请材料数据区块链共享***1中，通过协议模块101规定材料数据集结构、数据使用协议和网络协议三方面内容，来实现材料数据满足FAIR原则，其中，材料数据的特征索引可实现材料数据的可发现，数据权限控制可实现数据的可访问，共享数据可实现数据的可互操作性，数据源信息可实现材料数据的可重用。通过该协议模块101的规定配置，可使材料数据的上链操作或者查询操作使用统一的协议规定，可克服材料数据的类型繁多、格式各异且处于高速增长状态带来的管理利用难题，给材料数据的管理保存、集成分析、共享利用等带来方便。本申请材料数据通过区块链共享***进行共享，因区块链的不可更改特性，可保证材料数据的数据安全，比如，材料数据所有人将材料数据上传到该区块链共享***中后，该区块链共享***使用区块链技术作为底层技术，材料数据的摘要信息储存在区块链中，各个数据库节点同步记录数据共享事件，实现数据版权确权，保证材料数据所有人知识产权的清晰。同时，因区块链技术下材料数据上链后不可更改，通过该协议模块101的规定约束，可否决不符合规定的材料数据上链，避免材料数据的无节制上链，可保证上链材料数据的可靠共享使用。
在一个实施例中，所述处理模块102，具体用于：
获取用户对所述预上链材料数据的所述上链操作，并利用所述协议模块101对所述上链操作进行验证确认，并在验证确认通过后，允许所述预上链材料数据上链，将所述预上链材料数据进行打包，以携带有所述协议模块101的相关规定，并提交进入区块链网络。
具体的，用户根据协议模块101的相关规定对预上链材料数据进行上链操作，经协议模块101验证确认，可以在材料数据进入区块链而无法更改之前，对不符合协议规定的材料数据禁止其上链，而验证确认通过后方才允许预上链材料数据上链，将预上链材料数据进行打包，以携带有该协议模块101的相关规定，并提交进入区块链网络，实现材料数据统一标准后进行共享。
在一个实施例中，其中，材料数据的特征索引包括：材料的成分、工艺、结构和性能四要素数据，且所述四要素数据各自的具体内容与材料种类形成动态关联。
其中，材料种类可以是黑色金属、有色材料、高分子材料、陶瓷等等(具体见下表一)。以材料的成分为例，黑色金属中钢铁材料的成分为元素形式，陶瓷材料的成分为化合物形式，不同材料关联了不同类别的成分。材料的工艺类型也和材料的类型相关，比如：金属材料的工艺有热轧、冷轧等塑性变形工艺，高分子材料的工艺则为注塑成型、压制成型等。四要素中的性能和结构也类似，不同的材料对应不同的性能类别和结构类别。
表一材料类型字典表
进一步地，其中，材料数据的特征索引为字典表形式，包括所述四要素数据(材料的成分、工艺、结构和性能)，开发者可在不用修改代码的情况下修改配置，在特征索引各项中添加具体元数据。所述字典表为受控的词汇表，采用材料科学中通用代号、符号和语言中一种或者多种。具体的，请参照图2，图2是根据一示例性实施例示出的材料数据结构的示意图，图2中方框选定部分为材料的字典表，通过字典表的形式可将材料类型扩展到结构材料、功能材料等各类材料。
在一个实施例中，所述处理模块102，还具体用于：
获取用户的所述材料查询请求，根据所述材料查询请求中的特征索引，在所述材料数据区块链共享***1的材料数据集中进行相似度比较，并当相似度大于或者等于预设阈值时，输出目标材料数据集。
具体的，用户发送材料查询请求后，处理模块102解析该查询请求，得到特征索引，查询请求中的特征索引可以是材料的成分、工艺、结构、性能的一者或者多者，根据该特征索引，在区块链***中储存的材料数据集中查找目标材料数据集，如果某个材料数据集中的特征索引与查询请求中的特征索引的相似度达到预设阈值(比如可将该阈值设置为90％以上)，将该材料数据集作为目标材料数据集输出。
在一个实施例中，所述处理模块102，还具体用于：
获取用户的历史查询请求及后续的操作行为，以对当前查询到的所述目标材料数据集进行预测评价。
具体的，在实际应用中，通常以列表形式展示查询到的目标材料数据集，需要用户挨个点击查看确认是否是自己所需的，并且一些目标材料数据集可能还会具有权限限制，可能使用户没有足够动力去开启该权限。而通过上述方案，在查询到目标材料数据集后，通过用户的历史查询请求可能会得到与当前查询请求一样的或者类似的查询请求，然后再根据用户之前的后续操作行为，比如，对某个材料数据集中的部分或者全部项内容进行复制操作，或者，对某个材料数据集进行整个下载操作，以此为参考进行预测，对当前查询到的目标材料数据集进行预测评价，预测评价在一定程度上更能反映被评价的目标材料数据集与用户材料查询需求的契合度。
在一个实施例中，所述全球唯一且持久的标识符包括：DOI编码或用户自定义的数据标识符，其中，在用户自定义数据标识符时需保证其唯一性。
具体的，DOI，Digital Object Unique Identifier首字母缩写，中文为：数字对象唯一标识符，具有唯一性、持久性、兼容性、互操作性、动态更新的特点。而在用户自定义数据标识符时，材料数据区块链共享***1对根据***中已有的数据标识符，对其进行唯一性验证。
在一个实施例中，其中，所述数据权限具有身份验证和授权过程，通过所述材料数据区块链共享***1的智能合约进行(对于智能合约，可以从区块链相关技术中得到)；所述共享数据被配置为允许被合法引用，保证材料数据共享的安全。
在一个实施例中，所述数据源信息包括数据的所有者和数据的获取来源，其中，数据的获取来源包括：实验、计算、生产、文献和标准中的一种或者多种。
在一个实施例中，其中，所述协议模块101中的相关协议是开源协议，有助于实现材料数据区块链共享***1的开放扩展，协议内置若干算法供开发者选择，开发者也被允许自行编写算法，以在相似材料的查询中，使用协议时能够根据材料类型进行相应的算法选择。
综上，通过本申请提供的满足FAIR原则的材料数据区块链共享***1，其协议模块101能提供统一协议规定，利用该协议模块101，既可实现材料数据满足FAIR原则的同时又可实现材料数据的数据安全，并且，因区块链的上链数据不可更改特点，通过协议模块101的约束，可否决不符合规定的材料数据上链，避免材料数据的无节制上链，可保证上链材料数据的可靠共享使用，从而有助于为材料数据的用户带来便利。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”、“多”的含义是指至少两个。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种满足FAIR原则的材料数据区块链共享***，其特征在于，包括：
协议模块，用于规定材料数据集结构、数据使用协议和网络协议三方面，其中，所述材料数据集结构包括全球唯一且持久的标识符、材料数据的特征索引、共享数据和数据源信息；所述数据使用协议包括：数据权限和版权协议；所述网络协议包括：分布式数据库证书以及通用的网络协议；
处理模块，用于获取用户对预上链材料数据的上链操作或用户的材料查询请求，并利用所述协议模块进行处理。
2.根据权利要求1所述的满足FAIR原则的材料数据区块链共享***，其特征在于，所述处理模块，具体用于：
获取用户对所述预上链材料数据的所述上链操作，并利用所述协议模块对所述上链操作进行验证确认，并在验证确认通过后，允许所述预上链材料数据上链，将所述预上链材料数据进行打包，以携带有所述协议模块的相关规定，并提交进入区块链网络。
3.根据权利要求1所述的满足FAIR原则的材料数据区块链共享***，其特征在于，其中，材料数据的特征索引包括：材料的成分、工艺、结构和性能四要素数据，且所述四要素数据各自的具体内容与材料种类形成动态关联。
4.根据权利要求3所述的满足FAIR原则的材料数据区块链共享***，其特征在于，其中，材料数据的特征索引为字典表形式，包括所述四要素数据，所述字典表为受控的词汇表，采用材料科学中通用代号、符号和语言中一种或者多种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的满足FAIR原则的材料数据区块链共享***，其特征在于，所述处理模块，还具体用于：
获取用户的所述材料查询请求，根据所述材料查询请求中的特征索引，在所述材料数据区块链共享***的材料数据集中进行相似度比较，并当相似度大于或者等于预设阈值时，输出目标材料数据集。
6.根据权利要求5所述的满足FAIR原则的材料数据区块链共享***，其特征在于，所述处理模块，还具体用于：
获取用户的历史查询请求及后续的操作行为，以对当前查询到的所述目标材料数据集进行预测评价。
7.根据权利要求1所述的满足FAIR原则的材料数据区块链共享***，其特征在于，所述全球唯一且持久的标识符包括：DOI编码或用户自定义的数据标识符，其中，在用户自定义数据标识符时需保证其唯一性。
8.根据权利要求1所述的满足FAIR原则的材料数据区块链共享***，其特征在于，
其中，所述数据权限具有身份验证和授权过程，通过所述材料数据区块链共享***的智能合约进行；
其中，所述共享数据被配置为允许被合法引用。
9.根据权利要求1所述的满足FAIR原则的材料数据区块链共享***，其特征在于，所述数据源信息包括数据的所有者和数据的获取来源，其中，数据的获取来源包括：实验、计算、生产、文献和标准中的一种或者多种。
10.根据权利要求1所述的满足FAIR原则的材料数据区块链共享***，其特征在于，其中，所述协议模块中的相关协议是开源协议，协议内置若干算法供开发者选择，开发者也被允许自行编写算法，以在相似材料的查询中，使用协议时能够根据材料类型进行相应的算法选择。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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