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區(qū)塊鏈?zhǔn)怯?jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域近年來熱門的研究方向，數(shù)字中國是數(shù)字時(shí)代推進(jìn)中國式現(xiàn)代化的重要引擎，數(shù)據(jù)共享則是數(shù)字中國建設(shè)的重要支撐。本書既有區(qū)塊鏈與數(shù)據(jù)共享方面的理論介紹，也有實(shí)驗(yàn)方法、應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)與實(shí)踐方面的經(jīng)驗(yàn)分享，在強(qiáng)調(diào)理論的同時(shí)，注重實(shí)踐與應(yīng)用。第1～2章為概述，主要介紹數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)共享的相關(guān)背景；第3～4章側(cè)重基礎(chǔ)理論，分別介紹與數(shù)據(jù)共享相關(guān)的區(qū)塊鏈和隱私保護(hù)技術(shù)；第5章側(cè)重工程實(shí)現(xiàn)，剖析數(shù)據(jù)共享平臺SOLAR的架構(gòu)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵代碼編寫；第6～9章側(cè)重行業(yè)應(yīng)用實(shí)踐，分別介紹通用意義的數(shù)據(jù)交易平臺、醫(yī)療數(shù)據(jù)共享，并拓展到知識與數(shù)據(jù)共建共享，分析其架構(gòu)設(shè)計(jì)以及區(qū)塊鏈和隱私計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用；第10章對未來的應(yīng)用進(jìn)行展望。本書可作為高等院校計(jì)算機(jī)、區(qū)塊鏈和其他信息學(xué)科相關(guān)專業(yè)的教材，也可供對區(qū)塊鏈、數(shù)據(jù)共享和數(shù)字經(jīng)濟(jì)感興趣的研究人員和工程技術(shù)人員閱讀參考。

前言

2020年年初，寫下本書扉頁的時(shí)候，我們正處在一個特殊的歷史背景下——新冠疫情在全球開始流行；而2023年年初，本書寫作與編輯工作基本結(jié)束的時(shí)候，我們已經(jīng)基本擺脫了新冠疫情的束縛。令人欣慰的是，我國GDP總量在2020年首次突破100萬億元，達(dá)到全年2.2%的經(jīng)濟(jì)增速。光鮮的GDP數(shù)據(jù)背后依靠的是數(shù)字經(jīng)濟(jì)（尤其在遠(yuǎn)程辦公和數(shù)字抗疫方面）的高速發(fā)展。

大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)正對人類社會的發(fā)展起著越來越重要的作用。從網(wǎng)絡(luò)熱搜也能看出這些新興技術(shù)的關(guān)注度：我們在谷歌上搜索“大數(shù)據(jù)”，大概可以得到8.62億條結(jié)果；搜索“區(qū)塊鏈”時(shí)，大概可以得到652萬條結(jié)果；搜索“數(shù)據(jù)共享”時(shí)，大概可以得到333萬條結(jié)果。

可以說，數(shù)據(jù)承載和記錄了人類社會從萌芽到信息爆炸時(shí)代的文明印記，從結(jié)繩記事時(shí)期到當(dāng)前的大數(shù)據(jù)時(shí)代，都離不開數(shù)據(jù)的身影。數(shù)據(jù)在維基百科中被描述為“關(guān)于一個或多個人或物體的一組定性或定量變量”，人們在提到包羅萬象的數(shù)據(jù)時(shí)，為了充分體現(xiàn)其5V特性，即Volume（容量）、Velocity（速率）、Variety（多樣性）、Value（價(jià)值）、Veracity（真實(shí)性），往往會默認(rèn)為“大數(shù)據(jù)”（Big Data）。

而區(qū)塊鏈具備一個傳奇故事的所有要素：神龍見首不見尾的作者，開創(chuàng)性的應(yīng)用，一石激起千層浪的社會反響。我們不知道，當(dāng)神秘的作者中本聰敲下第一行區(qū)塊鏈代碼時(shí)，他是否能夠想象自己的代碼創(chuàng)造出了新奇的、充滿活力的新時(shí)代�，F(xiàn)在提到區(qū)塊鏈，人們已逐步從虛擬貨幣轉(zhuǎn)化為關(guān)注技術(shù)本身。未來，區(qū)塊鏈締造的價(jià)值將與數(shù)據(jù)共生。2023年2月份，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》指出，建設(shè)數(shù)字中國是數(shù)字時(shí)代推進(jìn)中國式現(xiàn)代化的重要引擎，是構(gòu)筑國家競爭新優(yōu)勢的有力支撐。加快數(shù)字中國建設(shè)，對全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家、全面推進(jìn)中華民族偉大復(fù)興具有重要意義和深遠(yuǎn)影響。要強(qiáng)化數(shù)字中國關(guān)鍵能力，一是構(gòu)筑自立自強(qiáng)的數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新體系，二是筑牢可信可控的數(shù)字安全屏障。區(qū)塊鏈與數(shù)據(jù)共享技術(shù)，都是強(qiáng)化數(shù)字中國關(guān)鍵能力的有力支撐。

市面上區(qū)塊鏈相關(guān)書籍已經(jīng)很多，有科普性質(zhì)的，也有開發(fā)性質(zhì)的。本書的作者團(tuán)隊(duì)有幸負(fù)責(zé)或參與研發(fā)了幾個與區(qū)塊鏈和隱私計(jì)算相關(guān)的數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，也在聯(lián)邦學(xué)習(xí)、知識圖譜等領(lǐng)域進(jìn)行了深入研究，這為本書的創(chuàng)作提供了很好的素材和知識、經(jīng)驗(yàn)方面的積累。與其他區(qū)塊鏈書籍相比，本書既有區(qū)塊鏈與數(shù)據(jù)共享方面的理論介紹，也有實(shí)驗(yàn)方法、應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)和實(shí)踐方面的經(jīng)驗(yàn)分享，在強(qiáng)調(diào)理論的同時(shí)注重實(shí)踐和應(yīng)用。

本書的第1、2章為概述，主要介紹數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)共享的相關(guān)背景；第3、4章側(cè)重基礎(chǔ)理論，分別介紹與數(shù)據(jù)共享相關(guān)的區(qū)塊鏈和隱私保護(hù)技術(shù)；第5章側(cè)重工程實(shí)現(xiàn)，剖析了數(shù)據(jù)共享平臺SOLAR的架構(gòu)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵代碼；第6～9章側(cè)重行業(yè)應(yīng)用實(shí)踐，分別介紹通用意義的數(shù)據(jù)交易平臺、醫(yī)療數(shù)據(jù)共享，并拓展到知識與數(shù)據(jù)共建共享，分析其架構(gòu)設(shè)計(jì)以及區(qū)塊鏈和隱私計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用；第10章對未來的應(yīng)用進(jìn)行展望。

本書在撰寫過程中，除了署名的閭海榮、鐘軍、鄭靈、李艷，參與編寫人員還包括周容辰、許瑞坤、石順中、沈運(yùn)恒、陶焜等，也得到了非常多師長、同事和朋友的幫助。感謝清華大學(xué)數(shù)基生命創(chuàng)新群體首席科學(xué)家張學(xué)工教授，給我寬松的研究環(huán)境、學(xué)術(shù)指導(dǎo)，并在多個醫(yī)工交叉方向國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目中應(yīng)用了我們的研究成果，也感謝清華大學(xué)江瑞教授在學(xué)術(shù)研究方面持續(xù)的幫助和支持；感謝深時(shí)數(shù)字地球國際大科學(xué)計(jì)劃的首席科學(xué)家王成善院士和周成虎院士的指導(dǎo)，以及孫旭東、諸云強(qiáng)、杜震洪、羅斌等博士的支持，本書在知識與數(shù)據(jù)共建共享章節(jié)中參考了團(tuán)隊(duì)的部分設(shè)計(jì)成果；感謝翼方健數(shù)的羅震博士、霍尼科的唐建鋒博士和福建省大數(shù)據(jù)集團(tuán)的徐曉清女士，授權(quán)我引用其設(shè)計(jì)案例；感謝福州數(shù)據(jù)技術(shù)研究院的陳陽紅、李藝暉等，以及清華大學(xué)的研究生王天亨、王豐等，協(xié)助我進(jìn)行了大量校稿和圖片設(shè)計(jì)工作；感謝福州數(shù)據(jù)技術(shù)研究院的服務(wù)團(tuán)隊(duì)，給我提供了良好的寫作環(huán)境；感謝本書的編輯章海濤先生，在我一再拖稿的情況下，對我保持了足夠的耐心，并給予了鼓勵；最后，由衷地感謝我的父母，以及我的妻子和女兒，他們對我毫無保留的支持，讓我得以從工業(yè)界回到學(xué)術(shù)界，做自己喜歡的工作。

本書的撰寫得到了國家自然科學(xué)基金會“原創(chuàng)探索計(jì)劃”項(xiàng)目NSFC42050101、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“生物與信息融合”項(xiàng)目2022YFF1202403、國家自然科學(xué)基金會“生物信息學(xué)創(chuàng)新群體”項(xiàng)目NSFC61721003，以及福建省引才“百人計(jì)劃”項(xiàng)目的支持，在此一并表示感謝。

需要說明的是，本書是一本面向工程應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)的教科書或參考讀物，書中對區(qū)塊鏈技術(shù)和隱私保護(hù)技術(shù)的核心理論進(jìn)行了介紹，對技術(shù)細(xì)節(jié)并未大篇幅展開介紹，需要對這兩部分深入了解的同學(xué)，可以閱讀相關(guān)專業(yè)書籍或相關(guān)論文。此外，本書寫作過程中參詳了大量的團(tuán)隊(duì)和項(xiàng)目組內(nèi)部溝通交流材料，我們進(jìn)行了溯源以追蹤到原始材料的出處，盡可能詳細(xì)羅列了參考文獻(xiàn)并標(biāo)注了引用，但仍有可能有遺漏或錯誤之處，歡迎各位讀者提出建議、反饋和指正。

作者

2023年3月

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