CN108875422B - 基于区块链的脑电波数据存储方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于区块链的脑电波数据存储方法及系统。该基于区块链的脑电波数据存储方法包括：获取采集的用户脑电波数据；对脑电波数据进行特征值编码；将脑电波数据进行拆分储存；为拆分储存的脑电波数据生成检索地址；根据脑电波数据的检索地址生成数据区块；以及将数据区块添加到区块链中。本申请解决了现有脑机接口设备将用户的脑电波数据存储在本地计算机或中心化存储的服务器时无法保证数据储存的安全性和有效性的问题，以及脑机接口设备采集的脑电波数据不便于分享的问题。

Description

基于区块链的脑电波数据存储方法及系统

技术领域

本申请涉及一种数据存储系统，具体而言，涉及一种基于区块链的脑电波数据存储方法及系统。

背景技术

脑机接口(BCI：Brain Computer Interface)是人脑和计算机设备之间的一种连接与交互的通道，为人和计算机的交互提供了一种全新的能力。BCI系统一般由信号采集模块、信号处理模块、信号传输模块、交互处理模块组成。目前BCI设备采集的数据多为通过头戴设备上的电极接触大脑头皮，记录大脑头皮的电信号，经过采集和处理后传输到计算机。

针对现有的脑机接口设备，发明人发现至少存在以下问题：

目前脑机接口设备的数据存储模块将采集的脑电波信号传输到计算机之后，转化为二进制的流数据文件，并存储在计算机磁盘上。然而将脑电波数据存储在本地计算机或者服务器，数据存储的安全性和有效性无法保证。如果本地计算机或者中心化存储的服务器出现问题，数据很容易丢失。

目前脑机接口设备的脑电波数据获取、分享使用不方便，脑机接口设备采集的脑电波数据无法便捷从存储计算机或者网络中获取，也无法分享给其他研究者分析用户脑电数据。

针对上述在脑机接口设备中存在的问题，发明人提出了一种解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种脑电波数据存储方法，以解决现有脑机接口设备将用户的脑电波数据存储在本地计算机或中心化存储的服务器时无法保证数据储存的安全性和有效性的问题，以及脑机接口设备采集的脑电波数据不便于分享的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种基于区块链的脑电波数据存储方法。

根据本申请的基于区块链的脑电波数据存储方法包括：脑机接口设备获取用户的脑电波数据；对所述脑电波数据进行拆分，并将拆分后的脑电波数据分散到同一区块链网络下不同的脑机接口设备的预设存储空间中进行储存；为分散在不同的脑机接口设备中储存的所述脑电波数据生成检索地址，并将所述检索地址发布到所述区块链网络上。将一段时间内所有发布到所述区块链网络上的检索地址打包，生成数据区块；对生成的所述数据区块进行共识，以使所述数据区块添加到已有的区块链中。

进一步的，对所述脑电波数据进行拆分，并将拆分后的脑电波数据分散到同一区块链网络下不同的脑机接口设备的预设存储空间中进行储存之前，包括：计算出所述脑电波数据的特征值，并对所述脑电波数据进行特征值编码。

进一步的，所述对生成的所述数据区块进行共识，以使所述数据区块添加到已有的区块链中，包括：确定所述区块链网络下首先生成所述数据区块的脑机接口设备为目标脑机接口设备；将所述目标脑机接口设备生成的所述数据区块广播给所述区块链网络下的其他所有脑机接口设备；将所述目标脑机接口设备生成的所述数据区块添加到已有的区块链中。

进一步的，所述将所述目标脑机接口设备生成的所述数据区块添加到已有的区块链中，包括：所述区块链网络下每个脑机接口设备将所述数据区块添加到各自储存的区块链中。

进一步的，所述对所述脑电波数据进行拆分，并将拆分后的脑电波数据分散到同一区块链网络下不同的脑机接口设备的预设存储空间中进行储存，包括：对拆分后的脑电波数据进行冗余备份，并分散到同一区块链网络下不同的脑机接口设备的预设存储空间中进行储存。

进一步的，所述基于区块链的脑机接口数据存储方法还包括：从所述区块链中获取目标脑电波数据的检索地址；以及根据所述检索地址获取所述目标脑电波数据。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种基于区块链的脑电波数据存储系统。

根据本申请的基于区块链的脑电波数据存储系统包括：包括：区块链网络以及接入所述区块链网络的至少两个脑机接口设备，所述脑机接口设备包括：脑电波采集装置、存储器、处理器、以及通讯装置，其中：

所述脑电波采集装置用于获取用户的脑电波数据；

所述存储器用于储存所述脑电波采集装置采集的所述脑电波数据，以及所述区块链网络中其他脑机接口设备发送的脑电波数据；

所述通讯装置用于实现与其他脑机接口设备进行数据传输，以及与所述区块链网络通信连接；

所述处理器用于对所述脑电波数据进行拆分计算，并将拆分后的脑电波数据通过所述通讯装置发送到到同一区块链网络下不同的脑机接口设备的存储器中进行储存，同时为所述脑电波数据生成检索地址，并通过所述通讯装置将所述检索地址发布到所述区块链网络上。

进一步的，所述处理器还用于将一段时间内所有发布到所述区块链网络上的检索地址打包，生成数据区块，以及用于将数据区块添加到已有的区块链中。

进一步的，所述脑机接口设备还包括特征计算模块，所述特征计算模块用于对所述用户脑电波数据进行特征值计算，得到特征值编码的脑电波数据。

在本申请实施例中，采用将脑机接口设备采集的脑电波数据进行拆分并以冗余备份的形式分散储存到区块链网络下不同的脑机接口设备的方式，保证了数据储存的安全性，进而通过将每个脑电波数据的索引地址发布到区块链网络上，生成数据区块并添加到区块链上，从而实现了脑机接口设备之间通过区块链分享脑电波数据的目的，从而解决了解决现有脑机接口设备将用户的脑电波数据存储在本地计算机或中心化存储的服务器时无法保证数据储存的安全性和有效性的问题，以及脑机接口设备采集的脑电波数据不便于分享的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是第一实施例基于区块链的脑电波数据存储方法流程示意图；

图2是第二实施例基于区块链的脑电波数据存储方法流程示意图；

图3是第三实施例基于区块链的脑电波数据存储方法流程示意图；

图4是第一实施例基于区块链的脑电波数据存储系统结构示意图；以及

图5是第二实施例基于区块链的脑电波数据存储系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本申请提供的基于区块链的脑电波数据存储方法，包括步骤S101至步骤S105。

步骤S101，脑机接口设备获取用户的脑电波数据。在本步骤中，脑机接口设备通过其脑电波采集装置，采集用户的脑电波信号，并对用户的脑电波信号进行数字化处理，获得用户的脑电波数据。

步骤S102，对所述脑电波数据进行拆分，并将拆分后的脑电波数据分散到同一区块链网络下不同的脑机接口设备的预设存储空间中进行储存。

本申请考虑到解决现有脑机接口设备将用户的脑电波数据存储在本地计算机或中心化存储的服务器时，无法保证数据储存的安全性，因此将多个脑机接口设备组成一个区块链网络，在这个区块链网络中每个脑机接口设备都可以相互分享脑电波数据。

为了解决数据储存的安全性问题，每个脑机接口设备获取的脑电波数据会首先进行拆分，并以多次冗余备份的形式，通过存储协议分散存储到这个区块链网络中不同脑机接口设备的预设存储空间内进行储存。当用户的脑电波数据存储在这个去中心化的区块链网络中时，不用担心脑机接口设备本地数据的丢失，这样使每个用户的所有脑电波数据将得到永久储存，很好的解决了数据储存的安全性问题。当用户任何时候需要时，这些脑电波数据都可以成为用户脑电分析临床和治疗时候的依据。

步骤S103，为分散在不同的脑机接口设备中储存的所述脑电波数据生成检索地址，并将所述检索地址发布到所述区块链网络上。

本申请考虑到在区块链网络中的每个脑机接口设备都可以准确的获取目标脑电波数据，将每个脑电波数据的索引地址打包成数据区块添加到区块链上，并同步到区块链网络中的每个脑机接口设备上，当每个脑机接口设备想要从区块链网络中获取目标脑电波数据时，只需读取区块链，从区块链中提取目标脑电波数据的索引地址，进而从索引地址对应的储存空间中提取该目标脑电波数据。

在本步骤中，当脑机接口设备上传脑电波数据时，首先对该脑电波数据进行拆分并分散储存，同时为这个分散在不同的脑机接口设备中储存的所述脑电波数据生成检索地址，并将该检索地址广播到区块链网络中。

步骤S104，将一段时间内所有发布到所述区块链网络上的检索地址打包，生成数据区块。

在这个区块链网络中每隔一段时间，网络中所有发布的脑电波数据储存在不同脑机接口设备的存储空间里的检索地址将被打包，并形成一个数据区块，这个数据块就是脑机接口设备访问他发布到文件系统中的文件的一个检索入口。

步骤S105，对生成的所述数据区块进行共识，以使所述数据区块添加到已有的区块链中。

在本步骤中，对上述步骤S104中生成的数据区块首先通过区块链网络中的每个脑机接口设备进行共识，在验证过这个数据区块的真实性后，进而将该数据区块添加到区块链网络中已有的区块链末端。在区块上链的过程中需要注意的是，当区块添加到区块链网络中最长的区块链，即主链的末尾时，才是一个有效的区块。

这个保存了所有发布的脑电波数据的检索地址的数据区块形成的数据链，将会在区块链网络下每个脑机接口设备中有一份备份，这样，我们的系统中就形成了一个脑电波数据的去中心化存储系统。通过这个去中心化的脑电波数据存储系统，我们可以在任何一个脑机接口设备上通过检索地址找到我们已经发布的脑电波数据，并通过我们保存的文件访问私钥获取我们发布的脑电波数据。

在上述步骤S102，对所述脑电波数据进行拆分，并将拆分后的脑电波数据分散到同一区块链网络下不同的脑机接口设备的预设存储空间中进行储存之前，还需要计算出所述脑电波数据的特征值，并对所述脑电波数据进行特征值编码。

在本步骤中，在脑机接口设备将脑电波数据分散储存到区块链网络下不同的脑机接口设备中时，还需要对该脑电波数据进行加密处理，具体先将这个歌脑电波数据打包成一个压缩的数据块，然后对这个压缩数据块进行特征值计算得到特征值，在本申请的一可选实施例中，可以对这个压缩数据块进行哈希计算得到哈希值，这个哈希值就是检索获取这个脑电波数据的私人秘钥。

如图2所示，上述步骤S105，对生成的所述数据区块进行共识，以使所述数据区块添加到已有的区块链中，具体还包括步骤S201至步骤S203。

步骤S201，确定所述区块链网络下首先生成所述数据区块的脑机接口设备为目标脑机接口设备。

在本申请中，将含有脑电波数据的检索地址的数据区块添加到区块链网络中的区块链上的过程，是一个需要竞争计算的过程，即区块链网络中的每个脑机接口设备之间通过算力竞争来确定出目标数据区块。在要生成下一个数据区块时，区块链网络中的每个脑机接口设备通过其处理器进行数据区块生成计算，在本申请的一可选实施例中，每个脑机接口设备都包括了一个图像处理器GPU和提供储存空间的磁盘，在生成数据区块时，由GPU提供竞争计算功能。在区块链网络中，拥有最强的GPU算力和最多磁盘分享空间的的脑机接口设备将会优先完成数据区块生成计算，当一个脑机接口设备首先计算出数据区块时，将会广播给区块链网络中的其他脑机接口设备，经过共识后，其他脑机接口设备将会停止该数据区块的生成计算。

步骤S202，将所述目标脑机接口设备生成的所述数据区块广播给所述区块链网络下的其他所有脑机接口设备。

在本步骤中，当一个脑机接口设备首先计算出数据区块时，将会广播给区块链网络中的其他脑机接口设备，当其他脑机接口设备验证这个数据区块的有效性之后，将会停止对这个数据区块的生成计算。

步骤S203，将所述目标脑机接口设备生成的所述数据区块添加到已有的区块链中。

在本步骤中，在通过竞争计算确定出计算出数据区块的脑机接口设备后，将这个数据区块添加到区块链网络中已有的区块链的末尾，同时记录为由这个计算出数据区块的脑机接口设备完成的上链行为。在区块上链的过程中需要注意的是，当区块添加到区块链网络中最长的区块链，即主链的末尾时，才是一个有效的区块。

对于这个完成上链的脑机接口设备将会被奖励拥有访问系统中更多贡献的脑电波数据的特权，这个特权在当系统中用户设置了共享自己通过脑机接口设备发布的脑电波数据后得到实现。

在上述步骤S203，所述将所述目标脑机接口设备生成的所述数据区块添加到已有的区块链中，具体包括，所述区块链网络下每个脑机接口设备将所述数据区块添加到各自储存的区块链中。在本步骤中，当一个新的数据区块被生成，且得到共识后，则区块链网络中的每个脑机接口设备将这个数据区块添加到各自储存的区块链中，形成一条新的数据链。

在上述步骤S102中，对所述脑电波数据进行拆分，并将拆分后的脑电波数据分散到同一区块链网络下不同的脑机接口设备的预设存储空间中进行储存，包括，先对拆分后的脑电波数据进行冗余备份，再将拆分后的脑电波数据分散到同一区块链网络下不同的脑机接口设备的预设存储空间中进行储存。进行多次冗余备份的目的在于，防止如果区块链网络下一个或多个脑机接口设备出现故障导致脑电波数据丢失的问题。通过冗余备份，即使一个或多个储存脑电波数据的脑机接口设备出现故障，也能保证数据的完整性。

如图3所示，该基于区块链的脑电波数据存储方法还包括步骤S301至步骤S302。

步骤S301，从所述区块链中获取目标脑电波数据的检索地址。

当用户想从这个分布式数据储存系统中提取自己上传的脑电波数据时，可以首先访问储存每个脑电波数据检索地址的区块链，并从区块链中获取自己上传的脑电波数据储存在不同脑机接口设备的索引地址，进而根据索引地址获取自己上传的脑电波数据。

步骤S302，根据所述检索地址获取所述目标脑电波数据。

当从区块链中获取自己上传的脑电波数据储存在不同脑机接口设备的索引地址后，则根据索引地址从脑机接口设备的存储空间中提取自己上传的脑电波数据。在本申请中由于在脑机接口设备储存的是加密后的脑电波数据，因此还需要根据用户储存的文件私钥，来对获取的脑电波数据进行解密，进而获得原始的脑电波数据。

从以上的描述中，可以看出，本发明具有至少如下的优点：

存储在这个去中心化系统中的脑电波数据，将会在系统中被永久存储，而不用担心脑机接口设备本地数据的丢失。这样用户个人的所有脑电波数据将得到永久存储，用户任何时候需要，这些脑电波数据都可以成为用户脑电分析临床和治疗时候的依据。

通过竞争计算的功能，赋予系统中提供最多计算和存储的用户访问其他用户共享数据的特权。这样，拥有大量脑电数据研究需求的用户将可以获得大量研究的数据基础，为研究提供海量数据的支撑需求。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述基于区块链的脑电波数据存储方法的脑电波数据存储系统，如图4和5所示，该系统包括：区块链网络1；以及多个接入区块链网络1的脑机接口设备2。其中，该脑机接口设备2包括：脑电波采集装置201、存储器202、处理器204、以及通讯装置205，

所述脑电波采集装置201，用于获取用户的脑电波数据；

所述存储器202，用于储存所述脑电波采集装置采集的所述脑电波数据，以及所述区块链网络中其他脑机接口设备发送的脑电波数据；

所述通讯装置205，用于实现与其他脑机接口设备进行数据传输，以及与所述区块链网络通信连接；

所述处理器204，用于对所述脑电波数据进行拆分计算，并将拆分后的脑电波数据通过所述通讯装置发送到到同一区块链网络下不同的脑机接口设备的存储器中进行储存，同时为所述脑电波数据生成检索地址，并通过所述通讯装置将所述检索地址发布到所述区块链网络上。

在本申请的一可选实施例中，脑电波采集装置201为脑电波采集头箍，该脑电波采集头箍上设置了与用户头皮接触用于采集脑电波信号的电极头，并且为了去除多余的电位干扰，该头箍上还有两个用于夹在用户耳垂上的电极。采集到的脑电波信号通过处理芯片被转换成数字信号，并通过数据端口发送到存储器中进行储存。

在本申请的一可选实施例中，处理器204为一个用于计算的嵌入式GPU芯片，存储器205为用于数据存储的磁盘。

如图5所示，所述处理器204还用于将一段时间内所有发布到所述区块链网络上的检索地址打包，生成数据区块，以及用于将数据区块添加到已有的区块链中。在本申请中，GPU芯片被用于在生成数据区块时进行竞争计算，完成数据区块生成计算。

如图5所示，所述脑机接口设备2还包括特征计算模块203，特征计算模块203用于对所述用户脑电波数据进行特征值计算，得到特征值编码的脑电波数据。在本申请的实施例中特征计算模块203为哈希计算模块，用于对脑电波数据进行哈希计算得到哈希值，这个哈希值为该脑电波数据的私钥。

所述脑机接口设备2还包括数据获取模块，所述数据获取模块用于从所述区块链中获取目标脑电波数据的检索地址，并根据所述检索地址获取所述目标脑电波数据。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于区块链的脑电波数据存储方法，其特征在于，包括：

脑机接口设备获取用户的脑电波数据；

对所述脑电波数据进行拆分，并将拆分后的脑电波数据分散到同一区块链网络下不同的脑机接口设备的预设存储空间中进行储存；

为分散在不同的脑机接口设备中储存的所述脑电波数据生成检索地址，并将所述检索地址发布到所述区块链网络上；

将一段时间内所有发布到所述区块链网络上的检索地址打包，生成数据区块；

对生成的所述数据区块进行共识，以使所述数据区块添加到已有的区块链中；

其中，所述对所述脑电波数据进行拆分，并将拆分后的脑电波数据分散到同一区块链网络下不同的脑机接口设备的预设存储空间中进行储存，包括：

对拆分后的脑电波数据进行多次冗余备份，并分散到同一区块链网络下不同的脑机接口设备的预设存储空间中进行储存；

其中，所述对生成的所述数据区块进行共识，以使所述数据区块添加到已有的区块链中，包括：

确定所述区块链网络下首先生成所述数据区块的脑机接口设备为目标脑机接口设备；

将所述目标脑机接口设备生成的所述数据区块广播给所述区块链网络下的其他所有脑机接口设备；

将所述目标脑机接口设备生成的所述数据区块添加到区块链网络中已有的区块链的末尾，同时记录为由目标脑机接口设备完成的上链行为，以使所述目标脑机接口设备拥有访问更多贡献的脑电波数据的特权。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的脑电波数据存储方法，其特征在于，对所述脑电波数据进行拆分，并将拆分后的脑电波数据分散到同一区块链网络下不同的脑机接口设备的预设存储空间中进行储存之前，包括：

计算出所述脑电波数据的特征值，并对所述脑电波数据进行特征值编码。

3.根据权利要求1所述的基于区块链的脑电波数据存储方法，其特征在于，所述将所述目标脑机接口设备生成的所述数据区块添加到已有的区块链中，包括：

所述区块链网络下每个脑机接口设备将所述数据区块添加到各自储存的区块链中。

4.根据权利要求2所述的基于区块链的脑电波数据存储方法，其特征在于，还包括：

从所述区块链中获取目标脑电波数据的检索地址；

根据所述检索地址获取所述目标脑电波数据。

5.一种基于区块链的脑电波数据存储系统，其特征在于，包括：区块链网络以及接入所述区块链网络的至少两个脑机接口设备，所述脑机接口设备包括：脑电波采集装置、存储器、处理器、以及通讯装置，其中：

所述脑电波采集装置用于获取用户的脑电波数据；

所述存储器用于储存所述脑电波采集装置采集的所述脑电波数据，以及所述区块链网络中其他脑机接口设备发送的脑电波数据；

所述通讯装置用于实现与其他脑机接口设备进行数据传输，以及与所述区块链网络通信连接；

所述处理器用于对所述脑电波数据进行拆分计算，并将拆分后的脑电波数据通过所述通讯装置发送到同一区块链网络下不同的脑机接口设备的存储器中进行储存，同时为所述脑电波数据生成检索地址，并通过所述通讯装置将所述检索地址发布到所述区块链网络上；

所述处理器还用于将一段时间内所有发布到所述区块链网络上的检索地址打包，生成数据区块，以及用于将数据区块添加到已有的区块链中；

其中，所述处理器还用于对拆分后的脑电波数据进行多次冗余备份，并分散到同一区块链网络下不同的脑机接口设备的预设存储空间中进行储存；

其中，所述处理器为一个用于计算的嵌入式GPU芯片，所述存储器为用于数据存储的磁盘；所述GPU芯片被用于在生成数据区块时进行竞争计算，完成数据区块生成计算；

其中，确定所述区块链网络下首先生成所述数据区块的脑机接口设备为目标脑机接口设备，将所述目标脑机接口设备生成的所述数据区块广播给所述区块链网络下的其他所有脑机接口设备，将所述目标脑机接口设备生成的所述数据区块添加到区块链网络中已有的区块链的末尾，同时记录为由目标脑机接口设备完成的上链行为，以使所述目标脑机接口设备拥有访问更多贡献的脑电波数据的特权。

6.根据权利要求5所述的基于区块链的脑电波数据存储系统，其特征在于，所述脑机接口设备还包括特征计算模块，所述特征计算模块用于对所述用户脑电波数据进行特征值计算，得到特征值编码的脑电波数据。

7.根据权利要求5所述的基于区块链的脑电波数据存储系统，其特征在于，所述脑机接口设备还包括数据获取模块，所述数据获取模块用于从所述区块链中获取目标脑电波数据的检索地址，并根据所述检索地址获取所述目标脑电波数据。

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