CN112509652B - 基于区块链的多方联合寻找创新药潜在靶点的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于区块链的多方联合寻找创新药潜在靶点的方法及系统，本申请通过引用区块链技术，利用分布式共享账本解决各联盟单位间信息不流通、数据孤岛的现象，通过CA认证环节提高联盟链的安全性。通过源数据库标准化、实验结果对比分析等过程保障实验结果的准确性。此外，本方案创新性的提出了一种新的利益分配方法，根据各节点在新任务中的投入算力的占比来分配收益，并通过设定算力投入阈值和算力投入产出比阈值来筛选合规机构，以此对抗女巫攻击。

Description

基于区块链的多方联合寻找创新药潜在靶点的方法及系统

技术领域

本发明涉及创新药研发技术领域，特别涉及一种基于区块链的多方联合寻找创新药潜在靶点的方法及系统。

背景技术

新靶点的挖掘是创新药研发、临床试验、药品迭代的源头和关键，iCLIP技术作为寻找创新药潜在靶点的关键技术，至今仍未在国内新药研发领域得以普及，一部分原因在于核心技术难以突破，另一部分源于iCLIP技术中各环节的重复性实验较多，耗时长且实验费用昂贵。据统计，一种创新药从研发、筛选、到上市成功，平均历时十年以上，需花费上亿美元，而在国内能够承受如此高成本高风险的单位寥寥无几，这就导致了iCLIP和新药研发过程很难顺利进行，也极大程度上削弱了相关新药研发组织和个人的创新意识和动力。

为了解决上述问题，就需要多个新药研发相关单位相互合作共同完成寻找靶点的工作。然而，由于实验结果属于高度机密性文件，各相关单位（例如医药创新研发型企业、科研机构、临床研究机构、创新服务机构和医药投资机构等）间的数据共享存在瓶颈，数据烟囱林立，重复性实验耗时耗财且难以取得新突破。并且，不同机构对同一药物靶点进行的实验存在偏差，难以对比分析和整合，难以鉴定实验结果的准确性。

发明内容

本申请提供了一种基于区块链的多方联合寻找创新药潜在靶点的方法及系统，以解决现有技术重复性实验较多、耗时长且数据共享困难的问题。

第一方面，本申请提供了一种基于区块链的多方联合寻找创新药潜在靶点的方法，应用于由任务发布节点、执行节点、分析节点构成的区块链网络中，所述方法包括：

任务发布节点在区块链底层平台发布靶点任务；

执行节点根据区块链底层平台发布的其中一项靶点任务生成加入该任务的请求，并发送给任务发布节点；

任务发布节点根据来自多个执行节点的请求生成加入所述靶点任务的节点名单；并将节点名单分别发送给节点名单上的各个执行节点；

收到节点名单的执行节点签署由智能合约控制的实验约束条件协议书，并将所述实验约束条件协议书上链存储；

执行节点对靶点任务进行计算，得到数据结果；

分析节点对所有执行节点得到的数据结果进行验证，生成对所述靶点任务的实验报告；

任务发布节点根据靶点任务对应的实验报告判断靶点任务是否已被破解，若是，则不再在区块链底层平台发布已被破解的靶点任务；若否，则更新靶点任务，并用更新后的靶点任务代替原靶点任务在区块链底层平台发布。

在一些实施例中，所述区块链网络中还包括认证节点；所述执行节点拥有认证节点颁发的数字证书；所述数字证书的颁发方法包括：

待认证的执行节点向认证节点发送认证请求；所述认证请求中包括申请者信息及公钥；

认证节点验证认证请求，若通过认证，则采用私钥对认证请求签名，并生成对应执行节点的数字证书；

认证节点将数字证书上传至区块链底层平台。

在一些实施例中，所述执行节点为代表性节点或普通节点。

在一些实施例中，在所述执行节点对靶点任务进行计算，得到数据结果的步骤后，所述方法还包括：

执行节点将算得的数据结果保存至节点对应的源数据库，同时将数据结果转化为共享数据上传至区块链中所有节点均可以访问的共享数据库；

所述分析节点对所有执行节点得到的数据结果进行验证的步骤包括：

分析节点从共享数据库中获取所有执行节点对同一靶点任务的共享数据，并对所有共享数据对应的数据结果进行验证。

在一些实施例中，所述将数据结果转化为共享数据包括：

提取数据结果中的摘要；

对摘要进行哈希计算，得到共享数据。

在一些实施例中，所述实验报告中包括各个执行节点的算力累计值以及算力的投入产出比。

在一些实施例中，所述区块链网络中还包括结算节点，所述方法还包括：

结算节点读取实验报告，将满足要求的执行节点信息发布在区块链底层平台；

结算节点根据实验报告生成结算请求并发送给任务发布节点；

任务发布节点对结算请求进行确认，若同意结算，则向结算节点发送结算指令；若不同意结算，则发布问题清单至区块链底层平台；

结算节点根据结算指令执行结算操作，并将结算结果发布至区块链底层平台。

在一些实施例中，所述区块链网络中还包括监管节点，在执行节点对靶点任务进行计算，得到数据结果的步骤之后，所述方法还包括：

监管节点判断节点名单中的执行节点是否触发智能合约所记载的约束条件，若是，则向该执行节点发送警告，吊销其数字证书，并重新验证该执行节点的所有数据结果。

在一些实施例中，任务发布节点在区块链底层平台发布靶点任务时，所述靶点任务包括一个或多个子任务。

第二方面，本申请提供了一种应用第一方面所述方法的系统，包括由任务发布节点、执行节点、分析节点构成的区块链网络，其中，

任务发布节点被配置为在区块链底层平台发布靶点任务；以及根据来自多个执行节点的请求生成加入所述靶点任务的节点名单；并将节点名单分别发送给节点名单上的各个执行节点；

执行节点被配置为根据区块链底层平台发布的其中一项靶点任务生成加入该任务的请求，并发送给任务发布节点；签署由智能合约控制的实验约束条件协议书，并将所述实验约束条件协议书上链存储；还被配置为对靶点任务进行计算，得到数据结果；

分析节点被配置为对所有执行节点得到的数据结果进行验证，生成对所述靶点任务的实验报告；

任务发布节点还被配置为根据靶点任务对应的实验报告判断靶点任务是否已被破解，若是，则不再在区块链底层平台发布已被破解的靶点任务，并向名单内的各执行节点发送任务终止指令；若否，则更新靶点任务。

本申请通过引用区块链技术，利用分布式共享账本解决各联盟单位间信息不流通、数据孤岛的现象，通过CA认证环节提高联盟链的安全性。通过源数据库标准化、实验结果对比分析等过程保障实验结果的准确性。此外，本方案创新性的提出了一种新的利益分配方法，根据各节点在新任务中的投入算力的占比来分配收益，并通过设定算力投入阈值和算力投入产出比阈值来筛选合规机构，以此对抗女巫攻击。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种基于区块链的多方联合寻找创新药潜在靶点的方法应用场景图；

图2为本申请一种基于区块链的多方联合寻找创新药潜在靶点的方法流程图；

图3为本申请方法中执行节点获取数字证书的方法流程图；

图4为本申请一种基于区块链的多方联合寻找创新药潜在靶点的方法在另一种实施例下的流程图；

图5为本申请一种基于区块链的多方联合寻找创新药潜在靶点的方法在又一种实施例下的流程图。

具体实施方式

由于iCLIP技术中各相关单位间的数据共享存在瓶颈，导致各环节的重复性实验较多，单一单位不能承受较高的实验耗时以及高额费用，为此，本申请通过区块链技术与新药研发领域巧妙结合，不仅提高了新药研发的效率，降低参与者的成本和风险，还能使各方单位的数据安全共享。

参见图1，为本申请一种基于区块链的多方联合寻找创新药潜在靶点的方法应用场景图；本申请的方案是应用在由任务发布节点、执行节点、分析节点构成的区块链网络中的，其中，区块链底层平台是为系统提供分布式存储、信息可追溯、上链不可篡改的基础平台，系统中的所有操作都需要通过区块链底层平台建立的共识机制才可以执行。本系统中的区块链底层平台是一种联盟链。

在本实施例中，区块链网络中的任务发布节点是指提出寻找创新药潜在靶点任务（后文中均简称靶点任务）的节点，例如发布寻找疾病A的靶点任务T，其中，靶点任务T中包含的信息不仅限于包括任务描述、实验约束条件、预期结果及收益等。

执行节点是指承接靶点任务并执行计算，得到计算数据（结果）的节点，根据规模的大小，执行节点位置的机构类型主要分为两类，一类是经济实力雄厚、算力较大的大型医药创新研发型企业、科研机构等，也称代表性机构（代表性节点），这些机构可以参与区块链底层平台的搭建、科研任务的发布、承接研发任务等；另一类是经济实力较弱，算力较小的高校课题组、个人参与者等，也称普通机构（普通节点），这些机构仅可以承接研发任务。执行节点的数量并不限于附图中的表述，无论代表性节点或普通节点都可以是多个。

在本实施例中，分析节点实时汇总、更新实验报告，并负责比对针对同一实验内容不同的实验结果，对代表性机构或普通机构的实验准确性进行验证，去除异常值，实时更新代表性机构或普通机构的算力累计值以及算力的投入产出比并加入实验报告，发布在区块链底层平台上。

需要说明的是，在本申请的区块链网络中，每个节点并不是承担一种功能，例如某一个节点，其本身可以作为任务发布节点，但同时其也可以作为另一项靶点任务的执行节点。

进一步的，为了功能的实现，区块链网络中还包括一些其他节点，例如认证节点、结算节点等，具体功能说明参见后续方法步骤的说明。

基于上述的应用场景，本申请实施例提供的一种基于区块链的多方联合寻找创新药潜在靶点的方法，如图2所示，包括：

S100：任务发布节点在区块链底层平台发布靶点任务；靶点任务包括任务描述，即寻找某疾病的靶点，实验约束条件、预期结果及收益等，当任务发布节点发布后，所有区块链网络中的其它节点均可在区块链底层平台中获取到该靶点任务的相关信息。

需要说明的是，在本实施例中，靶点任务有时可以是寻找创新药潜在靶点的整个实验过程，但当整个过程过于庞大时，仍然不容易在短时间内被破解，不利于统计结果和利益分配。因此，这时就需要将整个实验过程拆分为诸多具体的环节，即将原来的靶点任务拆分为多个子任务，此时所述靶点任务可以是一个子任务，也可以是多个子任务的集合，增加了被承接的可能性。例如，iCLIP实验中免疫共沉淀环节裂解液浓度、RNA酶浓度的确定，可作为“任务T中的a环节”。其实质类似于将现有技术中复杂的数学难题进行拆分，使其具有阶段性的N个解，解出其中一个解即可根据投入的算力获得收益。拆分复杂任务有利于缩短任务完成时间、降低参与者的风险，同时便于统计各节点的算力投入情况，制定可量化的收益分配规则，从而鼓励更多潜在的参与者加入联盟链共同攻克寻找靶点的技术难题。

S200：执行节点根据区块链底层平台发布的其中一项靶点任务生成加入该任务的请求，并发送给任务发布节点；执行节点可以通过区块链底层平台查看多个来自不同任务发布节点发布的多项靶点任务，当了解了任务信息后，如果认为自己可以承接，则需要向任务发布节点发送加入该任务的请求。

S300：任务发布节点根据来自多个执行节点的请求生成加入所述靶点任务的节点名单；并将节点名单分别发送给节点名单上的各个执行节点；

当任务发布节点接收到执行节点的请求后，首先需要对各个执行节点先进行一次筛选，以选出最适合执行该任务的机构，筛选的原则可根据任务发布节点不同的需求设置，最终节点名单上执行节点的数量也按需设定，执行节点一旦收到了节点名单，证明其获准加入执行该任务的名单，可以执行后续步骤，若没有收到节点名单，表示其没有获取加入执行该任务的名单，其必须放弃该项任务。

S400：收到节点名单的执行节点签署由智能合约控制的实验约束条件协议书，并将所述实验约束条件协议书上链存储；实验约束条件协议书通常可规定一些准许的实验规则，如在实验过程中出现违反，将以协议书中的规定对执行节点机构进行相应处罚，存储在区块链上的协议书由智能合约自动执行，从而监控参与各方进行实验的合规性。

S500：执行节点对靶点任务进行计算，得到数据结果；这里的数据结果可以是算得的所有数据，也可以是表示数据的摘要或哈希值，因此，在一种可行性实施例中，所述方法还包括：

S510：执行节点将算得的数据结果保存至节点对应的源数据库，每一个执行节点均对应一个本地的源数据库，用于存储所有经实验操作得到的原始的、完整的实验数据，且经过数据标准化处理，通过硬件网络设备控制对源数据库的访问，硬件网络设备包括交换机、防火墙等安全设备，目的是在遇到违规操作和系统异常时，随时可切断共享数据库与源数据库的网络链接。为了优化上链资源，执行节点可将存储在源数据库中的全部数据授权可分享的部分，作为共享数据上链，即将数据结果转化为共享数据上传至区块链中所有节点均可以访问的共享数据库；对于转化的方式，可以有多种，例如可以提取数据结果中的摘要；再对摘要进行哈希计算，得到共享数据；还可以是对整个数据结果计算哈希值，将哈希值作为共享数据等。采用这些方式不仅提高了上链数据的安全性，还降低了数据在共享数据库中的资源占用，提高上链效率。

S600：分析节点对所有执行节点得到的数据结果进行验证，生成对所述靶点任务的实验报告；对应于步骤S510，步骤S600也相应解释为：

S610：分析节点从共享数据库中获取所有执行节点对同一靶点任务的共享数据，并对所有共享数据对应的数据结果进行验证。

在步骤S600和S610中，对数据结果进行验证的过程主要包括根据数据结果先验证实验的准确性，可以通过实时读取共享数据库中关于同一任务T的多个实验结果进行比对得出，同时，综合多个执行节点反馈的数据结果，可以横向计算出各个执行节点的算力累计值以及算力的投入产出比并加入到实验报告中，其中，算力可以是在实际计算过程中投入的计算机时长，如消耗了几百或者几千个小时的计算时长，这是最终结算的主要依据；算力投入产出比是一个辅助指标，用于防止有人制造“伪节点”来偷取利益，产出是指符合要求的实验次数，例如一个机构提供的所有结果相对其它机构都是异常的，那投入产出比就达不到要求，不能参与利益的分配，这个机构很可能在伪造数据。

S700：任务发布节点根据靶点任务对应的实验报告判断靶点任务是否已被破解，若是，则不再在区块链底层平台发布已被破解的靶点任务；若否，则更新靶点任务，并用更新后的靶点任务代替原靶点任务在区块链底层平台发布。

在本实施例中，任务破解是指，实验各个环节会有一个最准确的解，可能是一个参数，也可能是一个浓度值，最终的破解是找到某疾病的靶点，例如找到了某个靶蛋白，对这个靶蛋白进行钳制或者激活，能够有效治疗某疾病。如果某一项靶点任务被破解，说明该环节已完成，无需再接收其它执行节点的数据结果，因此需要将靶点任务下架；如果某一项靶点任务没被破解，则可能是目前的数据结果仍未达到最佳值，也可能是整个实验的某一些环节未获得结果，因此就需要将已获得结果的环节从靶点任务中剔除，保留仍需要继续计算的任务，也就是说，任务发布节点应实时获取实验报告并实时更新发布在区块链底层平台的靶点任务。

进一步的，在步骤S200中，某一个执行节点想要发送加入任务的请求的前提是其必须拥有认证节点颁发的数字证书，这样其发送的请求才会被任务发布节点所接受，相应的，在步骤S300中，任务发布节点首先需要验证的是该执行节点的数字证书是否真实有效，具体方式可以是执行节点在发送请求时在请求中附带数字证书的信息，或者任务发布节点可以在区块链底层平台中获取到执行节点相关的数字证书的信息。

因此，在区块链网络中还包括认证节点，通常指的是CA认证机构所在节点，能够获取请求消息中申请者信息及公钥，验证机构资质，用本地私钥签名，形成针对该机构的数字证书，并上传至区块链底层平台。相应的，由图3所示，执行节点想要获取数字证书的方法包括：

S10：待认证的执行节点向认证节点发送认证请求，请求加入到系统中；所述认证请求中包括申请者信息及公钥；

S20：认证节点验证认证请求，主要是验证该机构的资质等信息，若通过认证，则采用私钥对认证请求签名，并生成对应执行节点的数字证书；

S30：认证节点将数字证书上传至区块链底层平台，使区块链内各个节点都完成共识。

进一步的，在图4所示的一些实施例中，所述区块链网络中还包括结算节点，结算节点的机构通常可以是银行或其它金融机构，通过读取区块链底层平台的实验报告，根据预设的算力投入阈值和算力投入比阈值，可在所有执行节点中将满足阈值要求的节点指定为合规机构，合规机构可根据其在整个任务中的产值相应获得一定的收益，具体的，所述方法还包括：

S800：结算节点读取实验报告，将满足要求的执行节点信息发布在区块链底层平台；

S900：结算节点根据实验报告生成结算请求并发送给任务发布节点；其中，结算请求中包含对各个合规机构在整个实验环节结束时的算力占比（百分数）；

S1000：任务发布节点对结算请求进行确认，若同意结算，则向结算节点发送结算指令；若不同意结算，则发布问题清单至区块链底层平台；

S1100：结算节点根据结算指令执行结算操作，并将结算结果发布至区块链底层平台。

进一步的，在图5所示的一些实施例中，所述区块链网络中还包括监管节点，通常指政府、银行或第三方监管机构所在节点，政府部门监督管理平台的运行，银行或其它金融机构则负责资金的监管。对应的，当节点名单上的执行节点签署由智能合约控制的实验约束条件协议书之后，并开始执行计算过程时，需要监控执行节点是否按照智能合约中的要求执行，因此，在执行节点对靶点任务进行计算，得到数据结果的步骤后，所述方法还包括：

S520：监管节点判断节点名单中的执行节点是否触发智能合约所记载的约束条件，若是，则向该执行节点发送警告，吊销其数字证书，并重新验证该执行节点的所有数据结果。

由上述技术方案可知，本申请通过引用区块链技术，利用分布式共享账本解决各联盟单位间信息不流通、数据孤岛的现象，通过CA认证环节提高联盟链的安全性。通过源数据库标准化、实验结果对比分析等过程保障实验结果的准确性。此外，本方案创新性的提出了一种新的利益分配方法，根据各节点在新任务中的投入算力的占比来分配收益，并通过设定算力投入阈值和算力投入产出比阈值来筛选合规机构，以此对抗女巫攻击。

对应于上述方法，本申请还提供了一种应用上述方法的系统，所述系统包括由区块链底层平台、任务发布节点、执行节点、分析节点构成的区块链网络，其中，

任务发布节点被配置为在区块链底层平台发布靶点任务；以及根据来自多个执行节点的请求生成加入所述靶点任务的节点名单；并将节点名单分别发送给节点名单上的各个执行节点；

执行节点被配置为根据区块链底层平台发布的其中一项靶点任务生成加入该任务的请求，并发送给任务发布节点；签署由智能合约控制的实验约束条件协议书，并将所述实验约束条件协议书上链存储；还被配置为对靶点任务进行计算，得到数据结果；

分析节点被配置为对所有执行节点得到的数据结果进行验证，生成对所述靶点任务的实验报告；

任务发布节点还被配置为根据靶点任务对应的实验报告判断靶点任务是否已被破解，若是，则不再在区块链底层平台发布已被破解的靶点任务；若否，则更新靶点任务，并用更新后的靶点任务代替原靶点任务在区块链底层平台发布。

上述系统在执行方法过程中的作用效果可参见上述方法中的说明，在此不再赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种基于区块链的多方联合寻找创新药潜在靶点的方法，应用于由任务发布节点、执行节点、分析节点构成的区块链网络中，其特征在于，所述方法包括：

任务发布节点在区块链底层平台发布靶点任务；

执行节点根据区块链底层平台发布的其中一项靶点任务生成加入该任务的请求，并发送给任务发布节点；

任务发布节点根据来自多个执行节点的请求生成加入所述靶点任务的节点名单；并将节点名单分别发送给节点名单上的各个执行节点；

收到节点名单的执行节点签署由智能合约控制的实验约束条件协议书，并将所述实验约束条件协议书上链存储；

执行节点对靶点任务进行计算，得到数据结果；

分析节点对所有执行节点得到的数据结果进行验证，生成对所述靶点任务的实验报告；

任务发布节点根据靶点任务对应的实验报告判断靶点任务是否已被破解，若是，则不再在区块链底层平台发布已被破解的靶点任务；若否，则更新靶点任务。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区块链网络中还包括认证节点；所述执行节点拥有认证节点颁发的数字证书；所述数字证书的颁发方法包括：

待认证的执行节点向认证节点发送认证请求；所述认证请求中包括申请者信息及公钥；

认证节点验证认证请求，若通过认证，则采用私钥对认证请求签名，并生成对应执行节点的数字证书；

认证节点将数字证书上传至区块链底层平台。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述执行节点为代表性节点或普通节点。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述执行节点对靶点任务进行计算，得到数据结果的步骤后，所述方法还包括：

执行节点将算得的数据结果保存至执行节点对应的源数据库，同时将数据结果转化为共享数据上传至区块链中所有节点均可以访问的共享数据库；

所述分析节点对所有执行节点得到的数据结果进行验证的步骤包括：

分析节点从共享数据库中获取所有执行节点对同一靶点任务的共享数据，并对所有共享数据对应的数据结果进行验证。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将数据结果转化为共享数据包括：

提取数据结果中的摘要；

对摘要进行哈希计算，得到共享数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实验报告中包括各个执行节点的算力累计值以及算力的投入产出比。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区块链网络中还包括结算节点，所述方法还包括：

结算节点读取实验报告，将满足要求的执行节点信息发布在区块链底层平台；

结算节点根据实验报告生成结算请求并发送给任务发布节点；

任务发布节点对结算请求进行确认，若同意结算，则向结算节点发送结算指令；若不同意结算，则发布问题清单至区块链底层平台；

结算节点根据结算指令执行结算操作，并将结算结果发布至区块链底层平台。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区块链网络中还包括监管节点，在执行节点对靶点任务进行计算，得到数据结果的步骤之后，所述方法还包括：

监管节点判断节点名单中的执行节点是否触发智能合约所记载的约束条件，若是，则向该执行节点发送警告，吊销其数字证书，并重新验证该执行节点的所有数据结果。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，任务发布节点在区块链底层平台发布靶点任务时，所述靶点任务包括一个或多个子任务。

10.一种基于区块链的多方联合寻找创新药潜在靶点的系统，其特征在于，所述系统包括由区块链底层平台、任务发布节点、执行节点、分析节点构成的区块链网络，其中，

任务发布节点被配置为在区块链底层平台发布靶点任务；以及根据来自多个执行节点的请求生成加入所述靶点任务的节点名单；并将节点名单分别发送给节点名单上的各个执行节点；

执行节点被配置为根据区块链底层平台发布的其中一项靶点任务生成加入该任务的请求，并发送给任务发布节点；签署由智能合约控制的实验约束条件协议书，并将所述实验约束条件协议书上链存储；还被配置为对靶点任务进行计算，得到数据结果；

分析节点被配置为对所有执行节点得到的数据结果进行验证，生成对所述靶点任务的实验报告；

任务发布节点还被配置为根据靶点任务对应的实验报告判断靶点任务是否已被破解，若是，则不再在区块链底层平台发布已被破解的靶点任务；若否，则更新靶点任务。

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