CC BY
44Фотодокумент и современные технологии
УДК 004.75:069.4
А. А. Тихонов
Перспективы использования блокчейн-технологий в музеях
Введение
Прежде чем говорить об использовании блокчейн-техно-логий в музеях, необходимо определиться с терминами. Сам термин «блокчейн» не является однозначным и может относиться:
— непосредственно к технологии цепочки блоков, криптографически ссылающихся друг на друга;
— к распределенному реестру на основе такой цепочки блоков;
— к конкретному воплощению такого реестра.
Кроме того, поскольку блокчейн-технологии вошли в обиход с появлением криптовалюты биткойн, часто термин «блокчейн» понимается только в этом контексте и применяется только к инклюзивным распределенным реестрам с алгоритмом консенсуса на основе подтверждения выполненной работы. Лишь первые два варианта можно назвать достаточно корректными, и наиболее часто термин используется именно для распределенного реестра.
В общем случае блокчейн — это способ представления последовательных блоков информации, построенный таким образом, чтобы информация в существующих блоках была устойчива к изменениям после добавления новых блоков [1]. Данная характеристика очень ценна для определенных типов информации, в том числе музейных. Например, данные о музейных объектах могут меняться, однако хранение истории изменений без возможности эту историю изменить — необходимая составляющая музейного хранения, которая в настоящее время решается преимущественно бумажным следом, например актами комиссии, принимающей решения об изменениях. В полностью цифровой системе такая задача традиционно решалась использованием систем записи информации с однократной записью. В блокчейн эта задача решается при помощи хеш-функций, или функций свертки, которые позволяют свести данные любой длины к коротким строкам (хешам) таким образом, что вероятность получить одинаковые хеши с разными исходными данными очень мала, а с мало отличающимися исходными данными — ничтожна мала. В отличие от решения проблемы верификации неизменности данных при помощи хешей, в блокчейне решается проблема верификации последовательности данных: в общем случае каждый новый блок данных хранит хеш заголовка предыдущего блока, который содержит запись о времени создания блока и хеш данных этого блока. Таким образом, изменить уже сделанную запись в цепочке можно, только изменив все последующие блоки, иначе изменение будет очень легко обнаружить, так как хеши всех блоков после измененного будут отличаться. Даже если мы храним копии хешей лишь самых новых блоков, любое изменение задним числом будет легко выявляемо. В областях изменения сохранности предмета или информации о провенансе предмета это свойство
данных очень полезно. Однако, как уже упоминалось, если имеется возможность менять любую информацию в системе, можно пересчитать все хеши, начиная с того изменения задним числом, которое необходимо внести. Для борьбы с этим используется то, что цепочка содержит только хеши данных и сравнительно невелика в объеме — это позволяет хранить множество ее копий. В результате создается распределенный реестр данных, также называемый блокчейном: в такой системе цепочка блоков хранится у всех узлов сети, заинтересованных в надежности системы. В реальных системах поддерживаются также легкие узлы, которые хранят не весь реестр, а его часть, поскольку реестр со временем только растет и постоянное его обновление и хранение не всегда оптимально. Этот факт также указывает на потенциальную проблематичность использования блокчейн-технологий для музеев, поскольку музейные данные предполагается хранить неограниченно долго и реестр изменений будет хранить все сложнее и сложнее, если только мы не предполагаем, что наши возможности по хранению и обработке данных станут бесконечно расти.
Распределенная система намного устойчивее уникальной, однако сама по себе она не гарантирует неизменность данных. Чтобы добавить новый блок в распределенный реестр, система должна каким-либо способом прийти к консенсусу относительно того, какие данные должны быть записаны в реестр и когда. Данные в системе появляются асинхронно, и распределенная система должна быть устойчива к «проблеме византийских генералов» [2]: если какие-то узлы ошибочно или намеренно искажают информацию, то система должна сохранять устойчивость к подобным изменениям. Способы создания консенсуса могут быть совершенно разными в зависимости от характеристик и задач системы.
Типы блокчейн-систем
Существуют два основных типа блокчейн-систем: инклюзивные (permissionless) и эксклюзивные (permissioned) (иногда: открытые и закрытые). Основное их отличие состоит в том, что к инклюзивной системе может подключиться любой и в целом все ее участники имеют равные права, тогда как в эксклюзивных системах сочетаются различные уровни централизации и прав, а появление новых участников контролируется.
Первая популярная блокчейн-система — биткойн — является инклюзивной, как и другие криптовалютные системы. В инклюзивной системе подразумевается нулевой уровень доверия между участниками, что делает задачу создания консенсуса о создании новых блоков достаточно нетривиальной. В настоящее время большинство криптовалютных систем используют для этого концепцию подтверждения выполнения работы (proof of
Фотодокумент и современные технологии
work): участники системы используют свои вычислительные мощности для решения некоей достаточно сложной задачи, результат которой легко проверить, и в итоге получают возможность поучаствовать в создании следующего блока реестра. В качестве компенсации они могут создать какое-то количество криптовалюты и послать ее на произвольный адрес, но компенсацию они получат только в том случае, если данные, которые они послали в систему, окажутся непротиворечивыми и попадут в реестр, что подталкивает их к честной игре. Данный процесс называется майнингом, так как это собственно первичная «добыча» криптовалюты. Такая система саморегулируется и достаточно устойчива к несанкционированным изменениям. Указанные факторы привели к появлению нескольких устойчивых мифов о блокчейн-системах.
Миф 1: данные в блокчейн-системах абсолютно надежны. Потенциальные ошибки в алгоритмах и потенциальная атака участника с мощностями больше, чем сумма всех остальных, потенциальная потеря надежности криптографических алгоритмов для создания хешей (например, в результате развития квантовых компьютеров) могут привести к нарушению целостности данных в блок-чейне. Пример — кража эквивалента 50 млн долларов в блокчейн-системе Etherium в 2016 г. [3].
Миф 2: в блокчейн-системах все равны. Несмотря на то что инклюзивные блокчейн-системы одноранговые, возможность влиять на курс криптовалюты, а значит, и на потенциальную выгоду майнеров у больших инвесторов неизмеримо больше. Вместе с тем некоторые решения, которые могут привести к форку, т. е. изменению протоколов и структур данных в блокчейне, а потенциально и к разделению блокчейна на две независимые ветви, часто принимаются программистами и публикующими блоки узлами, которые не являются большинством пользователей системы.
Миф 3: данные в блокчейн-системах неизменны и вечны. Данные в блокчейн-системах неизменны в смысле сложности (но не невозможности — см. миф 2) изменить их задним числом, однако данные существуют до тех пор, пока есть узлы, хранящие копии реестра и готовые поддерживать систему. Если оценка стоимости криптовалюты на традиционном рынке упадет, у рядовых участников узлов может исчезнуть основание продолжать работу, поскольку майнинг становится все сложнее и требует все больше ресурсов (это часть дизайна системы) [4], а потенциальная выгода от получения криптовалюты может стать существенно меньше затрат на майнинг. Поскольку других оснований для участия в системе нет, ее ждет коллапс. Системы на основе подтверждения выполнения работы в принципе не способны существовать бесконечно, поскольку требуют все больше вычислительных ресурсов (вследствие чего блокчейн-системы пытаются переходить на другие способы достижения консенсуса).
В целом инклюзивные блокчейн-системы плохо подходят для долговременных музейных целей за исключением тех случаев, когда музей хочет воспользоваться рыночной составляющей блокчейна, именно из-за заложенной в них неустойчивости. Блокчейн технологически решает проблему доверия между пользователями системы, однако никак не решает проблему доверия к конкретному воплощению блокчейна. Ничто не мешает создавать новые блокчейны и криптовалюты (это и происходит), устойчивость же любой существующей крип-товалютной блокчейн-системы обеспечивается только интересом к ней инвесторов — никакого другого обеспечения у нее нет. Если же мы говорим о хранении записей музея, они должны быть способны пережить девальвацию
в том числе и фиатных денег, и привязывать их долго-временность к гораздо более волатильной финансовой системе вряд ли разумно. Имеет значение и экологическая неустойчивость систем, основанных на доказательстве выполненной работы: потребление электричества на майнинг криптовалюты в мире уже сопоставимо с потреблением электричества небольшой страны [5].
Второй тип блокчейн-систем — эксклюзивные, в которых системы, публикующие новые блоки в блокчейн, авторизуются внешним образом. Это уже предполагает определенный уровень доверия между участниками, а также позволяет с большей легкостью использовать другие методы достижения консенсуса, требующие гораздо меньших вычислительных мощностей, чем доказательство проделанной работы. При достаточном уровне доверия среди участников допустимо использовать даже такой простой метод консенсуса, как публикация блоков узлами по очереди. Поскольку участники системы идентифицируемы, потенциальные последствия неправомерного использования системы могут быть прописаны юридически.
Эксклюзивные блокчейн-системы намного больше отражают структуру взаимодействия музеев и во многом являются логическим продолжением инициативы LOCKSS — распределенной системы цифрового хранения для библиотек и учреждений культуры [6]. Основные направления потенциального применения блокчейн-систем — это провенанс и межмузейный обмен. Использование эксклюзивной системы позволит регулировать уровень доступности информации (как, например, ограничения на публикацию подробной информации о владельцах в разные периоды). Однако появление такой системы сопряжено с несколькими проблемами.
Основная проблема заключается в том, что создание подобной системы требует появления консорциума участников, которые могут договориться о стандартах, технологиях и условиях создающейся сети. Музейные стандарты появляются и принимаются очень медленно, и если различия в описании объектов способны нивелироваться возможностью конвертации из одних стандартов в другие, то для практического применения блокчейн-системы хранения провенанса она должна быть глобальной. Более вероятным выглядит создание в первую очередь национальных/региональных систем. На рынке уже появился ряд компаний с предложениями хранения провенанса в блокчейн (Verisart, Artory, Codex), однако все они используют существующие криптовалютные блокчейн-системы и сами скорее пытаются взять на себя функции регистратора объектов искусства, нежели создать музейную блокчейн-сеть [7].
Еще одна проблема состоит в отношении записей в блокчейн к физическим объектам. Их соответствие неочевидно и требует дополнительных технических решений. Для музейных объектов такой связью может служить запись в блокчейн какой-либо формы инвентарного номера объекта в музее (предполагается, что объект уже промаркирован данным номером). Однако это позволит установить связь только с настоящим бытованием объекта в музее, без идентификации его истории до попадания в музей. Для некоторых объектов (например, картин) можно использовать визуальный хеш фотографической копии объекта, однако его нельзя применять для однозначной идентификации, так как, в отличие от криптографического хеша, небольшие изменения объекта будут приводить к небольшим изменениям визуального хеша [8]. Для цифровых объектов можно записать в блокчейн хеш архива, составляющего объект, и инструкцию по созданию этого архива и хеша, если объект имеет постоянную файловую
Фотография. Изображение. Документ. Вып. 10 (10)
структуру. Однако пока никаких стандартов соотношения с оригиналом не существует. Кроме того, проблематично и начальное состояние такого реестра провенанса, потому что это некая нулевая точка, с утверждениями о прове-нансе объектов в которой все участники должны быть согласны. Говоря о произведении искусства или музейном объекте в блокчейне, необходимо упомянуть невзаимозаменяемый токен (NFT, non-fungible token).
Невзаимозаменяемый токен и музеи
В блокчейне может храниться любая информация, однако первые блокчейн-системы использовались преимущественно для криптовалюты, т. е. токены системы были взаимозаменяемы и идентичны («криптомонеты»), в блоки же записывались транзакции с криптовалютой. Невзаимозаменяемые токены позволяют создавать уникальные объекты в блокчейн-реестре, что реализует форму дефицита цифровых объектов, которые естественным образом могут быть без потерь скопированы неограниченное число раз — поэтому они с трудом коллекционируемы и сложно обосновать их высокую стоимость для продажи как арт-объекта. Объект токенизируется, т. е. в блокчейн (как правило, Etherium) создается токен, соответствующий этому объекту, и предполагается, что объект принадлежит тому, кто владеет токеном, а все остальные копии объекта носят статус репродукции.
Указанная система породила популярный миф об объектах искусства и блокчейн-системах. Часто используется выражение «поместить объект в блокчейн», однако оно не подразумевает помещение в распределенный реестр ни самого цифрового объекта, ни тем более физического. Блокчейн не предполагает размещения в нем такого большого количества информации, как, например, цифровое изображение, достаточное для идентификации, поскольку копия реестра должна быть у всех узлов, а если в реестре будут цифровые изображения, он станет расти в астрономических масштабах. В криптовалютных блок-чейнах такая операция еще и крайне затратна. Поэтому выражения «токенизация произведения искусства» или «помещение произведения искусства в блокчейн» означают только помещение в блокчейн некоего набора метаданных, или даже ссылки на набор этих метаданных. Их связь непосредственно с объектом может быть очень условной (и, как правило, юридически ничтожной). Для создания токена в самой блокчейн-системе нет возможности обосновывать право владения объектом, и владельцы копирайта иногда вынуждены защищать свои права традиционными способами, если когда кто-то создает NFT с их материалами. Еще одна проблема — что именно передается при продаже NFT следующему владельцу. В NFT могут быть прописаны смарт-контракты, предполагающие, например, при каждой продаже пересылку процента суммы продажи первому владельцу, но единственное право, которое приобретает покупатель NFT, — это возможность его дальнейшей продажи, что окончательно разводит сам объект и его NFT-токен. Кроме того, NFT существует в конкретной блокчейн-системе и
только до тех пор, пока существует эта система. NFT того же объекта в другой блокчейн-системе не будет иметь никакой связи с первым NFT. Таким образом, в настоящий момент NFT в качестве сертификатов владения относятся скорее к области коллекционирования, нежели непосредственно к арт-рынку. Возможно, указанные проблемы решатся в будущем, пока же основная польза NFT для музея состоит в том, что владение NFT и потребление произведения искусства не связаны между собой напрямую, а токенизация цифрового искусства не предполагает ограничение его потребления. Это позволяет музею хранить и показывать «репродукции», идентичные оригиналу, и не задумываться о покупке NFT, так как владение NFT не дает музею ничего, если в его задачи не входит спекуляция на художественном рынке. Особняком стоит NFT-арт, действительно использующий блокчейн как технический элемент, например участвующий в генерации самого предмета; такие объекты, как и любое другое генеративное искусство, относятся к одним из самых сложных для музеефикации типам цифровых объектов.
Литература
1. Yaga, D., Mell, P., Roby, N., & Scarfone, K. Blockchain technology overview // National Institute of Standards and Technology, USA, 2018. URL: http://dx.doi.org/10.6028/NIST.IR.8202 (дата обращения: 12.06.2021).
2. Lamport, L., Shostak, R., & Pease, M. The Byzantine Generals Problem // ACM Transactions on Programming Languages and Systems. 1982. Vol. 4, no. 3. P. 382-401. URL: https://www.microsoft. com/en-us/research/uploads/prod/2016/12/The-Byzantine-Generals-Problem.pdf (дата обращения: 12.06.2021).
3. Price, R. Digital currency Ethereum is cratering because of a $ 50 million hack // Business Insider UK, 2016. URL: https://web.archive. org/web/20170611195628/http://uk.businessinsider.com/dao-hacked-ethereum-crashing-in-value-tens-of-millions-allegedly-stolen-2016-6 (дата обращения: 12.06.2021).
4. Narayanan, A., Bonneau, J., Felten, E., Miller, A., Goldfeder, S. Bitcoin and Cryptocurrency Technologies. A Comprehensive Introduction. Princeton, USA: Princeton University Press, 2016. 336 p.
5. Carter, N. How Much Energy Does Bitcoin Actually Consume? // Harward Business Review. 2021. URL: https://hbr.org/2021/05/ how-much-energy-does-bitcoin-actually-consume (дата обращения: 12.06.2021).
6.АлизарА. «Выглядит похоже». Как работает перцептивный хэш // Хабр. 2011. URL: https://habr.com/ru/post/120562 (дата обращения: 12.06.2021).
7. Whitaker, A. Art and Blockchain: A Primer, History, and Taxonomy of Blockchain Use Cases in the Arts // Artivate. 2019. Vol. 8, no. 2. P. 21-46. URL: www.jstor.org/stable/10.34053/artivate.8.2.2 (дата обращения: 12.06.2021).
8. Maniatis, P., Roussopoulos, M., Giuli, Th., Rosenthal, D., Baker, M. The LOCKSS peer-to-peer digital preservation system // ACM Transactions on Programming Languages and Systems. 2005. Vol. 23, no. 1. P. 2-50. D0I:10.1145/1047915.1047917 (дата обращения: 12.06.2021).
