CC BY
334
УДК 37:004.9 ББК 74.044.4
ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ РАСПРЕДЕЛЕННОГО РЕЕСТРА (ЦЕПОЧЕК БЛОКОВ / BLOCKCHAIN) В СФЕРЕ ОБРАЗОВАНИЯ*
| С.Д. Каракозов, А.Ю. Уваров
Аннотация. В контексте актуальных направлений развития российского образования в условиях перехода к цифровой экономики и образования рассматривается специфика и особенности использования технологии реплицированных распределенных баз данных («цепочек блоков» / "blockchain"). Авторы предлагают использовать эту технологию для решения как традиционных педагогических задач учебно-воспитательного процесса разного класса и уровня, так и инновационных. По мнению авторов, данная технология, широко применяемая за рубежом и до сих пор не нашедшая должного применения в российской образовательной практике, заслуживает внимания педагогов и исследователей как вариант передовой основы для поиска новых идей обновления существующих и популярных сегодня в педагогической практике методик обучения и технологий использования в качестве средства обучения достижениям информационных технологий и науки «Информатика», таким как, например: искусственный интеллект, виртуальная и дополненная реальность, а также массовые учебные онлайн 9 курсы, или МУК (MOOC, massive open online course). На основе описанных в данной работе материалов об использовании «цепочек блоков» возможно проектирование не только новых образовательных ресурсов для школы, но и новых образовательных курсов для обучения будущих учителей в условиях «цифрового образования».
Ключевые слова: технология реплицированных распределенных баз данных, blockchain, информатизация системы образования, цифровая трансформация образования.
* В статье использованы материалы подготавливаемой к изданию книги «Образование в мире цифровых технологий: на пути к цифровой трансформации». — М.: Изд. дом ГУ-ВШЭ, 2018.
THE POSSIBILITIES OF USING BLOCKCHAIN TECHNOLOGY IN EDUCATION
| S.D. Karakozov, A.Yu. Uvarov
Abstract. In the light of the most relevant trends in the development of Russian education within the framework of the transition to digital economy and education, this paper studies the peculiarities and specific features of the use of replicated distributed database (or blockchain) technology. It suggests to adopt this technology in both traditional and innovative teaching and educational process of different level. The authors believe that this technology — widespread abroad and not adequately reflected in Russian educational practices — deserves increased attention from teachers and professors since it can be used as one of the most advanced means of updating current common methods and techniques of teaching information technology, Computer Science, and its breakthroughs, including artificial intelligence, virtual reality, and massive open online courses (MOOC). Blockchain technology implementation described in this paper allows to design not only new learning resources for school, but also new training courses to educate future teachers in the context of "digital education".
Keywords: block-chain technology, informatization of education system, digital transformation of education.
Nemo plus in aliumtransferrepotestquam ipse habet.
Corpusjuriscivilis1
Сегодня в мире происходит революционный переход от информатизации основных сфер человеческой деятельности к их цифровизации. Если информатизация предполагает, по сути, модернизацию тех или иных видов человеческой деятельности на основе использования информационно-коммуникационных технологий, то цифровая трансформация (или цифровизация) предполагает их качественное преобразование, отход от привычных видов и форм деятельности к новым, осно-
ванным на цифровых моделях и технологиях [1].
На государственном уровне проблема цифровой трансформации российского общества была поставлена в послании Президента Российской Федерации В.В. Путина Федеральному собранию от 01 декабря 2016 г., а механизм ее решения задан постановлением Правительства Российской Федерации от 28 июля 2017 г. № 1632-р об утверждении Программы «Цифровая экономика Российской Федерации» (далее — Программа) [2]. Про-
1 Никто не может передать другому больше прав, чем имеет сам. Свод римского гражданского права (свод Юстиниана).
граммой определены базовые направления развития цифровой экономики в России на период до 2024 года. К базовым направлениям отнесены:
• нормативное регулирование;
• кадры и образование;
• формирование исследовательских компетенций и технических заделов;
• информационная инфраструктура и информационная безопасность.
Перед сферой «Образование» Программа ставит четыре основных задачи:
• создание ключевых условий для подготовки кадров цифровой экономики;
• совершенствование системы образования, которая должна обеспечивать цифровую экономику компетентными кадрами;
• создание рынка труда, который должен опираться на требования цифровой экономики;
• создание системы мотивации по освоению необходимых компетенций и участию кадров в развитии цифровой экономики России.
Цифровая экономика России охватывает три основных сферы, которые в своем тесном взаимодействии окажут существенное влияние на жизнь граждан и общества в целом:
1. Рынки и отрасли экономики (сферы деятельности), где осуществляется взаимодействие конкретных субъектов (поставщиков и потребителей товаров, работ и услуг).
2. Платформы и технологии, где формируются компетенции для развития рынков и отраслей экономики (сфер деятельности).
3. Среда, которая создает условия для развития платформ, технологий и эффективного взаимодействия субъ-
ектов рынков и отраслей экономики (сфер деятельности) и охватывает нормативное регулирование, информационную инфраструктуру, кадры и информационную безопасность.
Развитие цифровой среды требует поддержки и развития как уже существующих условий для возникновения перспективных сквозных цифровых платформ и технологий, так и создание условий для возникновения новых платформ и технологий. Основными сквозными цифровыми технологиями, на базе которых планируется реализация принятой Программы, являются:
• большие данные;
• нейротехнологии и искусственный интеллект;
• системы распределенного реестра (blockchain/блокчейн);
• квантовые технологии;
• новые производственные технологии;
• промышленный интернет;
• компоненты робототехники и сенсорика;
• технологии беспроводной связи;
• технологии виртуальной и дополненной реальностей.
Продолжая цикл работ по цифровой трансформации образования [3— 8], в этой статье обсуждается опыт использования технологии блокчейн (цепочек блоков / blockchain) и перспективные направления ее использования в сфере образования.
Методология Gartner прогнозирования развития технологий
В современных публикациях о цифровой экономике и цифровой трансформации упоминают новые прорывные технологии: системы рас-
н
12
пределенного регистра (блокчейн / blockchain), искусственный интеллект, виртуальная реальность, а также массовые учебные онлайн курсы, или МУК2 (massive open online course — МООС). Хотя их потенциал велик, однако в ближайшие пять лет они вряд ли заметно повлияют на массовую практику образования. Широкое обсуждение этих технологий в современных публикациях о цифровой экономике и цифровой трансформации образования хорошо объясняется их местом на диаграмме Gartner Hype Cycle [9]. Gartner — исследовательская и консалтинговая компания, специализирующаяся в области прогнозирования рынка информационных технологий. В 1995 году Gartner начала рассматривать упрощенный график переходного процесса, или кривую Hype Cycle. В отечественной практике о нем обычно говорят, как о цикле общественного интереса, ожиданий или признания. Gartner Hype Cycle (GHC) используют для объяснения тех или иных тенденций, связанных с ожиданием или появлением на рынке какой-либо новой технологии. Идея, лежащая в основе GHC, состоит в следующем: любая эффективная технологическая инновация в процессе достижения зрелости проходит несколько этапов, каждый из которых характеризуется различной степенью интереса со стороны маркетологов и специалистов:
• технологический триггер (англ. technology trigger) — появление инновации, появление первых публикаций;
• пик завышенных ожидании (Peak of Inflated Expectation) — от новоИ технологии ожидают революционных изменении, благодаря новизне технология становится попу-лярнои и предметом широкого обсуждения в сообществе. В этот момент все дивиденды от новои технологии получают только футурологи и комментаторы;
• нижняя точка разочарования (Trough of Disillusionment) — выявляются недостатки технологии, утеря новизны не способствует восторженным публикациям, в сообществе отмечается разочарование новои технологиеи;
• склон просвещения (Slope of Enlightenment) — устраняются основные недостатки, интерес к технологии медленно возвращается, технология начинает внедряться в коммерческих проектах;
• плато производительности (Plateau of Productivity) — наступление зрелости технологии, сообщество воспринимает технологию как данность, осознавая ее достоинства и ограничения.
Безусловно, не все технологии могут проИти цикл полностью. В ежегодно публикуемом прогнозе, составляемом для конкретного сегмента рынка, аналитики Gartner отмечают новые технологии, соотнося их в соответствие с этапом их продвижения на рынок.
Рассмотрим место широко обсуждаемых сегодня технологии на GHC для сферы образования в развитых странах (рис. 1).
2 МУК (Массовый учебный курс) — воспроизведение на кириллице звучания англоязычного МООС. Одновременно это напоминание о том, что для разработки полноценного учебного курса и его освоения надо потрудиться: «Не помучаешься — не научишься».
МУК сегодня вышли на плато производительности. Их достоинства и ограниченность стали очевидны и всеми признаются. Эта технология стабильна и постепенно эволюционирует. Ссылки на традиционные МУК можно легко найти в сети (ЬМ^:// www.udacity.com/). На сайтах ведущих университетов представлено множество «почти МУК», которые позволяют сравнительно дешево учиться и получить престижный диплом.
Педагоги уловили главный секрет: вместо презентаций в дистанционных курсах можно так же просто размещать видеозаписи занятий. Когда МУК только появились, считалось, что они качественно изменят лицо дистанционного образования. Но изменения оказались не столь значительны: университетские он-лайн-курсы так и не стали открытыми (в том числе, свободными для копирования и бесплатными). Хотя обещанных на заре появления МУК качественных изменений в работе вузов не произошло, онлайн-образо-вание стало доступнее и дешевле, а сфера возможностей для непрерывного (заочного, постдипломного) образования расширилась.
Многообещающие перспективы использования виртуальной реальности на слуху у педагогов уже не одно десятилетие. Сегодня сложности разработки таких приложений уменьшились, а их стоимость снизилась. Тем не менее, они по-прежнему предназначены для сравнительно узкой аудитории, которая в состоянии их приобрести. Разработки в этой области все еще находятся на стадии формирования образовательного контента, остаются на пике завышенных ожиданий и вызывают
чрезмерный энтузиазм. Разработки на основе виртуальной реальности вряд ли станут широко распространенными образовательными продуктами раньше, чем стоимость необходимых для таких приложений носимых устройств заметно снизится.
Искусственный интеллект уже представлен на рынке разработками в сегменте адаптивных обучающих программ. Все они выполнены инновационными коммерческими структурами, широко рекламируются и вызывают общественный ажиотаж. В итоге они оказались на пике завышенных ожиданий, что неизбежно связано с чрезмерным энтузиазмом и нереалистичными оценками перспектив.
Рассмотрим перспективные направления использования в образовании технологии распределенного реестра (блокчейн) и попробуем ответить на вопрос, почему технология, которая была разработанная для работы с криптовалютой, представляет интерес для сферы образования. Отметим, что работ, посвященных данной технологии достаточно много [11]. Технология блок-
13
Рис. 1. Перспективные ЦТ в образовании на диаграмме Гартнера в 2018 году [10]
чейн находится сегодня в фазе запуска (первая восходящая). Это означает, что соответствующий технологический прорыв, по сути, еще только заявлен, и никаких значимых предложений на рынке пока нет. Эти технологии быстро совершенствуются в финансовых сферах их приложения (криптовалюта, инвестиции) и уже в недалеком будущем достигнут высокой степени технологического совершенства. Однако их применение в сфере образования достаточно затруднено, так как их использование связано с заметными организационными изменениями, которые ведут к уменьшению роли централизованных систем. Сегодня блокчейн остается технологией экспериментальной — многие проблемы ее использования еще ждут своего решения.
О технологии блокчейн
Блокчейн создавался как среда для передачи ценностей, прежде всего финансовых, примерно так же, как Интернет — это среда для передачи данных, например, файлов, элек-14 тронной почты и т.п. Блокчейн представляет собой электронную систему, в которой можно создавать различные приложения. Как и Интернет, блокчейн имеет свои основные принципы функционирования — это децентрализация и множественное копирование истории. «Интернет ценностей» — одна из наиболее удачных метафор, описывающих технологию распределенного реестра.
Протоколы блокчейн были предложены человеком (или командой) под псевдонимом Сатоши Накамото
в 2008 году, а уже в 2009 году была представлена программа-клиент, обеспечивающая деятельность созданной на основе протоколов блокчейн первой цифровой валюты — bitcoin / биткоин. Биткоин представляет собой своеобразное «цифровое золото», которое не нуждается в хранилищах и посредниках, не зависит от национальных границ и юрисдикций. Сатоши Накамото удалось решить проблему централизации, предложив, как можно хранить бухгалтерию без возможности ее фальсификации. Блокчейн, одна из основных технологий, лежащих в основе крипто-валют — это электронная бухгалтерская книга, куда записывается история всех денежных переводов (запись называется блоком, поэтому и «цепочка блоков» — blockchain). Отличает ее то, что копии хранятся у множества участников сети одновременно. Это и отличает блокчейн от централизованных институтов прошлого. Максимально кратко блокчейн (Blockchain) можно охарактеризовать как выстроенную по определенным правилам непрерывную последовательную цепочку блоков, содержащих информацию. Однако блокчейн как вечный цифровой распределенный журнал экономических транзакций3 может быть запрограммирован для записи не только финансовых операций, но и практически всего, что имеет ценность (права собственности, дипломы об образовании и т.д.). Сама информация, которую клиент А передал клиенту Б через блокчейн, может быть и «монетой» (то есть использоваться как валюта), и «подписью», и «лицензией» или какой-то другой ценностью.
3 Группа логически объединённых последовательных операций по работе с данными, обрабатываемая или отменяемая целиком.
Блокчейн-технология, как и Интернет, имеет встроенную устойчивость к ошибкам. Сохраняя блоки информации, идентичные во всей сети, блокчейн не дает возможности:
• контролировать систему кем-то одним;
• иметь единую точку отказа (центр).
Таким основные достоинства блок-чейна — надежность и децентрализация. У каждого участника дублируется история всех транзакций. Это имеет и свои естественные издержки. Если вы хотите подключиться к какой-то из уже работающих блокчейн систем, то вместе с программой-клиентом придется скачивать весь реестр (например, блокчейн криптовалюты «биткоин» представляет файл объемом более 150 гигабайт).
Блокчейн — это цифровой распределенный реестр (распределенный цифровой гроссбух). С точки зрения классической информатики ЫосксЬат представляет собой технологию реплицированных распределенных баз данных. Блокчейн является всего лишь одним из видов децентрализованной сетевой технологии хранения данных, которая основана на записи синхронизированных цифровых транзакций в узлах распределенной компьютерной сети. Блокчейн позволяет любому количеству анонимных участников создавать достаточно безопасную сеть без централизованного управления, в которой за счет «доверительного» многократного дублирования программы и информацию практически невозможно подделать или уничтожить.
Блокчейн можно рассматривать как реплицированную распределенную базу данных, обеспечивающую
неизменяемую, общедоступную (при необходимости) запись цифровых транзакций. Каждый блок объединяет серию транзакций; каждая из транзакций зафиксирована по времени поступления. Все блоки включены в реестр (гроссбух), или блок-чейн. Каждый блок заверен электронной подписью. Каждый блок ссылается на предыдущий блок в цепочке, и эта цепочка может быть прослежена вплоть до самого первого блока. Таким образом, блок-чейн — это цепочка неизменяемых зарегистрированных записей обо всех выполненных транзакциях.
Применение шифрования гарантирует, что пользователи могут изменять только те части цепочки блоков, которыми они «владеют» в том смысле, что у них есть закрытые ключи, без которых запись в файл невозможна. Передачу данного ключа в финансовых системах можно трактовать как перевод денег. Таким образом, перевод представляет собой всего лишь изменение реестра, а наличие всех записей о транзакциях в реестре позволяет подтвердить (проверить), что у клиента имеются деньги для перевода.
Безопасность в технологии блок-чейн обеспечивается через децентрализованную сеть. При этом надо отметить, что все узлы, обслуживающие блокчейн, выполняют ровно одно и то же:
• транзакции по одним и тем же правилам;
• записывают в блокчейн (если имеются соответствующие права) одно и то же;
• хранят всю историю за все время одинаковую для всех.
В результате формируется база данных, которая управляется авто-
15
16
номно всеми узлами совместно, без наличия единого центра. Это делает цепочки блоков удобными для регистрации событий (например, прав собственности) и операций с данными, управления идентификацией и подтверждения подлинности источника. Можно считать, что в блокчейне записана последовательность передачи ценностей от одного собственника другому, подтвержденная цифровыми сертификатами (доверенностями).
Технология блокчейн была разработана специально для открытой передачи прав и активов. Здесь пользователи могут непосредственно взаимодействовать друг с другом без какого-либо посредничества третьей стороны (центрального сервера). К главным достоинствам технологии блокчейн обычно относят [12] ее способность формировать у пользователей:
• уверенность в себе (они имеют возможность публично заявить о себе и в то же время контролировать и управлять доступом к накапливаемой информации и персональным данным);
• доверие к ней (технология дает уверенность пользователям в выполняемых ими операциях и их результатах, включая платежи и выдачу сертификатов);
• ощущение прозрачности ее работы (пользователь, осуществляющий транзакцию, уверен, что все адресаты получат к ней доступ);
• ощущение стабильности (все записи хранятся неограниченно долго, и изменить их невозможно);
• чувство самостоятельности (для управления транзакциями или ведения записей не нужен центральный контролирующий орган).
Одной из важнейших задач в технологии блокчейн является уста-
новка отношений доверия и подтверждение подлинности личности, чтобы никто не мог изменять цепочку блоков без соответствующих ключей. Изменения, не подтвержденные этими ключами, отклоняются. Одновременно в технологии существуют определенные механизмы, препятствующих сговору отдельных групп клиентов, направленных на фальсификацию распределенного регистра (проблема 51%). Разработчиками блокчейн была решена основная задача Интернета ценностей: обеспечить передачу ценностей при условии, что контролирующего центра нет и никто никому не доверяет.
Теоретическую возможность решения этой задачи гарантирует найденное Л. Лемпортом [13] решение задачи о византийских генералах.
Задача византийских генералов
Задача византийских генералов — это мысленный эксперимент, который призван проиллюстрировать проблему синхронизации состояния систем в случае, когда коммуникации считаются надежными, а процессоры — нет.
Эта классическая криптологиче-ская задача. Здесь есть сеть с несколькими узлами, которым необходимо синхронизировать и оптимизировать свои действия в условиях отсутствия доверия друг к другу. Она аллегорически представлена византийскими генералами (зарождение обмана как средства политики на самом высшем уровне, на Западе почему-то связывают с православной Византией), которые решили совместно осаждать враждебную крепость.
Каждый из византийских генералов подозревает других генералов в
предательстве и, скорее всего, часть генералов действительно предаст союзников. Каждый из генералов получает от предводителя приказ о действиях. Это может быть один из двух вариантов: «атаковать» или «отступать». Если все честные генералы атакуют — они одержат победу. Если все отступят — им удастся сохранить армию. Если часть атакуют, а часть отступят — они терпят поражение. Если главнокомандующий предатель, он может дать разным генералам разные приказы, следовательно, его приказы не стоит выполнять беспрекословно. Если же каждый генерал будет действовать независимо от других, результаты битвы также могут быть плачевными. Поэтому генералы нуждаются в обмене информацией друг с другом, чтобы прийти к соглашению. Необходимо придумать алгоритм, который позволит честным генералам достичь согласия, несмотря на козни врагов. Иными словами, в условиях отсутствия доверия узлов сети друг к другу, необходимо выработать правила игры, которые позволят пользователям доверять всей структуре в целом, даже если они не доверяют друг другу.
В больших сетях достижение согласия напрямую между всеми участниками без посредников-гарантов является почти нереализуемой задачей. Именно поэтому чаще всего финансовые системы являются централизованными, в которых на центральный офис возлагается задача верификации и обеспечения достоверности.
Л. Лампорт математически строго доказал [13], что в системе с m неверно работающими процессорами («нелояльными генералами») можно достичь согласия только при нали-
чии 2m+1 верно работающих процессоров («лояльных генералов»).
Делегируя поиск консенсуса по признанию достоверности транзакции машинному алгоритму, блок-чейн пытается решить проблему византийских генералов в компьютерной сети.
Существует два основных алгоритма достижения консенсуса. Первый, который называют Ргоо£о£ Work, позволяет строить блокчейн по принятым всеми участниками сети правилам. Процесс состоит в том, что узлы решают сложную криптографическую задачу. Тот, кто решит ее первым имеет право внести в блокчейн новый блок, если большинство узлов сети подтвердят правильность сгенерированного блока. Затем процесс повторяется. В 2011 году был разработан еще один алгоритм консенсуса — Proof-of-stake. Принцип его работы заключается в голосовании имеющимся внутренним ресурсом (например, монетами, блокируемыми в кошельке) вместо потребления ресурса внешнего (электричества и вычислительных мощностей). 17 Однако на сегодняшний день окончательное решение об алгоритме машинного консенсуса отсутствует. Иначе говоря, теоретическая возможность сговора недобросовестных клиентов сети (хотя она требует слишком значительных затрат на ее реализацию) существует.
Блокчейн-решение задачи византийских генералов можно применять к любой области, где участникам распределенной сети недостает взаимодоверия, например, к системе доменных имен, к выборам голосованием и другим сферам, использующим распределенный протокол.
Таким образом, механизм блок-чейн имеет свои слабые места в обеспечении надежности, но является лучшим из имеющихся в настоящий момент времени.
Имеется ряд дополнительных неудобств, которые сдерживают распространение технологий на основе блокчейн. Основные — достаточное медленное создание новых блоков и относительно невысокая анонимность участников сети.
Блокчейн в образовании
В конце 2017 года Еврокомиссия опубликовала доклад о перспективах внедрения и использования блокчейна в сфере образования [14]. В нем рассматривается потенциальные возможности блокчейн для сферы образования с упором на его потенциал для цифровой аккредитации личного и академического обучения. Авторы доклада выделили несколько направлений, где возможно и даже необходимо использовать блокчейн. Среди них — предоставление кредитов на учебу, идентифика-18 ция личности учащегося (для заселения в общежитие или работы в библиотеке), оплата образовательных услуг, распределение студенческих стипендий и выделение грантов.
Работы в области использования блокчейн в образования пока находятся в начальной стадии. Среди вузов, чьи эксперименты легли в основу доклада Еврокомиссии, — Масса-чусетский технологический институт, Открытый университет Великобритании, Университет Никосии и несколько учебных заведений Мальты. По мнению авторов доклада, возможность реализации предложенных сценариев зависит от усилий
стран-участниц ЕС по регулированию и стандартизации блокчейн. Государственным органам предлагается поддерживать инновационные частные компании и сформировать экспертные комитеты для внедрения блокчейн-решений.
Главная ценность технологии блок-чейн для образования в том, что она гарантирует надежность и безопасность сбора и хранения информации, при этом сами записи могут содержать разные типы данных. Например, с помощью блокчейн можно хранить информацию об экзаменах, выданных дипломах и сертификатах вместе с информацией о том, кто и когда их проводил или выдавал. Таким образом, бумажный документ теряет свою уникальность — здесь все желающие могут незамедлительно, не обращаясь к архивам выдавшей его организации, убедиться в его подлинности и получить его заверенную копию. Элементами хранения могут быть не только дипломы и аттестаты об окончании учебы, но и сведения об окончании онлайн-курсов, сдаче контрольных работ и др.
Составной частью образовательного процесса является итоговое оценивание и аттестация — экзамены, квалификационные работы и другие учебные мероприятия, в ходе которых обучаемые демонстрируют свои учебные достижения (знания, умения, навыки и способности). Здесь, как и при работе с криптовалютой, нужен надежный и безопасный способ фиксации, хранения и распространения полученных результатов. Учебные заведения и аттестационные центры, проводящие такие мероприятия, используют специальные процедуры и содержат работников, которые оформляют
экзаменационные документы и выдают бумажные сертификаты. В цифровой образовательной среде можно отказаться от бумажных документов и воспользоваться технологией блок-чейн [15]. Блокчейн можно с успехом использовать для хранения аттестатов и дипломов, экзаменационных и творческих работ, результатов экзаменов и образовательных достижений (тексты выполненных контрольных работ, видеозаписи с выступлениями экзаменуемых и пр.) в виде уникальных цифровых записей в распределенной базе данных. Блокчейн позволяет демонстрировать хранящиеся здесь результаты и творческие работы всем, кому это необходимо, защищать авторство, подавать заявки на изобретения и получать признание.
Некоторые образовательные программы и организации уже начали использовать вместо бумажных удостоверений об успешном окончании учебы цифровые удостоверения. Цифровые удостоверения можно включить в блокчейн, что повысит их доступность и защиту от подделок. Блокчейн можно использовать и в качестве портфеля личных достижений. Каждый может добавить к своей записи выполненную им работу, литературное произведение, научную статью, описание изобретения.
Еще одна возможность — разрешить системе обмен репутационными транзакциями, подобным денежным. Например, для создания «репутаци-онной валюты» каждая организация или отдельные лица могут сначала получить безвозмездный кредит и внести его в собственный репутаци-онный фонд. Размер этого фонда будет зависеть от их репутационного статуса: места в рейтингах, получе-
ния престижных премий и пр. Они могут распоряжаться своим репута-ционным фондом, делясь частью своей репутации с коллегами, учениками и другими людьми или другими организациями, чью профессиональную и/или человеческую репутацию они хотят улучшить. Организации и отдельные лица могут увеличить размер своего репутационного фонда за счет репутационных взносов организаций или коллег, которые признали их заслуги, за счет взносов за победы на открытых конкурсах, за успешное завершение работ по грантам и т.п.
Такие записи может прочесть каждый, а значит, каждый может видеть, каким образом человек (или организация) приобрели свою репутацию. Правила назначения и определения размеров репутационных взносов (создания репутационной валюты) могут согласовываться всеми членами сообщества и утверждаться на основе консенсуса.
Предлагаемая различными авторами идея приобретения и раздачи репутационной валюты сегодня вполне реализуема. Аналогичные механизмы успешно используются такими успешными компаниями, как Airbnb (бронирование жилья от владельцев) или Uber (заказ такси). Все необходимые технологии частично уже опробованы в интернет-обучении, при ранжировании педагогов и учащихся, внесении пожертвований, отслеживании научного вклада. Использование технологии блок-чейн позволяет сделать эту работу более открытой и обозримой и тем самым расширить ее масштабы.
Внедрение данной технологии в образование уже началось. Так, корпорация Sony недавно разработала
19
систему, которая применяет технологию блокчеИн для решения задач в образовании [15]. Эта система обеспечивает взаимное использование сведении об образовательных достижениях и записеи о результатах деятельности участников сети открытым и безопасным способом. Она интегрирует управление данными об образовательных достижениях и их цифровые копии для группы учебных заведении. Система авторизует доступ к информации и надежно защищает ее от несанкционированного доступа. Разработанная Sony система построена на базе IBM Blockchain, а доступ к неИ осуществляется через IBM Cloud. Она идентифицирует пользователей, проверяет их права на доступ к данным, предоставляет образовательным организациям программный интерфейс для обработки этих прав (рис. 2).
Сегодня многие образовательные организации используют информационно-управляющие системы (IMS) для учета обучаемых, посещаемости занятий, планирования занятий и работы „п преподавателей. Одновременно они 20 используют системы управления обучением (LMS), где находятся учебные материалы и задания, отражается ход и результаты учебной работы. Разработанная Sony система дает возможность интегрировать данные из уже действующих систем и других источников. Она позволяет получать сведения об учебных достижениях (оценки, результаты экзаменов и т.п.) обучаемых, делать достоверные цифровые копии для представления информации другим авторизованным пользователям. Кроме того, она позволяет использовать алгоритмы работы с большими данными, включая методы искусственного интеллекта, для обра-
ботки накапливаемой информации с целью совершенствования образовательного процесса и управления учебным заведением.
Предложенная Sony система универсальна и может широко использоваться за рамками учебного процесса, включая управление устройствами и данными в области интернета вещей (IoT), логистики, управления правами собственности и пр. Цель этой системы — «создать новую инфраструктуру, предоставляя образовательные услуги для глобального использования, выходящие за рамки существующих приложений и сервисов, чтобы позволить всем и каждому легко получить доступ к образованию» [16].
По мере появления новых разработок технология блокчейн будет приобретать все большее значение для цифровой трансформации образования, объединяя работу различных образовательных организаций, создавая хорошую основу для развития образования. В настоящее время невозможно указать все возможные способы использования технологии блокчейн для решения задач образования. Однако уже сейчас можно назвать основные из них [12]:
Отказ от «бумажных» и переход к цифровым системам выдачи сертификатов. Любые сертификаты, выданные учебными организациями (присвоение квалификации, учет достижений и пр.), получат надежную защиту от подделок. Могут появиться системы, позволяющие автоматизировать выдачу наград и поощрений, формирование уровня признания и его передачу, хранение и проверку полной записи формальных и неформальных достижений пользователей на протяжении всей жизни.
Возможность автоматически выдавать и достоверно проверять сертификаты без подтверждения от выдавшей их организации. Такая возможность может быть использована во многих сценариях цифровой трансформации образования (например, для управления интеллектуальной собственностью, отслеживания публикаций и ссылок, автоматического отслеживания применения открытых образовательных ресурсов).
Появление систем управления данными, где в контроль над данными включаются сами пользователи. Это может значительно снизить как затраты учебных организаций на администрирование данных, так и их ответственность за возникающие здесь проблемы.
Для всего этого потребуется использовать:
• программное обеспечение с открытым исходным кодом,
• открытые стандарты для хранения данных,
• саморегулируемые решения для управления данными.
Развитие технологии блокчейн в образовании — общая задача, которую пытаются решать и государственные органы, и бизнес. Существует три принципиальных решения: публичный, приватный (частный) и смешанный блокчейн [17]. Остается вопрос, как обеспечить баланс между инновациями, привносимыми частным сектором, и защитой интересов общества.
О сценариях использования блокчейн
Несмотря на обширный потенциал технологии блокчейн, ее наиболее естественно применять при ре-
шении задач, которые отвечают одновременно нескольким требованиям [18]. В таких задачах:
• база данных имеет вид бухгалтерской книги (есть список транзакций, который упорядочен по времени и указывает, что, от кого и для кого переведено);
• есть несколько авторов записи (запись в базу данных делают несколько пользователей, находящиеся, как правило, в разных местах);
• необходимо осуществлять транзакции при отсутствии доверия (авторы не желают разрешать кому-то другому редактировать свои записи в базе данных);
• необходима дезинтермедиация (участники не желают предоставлять контроль над базой данных какому-либо центральному органу),
• имеет место связанность транзакций (между транзакциями есть взаимозависимость).
Многие задачи в сфере образования отвечают этим требованиям, и использование технологии блокчейн может помочь решать их уже сегодня. Вот некоторые их них.
Защита цифровых сертификатов. Образовательные организации могут выдавать цифровые сертификаты, используя для их хранения публичный блокчейн. Сертификат будет надежно храниться. Упрощается и проверка подлинности сертификата: ее можно будет легко подтвердить, даже если организация, выдавшая сертификат, закрылась. Образовательной организации больше не нужно будет содержать персонал для подготовки справок, подтверждающих выданные дипломы.
Подтверждение легитимности цифровых сертификатов. Образо-
21
22
вательные организации могут не только выдавать цифровые сертификаты, скрепляя их своей цифровой подписью, но и получать на этих сертификатах цифровую подпись организации, которая их аккредитовала. Это позволяет удостовериться, что организация выдала настоящий сертификат, а также убедиться, что эта организация имеет право его выдать. То есть использование блок-чейн позволяет автоматизировать проверку подлинности не только самих сертификатов, но и правомочность выдавших их организаций.
Репутационная валюта. Еще одна перспективная область использования блокчейн — создание объективированной системы формирования репутации образовательных организаций, а также научных и педагогических работников. Это можно сделать с помощью разработки системы репутационных транзакций, которые подобны денежным платежам. Например, каждое учреждение или отдельные лица, в зависимости от их статуса, могут в качестве безвозмездного кредита получить на первом шаге некоторый репетиционный фонд. Размер этого фонда может зависеть от их признания в рейтингах, получения престижных премий. Они смогут распоряжаться этим репетиционным фондом, присуждая небольшие размеры своей репутации коллегам, студентам и другим людям, чью профессиональную и / или человеческую репутацию они хотят поддержать. Организации и отдельные специалисты могут получить дополнительные вклады в свой репетиционный фонд, например, в результате признания их заслуг другими организациями и коллегами за
выполненные разработки, победы на открытых конкурсах, успешного выполнение работы по грантам и т.п.
Такие записи может читать любой, поэтому каждый может видеть, каким образом человек добился своей репутации. Правила изменения размеров репутации (создания репу-тационной валюты) могут согласовываться всеми членами сообщества и утверждаться на основе консенсуса.
В сфере образования есть немало и других задач, где может с успехом использоваться технология блокчейн [12]. Подобно всякой бухгалтерской книге, блокчейн — только инструмент. По-прежнему открытыми остаются вопросы: какие актуальные проблемы образования могут быть решены с помощью этого инструмента, помимо чисто организационных? Какие технологические и идеологические проблемы может создать внедрение этой технологии в образование? Как и всякую технологию, технологию блокчейн можно использовать для достижения разных целей. Будет ли она использоваться для повышения административного контроля или для улучшения результативности учебного процесса, зависит от нас.
Вместо заключения
Энтузиасты внедрения ЦТ в образование уже много раз переживали пики надежд и спады разочарований. Ныне мы находимся на очередной волне оптимизма. И этот оптимизм связан не с технологиями завтрашнего дня, а с тем, что стало общедоступным сегодня. Дешевые микропроцессорные наборы, компоненты для любительского конструирования различных программируемых устройств, включая роботов, — вот
примеры, на которые мало обращают внимание образовательные политики. Но фундаментальное изменение связано с формированием цифровой образовательной среды современного образовательного учреждения, где все образовательные мероприятия рассматриваются как составные части единого образовательного процесса, а образовательные результаты — как ожидаемые результаты этих мероприятий (учебных, учебно-производственных, производственных). Появление у каждого участника образовательного процесса личного цифрового устройства (ноутбука, планшета или смартфона) позволяет работать в цифровой образовательной среде через интернет. Каждая образовательная организация неизбежно превращается в интегратор двух сред, где планируется и выполняется комплекс образовательных мероприятий: физической среды (учебные классы, лаборатории и т.п.) и виртуальной среды (гибридное облако). Цифровое облако (а не традиционная библиотека) становится основным хранилищем образовательной информации. Размещенные в Интернете цифровые учебно-методические комплексы превращаются в средство для подготовки соответствующих образовательных мероприятий, их проведения и мониторинга. Со временем, этот перечень инструментов для решения задач повышения качества образования пополнит и блокчейн.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕТУРЫ
1. Стратегия развития информационного общества в Российской Федерации на 2017-2030 гг. [Электронный ресурс]. —
URL: http://sudact.ru/law/ukaz-prezidenta-rf-ot-09052017-n-203/strategiia-razvitiia-in formatsionnogo-obshchestva-v/ (дата обращения: 12.05.2018).
2. Программа «Цифровая экономика Российской Федерации» [Электронный ресурс]. — URL: http://ac.gov.ru/files/conten t/14091/1632-r-pdf.pdf (дата обращения: 12.05.2018).
3. Каракозов, С.Д. Теория развития и практика реализации содержания обучения в области информационно-образовательных систем [Текст] / С.Д. Каракозов, Н.И. Рыжова. — М.: МПГУ, 2017. — 392 с.
4. Каракозов, С.Д. Обеспечение стабильности и развития образовательных систем в условиях трансформации ценностей [Текст] / С.Д. Каракозов, Н.И. Рыжова // Преподаватель 21 век. — 2016. — № 4. — Т.2. — С.15-27.
5. Каракозов, С.Д. Использование межпара-дигмального подхода в условиях полипа-радигмальности современного образования: актуальность и сущность [Текст] / С.Д. Каракозов, Н.И. Рыжова, Н.Ю. Королева // Мир науки, культуры, образования.
— 2011. — № 5. — С.146-150.
6. Каракозов, С.Д. Трансформации учебного процесса в цифровой образовательной среде: современная образовательная информатика [Текст] / С.Д. Каракозов, Н.И. Рыжова, А.Ю. Уваров // Информатизация образования: теория и практика. Сб. материалов Межд. науч.-практич. конф. / под общей редакцией М.П. Лапчика. — Омск: Изд-воОмГПУ, 2016. — С. 20-21.
7. Каракозов, С.Д. Условия результативности системной трансформации учебного процесса на основе ИКТ в образовательном учреждении [Текст] / С.Д. Каракозов, Н.И. Рыжова, А.Ю. Уваров // Инновационные технологии в медиаобразовании. Сб. материалов II Межд. науч.-практич. конф. — СПб: Изд-во СПбГУКиТ, 2018.
— С. 227-235.
8. Лубков, А.В. Тенденции развития современного образования в условиях становления цифровой экономики [Текст] / А.В. Лубков, С.Д. Каракозов, Н.И. Рыжова // Информатизация образования: теория и практика. Сб. материалов Межд.
23
24
науч.-практич. конф. — Омск: Изд-во ОмГПУ, 2017. — С. 41-47.
9. Fenn, J. Mastering the Hype Cycle [Text] / J. Fenn, M. Raskino. — Harvard Business Press, 2008. — 339 с.
10. Hicken, A. 2018 eLearning Predictions Updated Hype Curve [Text] / A. Hicken // Web Courseworks, December 29, 2017 [Электронный ресурс]. — URL: https:// webcourseworks.com/2018-elearning-predictions-updated-hype-curve/ (дата обращения: 15.05.2018).
11. Майков, А.О. Блокчейн как инструмент создания нового уклада жизни общества [Текст] / А.О. Майков // Информационные т телекоммуникационные технологии. — 2018. — № 37. — С 14-21.
12. Grech, A. Blockchain in education [Тех^ / A. Grech, A.F. Camilleri // A. Inamorato dos Santos (ed.). 2017 [Электронный ресурс].
— URL: http://publications.jrc.ec.europa.eu/ repository/bitstream/ JRC108255/jrc108255_ blockchain_in_education(1).pdf (дата обращения: 15.05.2018).
13. Lamport, L. The Byzantine Generals Problem [Тех^ / L. Lamport // ACM Transactions on Programming Languages and Systems.
— 1982. — № 4 (3). — P. 382-401.
14. The Blockchain in Education study has been designed and supported by the European Commission's Joint Research Centre's (JRC) [Электронный ресурс]. — URL: http://pub-lications.jrc.ec.europa.eu/repository/bit-stream/JRC108255/jrc108255_blockchain_ in_education(1).pdf
15. Sony develops system for authentication, sharing, and rights management using blockchain technology. 2017 [Электронный ресурс]. — URL: https://www.sonyged. com/2017/08/10/news/press-blockchain/ (дата обращения: 15.05.2018).
16. Watters, A. The blockchain for education: an introduction [ТехЦ / A. Watters // Blog Lo-goon. 07 Apr 2016 [Электронный ресурс].
— URL: http://hackeducation.com/2016/0 4/07/blockchain-education-guide (дата обращения: 15.05.2018).
17. Различия, достоинства, недостатки: публичные и приватные блокчейны. Хабра-забр, 21 марта 2017 [Электронный ресурс]. — URL: https://habrahabr.ru/com
pany/bitfury/blog/324458 (дата обращения: 15.05.2018).
18. Greenspan, G. Avoiding the pointless block-chain project. 2015 [Text] / G. Greenspan [Электронный ресурс]. — URL: https:// www.multichain.com/blog/2015/11/avoid-ing-pointless-blockchain-project/ (дата обращения: 15.05.2018).
REFERENCES
1. Fenn J., Raskino M., Mastering the Hype Cycle, Harvard Business Press, 2008, 339 p.
2. Grech A., Camilleri A.F., Blockchain in education, ed. A. Inamorato dos Santos, 2017, available at: http://publications.jrc.ec.euro-pa.eu/repository/bitstream/JRC108255/ jrc108255_blockchain_in_education(1).pdf (accessed: 15.05.2018).
3. Greenspan G., Avoiding the pointless block-chain project, 2015, available at: https:// www.multichain.com/blog/2015/11/avoidin-g-pointless-blockchain-project/ (accessed: 15.05.2018).
4. Hicken A., 2018 eLearning Predictions Updated Hype Curve, Web Courseworks, December 29, 2017, available at: https://webcourseworks. com/2018-elearning-predictions-updated-hype-curve/ (accessed: 15.05.2018).
5. Karakozov S.D., Ryzhova N.I., Koroleva N.Yu., Ispolzovanie mezhparadigmalnogo podhoda v usloviyah poliparadigmalnosti sovremennogo obrazovaniya: aktualnost i sushchnost, Mir nauki, kultury, obrazovani-ya, 2011, No. 5, pp. 146-150. (in Russian)
6. Karakozov S.D., Ryzhova N.I., Obespeche-nie stabilnosti i razvitiya obrazovatelnyh sistem v usloviyah transformacii cennostej, Prepodavatel 21 vek, 2016, No. 4, Vol. 2, pp. 15-27(in Russian)
7. Karakozov S.D., Ryzhova N.I., Uvarov A.Yu., "Transformacii uchebnogo processa v cifro-voj obrazovatelnoj srede: sovremennaya ob-razovatelnaya informatika", in: Informa-tizaciya obrazovaniya: teoriya i praktika: Proceedings of the International Conference, ed. M.P. Lapchik, Omsk, 2016, pp. 2021. (in Russian)
8. Karakozov S.D., Ryzhova N.I., Uvarov A.Yu., "Usloviya rezultativnosti sistemnoj transfor-macii uchebnogo processa na osnove IKT v obrazovatelnom uchrezhdenii", in: Innova-
cionnye tekhnologii v mediaobrazovanii: Proceedings of the Ilrd International Conference, Sankt-Peterburg, 2018, pp. 227-235. (in Russian)
9. Karakozov S.D., Ryzhova N.I.,Teoriya raz-vitiya i praktika realizacii soderzhaniya obu-cheniya v oblasti informacionno-obrazo-vatelnyh system, Moscow, 2017, 392 p. (in Russian)
10. Lamport L., The Byzantine Generals Problem, ACM Transactions on Programming Languages and Systems, 4 (3), 1982, pp. 382-401.
11. Lubkov A.V., Karakozov S.D., Ryzhova N.I., "Tendencii razvitiya sovremennogo ob-razovaniya v usloviyah stanovleniya cifrovoj ehkonomiki", in: Informatizaciya obra-zovaniya: teoriya i praktika: Proceedings of the International Conference, Omsk, 2017, pp. 41-47. (in Russian)
12. Majkov A.O., Blokchejn kak instrument soz-daniya novogo uklada zhizni obshchestva, In-formacionnye t telekommunikacionnye tekh-nologii, 2018, No. 37, pp. 14-21. (in Russian)
13. Programma "Cifrovaya ehkonomika Rossi-jskoj Federacii", available at: http://ac.gov. ru/files/content/14091/1632-r-pdf.pdf (accessed: 12.05.2018). (in Russian)
14. Razlichiya, dostoinstva, nedostatki: publi-chnye i privatnye blokchejny, Habrazabr, 21 marta 2017, available at: https://habrahabr. ru/company/bitfury/blog/324458 (accessed: 15.05.2018).(in Russian)
15. Sony develops system for authentication, sharing, and rights management using block-chain technology, 2017, available at: URL: https://www.sonyged.com/2017/08/10/news/ press-blockchain/ (accessed: 15.05.2018).
16. Strategiya razvitiya informacionnogo obshchestva v Rossijskoj Federacii na 20172030 godi, available at: http://sudact.ru/law/ ukaz-prezidenta-rf-ot-09052017-n-203/stra tegiia-razvitiia-informatsionnogo-obshchest-va-v/ (accessed: 12.05.2018). (in Russian)
17. The Blockchain in Education study has been designed and supported by the European Commissions Joint Research Centre's (JRC), available at: http://publications.jrc.ec.europa. eu/repository/bitstream/ JRC108255/jrc1082 55_blockchain_in_education(1).pdf
18. Watters A., "The blockchain for education: an introduction", in: Blog Logoon, 07 Apr 2016, available at: http://hackeducation. com/2016/04/07/blockchain-education--guide (accessed: 15.05.2018).
Каракозов Сергей Дмитриевич, доктор педагогических наук, профессор, проректор, заведующий кафедрой теоретической информатики и дискретной математики, Московский педагогический государственный университет, [email protected] ¿Д
Karakozov S.D., ScD in Education, Professor, Vice-Rector, Chairperson, Theoretical Informatics and Discrete Mathematics Department, Moscow Pedagogical State University, sd.karakozov@ mpgu.edu
Уваров Александр Юрьевич, доктор педагогических наук, руководитель отдела образовательной информатики. Институт кибернетики и образовательной информатики, Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление», Российская академия наук, [email protected]
Uvarov A.Yu., ScD in Education, Head of the Educational Computing Department, Institute of Cybernetics and Educational Informatics, Federal Research Center "Informatics and Management", Russian Academy of Sciences, [email protected]
