[发明专利]一种基于区块链和联邦学习的医疗数据安全共享方法

说明书

本发明公开一种基于区块链和联邦学习的医疗数据安全共享方法，数据申请方经数据提供方的链上授权后方可使用数据，数据指纹则将授权的数据进行哈希摘要上链，防止被授权的数据被恶意篡改，以造成数据不一致问题，整个流程中共享的是原数据的使用权，数据使用方无法直接获取数据，仅能通过联邦学习来挖掘数据的价值。联邦学习每轮迭代计算中，模型参数和聚合结果也将进行资产上链，可实现联邦学习计算的可信溯源。数据共享流程中每一步操作都将由监管方进行相关的审计，比如身份审查、数据核对、交易细节审计等。本发明不需要借助中央服务器来进行聚合计算，实现去中心化联邦学习，通过智能合约实现聚合计算，避免中央服务器被恶意操控而导致各节点接收到恶意的聚合计算结果。

技术领域

本发明涉及区块链以及医疗数据安全领域，尤其涉及一种基于区块链和联邦学习的医疗数据安全共享方法。

背景技术

对于一个医院来说，医学科研就是使用先进的科学技术手段，重点解决临床工作中的实际问题，这是医院学科建设和人才培养的重要手段，更是医院持续、稳步、快速发展的最有力保障。数据是信息时代发展的重要助推力之一，其中医疗数据在临床医学科研中发挥重大价值，通过医工结合方式将人工智能、大数据、区块链等前沿技术和医疗数据结合，可以辅助医生进行患者疾病筛查、病理分析及药物研发，将极大推动医学科研的发展。尽管不同医疗机构甚至同一家医院的不同科室、部门都希望能够使用其他机构和其他部门的数据，并从中挖掘潜在价值。但考虑到行业竞争、数据隐私安全等问题，极其担心己方业务核心数据被泄露和滥用，因此形成了大大小小的“数据孤岛”，不仅同一机构内跨部门数据共享困难重重，不同机构之间的数据共享更面临巨大阻碍。

长期以来，医院科研人员通过移动硬盘传统方式直接拷贝走相关数据，尽管数据拷贝前有线下签订相关数据使用申请和数据保密协议等纸质保证书，仍存在人工申请效率慢和数据泄露等问题。由于医院临床科研实验通常需要大规模数据支撑，医院内部多个平台存在数据孤立现象，医院间的数据也无法实现互通互连，若仅用本院的部分数据进行科研分析，实验结果必将缺乏权威性和说服力，因此亟需制定一套数据共享标准和搭建一个平台来实现医疗数据共享，以推动医学科研发展和成果转化。目前已有部分医疗数据共享产品的研发和投入使用，然而现有的医疗数据共享平台大多将共享的数据统一汇聚到平台，数据汇聚将导致平台的数据存储负担增重，并且平台上存储的数据没有采取加密措施，数据使用方从平台下载数据后，无法实现数据后续的控制和追踪，可能导致数据被恶意使用，存在数据泄露风险，将严重侵犯患者的隐私权益，进而造成不可避免的医疗纠纷等严重社会问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于区块链和联邦学习的医疗数据安全共享方法。

本发明采用的技术方案是：

一种基于区块链和联邦学习的医疗数据安全共享方法，其包括以下步骤：

步骤1，参与方共同部署区块链网络，并由运营企业搭建医疗数据共享平台，作为数据提供方的医疗机构在本地构建用于联邦学习建模的计算中心；

步骤2，各参与方在医疗数据共享平台上进行注册认证以及权限分配，并共同制定智能合约后选择对应的节点进行链码部署，医疗数据共享平台配置有一套用户认证和权限管理体系；

步骤3，作为数据使用方在平台上进行数据目录查询，在线搭建模型并发起数据共享请求，等待作为数据提供方的其他参与方进行数据授权；

步骤4，数据提供方收到数据共享申请后，通过智能合约进行数据授权，并下载模型完成计算准备后将状态信息上链；

步骤5，数据使用方通过链上查询实时非阻塞监听其他数据提供方是否均出于计算准备状态；等待所有数据提供方均处于计算准备状态时，则向所有数据提供方的数据中心发送启动本地模型训练的指令；

步骤6，数据提供方一旦收到模型启动指令，启动本地模型训练，非阻塞监听所有参与方的计算状态；并在所有参与方均已上传本来计算的参数后触发聚合计算的智能合约；