構(gòu)建第三代圖書館的技術(shù)思考

康曉丹

摘要：第三代圖書館“智慧圖書館是圖書館事業(yè)應(yīng)對信息技術(shù)革命帶來的變革的未來方向，如何通過信息化技術(shù)實現(xiàn)智慧圖書館的理念將成為下一步的工作重點。重點介紹了上海大學(xué)圖書館從感知、計算和交互等三個技術(shù)層次實現(xiàn)智慧圖書館的體系，并對其在智慧圖書館技術(shù)實現(xiàn)領(lǐng)域的實踐和未來的構(gòu)想進(jìn)行說明。

關(guān)鍵詞：智慧圖書館 云計算 物聯(lián)網(wǎng)

1 引言

2011年，互聯(lián)網(wǎng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槲锫?lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)用戶達(dá)到20億人，并且以史無前例的方式將各種設(shè)備物件連接起來，使更全面的互聯(lián)互通成為現(xiàn)實。隨著大規(guī)模計算機(jī)集群及云計算技術(shù)的發(fā)展，人們實現(xiàn)對大數(shù)據(jù)加工、建模、預(yù)測、分析和共享，進(jìn)而最大化地利用信息資源，從中獲得前所未有的洞察力，從而可以更快、更好地做出決策。這些科技發(fā)展所帶來的以感知化、互聯(lián)化、智能化為核心的新一代信息革命的浪潮，給傳統(tǒng)的圖書館工作帶來極大的沖擊。

2009年初，IBM提出智慧地球的概念，認(rèn)為未來的地球應(yīng)該是構(gòu)建于感知化、互聯(lián)化、智能化的基礎(chǔ)上。在“智慧地球”的基礎(chǔ)上，“智慧國家”、“智慧城市”、“智慧校園”等概念應(yīng)運(yùn)而生。一時間，“智慧”一詞成為各個領(lǐng)域的焦點。圖書館學(xué)領(lǐng)域?qū)＜以谖　爸腔鄣厍颉备拍畹暮诵膬?nèi)涵后，提出了“智慧圖書館”的概念。這一概念的產(chǎn)生，使得以感知化、互聯(lián)化、智能化為核心的新技術(shù)有可能融人圖書館的工作中，從而使新一代信息革命的成果可以為圖書館事業(yè)所用，使得圖書館的升級換代成為可能。在經(jīng)歷了傳統(tǒng)圖書館到復(fù)合型圖書館的轉(zhuǎn)型革命之后，圖書館事業(yè)將迎來以第三代圖書館“智慧圖書館”為核心的下一次革命。高校圖書館作為研究型圖書館的代表，也將打造高校智慧圖書館作為自身下一步工作的重點。

2 高校智慧圖書館的研究和實踐現(xiàn)狀

2.1 智慧圖書館的概念

智慧圖書館，就是以一種更智能的方式，利用感知化、互聯(lián)化、智能化為核心的新一代信息技術(shù)來改變用戶和圖書館設(shè)施、系統(tǒng)及信息資源的交互方式，以提高交互的明確性、靈活性和響應(yīng)速度，從而實現(xiàn)智慧化服務(wù)和管理。

智慧圖書館的理念和實踐率先出現(xiàn)在歐美的大學(xué)圖書館、公共圖書館和博物館中。它的出現(xiàn)標(biāo)志著人們開始將“數(shù)字基礎(chǔ)架構(gòu)”與“物理基礎(chǔ)設(shè)施”相互融合，以一種超越純技術(shù)層面、更加具有人文關(guān)懷的理念重新認(rèn)識和建設(shè)圖書館。智慧圖書館實質(zhì)是利用智慧技術(shù)，提高讀者服務(wù)水平和提升讀者感受的革命。

2.2 高校智慧圖書館的含義

高校圖書館作為研究型圖書館的先鋒，生而存在為學(xué)術(shù)研究保駕護(hù)航的基因，故高校智慧圖書館的建設(shè)更加側(cè)重于為學(xué)術(shù)研究提供便利性和基礎(chǔ)性支持，利用感知技術(shù)更好了解學(xué)術(shù)研究的需求，主動推送必要的學(xué)術(shù)信息；利用互聯(lián)技術(shù)，將孤立的信息孤島連接起來，拓寬學(xué)術(shù)研究的信息覆蓋度；利用智能技術(shù)，對互聯(lián)技術(shù)下的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、建模、預(yù)測，為學(xué)術(shù)研究指明方向，并驗證結(jié)果。從而提升圖書館對學(xué)者學(xué)術(shù)研究的支持力度，促進(jìn)高校教學(xué)和科研水平的提高。

2.3 高校智慧圖書館的研究現(xiàn)狀

目前國內(nèi)外大多數(shù)圖書館學(xué)者對智慧圖書館的研究仍停留在模型、概念和內(nèi)涵階段，例如有學(xué)者指出，智慧圖書館一圖書館+物聯(lián)網(wǎng)+云計算+智慧化設(shè)備，主要通過物聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)智慧化的服務(wù)和管理。具體來說就是智慧圖書館通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)的通信，包括用戶之間的通信、用戶與圖書館的通信、圖書館之間的通信、用戶與信息資源的通信以及信息資源之間的通信。它的最高階段就是各個環(huán)節(jié)都由圖書館智慧化地完成，無需人工干預(yù)，實現(xiàn)“智慧”狀態(tài)。

于此同時，國內(nèi)已經(jīng)有部分高校圖書館開展了智慧圖書館的技術(shù)預(yù)研和技術(shù)模型規(guī)劃。例如上海交通大學(xué)圖書館在“十二五”中長期發(fā)展規(guī)劃中明確提出，到2020年，力爭建成智慧圖書館，并提出了智慧圖書館的五大要素：資源——優(yōu)質(zhì)、多元、高效；服務(wù)——智能、泛在、感知；技術(shù)——精準(zhǔn)、便捷、智能；館員——敬業(yè)、專業(yè)、創(chuàng)新；讀者——樂用、協(xié)同、敏銳。從技術(shù)實現(xiàn)角度來看，將更多地采用通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算、RFID和智能信息過濾等，為智慧圖書館提供堅實有效的技術(shù)支撐條件。北京郵電大學(xué)于2009年底開始感知性智慧圖書館示范系統(tǒng)（BUPT-SLDS）的項目研制工作，由該校網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院和圖書館合作，旨在探索和研究出利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)智慧圖書館的具有適應(yīng)性和可擴(kuò)展性的部署框架和模式，為圖書館員和讀者提供一個真實的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧圖書館體驗環(huán)境，為今后智慧圖書館的建設(shè)提供可行的參考模型。這一系統(tǒng)的技術(shù)實現(xiàn)模型為：（1）以智能手機(jī)作為讀者服務(wù)的主要載體；（2）利用Wi-Fi、ZigBee等無線通信技術(shù)感知和定位讀者；（3）利用RFID技術(shù)感知和定位圖書；（4）選擇實現(xiàn)具有較強(qiáng)示范和體驗效果的智慧圖書館的部分功能；（5）與圖書館自動化系統(tǒng)無縫鏈接。

2.4 國內(nèi)高校智慧圖書館的技術(shù)實踐

在完善理論研究的同時，有的圖書館開始了智慧圖書館的初步實踐。

上海交通大學(xué)圖書館的圖書安裝了RFID智能標(biāo)簽，引進(jìn)基于Primo的知識發(fā)現(xiàn)平臺以及基于LibGuides的學(xué)科信息指南網(wǎng)上社區(qū)，并嘗試通過手機(jī)、iPad和信息共享空間等設(shè)備和設(shè)施，將分布于多領(lǐng)域、不同類型的信息進(jìn)行匯聚、處理與共享，以期實現(xiàn)圖書館各物體、各信息載體的互聯(lián)互通。在未來的規(guī)劃中，上海交通大學(xué)圖書館將以學(xué)科領(lǐng)域、服務(wù)任務(wù)和目標(biāo)為驅(qū)動，進(jìn)行感知、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用各個層面的協(xié)同工作，對環(huán)境、目標(biāo)等進(jìn)行智慧獲取和處理，提供更為智慧、更為精確、多元化感知的信息服務(wù)。借助不斷發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)與信息技術(shù)，實現(xiàn)任何人、任何物、任何信息載體在任何時間、任何地點的互聯(lián)互通，海量信息在物聯(lián)網(wǎng)平臺的聚合而產(chǎn)生新的信息，并引發(fā)全新的服務(wù)創(chuàng)新模式，最終實現(xiàn)智慧圖書館的建設(shè)目標(biāo)。

作為智慧圖書館的基礎(chǔ)應(yīng)用，越來越多的高校圖書館開始嘗試RFID技術(shù)。目前，上海交通大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、蘇州大學(xué)、汕頭大學(xué)、北京理工大學(xué)等近百所高校圖書館已經(jīng)實施了RFID。通過RFID技術(shù)，圖書館實現(xiàn)自助借還、智能盤點等功能，大幅提高了服務(wù)水平，節(jié)省了大量的人力和物力，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。endprint

3 上海大學(xué)圖書館對高校智慧圖書館技術(shù)實現(xiàn)體系的研究

上海大學(xué)圖書館近年來也開始關(guān)注高校智慧圖書館的研究與實現(xiàn)，由于認(rèn)識到信息技術(shù)是實現(xiàn)智慧圖書館理念的重要支撐和手段，所以將高校智慧圖書館實現(xiàn)研究集中于技術(shù)實現(xiàn)體系。經(jīng)過廣泛研究和驗證，上海大學(xué)圖書館認(rèn)為需要從感知、計算和交互三個層次實現(xiàn)智慧圖書館。下圖1為高校智慧圖書館技術(shù)實現(xiàn)模型。

3.1 感知層技術(shù)實現(xiàn)

感知層的技術(shù)實現(xiàn)目標(biāo)為：（1）通過感知技術(shù)，識別、分類各種形式的媒體中存在的信息和知識。（2）通過感知技術(shù)，識別和記錄讀者的行為。（3）結(jié)合計算層技術(shù)，分析讀者行為，從中發(fā)掘并驗證需求，實現(xiàn)讀者行為到需求的轉(zhuǎn)換。（4）結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將讀者/學(xué)者需求和信息進(jìn)行配對和推送。

感知層的技術(shù)實現(xiàn)依賴于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是面向應(yīng)用并以需求為發(fā)展導(dǎo)向的新興技術(shù)，其體系結(jié)構(gòu)可以分為三個層次：（1）泛在化末端感知網(wǎng)絡(luò)；（2）融合化網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施；（3）普適化應(yīng)用服務(wù)支撐體系。

在感知層應(yīng)用的技術(shù)主要包括RFID識別技術(shù)、體感識別技術(shù)、音紋識別技術(shù)、二維碼識別技術(shù)、傳感器信息收集技術(shù)、普適計算、數(shù)據(jù)和信號處理技術(shù)、安全和隱私技術(shù)。感知層的目標(biāo)是通過識別技術(shù)、安全和隱私技術(shù)識別讀者身份和信息載體，通過傳感器技術(shù)和識別技術(shù)記錄讀者行為，通過微型化的普適計算終端進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理，通過數(shù)據(jù)和信號處理技術(shù)將數(shù)據(jù)傳遞給計算層。其中行為感知和識別是感知層核心技術(shù)。

3.2 計算層技術(shù)實現(xiàn)

計算層的技術(shù)實現(xiàn)目標(biāo)為：（1）利用計算技術(shù)，實現(xiàn)讀者行為到需求的轉(zhuǎn)變。（2）利用大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)讀者個性化需求的收集和滿足。（3）利用云計算，實現(xiàn)圖書館信息系統(tǒng)的整合和智能化，實現(xiàn)圖書館運(yùn)作的無人干預(yù)。（4）利用云計算所帶來的強(qiáng)大計算能力為科學(xué)研究提供計算平臺，用于學(xué)術(shù)成果的預(yù)測和驗證。

計算層的技術(shù)實現(xiàn)依賴于以云計算為核心的大數(shù)據(jù)智能分析、海量數(shù)據(jù)管理和行為分析技術(shù)。云計算是未來信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心，從應(yīng)用性質(zhì)而言，分為IAAS、SAAS、PAAS三個不同層次。（1）IAAS（基礎(chǔ)架構(gòu)及服務(wù)云）：是一種將基礎(chǔ)架構(gòu)作為云計算單元的技術(shù)，實現(xiàn)CPU、內(nèi)存和存儲的動態(tài)分配和海量聚合。對于智慧圖書館而言，通過IAAS技術(shù)可以有效解決海量存儲的問題，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的云管理，并提供學(xué)術(shù)研究的計算平臺。（2）SAAS（應(yīng)用即服務(wù)云）：將標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用統(tǒng)一部署到云計算，使應(yīng)用成為開箱即用的云計算技術(shù)。通過SAAS，可以建立智慧圖書館的應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)用戶行為采集和分析的標(biāo)準(zhǔn)化，有效降低智慧圖書館實施的成本，并提高其可用性。（3）PAAS（平臺及服務(wù)云）：利用云計算的海量運(yùn)算能力，搭建某一特定應(yīng)用的平臺，并通過平臺接口提供服務(wù)的云計算技術(shù)。通過PAAS技術(shù)，可以搭建大學(xué)圖書館公用的行為分析平臺，集合幾家甚至幾十家圖書館的技術(shù)資源，對海量用戶行為特征進(jìn)行分析，實現(xiàn)集約化服務(wù)平臺的最大作用。

3.3 交互層技術(shù)實現(xiàn)

交互層的技術(shù)實現(xiàn)目標(biāo)為：（1）用交互技術(shù)打造快捷通道連接信息、感知層、計算層和讀者，使讀者快速得到信息。（2）用交互技術(shù)打造多渠道信息傳遞通道，采用多種終端使讀者不論何時何地都能快捷獲取信息。（3）用交互技術(shù)有選擇地推送特定信息給特定讀者，實現(xiàn)信息主動化定制化推送。從而為科研人員定制有針對性的學(xué)術(shù)動態(tài)和學(xué)術(shù)信息，同時提供便利的學(xué)術(shù)社交網(wǎng)絡(luò)平臺。

交互層技術(shù)實現(xiàn)依賴于近期發(fā)展火熱的移動技術(shù)、主動推送技術(shù)、社交網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)。最近十年，手機(jī)作為移動終端的普及是有目共睹的。隨著IOS系統(tǒng)、Android系統(tǒng)等智能系統(tǒng)的廣為應(yīng)用，手機(jī)已經(jīng)成為強(qiáng)大的移動計算終端，可以承擔(dān)起普適計算的任務(wù)。近幾年以3G為代表的移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的興起，更是給移動終端插上了網(wǎng)絡(luò)的翅膀。通過高速移動網(wǎng)絡(luò)可以使移動終端有效地與云計算整合，并結(jié)合手機(jī)搭載的攝像頭和NFC芯片，實現(xiàn)感知層和交互層的互動，實現(xiàn)信息的流轉(zhuǎn)，這一切使得移動終端成為智慧圖書館交互的核心之一。

主動推送技術(shù)是人類信息傳播的一場革命，它使人類擺脫了被動接受信息的窘狀，在信息泛濫的情況下，主動推送可以避免信息污染，使讀者有效獲得自己所需信息而非淹沒于雜亂無序的信息海洋中。

社交網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，改變了人類的溝通模式，使信息推送、更新和傳遞達(dá)到前所未有的便利和快捷，而未來學(xué)術(shù)社交平臺必定使科學(xué)技術(shù)的分享和互動達(dá)到新的高度。

人類利用信息技術(shù)的終極夢想之一是構(gòu)建一個全新的世界。虛擬現(xiàn)實是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者身臨其境一般及時、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以實現(xiàn)信息的實時、按需和全景的有效交互。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是按層次進(jìn)行發(fā)展的，如全息投影、3D建模、三維投影技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，而靈境級等終極虛擬現(xiàn)實技術(shù)也在成熟中。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以給讀者以真實體驗，使讀者享受全方位的交互服務(wù)。

4 上海大學(xué)圖書館在高校智慧圖書館技術(shù)實現(xiàn)領(lǐng)域的實踐和規(guī)劃

基于高校智慧圖書館技術(shù)實現(xiàn)模型的研究成果，上海大學(xué)圖書館通過統(tǒng)一規(guī)劃，在技術(shù)實現(xiàn)的三個層次上展開了一系列有針對性的實踐。本著先易后難，采用成熟技術(shù)，使用和實踐一代，規(guī)劃和預(yù)研一代的原則，上海大學(xué)圖書館在感知層和交互層進(jìn)行了實踐，并在計算層上做了相關(guān)規(guī)劃。通過感知層面的RFID書籍識別和自動借還書系統(tǒng)，交互層面的移動圖書館、RSS智能信息推送和智能座位預(yù)訂系統(tǒng)的實踐，結(jié)合對未來私有云計算中心的規(guī)劃，已初步具備了高校智慧圖書館的服務(wù)能力。

4.1 感知層實踐

感知層是智慧圖書館的基礎(chǔ)，也是通常實踐智慧圖書館的第一步，該領(lǐng)域技術(shù)比較成熟。上海大學(xué)圖書館在這個領(lǐng)域的實踐主要集中于RFID書籍識別和自動借還書系統(tǒng)。上海大學(xué)圖書館采用了業(yè)界領(lǐng)先的超高頻RFID技術(shù)，通過對新校區(qū)館內(nèi)流通部門40余萬冊圖書RFID的部署，實現(xiàn)對圖書的信息識別和自動跟蹤，并基于RFID實現(xiàn)了自動借還書，在方便讀者借閱的同時，使更多的館員變換到讀者指導(dǎo)、圖書管理和學(xué)科服務(wù)的崗位。高校圖書館的服務(wù)重心越來越向?qū)I(yè)學(xué)科服務(wù)轉(zhuǎn)移，RFID的使用有利于將高層次工作人員從簡單勞動崗位上解放出來，深入院系去開展學(xué)科服務(wù)工作，從而建設(shè)研究型圖書館，全面提升圖書館服務(wù)品質(zhì)。在未來的規(guī)劃中，上海大學(xué)圖書館還將對閱覽部門的書籍進(jìn)行RFID的實施，最終實現(xiàn)全館圖書的統(tǒng)一感知和分析。endprint

另外在未來的規(guī)劃中，上海大學(xué)圖書館可能采用體感、音紋等行為識別技術(shù)，進(jìn)一步采集讀者和圖書館的互動行為信息，為智能統(tǒng)一行為分析奠定基礎(chǔ)。

4.2 交互層實踐

交互層是面向讀者的服務(wù)接口，也是讀者最能體會到智慧圖書館好處的渠道。上海大學(xué)圖書館在這個領(lǐng)域的實踐主要集中于移動圖書館和智能座位預(yù)訂系統(tǒng)。由于智能手機(jī)越來越成為讀者的信息交互終端，傳統(tǒng)的圖書館網(wǎng)上服務(wù)終端已難以滿足讀者的需求，所以基于移動設(shè)備的移動圖書館勢在必行。上海大學(xué)圖書館很早就關(guān)注了這一趨勢，并及時推出了移動圖書館（見圖2）。通過移動圖書館，可以實現(xiàn)讀者預(yù)約借還書、檢索在線數(shù)據(jù)庫、查詢講座、了解圖書館動態(tài)、預(yù)訂圖書館座位等功能，并結(jié)合推送技術(shù)和短信通知，及時通知讀者相關(guān)信息。為了方便讀者使用，圖書館還采用二維碼技術(shù)，使讀者輕松獲得移動圖書館服務(wù)。

為解決自習(xí)占位問題、緩解自習(xí)座位緊張的壓力，上海大學(xué)圖書館及時推出了自動選座機(jī)（見圖3）。通過自習(xí)室的平面圖，讀者可以直觀選擇自己想要的可用座位。這在方便讀者的同時，也將圖書館有限的資源進(jìn)行了最大程度的利用。

目前正在搭建的學(xué)科化服務(wù)平臺將讓圖書館與讀者尤其是研究人員的交流溝通達(dá)到新的層次，通過更深和更廣的學(xué)科化服務(wù)賦予圖書館新的內(nèi)涵。

4.3 計算層的規(guī)劃

計算層是智慧圖書館的核心，無論是云計算還是普適計算，都是為了將計算資源與行為分析相結(jié)合，通過對行為結(jié)果的分析，進(jìn)行讀者行為的預(yù)測，從而提供最適合、最需要的服務(wù)給讀者，實現(xiàn)智慧圖書館對讀者的個性化服務(wù)，而這一切都需要強(qiáng)大的計算和存儲資源。上海大學(xué)圖書館在這一領(lǐng)域也進(jìn)行了規(guī)劃，計劃在未來打造以VMware為核心技術(shù)的私有云，并將館內(nèi)所有應(yīng)用系統(tǒng)遷移到該私有云上，在此基礎(chǔ)上不斷增加計算資源、存儲資源和應(yīng)用，使之成為上海大學(xué)智慧圖書館的核心和樞紐。圖4為未來上海大學(xué)圖書館私有云的構(gòu)架圖。

5 小結(jié)

智慧圖書館目前處于起步階段，但將成為21世紀(jì)高校圖書館研究與發(fā)展的重點。感知、計算、互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，以及學(xué)科館員以按需服務(wù)的模式向讀者/學(xué)者提供個性化服務(wù)，使高校智慧圖書館的建設(shè)成為可能。當(dāng)然，構(gòu)建智慧圖書館的目的不是采用一流的設(shè)備和技術(shù)將圖書館員最少化甚至無人化，而是用先進(jìn)的信息技術(shù)、科學(xué)合理的手段給讀者提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。故在高校智慧圖書館的研究之路上，除了關(guān)注技術(shù)實現(xiàn)，還應(yīng)重視設(shè)計和發(fā)展的人性化，并體現(xiàn)高校智慧圖書館的精神內(nèi)涵和文化底蘊(yùn)。本著“讀者第一”和“高校圖書館工作應(yīng)圍繞用戶和學(xué)術(shù)研究來定位和構(gòu)建”的原則，實現(xiàn)技術(shù)與人文的完美結(jié)合。endprint