基于人工智能技術(shù)的圖書館情境感知推薦服務(wù)研究

徐 進(jìn)

（浙江圖書館，浙江 杭州 310007）

隨著人工智能研究的不斷深入，其在各行各業(yè)的應(yīng)用日益普遍，2016年被稱作人工智能時代的開端。人工智能是借助計算機(jī)對人的思維進(jìn)行模仿，通過邏輯推理、信息識別等方式，讓機(jī)器來替代人的部分腦力勞動。它的研究內(nèi)容包括深度檢索、認(rèn)知科學(xué)、邏輯推理、情境感知等，其與云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的結(jié)合，不僅能夠解決圖書館服務(wù)中的傳統(tǒng)問題，還可以提供個性化推薦、智能檢索等新型服務(wù)，促進(jìn)了智慧圖書館的誕生。射頻識別等人工智能技術(shù)，在圖書館的應(yīng)用已有十幾年的時間，目前全國有超過三百家圖書館在測試與實施人工智能技術(shù)。情境感知作為人工智能技術(shù)的重要研究領(lǐng)域，是借助射頻識別設(shè)備等機(jī)器，對人的情感狀態(tài)進(jìn)行感知，獲得系統(tǒng)可以理解的高層情境信息的技術(shù)[1]。早在1997年美國Picard出版的《情感計算》中，就闡述了計算機(jī)可以感知人類情境信息，通過采集、描述和表達(dá)，根據(jù)人類需求做出相應(yīng)的反應(yīng)，為人類提供具有情感智能的智慧化服務(wù)。從人工智能角度看，情境感知是依托傳感器等智能設(shè)備，讓機(jī)器具備情境感知能力，通過分析用戶行為與動機(jī)，以滿足人類情感需求的智能化方式?？梢哉f，基于人工智能的情境感知技術(shù)，是圖書館實現(xiàn)智慧化的鑰匙。目前國內(nèi)與圖書館情境感知相關(guān)的研究不多，主要集中在計算機(jī)領(lǐng)域情境感知系統(tǒng)模型的構(gòu)建方面，缺乏與情境感知推薦相關(guān)的研究。而要想為用戶提供個性化智能推薦服務(wù)，筆者認(rèn)為需要從人工智能應(yīng)用角度，結(jié)合特定情境對用戶情緒進(jìn)行感知，獲取符合用戶需求的推薦內(nèi)容，保障信息推薦的精準(zhǔn)、智能與高效。

1 人工智能與情境感知：圖書館智慧化的基礎(chǔ)

1.1 人工智能與智慧圖書館

2004年，加拿大渥太華的公共圖書館與其他信息機(jī)構(gòu)合作，共同建立“智慧圖書館”聯(lián)盟，借助共同的搜索引擎提供一站式服務(wù)，此后全球掀起智慧圖書館的研究熱潮。我國一些學(xué)者認(rèn)為，智慧圖書館是以智能化、數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)，促進(jìn)人與知識的融合，為用戶提供高層次的知識服務(wù)。智慧圖書館具有可感知特征，綜合應(yīng)用了多種智能化技術(shù)，是對數(shù)字圖書館的進(jìn)一步延伸[2]。它的主要構(gòu)成包括數(shù)字圖書館、人工智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)等，依托移動信息網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了智慧化的信息管理與服務(wù)。筆者認(rèn)為，人工智能作為智慧圖書館建設(shè)的基石，可以與多種技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)物理系統(tǒng)與數(shù)字化世界的聯(lián)通，讓圖書館的服務(wù)達(dá)到智慧化狀態(tài)，從而推動圖書館的創(chuàng)新發(fā)展。

1.2 人工智能與情境感知

情境是用于刻畫實體的全部信息，包括物理情境、心理情境、社會情境等。人們在受到特定環(huán)境下信號的刺激時，首先會調(diào)動各種感覺器官，在神經(jīng)機(jī)制的作用下獲取信息，并將其傳給大腦進(jìn)行處理，進(jìn)而形成直觀的情緒反應(yīng)[3]。情境感知是依托無線通訊、傳感器等設(shè)備，讓計算機(jī)系統(tǒng)可以感知周圍的有用信息，如用戶物理位置、行為狀態(tài)等，并主動為用戶提供個性化信息與服務(wù)。情境感知是人工智能的研究重點之一，是一種特殊的智能化服務(wù)手段。人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，為情境感知服務(wù)的實施提供了條件。而各種智能終端設(shè)備的應(yīng)用，可以借助局域網(wǎng)、APP等對用戶所處情境進(jìn)行感知，促進(jìn)了情境感知與人工智能技術(shù)的融合，也促進(jìn)了智能情境感知研究的不斷深入。

1.3 融合情境的智慧圖書館

情境感知技術(shù)的應(yīng)用，是圖書館掌握用戶個性化需求，實現(xiàn)服務(wù)智慧化的關(guān)鍵一步。圖書館要想實現(xiàn)智慧化，就需要借助各種智能感應(yīng)設(shè)備，全方位采集用戶的情境信息，通過自動計算和自適應(yīng)匹配，了解用戶的興趣偏好與需求，為他們推薦最合適的信息資源。依托情境感知技術(shù)，圖書館可以對用戶群體進(jìn)行合理劃分，建立不同的興趣小組，將有相同愛好的用戶聚集起來，營造開放的社交平臺，增進(jìn)圖書館與用戶、用戶與用戶之間的關(guān)聯(lián)，提升服務(wù)的針對性。而各種智能傳感設(shè)備的應(yīng)用，也有助于圖書館對內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，對各類資源進(jìn)行自動識別與控制，實現(xiàn)對內(nèi)外部環(huán)境的有效管理[4]?？梢哉f，融合情境的圖書館智慧化服務(wù)，體現(xiàn)了智能化、個性化的特點，致力于為用戶提供更加高層次、全方位的服務(wù)。

2 基于人工智能的圖書館情境信息融合處理流程

圖書館要想根據(jù)用戶需求為他們推薦個性化資源，就需借助智能感應(yīng)設(shè)備，對用戶所處的情境進(jìn)行采集，通過情境建模的方式處理情境數(shù)據(jù)，并根據(jù)處理結(jié)果整合個性化資源，最后以文本、視頻等形式推薦給用戶，基本流程如圖1所示。

圖1 圖書館情境信息融合處理流程

2.1 情境信息采集

圖書館借助各種移動智能傳感設(shè)備，如CPS、射頻識別設(shè)備和智能手機(jī)等，對與用戶相關(guān)的情境信息進(jìn)行采集，如所處地理位置、在線瀏覽記錄、設(shè)備型號等，通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行初步過濾，獲得有價值的信息。一般而言，采集的情境信息包括靜態(tài)、動態(tài)兩類，靜態(tài)信息即用戶注冊信息、學(xué)科背景等；動態(tài)信息包括當(dāng)下的情緒狀態(tài)、行為舉止、天氣、位置等。由于用戶情境是動態(tài)變化的，圖書館在對用戶情境信息進(jìn)行采集后，還需要做好信息識別、過濾工作，結(jié)合用戶需求降低干擾因素[5]。而對不同信息進(jìn)行分類整理，在降噪過濾基礎(chǔ)上，可賦予不同情境因素對應(yīng)的權(quán)重因子，之后將其傳遞至圖書館信息推薦系統(tǒng)。

2.2 情境建模

圖書館采集的原始情境信息，往往是不規(guī)則的、模糊的、不穩(wěn)定的，因此還需要做好后續(xù)的推理、解釋和融合工作。在對采集信息進(jìn)行初步處理后，首先需要將與目標(biāo)實體對應(yīng)的特征數(shù)據(jù)，以及與目標(biāo)實體相關(guān)的情境信息結(jié)合起來，依據(jù)先驗知識完成情境建模，構(gòu)建對應(yīng)的情境實例，實現(xiàn)對用戶情境的完整語義描述，形成服務(wù)系統(tǒng)可以理解的情境信息存儲格式。其次，從圖書館數(shù)據(jù)庫中調(diào)取與目標(biāo)對象相關(guān)的信息資源，依托情境信息融合處理方法，在計算機(jī)識別、解釋基礎(chǔ)上構(gòu)建先驗?zāi)Ｐ?，并將情境信息輸入其中，通過邏輯推理、情境匹配等方式，獲得對應(yīng)的決策處理結(jié)果。

2.3 個性化匹配

基于情境感知的個性化推薦服務(wù)實施的關(guān)鍵，就是做好館藏資源與用戶需求的相似度匹配工作。在這個過程中，需要利用語義相似度匹配法，在對情境信息進(jìn)行采集、分析與處理后，做好對應(yīng)的語義標(biāo)注工作，然后計算情境數(shù)據(jù)與推送資源之間的語義相似度，并將相似度較高的信息保留下來，在相似度排序基礎(chǔ)上，利用結(jié)合情境的個性化推薦算法，獲得最能滿足用戶需求的資源。圖書館基于人工智能的情境感知服務(wù)，能夠依托智能化設(shè)備實現(xiàn)線上線下的服務(wù)關(guān)聯(lián)，依托大數(shù)據(jù)、云計算等實現(xiàn)用戶需求預(yù)測，強(qiáng)化服務(wù)系統(tǒng)的情境感知能力，讓情境信息采集更加完整、高效，也更加容易實現(xiàn)無處不在的信息推薦服務(wù)。

3 基于人工智能的圖書館情境感知推薦服務(wù)平臺構(gòu)建

筆者結(jié)合國內(nèi)外研究成果，在分析圖書館情境信息處理流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合個性化推薦服務(wù)特點，融合智能、情境、體驗等要素設(shè)計情境感知推薦服務(wù)平臺框架，將其劃分為數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)分析、感知推薦3部分，以提升圖書館個性化推薦服務(wù)效率，如下圖2所示。

圖2 圖書館情境感知智能推薦服務(wù)平臺

3.1 數(shù)據(jù)獲取層

數(shù)據(jù)獲取層是圖書館實現(xiàn)智能推薦服務(wù)的基礎(chǔ)，可以從多個角度實現(xiàn)用戶行為跟蹤，對用戶環(huán)境進(jìn)行智能感知，從而獲得完整的數(shù)據(jù)采集結(jié)果。對大多數(shù)圖書館用戶而言，智能傳感設(shè)備可以嵌入用戶所處的環(huán)境中，迅速采集各種情境信息。如智能手機(jī)就有自帶的傳感器和應(yīng)用軟件，方便隨時隨地獲取用戶信息[6]。圖書館可以利用用戶使用的智能設(shè)備，或登陸系統(tǒng)時使用的局域網(wǎng)等，實現(xiàn)對用戶數(shù)據(jù)的實時跟蹤、動態(tài)采集與實時分析，掌握用戶在線瀏覽時長、借閱記錄、行為舉止等信息。然后對這些信息進(jìn)行初步過濾，在合理分類基礎(chǔ)上，將其傳輸至情境分析模塊，實現(xiàn)情境信息的深層次挖掘。

3.2 數(shù)據(jù)分析層

數(shù)據(jù)分析層在獲取經(jīng)過初步過濾的情境信息后，可以通過情境化描述、語義表達(dá)方法，將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的情境信息。這個過程中涉及到情境建模，需要將不同維度的情境信息匯聚起來，通過分類、歸納與整理，確定符合用戶信息檢索習(xí)慣的信息[7]。由于圖書館采集的情境信息本身是模糊、不規(guī)則的，需要將其細(xì)化為情境元數(shù)據(jù)，并通過語義組織實現(xiàn)信息關(guān)聯(lián)，構(gòu)建不同維度的語義映射關(guān)系，實現(xiàn)對圖書館資源的語義融合。在確定情境類型后，可以通過情境解析獲得對應(yīng)數(shù)據(jù)的屬性特征，建立與信息推薦相關(guān)的情境實例。然后分析當(dāng)前所使用的情境屬性，是否與用戶所處的情境相匹配，剔除相關(guān)度不高的數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)任務(wù)調(diào)整情境建模方法，獲得能夠體現(xiàn)用戶偏好的個性化知識，提高系統(tǒng)服務(wù)的針對性。

3.3 感知推薦層

圖書館情境感知推薦服務(wù)，是建立在各類智能設(shè)備與技術(shù)之上的，需要結(jié)合移動終端進(jìn)行展示，也需要借助人工智能技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在確認(rèn)用戶情境信息基礎(chǔ)上，通過挖掘用戶特定情境下的歷史數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)庫中篩選符合用戶需求的個性化資源。感知推薦層是圖書館為用戶提供服務(wù)的窗口，可以利用個性化推薦算法，從館藏數(shù)據(jù)中迅速搜索整理符合條件的資源，在情境信息計算匹配基礎(chǔ)上，為用戶提供智慧化、智能化的資源服務(wù)。它還可以實現(xiàn)與用戶的實時交互，隨時獲取用戶反饋建議，并針對不同的情境實現(xiàn)定制化服務(wù)。在用戶獲取推薦信息資源后，通過自主學(xué)習(xí)和自我感知，可以根據(jù)需要提出對應(yīng)的服務(wù)評價，并反饋至圖書館服務(wù)平臺。圖書館員讀取這些反饋信息后，可對平臺相關(guān)服務(wù)機(jī)制進(jìn)行調(diào)整，不斷擴(kuò)充完善情境信息庫，逐步提升信息推薦質(zhì)量。

4 圖書館基于人工智能的情境感知推薦服務(wù)的發(fā)展建議

圖書館情境感知推薦服務(wù)的實踐，涉及情境數(shù)據(jù)、智能技術(shù)、用戶體驗等要素，只有多部門、多要素協(xié)同配合，才能切實提高圖書館服務(wù)質(zhì)量。為此，圖書館可以采取以下措施提升服務(wù)水平，優(yōu)化用戶服務(wù)體驗。

4.1 準(zhǔn)確把握各類情境要素

圖書館依托人工智能等技術(shù)，對用戶情境信息進(jìn)行動態(tài)感知，涉及的情境因素包括用戶情境、信息資源、服務(wù)條件等。其中用戶情境是需要重點采集的信息，是實現(xiàn)個性化推薦的關(guān)鍵，包括用戶所處位置、行為偏好、基本信息等。信息資源是實現(xiàn)情境感知服務(wù)的基礎(chǔ)，包括館藏資源類型、學(xué)科類別、用戶歷史記錄等。服務(wù)條件包括圖書館的軟硬件設(shè)施、服務(wù)性能、系統(tǒng)狀態(tài)等[8]。為保障圖書館情境感知推薦服務(wù)順利實施，圖書館需要從多個角度做好情境信息采集、分析、歸納與推理工作，尤其是要準(zhǔn)確把握不同的情境因素，采用有針對性的情境建模方法，在數(shù)據(jù)挖掘與要素過濾基礎(chǔ)上，實現(xiàn)用戶需求與推薦資源的有效匹配，保障智能推薦的實時有效性。

4.2 促進(jìn)情境數(shù)據(jù)資源共享

圖書館在準(zhǔn)確把握各類情境要素基礎(chǔ)上，要想推動情境感知智能推薦服務(wù)的發(fā)展，就有必要強(qiáng)化多方合作，促進(jìn)資源整合共享，尤其是與用戶相關(guān)情境數(shù)據(jù)的共享，形成開放式的情境感知信息服務(wù)體系，促進(jìn)線上線下信息的高度互聯(lián)。在移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，用戶在線活動日益頻繁，情境信息的采集規(guī)模擴(kuò)大，處理流程更加繁瑣，只有促進(jìn)多機(jī)構(gòu)信息共享，才能保障用戶情境數(shù)據(jù)采集的完整、系統(tǒng)性。同時個性化推薦服務(wù)過程中，需要做好情境數(shù)據(jù)過濾、清洗、計算與匹配等工作，合理選擇情境建模與信息推薦算法尤為必要。只有多方合作掌握更多信息，才有利于引入新技術(shù)、新方法，才能及時更新館藏情境信息庫，保障推薦符合用戶情境的信息，全面提高圖書館用戶的黏度。

4.3 保障用戶個人隱私安全

圖書館在采集、整理情境信息和提供服務(wù)過程中，不僅需要關(guān)注數(shù)據(jù)的深度挖掘與共享問題，也應(yīng)該做好用戶隱私保護(hù)工作。移動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，信息獲取渠道更加多樣化，人們在享受便利信息服務(wù)的同時，也更加關(guān)注隱私保護(hù)問題。圖書館在用戶情境數(shù)據(jù)處理時，可以利用數(shù)據(jù)加密、系統(tǒng)防火墻等技術(shù)，保障數(shù)據(jù)傳輸、應(yīng)用的安全性，避免由于信息泄露引發(fā)的糾紛。而僅僅依靠技術(shù)手段還不夠，需要圖書館綜合考慮法律、組織結(jié)構(gòu)等因素，建立多方協(xié)同的用戶隱私保護(hù)機(jī)制。在提升技術(shù)手段基礎(chǔ)上，要建立適宜的隱私管理制度，強(qiáng)化圖書館的隱私保護(hù)意識，保障各環(huán)節(jié)的規(guī)范操作，降低用戶信息傳輸風(fēng)險。圖書館只有以安全可靠的方式獲得更多用戶認(rèn)可與信賴，才能提高用戶粘度，這也是促進(jìn)情境感知推薦服務(wù)推廣必不可少的措施。

5 結(jié)語

人工智能技術(shù)的進(jìn)步及其與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的結(jié)合，為人們精準(zhǔn)獲取、存儲與利用數(shù)據(jù)信息提供了便利。情境感知技術(shù)作為人工智能的研究分支，將其應(yīng)用于圖書館信息推薦服務(wù)中，將實現(xiàn)對用戶情境的智能感知，掌握用戶的個性化需求，提高信息推薦的有效性。圖書館在實踐中應(yīng)該保障不同要素的協(xié)調(diào)，發(fā)揮館員的能動性，針對情境感知服務(wù)的特點，制定合理的服務(wù)保障策略，真正體現(xiàn)信息服務(wù)的智慧化。