基于人工智能的圖書館空間再造與服務(wù)

王筱雯　王天泥

基于人工智能的圖書館空間再造與服務(wù)*

王筱雯 王天泥

（1.遼寧省圖書館 遼寧沈陽 110167）

摘 要：人工智能時代，從知識社區(qū)向智能空間變革是圖書館空間再造的發(fā)展態(tài)勢，業(yè)界的實(shí)踐探索、技術(shù)的迅猛發(fā)展、理論體系的逐步完善，也都為圖書館智能空間的再造與服務(wù)提供了支撐。文章結(jié)合人工智能技術(shù)在社會多個領(lǐng)域空間再造及服務(wù)中的應(yīng)用，提出了圖書館智能空間再造的“人-事-物-場-時”五要素構(gòu)建模型，并認(rèn)為將來可在智能情報、智能檢索、人機(jī)交互、知識咨詢等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多種人工智能服務(wù)場景應(yīng)用，最后發(fā)展出多種強(qiáng)應(yīng)用服務(wù)。

關(guān)鍵詞：人工智能；圖書館；知識社區(qū)；智能空間；空間再造；服務(wù)場景

中圖分類號：G252 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11968/tsyqb.1003-6938.2018044

Library Space Reengineering and Service Based on Artificial Intelligence

Abstract In the era of artificial intelligence， the change from knowledge community to intelligent space is the development trend of library space re-engineering. The practice exploration of the industry， the rapid development of technology， and the gradual improvement of the theoretical system are also provide services and support to re-creation the library intelligent space. This article combining the use of artificial intelligence technology in spatial reengineering and service in various fields of society， and proposes a five-factor construction model for library intelligent space re-engineering as "human-things-object-field-time"， and believes that in the future，artificial intelligence can be applied in intelligence information， Intelligent search， human-computer interaction， knowledge consultation and other fields， and finally developed a strong application services in multiple areas.

Key words artificial intelligence； library； knowledge community；smart space； space reconstruction； service scenario

圖書館是一個社會的文化知識交流乃至休閑中心，其場所也是為社會及用戶提供服務(wù)的公共空間之一。人工智能時代的到來，驅(qū)動著圖書館空間又將迎來一次以智能化為主導(dǎo)的再造變革浪潮，美國羅德島大學(xué)圖書館人工智能實(shí)驗室的建設(shè)及開放在即，也昭示著人工智能時代的圖書館空間變革要早于想象來到我們身邊?？v觀目前的圖書館空間布局結(jié)構(gòu)，無論是高校圖書館還是公共圖書館，雖然大多數(shù)已經(jīng)通過館舍改造實(shí)現(xiàn)了圖書館智能機(jī)器人的應(yīng)用或智能情報推薦等服務(wù)，但是距離圖書館空間的完全智能化服務(wù)還有一段距離。而從技術(shù)應(yīng)用和用戶體驗的角度來看，人工智能技術(shù)在提升用戶服務(wù)體驗的同時也進(jìn)一步模糊了圖書館這一邊界的概念，圖書館只有真正融入到人工智能發(fā)展的浪潮之中，通過服務(wù)升級、硬件改造、平臺應(yīng)用和智能體驗，將圖書館這一社會服務(wù)空間打造成“圖書館空間+新型設(shè)備+人工智能技術(shù)+用戶極佳體驗”的新模式，讓圖書館成為整個社會的智能化、個性化、定制化、自動化新型知識交流中心，才能在新時代體現(xiàn)出圖書館社會課堂的這一存在價值。

1 圖書館空間變革：從知識社區(qū)到智能空間

自2001年美國總統(tǒng)信息技術(shù)咨詢委員會數(shù)字圖書館研究小組向時任總統(tǒng)小布什提交了名為“數(shù)字圖書館：普遍訪問人類知識”的報告后，數(shù)字圖書館就成為民眾普遍訪問的全球共用的知識來源。此后經(jīng)過近20年知識經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，圖書館也當(dāng)仁不讓地成為廣泛存在的知識環(huán)境?；谶@一定位和認(rèn)知的知識咨詢等知識服務(wù)，在一定程度上滿足著后數(shù)字圖書館時代用戶需求[1]的同時，也推動著整個社會的知識環(huán)境構(gòu)建與知識作為第一生產(chǎn)力的壯大及發(fā)展[2]。然而，從物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)到人工智能，從VR到AR，從移動支付到人臉識別，科技的進(jìn)步與發(fā)展不斷掀起各行各業(yè)的變革，也在顛覆和改變著人們的生活和工作方式，圖書館作為知識社區(qū)的認(rèn)知觀念面臨著概念上的挑戰(zhàn)，也面臨著服務(wù)發(fā)展上的窘境，包括圖書館空間在內(nèi)的變革已成大勢所趨。

2017 年初發(fā)布的《新地平線報告： 2017年圖書館版》[3]將人工智能列為圖書館界的六大技術(shù)發(fā)展之一，圖書館的智能空間是人工智能與圖書館的有機(jī)結(jié)合。本文認(rèn)為人工智能時代圖書館空間的變革方向就是智能空間。從概念來看，圖書館智能空間就是一個“使用各種先進(jìn)的智能化設(shè)備及手段，加強(qiáng)館藏建設(shè)和相應(yīng)服務(wù)保障，注重用戶交互和延伸服務(wù)，提供便于合作、學(xué)習(xí)與體驗的服務(wù)空間，具有情境感知等特征”（見表1）。

2 圖書館智能空間的變革再造

2.1 圖書館智能空間再造的理論基礎(chǔ)

中國工程院院士、國家新一代人工智能戰(zhàn)略咨詢委員會組長潘云鶴在“2017中科曙光智能峰會”上表示，世界原來由人類社會空間（H）和物理空間（P）二元組成，但近年來隨著信息力量的迅速壯大而產(chǎn)生了新一極——信息空間（C），即從二元空間理論發(fā)展到了三元空間理論[4]。三元空間理論的產(chǎn)生，豐富了人類認(rèn)識世界的方式，通過信息空間人類可以看到以前看不到的物理世界，可以通過人機(jī)交互、大數(shù)據(jù)、自主裝備去改造物理世界，也可以通過信息空間更深刻、清晰看到自身新的行為，如經(jīng)濟(jì)行為、倫理行為等新的人類規(guī)律。信息空間的出現(xiàn)和發(fā)展壯大，也驅(qū)動著信息技術(shù)和信息科學(xué)的不斷發(fā)展和變革，出現(xiàn)了如智能學(xué)科、工程計算、社會計算等信息科學(xué)，也讓技術(shù)的換代更迭出現(xiàn)了新的推動能級，智能設(shè)備的廣泛應(yīng)用，也就自然地讓信息空間進(jìn)入到了一個信息化發(fā)展的新階段（信息化發(fā)展的三階段為“數(shù)字化—網(wǎng)絡(luò)化—智能化”），即與大數(shù)據(jù)、人工智能保持同步發(fā)展的“智能化”階段，大數(shù)據(jù)智能、群體智能、人機(jī)一體化智能、跨媒體智能應(yīng)用于信息空間并最終服務(wù)于信息空間已是必然，這也就為信息空間向智能空間的發(fā)展提供了技術(shù)支撐。綜上，我們可以認(rèn)為圖書館信息空間在大數(shù)據(jù)人工智能時代，智能空間就是其發(fā)展目標(biāo)，而智能空間相較于信息空間，不僅是技術(shù)應(yīng)用的升級發(fā)展，更是理念、思維的變革發(fā)展。 更重要的是，空間理論及其在大數(shù)據(jù)、人工智能時代的普適應(yīng)用，也為人工智能時代圖書館的空間再造與變革提供了理論參考依據(jù)。

2.2 圖書館智能空間再造的五要素

圖書館空間（這里既指物理空間，也指虛擬空間、信息空間）作為人們學(xué)習(xí)與工作乃至生活休閑的公共場所，對普通自然人作為“用戶”在其空間的服務(wù)感知與體驗一直是其事業(yè)發(fā)展所關(guān)注和改進(jìn)的重點(diǎn)。圖書館智能空間的用戶體驗及其設(shè)計同樣備受人們關(guān)注。然而正如英國詩人約翰·多恩所言“沒有人是一座孤島，可以自全，每個人都是大陸的一片?！币粯樱趫D書館智能空間再造中，除了“人”這一第一要素外，還有其他元素也占據(jù)重要的位置，考慮到“人”的日常行為所接觸到的空間元素，本文將其他元素概括為“時”“事”“物”，以及無所不在的“場”。如當(dāng)“人”（這里也泛指圖書館服務(wù)使用者即讀者、圖書館服務(wù)者即圖書館員）因為某一可能在圖書館發(fā)生或享受到的“事”（如講座、展覽、VR體驗等）而來到圖書館這一空間，在這一行為過程中，圖書館提供的服務(wù)既受到了“時”（既指時間，也指時序）的限制，也反饋給了“人”以“時”的體驗，且因這一相互關(guān)聯(lián)、制約和影響而為圖書館這一“場”（這里既指宏觀的圖書館整個服務(wù)空間，也泛指任一服務(wù)空間）賦予了存在的意義，否則圖書館只是一座空曠的空間建筑而已。同樣，在這個具有了“場”的意義空間中，“物”（如智能機(jī)器人、VR設(shè)備）因“事”才存在，而“人”與“物”在這里因“場”而連結(jié)，“人”因“事”在“場”中與“物”發(fā)生的連結(jié)通過“時”的串聯(lián)，形成了整個行為系統(tǒng)（見圖1）。

從哲學(xué)關(guān)聯(lián)、辯證的角度來看，每一要素之間的關(guān)系及所包含的內(nèi)容具體為：

（1）以“人”為中心：“人”即圖書館用戶或圖書館員，“人”是“事”的主體，賦予了“場”的意義。

（2）以“事”為主軸：“事”即圖書館為“人”所提供的服務(wù)或體驗。從發(fā)生學(xué)的角度來看，“事”先于“物”而存在，“事”“物”從不獨(dú)立存在。

（3）以“物”為觸點(diǎn)：“物”泛指空間實(shí)現(xiàn)服務(wù)的任何材料、設(shè)備、工具，也包括各學(xué)科支撐理論、各服務(wù)平臺、智能數(shù)據(jù)集等。

（4）以“場”為背景：“場”主要指為“人”提供了服務(wù)或體驗的空間場所?！皥觥笔恰叭恕迸c“物”交互的場所，“事”發(fā)生的圖書館物理、虛擬或信息承載空間，這里主要指圖書館智庫空間?！笆隆笔恰拔铩钡拇嬖诜绞?、“人”與“物”發(fā)生關(guān)系的存在狀態(tài)。

（5）以“時”為串聯(lián)：“時”既為時空也為時序?！皶r”與“場”一樣屬于現(xiàn)實(shí)世界中的元概念，其描述了“人”與“物”之間交互的持續(xù)性，形成了“事”的發(fā)生之順序[5]。

3 圖書館智能空間的服務(wù)應(yīng)用

3.1 圖書館智能空間的服務(wù)應(yīng)用場景

智能大數(shù)據(jù)的積累和人工智能技術(shù)的發(fā)展，通過實(shí)現(xiàn)人工智能的場景化已是“人工智能時代”與“場景時代”的最佳結(jié)合，于是有人喊出了人工智能時代“場景為王”的口號[6]。在圖書館領(lǐng)域，人工智能技術(shù)也有了一定的發(fā)展應(yīng)用，從最初無形的聊天機(jī)器人，到人形化不明顯的盤點(diǎn)機(jī)器人，再到現(xiàn)在類人類的咨詢機(jī)器人、導(dǎo)購機(jī)器人、安保機(jī)器人，圖書館的人工智能服務(wù)功能越來越強(qiáng)大、越來越多樣，也已成為圖書館減輕館員勞動負(fù)擔(dān)、提高服務(wù)質(zhì)量和水平、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的有力幫手[7]。綜合來看，圖書館目前已在生物識別、智能算法等弱人工智能領(lǐng)域得到了長足的探索和應(yīng)用，這些服務(wù)應(yīng)用場景也將是圖書館智能空間未來一段時期的主要服務(wù)應(yīng)用場景（見表2）。

從圖書館智能空間的服務(wù)應(yīng)用場景可以發(fā)現(xiàn)，盡管人工智能目前在圖書館的應(yīng)用主要還停留在特定領(lǐng)域幫助用戶進(jìn)行感知、記憶、存儲應(yīng)用的弱智能應(yīng)用層面，但圖書館智能空間未來的服務(wù)應(yīng)用將遠(yuǎn)超這些場景，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)人工智能場景應(yīng)用已具備技術(shù)、實(shí)踐等基礎(chǔ)，特別是清華大學(xué)圖書館于2018年4月29日正式使用通借通還智能小車[8]，標(biāo)志著圖書館的人工智能場景化應(yīng)用進(jìn)入到了一個新的發(fā)展階段。一方面，隨著人工智能進(jìn)入移動互聯(lián)網(wǎng)時代，圖書館內(nèi)外各類智能終端設(shè)備的應(yīng)用，必將推動從圖像、聲音、視頻到位置、軌跡、動作等多類型的圖書館服務(wù)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)指數(shù)級的增長，這也使多維度多場景的大規(guī)模智能數(shù)據(jù)場景化開發(fā)應(yīng)用成為了可能；另一方面，雖然目前圖書館的強(qiáng)人工智能、超人工智能及通用智能應(yīng)用還不成熟，但這也主要受限于人工智能的發(fā)展還未達(dá)到強(qiáng)應(yīng)用、通用應(yīng)用的階段，而清華大學(xué)圖書館的探索應(yīng)用也說明特定場景下的人工智能垂直化強(qiáng)應(yīng)用也是圖書館能夠?qū)崿F(xiàn)的發(fā)展方向。

從人工智能技術(shù)發(fā)展的角度來看，人工智能在漫長的六十年發(fā)展歷程中經(jīng)歷了三次低谷，第一次低谷遇到的瓶頸是對于認(rèn)知算法的基礎(chǔ)性障礙，而第二次低谷遇到的瓶頸是計算成本和數(shù)據(jù)成本問題。上述兩種瓶頸問題的突破也解決了人工智能的算法和計算力兩大必備條件，并且明確了算法的應(yīng)用方向（計算機(jī)視覺、語音交互、深度學(xué)習(xí)）。第三次低谷則是數(shù)據(jù)集的問題。大數(shù)據(jù)時代的到來則很好地解決了這一問題，這也就是為什么人工智能經(jīng)過了六十年漫長的發(fā)展歷程，但在大數(shù)據(jù)時代來臨之后才迅猛發(fā)展的原因所在。于圖書館人工智能應(yīng)用而言，在新型計算架構(gòu)如平臺運(yùn)算均已滿足所需的用戶服務(wù)計算力和場景驅(qū)動發(fā)展的背景下，圖書館場景化數(shù)據(jù)集的規(guī)模和質(zhì)量，一度是圖書館場景化服務(wù)的發(fā)展瓶頸，但智能化IT基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)讓智能空間的場景數(shù)據(jù)采集不再是發(fā)展障礙，而大規(guī)模圖書館情景標(biāo)簽數(shù)據(jù)集可以使圖書館智能空間服務(wù)的模型及性能不斷優(yōu)化。谷歌大腦Jeff Dean的研究表明，即使在300倍大型可視化數(shù)據(jù)庫ImageNet規(guī)模的數(shù)據(jù)集下，計算機(jī)視覺模型的性能仍沒有遭遇平臺[9]，這也說明場景化的數(shù)據(jù)對于垂直領(lǐng)域的人工智能開發(fā)應(yīng)用更具有實(shí)用性、完整性和準(zhǔn)確性（見圖2）。

3.2 圖書館智能空間的典型服務(wù)應(yīng)用

從圖書館應(yīng)用人工智能實(shí)踐的角度來看，目前的應(yīng)用主要包括專家系統(tǒng)（如知識發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)Primo、EDS、Summon等）、自然語言處理（如文獻(xiàn)檢索、文獻(xiàn)分類、在線訪問公共目錄、發(fā)現(xiàn)平臺、關(guān)鍵詞查找等）、模式識別（如文本挖掘、文本分析等）、機(jī)器學(xué)習(xí)（如敘詞表自動建模、自動索引等）和機(jī)器人服務(wù)（如承擔(dān)咨詢、導(dǎo)航等服務(wù)功能的上海圖書館的“圖小林”等）等領(lǐng)域。從研究進(jìn)展的角度來看，早在20世紀(jì)90年代初，Jones[10]就研究了人工智能在信息檢索中的表征、查尋、摘要抽取和系統(tǒng)集成等四個潛在作用。近年來人工智能技術(shù)的發(fā)展熱潮，也帶動著國內(nèi)外圖書館界對圖書館人工智能應(yīng)用研究進(jìn)入到一個新階段。如美國中央華盛頓大學(xué)圖書館技術(shù)服務(wù)中心主任傅平等[11]使用文獻(xiàn)回顧和例舉分析的方法，研究了人工智能在圖書館的應(yīng)用發(fā)展歷史和光明未來。筆者以為，在未來典型的圖書館智能空間服務(wù)中，當(dāng)屬代表且已有實(shí)現(xiàn)端倪的為機(jī)器人服務(wù)和下一代圖書館信息系統(tǒng)服務(wù)。

（1）圖書館智能空間的機(jī)器人服務(wù)。早期的清華大學(xué)圖書館“小圖”，近期的上海圖書館“圖小林”，都讓業(yè)界及社會體驗和見識到了圖書館中的機(jī)器人如何進(jìn)行互動式聊天、導(dǎo)航及檢索等服務(wù)。然而不管是從可以實(shí)現(xiàn)的服務(wù)還是應(yīng)用的技術(shù)來看，這些探索實(shí)踐還處于人工智能的初級開發(fā)應(yīng)用階段。從本質(zhì)上講，聊天機(jī)器人只是一個基于機(jī)器學(xué)習(xí)和自然語言處理的機(jī)器人，通過語音命令和文本聊天來模仿人類談話并和用戶進(jìn)行虛擬聊天。但目前的聊天機(jī)器人還欠缺基于機(jī)器學(xué)習(xí)的情感分析，即不能通過語言分析來確定在與用戶的聊天中應(yīng)該表現(xiàn)出來的態(tài)度、情緒和語氣。其實(shí)具有情感分析的場景構(gòu)建也是目前智能機(jī)器人發(fā)展中的最大困境，即使是最先進(jìn)的聊天機(jī)器人，也無法完全檢測識別到語音命令中的評論等情感表達(dá)。而多維度用戶畫像在一定程度上提升了聊天機(jī)器人的情感分析能力，商業(yè)領(lǐng)域的聊天機(jī)器人如智能客服等探索，也正在推動機(jī)器人以越來越像人類的方式繼續(xù)發(fā)展和自動學(xué)習(xí)，在這一基礎(chǔ)上，圖書館智能空間的機(jī)器人智能服務(wù)等強(qiáng)應(yīng)用將不再遙遠(yuǎn)。

（2）圖書館智能空間的下一代系統(tǒng)服務(wù)。技術(shù)的發(fā)展讓知識發(fā)現(xiàn)成為現(xiàn)實(shí)，基于知識發(fā)現(xiàn)的下一代圖書館服務(wù)系統(tǒng)如Primo、EDS、Summon等也已應(yīng)用到了圖書館的服務(wù)之中。但在人工智能環(huán)境下，這些系統(tǒng)平臺的深度學(xué)習(xí)技術(shù)利用還有待提升，每一條檢索結(jié)果并不會隨著用戶、需求的改變即場景的改變而改變。微軟研究人員Mitra和Craswell的研究表明，信息檢索的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)排序模型使用淺層或深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來根據(jù)查詢對搜索結(jié)果進(jìn)行排序。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以從原始文本材料中學(xué)習(xí)語言的表征，以彌合查詢與文檔詞匯之間的差距 [12]。此外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型也推動著計算機(jī)視覺、語音識別和機(jī)器翻譯的性能進(jìn)步，如微軟Bing將于近期為用戶帶來視覺搜索功能，即用戶可以通過手機(jī)拍攝需要搜索的東西，Bing即可為用戶在互聯(lián)網(wǎng)上搜索相關(guān)信息，全過程只需要用戶操作手機(jī)按下快門即可。因此，筆者認(rèn)為，基于機(jī)器學(xué)習(xí)深度應(yīng)用的下一代圖書館系統(tǒng)服務(wù)，將會是圖書館這一智能空間服務(wù)應(yīng)用的最佳體現(xiàn)，人機(jī)交互、決策支撐、專家系統(tǒng)等多個應(yīng)用場景將通過下一代系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。

（3）圖書館智能空間的信息組織與文獻(xiàn)分類服務(wù)。信息組織與文獻(xiàn)分類一直以來是圖書館的核心業(yè)務(wù)，傳統(tǒng)的圖書館文獻(xiàn)資源主要按照學(xué)科或主題列表的知識組織體系進(jìn)行組織和分類，如杜威十進(jìn)分類法、美國國會圖書館分類法、中國圖書館分類法（CLC）等。上世紀(jì)50、60年代在H .P .Luhn、Maron等人的推動下，圖書館一直在探索文獻(xiàn)自動分類的方法。人工智能技術(shù)的蓬勃發(fā)展，文獻(xiàn)自動分類由基于規(guī)則的分類轉(zhuǎn)向被廣泛應(yīng)用于垃圾郵件檢測、定向客戶的產(chǎn)品推薦、商品預(yù)測等領(lǐng)域的機(jī)器學(xué)習(xí)分類。Google的一項研究成果也表明，將計算機(jī)視覺和語言模型通過CNN與RNN網(wǎng)絡(luò)疊加進(jìn)行合并訓(xùn)練，所得到的系統(tǒng)可以自動生成一定長度的文字文本[13]等。這些研究成果非常適合應(yīng)用于圖書館自動分類、自動摘要、主題提取、文章聚類、圖片自動標(biāo)引、圖像識別、業(yè)務(wù)預(yù)測和分析等內(nèi)部業(yè)務(wù)上。

4 結(jié)語

人工智能時代，圖書館為讀者提供自動化、智能化、個性化的服務(wù)，是技術(shù)發(fā)展的必然，也是這一時代環(huán)境下用戶的需求所在。2017年以來，清華大學(xué)圖書館、南京大學(xué)圖書館等高校圖書館先后應(yīng)用機(jī)器人館員開展服務(wù)，雖然它們的功能有所不同，但都顯示出各圖書館在人工智能方面的嘗試和探索。然而，人工智能技術(shù)在圖書館的發(fā)展應(yīng)用，并不是要簡單地利用機(jī)器代替人工， 而是可以在空間再造這一層面上實(shí)現(xiàn)“人工智能+圖書館”的融合發(fā)展。