人工智能時代數字圖書館智能化人機交互技術分析*
——以古代南海海圖數字圖書館為例

張興旺 趙 樂 葛夢蘭

（1.桂林理工大學圖書館 廣西桂林 541004）

（2.桂林理工大學信息科學與工程學院 廣西桂林 541004）

（3.中山大學資訊管理學院 廣東廣州 510006）

1 引言

未來的人工智能時代將是人機交互、人機相互依存的社會。人工智能理論與技術的爆發(fā)及其在諸多領域、行業(yè)中的成功應用，再次引發(fā)了圖書館對各種先進信息技術全方位、多元化地為用戶提供智慧服務的美好憧憬。

隨著移動互聯(lián)網、人工智能與虛擬現實等信息技術迅速滲透進圖書館各個領域，人機交互也變得無時、無刻、無處不在。移動互聯(lián)網、移動智能終端與移動應用的大眾化讓用戶可隨時隨地進行在線交流；觸屏交互與語音識別技術讓各類用戶可無障礙地進行人機交互；虛擬/增強/混合現實技術的出現讓用戶可隨時進入知識虛擬世界；人工智能技術讓圖書館能夠更好地掌握和理解用戶意圖與行為，從而滿足其知識服務需求。然而，作為用戶與計算機、信息技術之間的信息交流渠道與橋梁，人機交互理念作為數字圖書館以用戶為中心指導系統(tǒng)開發(fā)的方法論，并沒有得到其應有的重要關注與同步發(fā)展，且瓶頸效應日趨明顯。追根溯源，主要原因可歸結為兩個方面：一是對數字圖書館人機交互理論與技術發(fā)展不夠重視；二是人工智能時代數字圖書館知識服務情境的變化誕生了新的服務需求，對其人機交互技術提出了新的挑戰(zhàn)。

為迎接即將到來的人工智能時代的沖擊與挑戰(zhàn)，把握數字圖書館未來發(fā)展機遇，實現其資源、技術、服務與用戶智能的協(xié)同發(fā)展，本文首先對數字圖書館人機交互技術的發(fā)展過程進行回顧，再重點分析人工智能時代數字圖書館智能化人機交互的技術體系與技術內容，最后以我國古代南海海洋地圖（以下簡稱為“南海海圖”）為例，對數字圖書館智能化人機交互應用體系進行分析。

2 數字圖書館人機交互技術的發(fā)展與研究

數字圖書館人機交互式技術是實現其與用戶之間知識交互的通道，其研究與發(fā)展歷程主要依賴于人機交互理論與技術發(fā)展。關于人機交互理論的提出，最早可追溯至20世紀50年代末美國學者Shackel B.提出的計算機人類工程學理論、60 年代初美國麻省理工學院的約瑟夫·利克萊德教授提出的Man-Computer Close Symbiosi（人機緊密共生）理論。到60年代末期，英國劍橋大學舉辦了第一屆人機系統(tǒng)國際學術會議，隨后創(chuàng)辦了第一份人機系統(tǒng)研究的學術期刊，從而正式拉開了人機交互研究的帷幕。進入70年代，英國拉夫堡大學和美國Xerox公司分別成立人機交互研究中心，隨后學術界圍繞該領域逐漸展開了相關研究，并在70年代和80年代分別出版了4本計算機人機工程學、6本人機交互等方面的研究專著。由此，人機交互研究的基礎理論、技術體系與應用實踐得到了不斷完善，并逐漸從早期的計算機人工工程學領域脫離出來，與心理學、行為學和社會學緊密結合，形成了獨立的研究領域和學科。尤其是90年代后期，信息技術的飛速發(fā)展使人機交互研究的重點逐漸向虛擬人機交互、多模態(tài)-多媒體、人機協(xié)同等方面發(fā)展，并于1999年被美國政府列入21世紀信息技術的四個主要發(fā)展方向之一，2007年更被美國和歐盟列入重點研究計劃，2012年國際計算機學會 （Association for Computing Nachinery，ACM）將人機交互列為計算機學科主要分支領域，2016 年被中國國家自然科學基金委《“十三五”發(fā)展規(guī)劃》列為重點支持方向。在過去3年中，20多項相關課題被國家自科、國家社科基金立項資助。在人機交互領域，也有許多知名高校和研究機構在該領域產生了巨大影響，如中國的清華大學、北京大學，美國的麻省理工學院、斯坦福大學、卡耐基梅隆大學等高校，以及中國的中科院軟件所、騰訊研究院、阿里研究院、微軟研究院、谷歌研究院等研究機構。

人機交互理論與技術的發(fā)展過程，也是數字圖書館的發(fā)展過程。數字圖書館與用戶的人機交互從早期無交互到中期命令語言交互，到后期關鍵詞與文本交互，再發(fā)展到現在以文本、圖像與音視頻等為主的視覺交互，未來可能會誕生思維與心理的智能交互。在此發(fā)展過程中，國內數字圖書館領域也對人機交互理論、技術與應用展開過大量研究?？傮w來看主要分為三個方面：一是用戶信息交互意愿與行為研究，如王晰巍、韓正彪等分別對用戶信息交互意愿影響元素、情感演進進行了分析；吳丹、劉暢等分別對用戶移動搜索行為及其影響元素進行了研究；二是人機交互質量與評價研究，如施國宏等對移動圖書館人機交互質量影響元素進行了分析；李月 琳、閆 希 敏等 分 別 對 數 字 圖 書 館 人 機交互 理論體系、工具方法和評估模型進行了研究；三是人機交互技 術與模 式研究，如李 潔、李萍、陸泉等分別對數字圖書館的微交互、智能交互、可視化交互平臺及模式進行了研究。盡管目前信息技術與軟硬件資源已不是障礙，但數字圖書館人機交互能力仍難充分滿足人工智能時代用戶知識服務需求，其中一個重要原因是由于數字圖書館缺乏與新型人機交互需求相匹配的、高效的自然人機交互理念與模式，缺少能滿足人工智能時代用戶智慧服務需求的交互技術。因此，要想實現人工智能時代數字圖書館人機交互所提出的目標與要求，就需要對相應的理論與技術問題進行研究。

3 人工智能時代的數字圖書館智能化人機交互

3.1 數字圖書館智能化人機交互技術體系的框架

人機交互是數字圖書館的關鍵技術之一，對推進其廣泛運用和提升用戶體驗質量有較重要的意義。由于信息技術和相應軟硬件技術的飛速發(fā)展，數字圖書館人機交互技術有了巨大進步，但人工智能時代對其提出了新的挑戰(zhàn)與機遇，除從傳統(tǒng)的無交互到現在的關鍵詞、文本交互，更有可能進一步創(chuàng)建和體驗虛擬空間的數字圖書館系統(tǒng)，用戶可通過視覺、聽覺、觸覺、嗅覺與感覺等與數字圖書館之間建立相應的人機交互連接，從而為用戶提供可感知、沉浸式、自然的人機交互體驗。

目前關于不同領域、不同類型數字圖書館人機交互的類型與模式有很多，因此有必要對廣泛意義上的數字圖書館所涉及到的人工智能技術進行梳理。無論信息技術與外界環(huán)境如何變化，其人機交互技術主要探討的是“輸入←→響應←→輸出”這一系統(tǒng)技術體系，即用戶是怎樣為數字圖書館提供信息輸入、數字圖書館做出響應后怎樣提供信息輸出。在功能實現上主要分為前臺和后臺兩部分，其中，前臺主要用于接受用戶的輸入信息，并根據處理結果向用戶反饋和展示相關的關聯(lián)信息與知識；后臺主要用于處理和分析用戶輸入信息，得到相應的結果。數字圖書館人機交互技術體系主要體現在其對應的前臺、后臺。前臺的人工智能主要體現在可接受復雜、靈活、多元化和個性化的信息輸入方式，如語音、視覺、動作、心理、腦電波等。后臺的人工智能主要體現在對用戶輸入信息的智能化處理與分析、知識資源整合與展示方面，如視覺資源的分析與處理、多模態(tài)資源融合、知識關聯(lián)網絡構建等。圍繞上面提到的關鍵技術，結合數字圖書館智能化人機交互實際情況，得出其基本技術體系，主要包括用戶界面、智能交互設施、技術與環(huán)境等（見圖1）。

3.2 數字圖書館智能化人機交互技術體系的業(yè)務

圖1 數字圖書館智能化人機交技術體系

數字圖書館人機交互發(fā)展至今已有30余年，但由于其傳統(tǒng)輸入設備與方法的局限，人機交互范式未發(fā)生太大變化，這也使得數字圖書館人機交互模式一直被忽視。如今隨著人機交互理念、思想、人物、事件與范式的不斷演化變遷以及心理學模型指導下的用戶交互行為模型的不斷優(yōu)化完善，數字圖書館人機交互模式正逐漸從傳統(tǒng)走向現代、從單一型走向多元化，其重要性已不亞于信息資源融合與利用，這一模式也已被廣泛應用于軍事、航空航天、工業(yè)制造、醫(yī)學與教育等領域的數字圖書館中。

人機交互是用戶與數字圖書館之間信息交流溝通的直接通道，用戶界面則是人機交互模式搭建與實施的橋梁。在傳統(tǒng)信息環(huán)境下，人機交互主要依賴于鍵盤、鼠標與顯示器來實現文本輸入與輸出。但在人工智能時代，數字圖書館存在形態(tài)不僅僅局限于傳統(tǒng)基于信息資源聚合模式，而是與虛擬/混合/增強現實、物聯(lián)網與可穿戴技術等有效融合在一起所形成的智慧圖書館新模式。在理想情況下，數字圖書館人機交互技術將不僅僅依賴于機器、文本語言，而能在沒有鼠標、鍵盤等輸入設備情況下，隨時隨地實現人機交互，但目前受限于信息環(huán)境與物理環(huán)境，這一理想情況較難實現，但在人工智能時代，數字圖書館軟硬件設施、信息技術、管理與服務平臺逐步完善，將有可能實現這一目標。

智能化人機交互目標是通過自然、靈活和智能的信息隱喻方式，通過用戶交互界面將用戶心理、行為與狀態(tài)（輸入）轉換成數字圖書館能識別和理解的表達方法，將數字圖書館所擁有的信息與知識、行為與狀態(tài)（輸出）轉換成用戶能理解和掌握的知識體系，并通過人機交互環(huán)境反饋給用戶。一方面，智能化輸入體系需要感知用戶心理變化、行為姿態(tài)、語言文字或身體動作等多模態(tài)多通道的輸入信息；另一方面，智能化輸出體系可通過用戶的聽覺、視覺、嗅覺、觸覺等感知通道，將其所需要的信息與知識以智能化方式加以展示。近年來所涌現的多語種語音識別、視覺搜索、情境分析、力觸覺交互、動態(tài)手勢識別、眼動交互、觸覺交互等技術與方法為智能化輸入體系提供了重要理論與技術支撐，而相應的虛擬/增強/混合現實、數字孿生、知識圖譜、知識地圖等技術與方法為智能化輸出體系提供了重要理論與技術支撐。

3.3 數字圖書館智能化人機交互技術體系的內容

人工智能環(huán)境下數字圖書館智能化人機交互技術體系需要解決的是，如何幫助用戶使用最自然、簡單、直觀的交互方式（如動作、語言、手勢、肢體、眼動等）在人工智能環(huán)境（如虛擬空間、物理世界、知識環(huán)境與空間環(huán)境等）中與數字圖書館進行自然、高效的人機交互，即獲取用戶行為與用戶意圖來操控數字圖書館的知識服務虛擬與物理環(huán)境，再通過多元化反饋渠道將相應信息與知識為用戶所感知。

3.3.1 人機交互用戶界面技術

近年來各行各業(yè)出現了各具特色的數字圖書館，不同領域、行業(yè)的數字圖書館在傳統(tǒng)基于文本交互的基礎上也擁有了越來越多的智能化人機交互應用。過去只有少量成果走出實驗室并獲得成功的主要原因在于：當前相應的智能化技術與設施還不夠成熟和完善，使得數字圖書館研究者難以充分實現其先進服務理念與思想；沒有充分考慮用戶行為與用戶心理。

隨著人工智能環(huán)境的逐步完善，各種先進的人工智能技術、軟硬件平臺與智能應用的出現，使得數字圖書館人機交互體系向著智能、自然與高效的趨勢發(fā)展，其用戶界面由傳統(tǒng)文本交互界面逐漸向著實體交互、觸控交互、虛實交互、多通道交互與混合交互等用戶界面形態(tài)發(fā)展，從而使得以用戶為中心的全新人機交互技術逐漸得以實現。人工智能環(huán)境下用戶界面技術除了需要在交互方式上要與用戶行為、心理與生理特征進行融合，體現其智能人機交互的靜態(tài)特性；也要在交互過程中與用戶所處環(huán)境、情境與關系進行融合，體現智能人機交互的動態(tài)特性。相應的用戶界面技術可分為五種模式：（1）實體交互用戶界面技術。這是目前使用相對較多的用戶界面技術形態(tài)，可幫助用戶直接使用物理實體與數字圖書館進行人機交互，如 VOMAR、Tangible bits等實體交互應用；（2）觸控感知交互用戶界面技術。這是在用戶圖形交互界面上增加相應的觸控感知設施與技術來實現人機交互，如 Smarter Objects、LBAH等觸控感知交互應用；（3）基于虛擬/增強/混合現實的虛實融合用戶界面技術。這是通過相應的虛擬現實技術與平臺，在用戶與數字圖書館之間搭建相應的人機交互環(huán)境與通道，從而在虛擬空間中讓用戶進行知識獲取、虛擬漫游、搜索與導航等知識服務，如美國宇航局Ames實驗室開發(fā)的“虛擬行星探索（VPE）”、Mohr與 User-Defined Gestures等虛實融合交互應用；（4）多通道交互用戶界面技術。這類用戶界面可支持用戶通過文本、圖像、音視頻、動作等輸入方法與視覺、聽覺、觸覺與嗅覺等感知通道作為交互方式，來與數字圖書館之間進行人機交互，如外科手術訓練的虛擬仿真系統(tǒng)與盲人使用的觸覺設備等支持用戶通過多模態(tài)觸覺來實現人機交互、WUW支持用戶通過手、上肢等動作實現人機交互、SEAR支持用戶通過語言與視覺通道實現人機交互；（5）混合交互用戶界面技術。 這是通過將多種用戶界面按照需求進行有效組合，從而為用戶提供多種人機交互平臺，以滿足其多元化人機交互需求，如 Reilly、Augmented Surfaces等。

3.3.2 人機交互智能設施

本文提到，人機交互主要探討的是“輸入←→響應←→輸出”這一體系，即用戶如何輸入其知識服務需求、數字圖書館如何輸出其知識反饋結果，這對智能化人機交互體系尤為重要。數字圖書館傳統(tǒng)輸入設施主要使用的是鍵盤、鼠標等、輸出設施主要使用的是顯示器、屏幕等，但在人工智能環(huán)境下數字圖書館對于輸入、輸出設施有了更高要求，需要為用戶提供更加自然、直觀、高效的輸入輸出設施，來幫助實現自然高效的人機交互。

（1）智能輸出設施。人工智能環(huán)境下數字圖書館向用戶提供的輸出服務，應該與其相應的感知器官相匹配，除了適應其視覺器官之外，還能夠適應用戶（如盲人、聾啞人、殘疾人等特殊用戶群體）的聽覺、嗅覺、觸覺與味覺等輸出需求，因此在人工智能環(huán)境下結合具體應用領域與實際需求，可圍繞相應的輸出需求來確定對應的視覺、聽覺、觸覺等智能輸出設施。一是視覺智能輸出設施。它主要解決用戶視覺感知器官所涉及到的設備屬性問題，其物理屬性主要包括可視與視線區(qū)域、顯示區(qū)域大小、形狀、分辨率與刷新頻率、光線傳輸方式與人體工程力學等，在具體設計與實現過程中，該類設施的設計需要與用戶視覺生理特征相匹配，尤其是要與用戶眼睛生理與運動特征相匹配，一般至少要考慮到用戶單眼的靜態(tài)視線、眼球運行軌跡、雙眼視覺差異、動態(tài)視差與眼睛立體成像等因素。目前市場上已有很多成熟的產品，如智能終端、環(huán)屏、工作臺、球形與半球形、頭戴式、頭盔式、眼鏡式與懸臂式智能輸出顯示設施等；二是聽覺智能輸出設施。聲音輸出的主要類型包括簡單音元、圖標式音元、自然聲音和混合聲音等類型，相關輸出設施可充分利用用戶聲音獲取和聽覺定位能力來顯示或產生空間三維聲音。在具體設計與實現過程中，需要考慮到用戶雙耳聽覺差異（如時差、聲差與音差等）、聲音強度、聲音頻率、聲音變化曲線與軌跡（如回聲、強弱變化等）、聲波與人耳交互等元素，因此，聽覺智能輸出設施科根據聲波內容、位置與形式等并將其轉換成用戶可識別的聽覺 （如立體聲、環(huán)繞聲與3D音頻等）、視覺（如文本、圖像、內容、視頻與模型等）等方式被用戶所獲取到；三是觸覺智能輸出設施。該類設施可將反饋數據、信息與知識以肌肉或神經觸感形式直接反饋給用戶，其輸出主要分為以用戶所在位置、以用戶身體、以用戶神經系統(tǒng)等三大類型，目前較為常見的包括：力/觸覺機器人手臂、觸覺反饋手套與鼠標、觸覺反饋桿與方向盤、觸覺轉視覺顯示器等智能輸出設施。

（2）智能輸入設施。輸出設施與輸出設施一樣，也是人工智能環(huán)境下數字圖書館智能化人機交互體系重要設施之一，能夠幫助實現用戶與數字圖書館之間的通信。目前這類設施非常多，主要分為三類：一是離散型智能輸入設施。這類設施能對用戶行為、動作進行離散性捕捉，生成相應的數據、文本與圖像，如鼠標、鍵盤與 PINCH Glove 數據手套等；二是連續(xù)型智能輸入設施。這類設施可根據各種類型傳感器（如動作、力、光、電、聲和熱等）來獲取用戶連續(xù)性地行為與動作，捕捉其對應的位置、動作、方向與速度等變化，如位置跟蹤器與傳感器、動作傳輸器與反饋手套、智能手柄Wii Remote、深度相機Kinect與Leap Motion、3D攝像頭RealSense等；三是直接型智能輸入設施。這類設施可通過語音、生理、眼動與腦電波等信號感知設施收集相應的用戶信息，從而將其作為輸入信息與數字圖書館直接進行人機交互。如Google智能音箱Google Home、Amazon語言助手Echo、微軟語音助手Cortana等語音輸入設施；NeuroSky MindWave意念耳機、EmotivINsight意念無人機、BrainLink意念頭箍和EmotiveEpoc意念控制器等腦電波智能輸入設施。

3.3.3 人機交互智能技術

人機交互智能技術主要是通過人機交互用戶界面與智能設施，來滿足用戶多元化知識服務需求的具體技術與方法。隨著信息技術不斷滲透進用戶學習、生活和工作的各個領域，人機交互也變得無所不在，人工智能技術飛速發(fā)展使數字圖書館能更好地理解和認識用戶意圖，其人機交互技術也逐漸從基于文本交互與“單手單眼”模式向沉浸式、體驗式和情景式模式轉化。數字圖書館傳統(tǒng)人機交互模式此處不再贅述，其人工智能環(huán)境下人機交互技術要求除了兼具傳統(tǒng)技術體系之外，還需具備相應的服務環(huán)境表達特性及用戶與服務環(huán)境的信息交互特性，由此產生的數字圖書館人機交互智能技術主要包括視覺交互、語音交互、力/觸覺交互、虛實融合交互與多通道交互等智能技術。

（1）視覺交互技術。該技術能為用戶提供個性化、多元化的輸入智能處理（如視覺搜索、草圖檢索與多媒體檢索等）和輸出智能展示（如知識地圖、知識圖譜與語義網絡等），其人機交互主要載體是文本、圖像、視頻與模型等視覺資源，其關鍵技術主要包括視覺內容標注、視覺特征匹配、視覺知識庫構建與視覺知識融合等。

（2）語音交互技術。該技術能為用戶提供更完善、自然和連貫的人機交互方法，它主要有短文本 （如字、詞語、短語等）語音交互、非規(guī)范化（如方言、壯語、蒙語、藏語等）語音交互和完整文本語音交互等三種模式，其關鍵技術是語音識別引擎和語音交互平臺，對應的典型應用案例有很多，如Microsoft Speech API、IBM Via Voice、Nuance 與科大訊飛語音交 互 引 擎 、CMU-Sphinx、HTK-Cambridge 與RWTHASR 等語音交互平臺。

（3）力/觸覺交互技術。相較于前二者，力/觸覺交互更能拉近用戶與數字圖書館之間的距離，且更強調人機交互的自然性、直觀性與智能性，其核心技術主要包括觸覺反饋技術與觸覺信息交互技術等兩個方面，目前比較具有代表性的應用案例有Microsoft的3D觸覺反饋觸摸屏、Immersion的觸覺反饋技術TouchSense、SensAble 的觸覺交互機械臂等。

（4）虛擬融合交互技術。虛實融合交互是未來數字圖書館最重要的人機交互方式之一，它能在復雜繁瑣的交互任務中為用戶提供更多自然、高效的交互方式，它可對數字圖書館所擁有的知識資源與服務機制進行抽象或隱喻，并映射到人機交互過程中，可將其交互方式分為直接隱喻（如光線投影、用戶虛擬隱喻等）和間接隱喻（如WIM交互隱喻、圖像平面交互、Voodoo Doll隱喻、沉浸式觸覺隱喻與空間位置跟蹤等）兩種方式，比較有代表性的典型應用有虛擬機械手臂、虛擬博物館、觸控虛擬手套等。

（5）多通道交互技術。該技術主要是數字圖書館采用兩個或兩個以上（如視覺、語音、觸覺等）人機交互方式進行協(xié)作，通道彼此之間按并行、串行、互補、獨立、混合等方式進行處理，其能適應用戶的多元化人機交互需求，并能大幅度提升數字圖書館人機交互效率與可用性，目前比較有代表性的應用案例有Bolt的 Put-That-There 交互系統(tǒng)、VRPN（Virtual Reality Peripheral Network）和 OpenTracker等。

3.3.4 人機交互智能環(huán)境

數字圖書館人機交互智能環(huán)境主要包括三種：一是技術環(huán)境，即其所需要的網絡、技術（含相關算法庫、模型庫、工具庫與關鍵技術等）、數據、人工智能與軟硬件資源等環(huán)境；二是應用環(huán)境，即其所需要的應用、實踐、推廣、優(yōu)化、反饋與服務等環(huán)境；三是管理環(huán)境，即其所需要的社會、學術、產業(yè)、政策、法律、法規(guī)、資金與人才等環(huán)境。這三類環(huán)境分別從技術、應用與管理等方面為數字圖書館可視化人機交互模式提供了多元化、全方面的支持與幫助。

圍繞這三種環(huán)境，可認為未來人工智能環(huán)境下數字圖書館的發(fā)展形態(tài)應該是由智能化的人機交互體系、以用戶為中心的服務機制、通用化的知識自主接入、數字經濟與信息技術等融合發(fā)展而形成，并進一步拓展到智慧圖書館、智慧城市、智慧社會等公共服務體系中，其基本目的是探索嵌入式協(xié)作化知識服務和顛覆性知識創(chuàng)新的思想，以及基本理論、技術與應用的創(chuàng)新，研究用戶與數字圖書館之間日漸密切的關聯(lián)關系，并提出最近用戶知識創(chuàng)新與知識服務能力的廣泛目標。

4 古代南海海圖數字圖書館的智能化人機交互應用體系

我國可追溯的最早地圖自湖南馬王堆3號漢墓所出土的3幅漢代帛書地圖，其中一幅與海洋相關的地圖稱之為《地形圖》，該圖中“南?！币孕　霸卵馈毙螤畛霈F，是我國現存最早的地圖，也是我國海圖之“祖母”。 隨后，魏晉南北朝時期戰(zhàn)亂不斷，幾乎未給后世留下海圖史料。目前留存可見的最早海圖是南宋《輿地圖》，而元代釋清浚的《混一疆理圖》《廣輿疆里圖》盡管廣為人知，但原本亡佚，后明代常熟徐氏刻的《水東日記》卷十七摹繪了《廣輿疆里圖》，且流傳至今，該摹本不僅佐證了元代南海貿易繁盛，更為后來的《鄭和航海圖》繪制埋下伏筆。明清時期作為我國古代海圖的繪制高峰，也是存世古代海圖總量最多的時期。

根據對我國古代南海海圖的系統(tǒng)性收集整理與研究，發(fā)現其主要是以墨線圖形式勾畫出來，以布帛、石刻、羊皮、紙張等為主要記錄與傳播載體，目前其數字化建設主要以數字化掃描與存儲為主，生成數字資源載體主要以文本、圖像等視覺資源為主，其在所呈現的視覺內容上，主要包括山川、河流、海域、航線、航道、建筑、城郭及分別與之相關的地名文本，由此，其數字圖書館建設主要需要解決其關鍵視覺內容及相關知識體系之間的關聯(lián)關系。

根據本文搭建的數字圖書館智能化人機交互技術體系，結合古代南海海圖數字圖書館建設實際，分別采用相應的人機交互技術對各個環(huán)節(jié)進行研究。在具體實施過程中，采用相關技術分別對南海海圖中的關鍵視覺內容與地名進行深入分析，構建相應的元數據標準規(guī)范、關聯(lián)數據模式與領域本體，并圍繞其智能化人機交互模型，分別獲取有效輸入信息（如手繪草圖、意識輸入與觸控感知等），進而將其輸入信息與其相關知識體系之間進行有效匹配、連接，再在人機交互智能環(huán)境下以不同形態(tài)反饋給用戶，從而形成南海海圖數字圖書館智能化人機交互應用體系（見圖 2、圖 3、圖 4、圖 5、圖 6）。

圖2 南海海圖智能化人機交互應用體系

圖3 南海海圖內容語義標注本體設計

圖4 基于智慧交互的南海海圖內容知識架構

圖5 基于智慧交互的南海海圖內容匹配模式

圖6 基于智慧交互的南海海圖內容檢索結果

5 結語

數字圖書館人機交互體系在過去幾十年的發(fā)展過程中，經歷了過去PC時代無交互，到現在互聯(lián)網時代文本、圖像與音視頻交互，再到未來人工智能時代智慧交互，并逐漸成為未來數字圖書館領域研究的重要問題之一。南海作為我國21世紀海上絲綢之路的起點，在其數千年的建設與發(fā)展過程中遺留下大量珍貴古籍史料文獻，并以地圖、更路薄、針路簿與檔案史料等形式記錄與傳播。古代南海海圖作為我國南海古代地圖史料的重要組成部分，是我國南海邊疆治理的重要事實依據與海上絲綢之路的珍貴歷史記憶，開展相應的數字化保護與開發(fā)利用具有十分重要的實踐意義與應用價值。本文針對數字圖書館智慧化人機交互技術體系進行了深入分析，并以我國古代南海海圖為例，對相應的技術體系應用實踐進行分析，探討了該技術體系的可行性與有效性。