基于邊緣計(jì)算的高校智慧圖書館建設(shè)研究

周 杰

（貴州大學(xué)圖書館 貴陽 550025）

阮岡納贊的“圖書館學(xué)五定律”推動(dòng)了圖書館學(xué)的發(fā)展，其中“圖書館是一個(gè)不斷生長(zhǎng)著的有機(jī)體”這一定律[1]，更是說明了圖書館的發(fā)展內(nèi)在本質(zhì)及未來趨勢(shì)。這個(gè)有機(jī)體已經(jīng)從藏書樓、近現(xiàn)代圖書館、數(shù)字圖書館向著智慧圖書館的方向發(fā)展，智慧圖書館已然成為圖書館界的發(fā)展目標(biāo)。智慧圖書館由芬蘭圖書館學(xué)者首次提出，被認(rèn)為是一種不受空間限制、具備智能感知的移動(dòng)圖書館服務(wù)[2]。而隨著對(duì)智慧圖書館的不斷研究，圖書館界普遍認(rèn)為智慧圖書館是信息技術(shù)支撐下不斷生長(zhǎng)的有機(jī)體，是圖書館適應(yīng)智慧環(huán)境不斷革新的有利證明。智慧圖書館將更加強(qiáng)調(diào)“以人為本”的理念，運(yùn)用相關(guān)智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖書館空間服務(wù)的轉(zhuǎn)變，以數(shù)字圖書館為契機(jī)，融合虛擬空間與實(shí)體空間。它是以滿足用戶需求的智慧化服務(wù)為目標(biāo)，利用空間服務(wù)的升級(jí)，兼顧圖書館館員智慧隊(duì)伍建設(shè)以及館員管理數(shù)字化、便利化，最終實(shí)現(xiàn)異構(gòu)資源系統(tǒng)互聯(lián)互通的一種智慧化圖書館服務(wù)體系。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、邊緣計(jì)算（Edge Computing，EC）等技術(shù)的出現(xiàn)，將在資源、空間、服務(wù)等方面助力高校圖書館資源共享化、空間智慧化、服務(wù)知識(shí)化的建設(shè)。另外，Gartner公司發(fā)布關(guān)于2019年值得探索的十大可持續(xù)戰(zhàn)略性技術(shù)，邊緣計(jì)算位列其中，這也說明了邊緣計(jì)算技術(shù)使得邊緣端更加靠近數(shù)據(jù)源，有目的性地在實(shí)現(xiàn)計(jì)算本地化，降低數(shù)據(jù)鏈路流量，提高實(shí)時(shí)處理能力[3]，將有效解決高校智慧圖書館在建設(shè)過程中遇到的問題，加快高校圖書館智慧化建設(shè)。

1 高校圖書館智慧化發(fā)展的必要性

1.1 傳統(tǒng)高校圖書館面臨的問題

伴隨著信息技術(shù)、通信技術(shù)的不斷發(fā)展，新技術(shù)沖擊了高校圖書館固有的發(fā)展模式、服務(wù)方式，高校圖書館越來越不能適應(yīng)高校環(huán)境、社會(huì)的考驗(yàn)，如“雙一流”高校的建設(shè)、產(chǎn)學(xué)研一體的需求，使得高校圖書館在館員、資源、空間、服務(wù)等方面有了更高的要求。表1從這四個(gè)方面分析傳統(tǒng)高校圖書館面臨的問題。首先從高校圖書館的主體館員出發(fā)，分析相對(duì)于外界環(huán)境的改變，傳統(tǒng)高校圖書館員所面臨的問題：①隨著社會(huì)對(duì)教育的要求變得越來越高，高校對(duì)于學(xué)科建設(shè)的投入必定增多，尤其是在建設(shè)“雙一流”高校的背景下，高校對(duì)于館員學(xué)科知識(shí)儲(chǔ)備量越來越重視。傳統(tǒng)模式下，高校圖書館館員原有的學(xué)科知識(shí)儲(chǔ)備無法應(yīng)對(duì)這一要求；②館員綜合素養(yǎng)能力弱。所謂綜合素養(yǎng)，即為在具備信息素養(yǎng)的基礎(chǔ)上，融合媒介素養(yǎng)、數(shù)字素養(yǎng)、數(shù)據(jù)素養(yǎng)、元素養(yǎng)、知識(shí)素養(yǎng)為一體的素養(yǎng)。而傳統(tǒng)高校圖書館員在信息素養(yǎng)方面尚有不足，更不必說諸如掌握篩選、挖掘、管理元數(shù)據(jù)，建立元數(shù)據(jù)自有庫(kù)本體的能力；③原有圖書館館員結(jié)構(gòu)分散，導(dǎo)致館員在新知識(shí)掌握、科研創(chuàng)新能力方面較為薄弱；④隨著圖書館的不斷發(fā)展，館員心理安逸度增加，服務(wù)意識(shí)淡化。其次在資源主體方面，由于受到信息技術(shù)的沖擊，資源主體面臨的問題主要有數(shù)字資源的沖擊，音頻、圖片等非結(jié)構(gòu)化資源的增加，信息技術(shù)下大數(shù)據(jù)對(duì)于原有數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)量的高要求，圖書館資源收集、整理等技術(shù)的欠缺、本館自有資源元數(shù)據(jù)的缺乏以及高校圖書館面臨的開放共享問題?？臻g主體方面：①現(xiàn)代化信息技術(shù)的推動(dòng)下，從“場(chǎng)館”到“空間”、從“閱讀”到“交流”，圖書館實(shí)體空間、虛擬空間相互依托、虛實(shí)互動(dòng)，其空間范圍被不斷放大、服務(wù)功能被不斷延伸。圖書館建設(shè)實(shí)為虛實(shí)空間的建設(shè)，圖書館不受空間上的限制，但其能夠被切實(shí)感知，然而因技術(shù)的缺乏，圖書館仍停留在虛擬空間服務(wù)建設(shè)中；②在空間再造熱點(diǎn)之下，高校圖書館大多制定了圖書館空間的再造計(jì)劃，但成功案例少之又少，極為缺乏，參考性弱；③隨著高校學(xué)術(shù)氛圍的高漲，圖書館空間應(yīng)沿著館藏空間、信息空間、信息共享空間、學(xué)術(shù)共享空間的方向發(fā)展，卻一直停留在館藏空間與信息空間之間止步不前，圖書館逐漸難以滿足師生學(xué)術(shù)知識(shí)的需求。最后從服務(wù)主體方面看，高校圖書館在智慧化圖書館的建設(shè)中主要存在以下問題：①主動(dòng)性、精確性服務(wù)欠缺；②大數(shù)據(jù)時(shí)代，各個(gè)領(lǐng)域都蘊(yùn)藏著大量的數(shù)據(jù)（價(jià)值數(shù)據(jù)存在其中），高校圖書館也不例外，然而它卻沒有意識(shí)到數(shù)據(jù)的重要性，未能重視數(shù)據(jù)服務(wù)的重要性；③高校圖書館館內(nèi)服務(wù)形式單一化，同時(shí)高校圖書館之間的聯(lián)盟服務(wù)聯(lián)結(jié)性不強(qiáng)；④高校圖書館自有服務(wù)體系陳舊、創(chuàng)新意識(shí)不足。

表1 傳統(tǒng)高校圖書館面臨的問題

1.2 高校圖書館所處的智慧化環(huán)境

1.2.1 高校圖書館所處環(huán)境轉(zhuǎn)型

全球已經(jīng)掀起智慧化轉(zhuǎn)型浪潮，高校圖書館也不例外。紙質(zhì)化是基礎(chǔ)，信息化是保障，數(shù)字化是關(guān)鍵，網(wǎng)絡(luò)化、智能化是支撐，智慧化是目標(biāo)。信息技術(shù)的加入，使得紙質(zhì)資源供給、館藏空間的建立與相應(yīng)的文獻(xiàn)服務(wù)向著信息化的圖書館邁進(jìn)；通過載體的革新，圖書館擁有結(jié)構(gòu)化資源，能夠提供學(xué)科服務(wù)、信息服務(wù)，而信息的流動(dòng)加快了數(shù)字化的誕生。通過數(shù)字價(jià)值的體現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)化、智能化的支撐，數(shù)字人文環(huán)境的包容，智慧化環(huán)境隨之而來。智慧化圖書館，擁有大量的元數(shù)據(jù)資源、結(jié)構(gòu)性資源、非結(jié)構(gòu)性資源，這是圖書館未來發(fā)展的不竭之源，也是圖書館進(jìn)行信息共享空間、學(xué)術(shù)共享空間建設(shè)的基礎(chǔ)，是提供個(gè)性化服務(wù)、智慧化服務(wù)的保障。高校圖書館通過智慧化得以培養(yǎng)智慧館員，共享創(chuàng)新資源，規(guī)劃智慧空間，提供智慧服務(wù)，建立智慧圖書館與智慧校園。

圖1 高校圖書館所處環(huán)境轉(zhuǎn)型

1.2.2 智能技術(shù)保障高校圖書館智慧化建設(shè)

以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、邊緣計(jì)算為代表的智能技術(shù)已經(jīng)在人工智能、車聯(lián)網(wǎng)、語音識(shí)別、用戶畫像、語義本體上得到廣泛應(yīng)用。智能技術(shù)的發(fā)展，說明智慧化的時(shí)代已經(jīng)到來，高校圖書館已處于智慧化的環(huán)境之中。國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者也已經(jīng)開始將智能技術(shù)應(yīng)用到圖書館智慧化建設(shè)之中。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面，筆者通過在中國(guó)知網(wǎng)的檢索，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)最早將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在智慧圖書館建設(shè)中的是2010年的一篇文獻(xiàn)，作者嚴(yán)棟基于物聯(lián)網(wǎng)的定義特點(diǎn)，分析了智慧圖書館建設(shè)的基本要求、發(fā)展階段以及可能面臨的挑戰(zhàn)[4]。賴群、黃力等人借助物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算技術(shù)，分析智慧圖書館在資源管理與讀者服務(wù)方面的變革，并明確了智慧圖書館設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的策略[5]。在物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算聯(lián)合應(yīng)用方面，劉瑩從云計(jì)算方面認(rèn)為智慧圖書館中的資源保存于“云”中，將實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的最大化應(yīng)用價(jià)值；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入，賦予了智慧圖書館智慧化綜合性的信息服務(wù)平臺(tái)，保障了智慧圖書館資源的有效利用，提升了服務(wù)效率[6]。付雅文從物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算技術(shù)出發(fā)，分析了智慧圖書館館員的角色轉(zhuǎn)變，梳理了智慧館員所應(yīng)具備的知識(shí)與技能，優(yōu)化了現(xiàn)有圖書館的人力資源配置，搭建了適用于智慧館員的隊(duì)伍建設(shè)模式[7]。

大數(shù)據(jù)方面，喻潔依托大數(shù)據(jù)背景，分析了高校智慧圖書館的智慧服務(wù)方式以及未來的發(fā)展趨勢(shì)[8]。張新娜在闡述大數(shù)據(jù)技術(shù)與智慧圖書館的基礎(chǔ)上，提出了大數(shù)據(jù)技術(shù)下智慧圖書館的建設(shè)構(gòu)想與路徑[9]。柳益君、何勝等人基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，提出了圖書館智慧服務(wù)模型與基于Hadoop的數(shù)據(jù)挖掘體系，探討了大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)背景下的個(gè)性化服務(wù)[10]。Jian Yuan等人提出了大數(shù)據(jù)背景下智慧圖書館創(chuàng)新學(xué)習(xí)模型[11]。傅云霞探討了人工智能技術(shù)如何應(yīng)用于智慧圖書館的建設(shè)之中[12]。陳小平分析了區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用在智慧圖書館建設(shè)中的可能性[13]。李嬰基于互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境分析了智慧圖書館與相關(guān)技術(shù)的關(guān)系，并提出了智慧圖書館建設(shè)方案及服務(wù)策略[14]。大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)應(yīng)用在智慧圖書館建設(shè)過程中已有相關(guān)成果，但邊緣計(jì)算作為物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的技術(shù)產(chǎn)物且已在多個(gè)行業(yè)得以應(yīng)用，目前尚未廣泛應(yīng)用于智慧圖書館建設(shè)。邊緣計(jì)算應(yīng)用在智慧圖書館的建設(shè)過程中，必定有其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，將推動(dòng)圖書館的智慧化建設(shè)。

2 邊緣計(jì)算技術(shù)綜述及在高校智慧圖書館建設(shè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 邊緣計(jì)算技術(shù)綜述

2.1.1 邊緣計(jì)算的概念

Gartner在報(bào)告中認(rèn)為，邊緣計(jì)算的邊緣端靠近數(shù)據(jù)源，能有目的性地實(shí)現(xiàn)計(jì)算本地化，降低數(shù)據(jù)鏈路流量，提高實(shí)時(shí)處理能力。而物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展是其助推劑，萬物互聯(lián)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要邊緣端智能化的帶動(dòng)。此外，未來會(huì)有更多專用AI芯片將被嵌入邊緣設(shè)備中，確保邊緣端物理硬件需求。邊緣計(jì)算這一概念很早就被提出，在當(dāng)時(shí)最大的分布式計(jì)算服務(wù)商之一的AKAMAI與IBM合作的一個(gè)關(guān)于邊緣計(jì)算的項(xiàng)目中得到應(yīng)用，并提出其研究目的與解決方案。通過統(tǒng)計(jì)CNKI邊緣計(jì)算發(fā)文量可發(fā)現(xiàn)，2014年開始，尤其是在5G理念誕生之后，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界開始關(guān)注邊緣計(jì)算領(lǐng)域，針對(duì)邊緣計(jì)算的研究成果逐年增長(zhǎng)，如圖2所示。針對(duì)其概念，不同的學(xué)者進(jìn)行了不同的解讀，如萬物互聯(lián)的計(jì)算模型、未來顛覆性的計(jì)算思維、數(shù)字行業(yè)轉(zhuǎn)型的助推劑、分布式信息技術(shù)架構(gòu)等，這說明邊緣計(jì)算實(shí)質(zhì)內(nèi)容方面大同小異，即邊緣計(jì)算采用分布式的計(jì)算思想，在靠近邊緣端或數(shù)據(jù)源提供智能感知、數(shù)據(jù)處理，就近提供實(shí)時(shí)計(jì)算數(shù)據(jù)、智能服務(wù)的能力。而在產(chǎn)業(yè)界，萬物互聯(lián)的設(shè)想，要求邊緣端從單一產(chǎn)生數(shù)據(jù)的角色轉(zhuǎn)變?yōu)榧婢邤?shù)據(jù)處理能力的角色。另外，數(shù)據(jù)量的增加，導(dǎo)致云計(jì)算面對(duì)數(shù)據(jù)處理的壓力逐漸加大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求也在不斷提高。針對(duì)此情況，不同國(guó)家及地區(qū)均成立了關(guān)于邊緣計(jì)算的組織，提出是否可以將云計(jì)算處理數(shù)據(jù)的壓力交由邊緣數(shù)據(jù)源端分擔(dān)。這樣既可以降低云端處理數(shù)據(jù)的壓力，也能提高數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理能力，保證用戶對(duì)計(jì)算數(shù)據(jù)的獲取。

圖2 邊緣計(jì)算2014—2019年發(fā)文量

2.1.2 邊緣計(jì)算的基本特點(diǎn)

邊緣計(jì)算依托邊緣網(wǎng)絡(luò)端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源的獲取，是集網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算存儲(chǔ)、應(yīng)用于一體的分布式開放平臺(tái)，就近提供邊緣端的智能服務(wù)，滿足某領(lǐng)域數(shù)字化、智慧化的互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)采集及優(yōu)化、智能應(yīng)用、數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)等方面的核心需求。筆者通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)出邊緣計(jì)算的基本特點(diǎn)主要有聯(lián)接性、分布性、實(shí)時(shí)性[15]、外延性、預(yù)測(cè)性安全。

聯(lián)接性：聯(lián)接性是邊緣計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)智能邊緣設(shè)備互聯(lián)互通的關(guān)鍵。智能邊緣設(shè)備的聯(lián)接保障了邊緣計(jì)算一系列機(jī)制、功能、平臺(tái)等的實(shí)施，但若想實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算聯(lián)接性，首要前提是邊緣計(jì)算具備智能化、易接入、易融合的特性，其次邊緣計(jì)算端需具備各種聯(lián)接功能，如接口、協(xié)議、維護(hù)等。

分布性：從實(shí)際環(huán)境下的部署來說，邊緣計(jì)算技術(shù)自帶分布性特征。在具體某個(gè)環(huán)境部署下，邊緣計(jì)算端分布于多個(gè)空間，其結(jié)構(gòu)類似于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的分布式結(jié)構(gòu)，通過線路將分散在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)連接起來。這一特點(diǎn)要求邊緣計(jì)算具備分布式資源組織、分布式動(dòng)態(tài)調(diào)度、分布式網(wǎng)絡(luò)管理、分布式安全防護(hù)等核心能力，使之有效保障邊緣計(jì)算平臺(tái)的實(shí)施。

實(shí)時(shí)性：邊緣計(jì)算被提出之時(shí)，主要應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域。而工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ跁r(shí)間的要求較為嚴(yán)格，部分生產(chǎn)線往往要求在10ms之內(nèi)完成[15]。這對(duì)于大多數(shù)傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)，尤其是依托云計(jì)算實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的企業(yè)來說，是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。而伴隨著對(duì)邊緣計(jì)算的研究，專家發(fā)現(xiàn)其在實(shí)時(shí)性方面優(yōu)于其他技術(shù)，能夠給予工業(yè)業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)的保障，究其原因，只因其更加靠近邊緣智能端。

外延性：信息技術(shù)與通信技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突破。而邊緣計(jì)算作為物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算融合發(fā)展的中間產(chǎn)物，其外延性保障了邊緣計(jì)算與相關(guān)技術(shù)、業(yè)務(wù)、行業(yè)的技術(shù)融合、設(shè)備融合、智能融合，支持?jǐn)?shù)據(jù)、管理、服務(wù)、空間、安全方面的協(xié)同。

預(yù)測(cè)性安全：數(shù)據(jù)安全是邊緣計(jì)算的關(guān)鍵，相對(duì)于云計(jì)算來說，邊緣計(jì)算在保障數(shù)據(jù)安全方面能夠做到根本性的防護(hù)。邊緣計(jì)算的邊緣端由于更靠近萬物互聯(lián)的智能設(shè)備，能夠在邊緣端實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的防護(hù)，從源頭開啟安全防護(hù)的第一道屏障。邊緣計(jì)算安全方面主要包含邊緣端設(shè)備安全、計(jì)算數(shù)據(jù)安全、隱私數(shù)據(jù)安全、邊緣平臺(tái)算法安全、邊緣智能網(wǎng)絡(luò)安全、外延拓展業(yè)務(wù)安全等方面。

2.2 邊緣計(jì)算在高校智慧圖書館建設(shè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.2.1 聯(lián)結(jié)性有效提升智慧圖書館的互聯(lián)互通

智能設(shè)備的互聯(lián)互通是建設(shè)高校智慧圖書館的核心。雖然部分高校圖書館部署了大量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、智能設(shè)備，改善了現(xiàn)有圖書館中設(shè)備落后的現(xiàn)狀，但其設(shè)備仍然處于獨(dú)自運(yùn)行的狀態(tài)。此類圖書館只是智能圖書館，并不是智慧圖書館，沒有實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)與數(shù)據(jù)的互通，沒有達(dá)到圖書館智慧化的融合。邊緣計(jì)算的聯(lián)結(jié)性特點(diǎn)可有效解決現(xiàn)有問題，利用邊緣計(jì)算的多聯(lián)接功能，針對(duì)不同的邊緣設(shè)備設(shè)計(jì)不同的聯(lián)接方案，并通過各自的接口以及利用邊緣計(jì)算協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)接口、協(xié)議等實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備互聯(lián)互通。對(duì)于高校圖書館為了實(shí)現(xiàn)資源共享而建立的圖書館聯(lián)盟而言，聯(lián)結(jié)性可有效解決目前聯(lián)盟在館際互借、文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)參考、元數(shù)據(jù)共建等方面遇到的問題。

2.2.2 分布性有效緩解智慧圖書館的異構(gòu)問題

異構(gòu)性問題存在于多個(gè)學(xué)科中，如化學(xué)領(lǐng)域同分異構(gòu)、信息技術(shù)領(lǐng)域異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、社會(huì)學(xué)領(lǐng)域?qū)哟萎悩?gòu)等。高校圖書館同樣受異構(gòu)問題的困擾，從資源、空間、服務(wù)、館際共享方面綜合分析圖書館異構(gòu)問題，主要表現(xiàn)為數(shù)據(jù)異構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)、系統(tǒng)異構(gòu)、服務(wù)異構(gòu)等。隨著圖書館的不斷發(fā)展，其資源已由結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)擴(kuò)展到非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的多變，導(dǎo)致異構(gòu)成為圖書館進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、分析、管理的難點(diǎn)與重點(diǎn)。而由邊緣計(jì)算建立的分布性開放平臺(tái)，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的歸一化。另外，基于邊緣計(jì)算的模型化接口可有效緩解圖書館中多個(gè)系統(tǒng)之間的異構(gòu)問題。邊緣計(jì)算開放平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度館內(nèi)各智能設(shè)備，分布性的思想將有效幫助館員以及館領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行決策。至于邊緣計(jì)算開放平臺(tái)，其邊緣端借助邊緣計(jì)算聯(lián)盟（ECC）邊緣計(jì)算參考架構(gòu)建立高校智慧圖書館邊緣計(jì)算平臺(tái)，該平臺(tái)通過多渠道管理服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、安全服務(wù)，提供圖書館業(yè)務(wù)的全流程、全生命周期的智能服務(wù)。

2.2.3 實(shí)時(shí)性有效保障計(jì)算資源的獲取及設(shè)備的維護(hù)

智慧圖書館相較于數(shù)字圖書館、傳統(tǒng)圖書館，將更加重視數(shù)據(jù)服務(wù)，而數(shù)據(jù)服務(wù)能否實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵在于圖書館對(duì)于數(shù)據(jù)的掌控程度以及實(shí)時(shí)處理能力。對(duì)于部分依靠數(shù)據(jù)方能發(fā)揮其功能的智能設(shè)備而言，實(shí)時(shí)性的重要性不言而喻。如自助智能打印機(jī)，能夠及時(shí)監(jiān)控、管理安放在館內(nèi)的自助打印機(jī)的狀態(tài)（故障、缺紙等），是其發(fā)揮作用的重要支撐。隨著數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的不斷發(fā)展，元數(shù)據(jù)變成了研究的熱點(diǎn)。而高校圖書館能否實(shí)現(xiàn)智慧化建設(shè)，自有本體元數(shù)據(jù)庫(kù)、元知識(shí)庫(kù)、智庫(kù)等是關(guān)鍵。邊緣端更加靠近物與數(shù)據(jù)源，能夠很好地獲取計(jì)算資源（源數(shù)據(jù)），建立知識(shí)元描述模型，以此識(shí)別、抽取、標(biāo)引知識(shí)元，也可利用本體、資源描述框架（RDF）建立關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，發(fā)布關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集；同時(shí)基于用戶行為分析，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)下室內(nèi)定位導(dǎo)航、信息推送的精準(zhǔn)化實(shí)施。

2.2.4 外延性有效拓展智慧圖書館與第三方機(jī)構(gòu)的合作

外延性是智慧圖書館的保障，智慧化圖書館應(yīng)有效融合來自第三方的產(chǎn)品，包括館企合作的產(chǎn)品，這是保障智慧圖書館智慧多元的根本。智慧圖書館的外延性將有效完善館內(nèi)資源、空間、服務(wù)的不足。利用邊緣計(jì)算開放平臺(tái)融合個(gè)性化推薦系統(tǒng)、閱讀推廣系統(tǒng)，將有助于智慧圖書館的閱讀推廣。另外圖書館利用平臺(tái)獲取的計(jì)算資源，利用相關(guān)知識(shí)挖掘技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)元的獲取，進(jìn)行基于知識(shí)元的知識(shí)閱讀推廣，能及時(shí)保障讀者的知識(shí)需求。

2.2.5 預(yù)測(cè)性安全有效加強(qiáng)智慧圖書館的數(shù)據(jù)防護(hù)

安全問題是每個(gè)行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，包括網(wǎng)絡(luò)安全、設(shè)備安全、數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)安全等。而對(duì)于依靠數(shù)據(jù)的行業(yè)來說，保障數(shù)據(jù)的安全是其首要任務(wù)，尤其是涉及個(gè)人信息的隱私數(shù)據(jù)安全。建設(shè)高校智慧圖書館，數(shù)據(jù)安全的防護(hù)不容有失，對(duì)于讀者隱私數(shù)據(jù)更是如此，如讀者注冊(cè)信息、讀者的行為數(shù)據(jù)等。當(dāng)然，國(guó)內(nèi)外企事業(yè)單位、科研機(jī)構(gòu)、高校研究院等針對(duì)數(shù)據(jù)安全問題的研究已經(jīng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化的加密措施，但大多針對(duì)的是已獲取源數(shù)據(jù)之后的安全研究。若是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)正在獲取的源數(shù)據(jù)進(jìn)行防護(hù)，從產(chǎn)生數(shù)據(jù)的出口進(jìn)行預(yù)測(cè)性安全防護(hù)，則能有效完善安全加密問題。如圖3所示，在邊緣計(jì)算中基于本地化差分隱私建立的數(shù)據(jù)保護(hù)模型，將有效解決差分隱私中依靠第三方保護(hù)數(shù)據(jù)卻又擔(dān)心第三方泄密的困擾。

3 多視圖探討邊緣計(jì)算如何保障高校智慧圖書館的建設(shè)

本研究以系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模型建立、平臺(tái)研發(fā)等為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)基于邊緣計(jì)算的智慧圖書館進(jìn)行分析，通過對(duì)圖書館員、進(jìn)館學(xué)生、教師的訪談，收集相關(guān)問題答復(fù)，最終從對(duì)象視圖、功能視圖、技術(shù)視圖、過程視圖四個(gè)角度呈現(xiàn)邊緣計(jì)算在高校智慧圖書館的應(yīng)用情況。

3.1 對(duì)象視圖

對(duì)象視圖是體現(xiàn)智慧圖書館“以人為本”的第一視圖， 智慧圖書館不再只是做好文獻(xiàn)服務(wù)那么簡(jiǎn)單，更重要的是滿足館員及讀者需求。對(duì)象視圖被用于展現(xiàn)讀者、館員、操作員之間的關(guān)系以及智慧圖書館的服務(wù)內(nèi)容、核心價(jià)值、最終目標(biāo)。對(duì)象視圖的建立，將最終呈現(xiàn)在整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)之中，用于確定系統(tǒng)主體、子系統(tǒng)的價(jià)值、系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)等。為了完善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及從高校圖書館實(shí)際出發(fā)，對(duì)象視圖確定主體為館員、學(xué)生、教師，為了說明主體與圖書館的具體聯(lián)系，分別從內(nèi)容、價(jià)值、目標(biāo)等方面進(jìn)行呈現(xiàn)，如圖4所示。對(duì)象視圖在內(nèi)容上分別對(duì)資源、空間、服務(wù)進(jìn)行剖析，內(nèi)容是設(shè)計(jì)對(duì)象視圖的基礎(chǔ)，是貫穿系統(tǒng)的核心部分；價(jià)值是驗(yàn)證系統(tǒng)效能的重要指標(biāo)，能夠凸顯出智慧圖書館的價(jià)值性、可行性；目標(biāo)是設(shè)計(jì)對(duì)象視圖的價(jià)值體現(xiàn)，是智慧圖書館建設(shè)的方向。

圖4 對(duì)象視圖

3.2 功能視圖

功能視圖重點(diǎn)體現(xiàn)系統(tǒng)的重要組件，即說明系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的具體任務(wù)。功能視圖呈現(xiàn)出邊緣計(jì)算在智慧圖書館中的具體表達(dá)以及從哪些方面實(shí)現(xiàn)智慧圖書館的建設(shè)。功能視圖往往包括系統(tǒng)的組件、組件之間的關(guān)系、接口與協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞炔糠帧＿吘売?jì)算被應(yīng)用于智慧圖書館中，功能視圖呈現(xiàn)如圖5所示。

功能視圖首先針對(duì)高校圖書館現(xiàn)存的問題進(jìn)行必要分析，進(jìn)而設(shè)計(jì)針對(duì)智慧圖書館建設(shè)的邊緣計(jì)算平臺(tái)，主要從網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)方面出發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)存問題的針對(duì)性解答。它從網(wǎng)絡(luò)域、數(shù)據(jù)域、應(yīng)用域體現(xiàn)智慧圖書館的功能：網(wǎng)絡(luò)域包括海量聯(lián)接與自動(dòng)化運(yùn)維、定時(shí)聯(lián)接、網(wǎng)絡(luò)安全；數(shù)據(jù)域方面包括數(shù)據(jù)分析呈現(xiàn)、數(shù)據(jù)聚合與互操作、數(shù)據(jù)安全；應(yīng)用域方面包括高校智慧圖書館邊緣側(cè)應(yīng)用、高校智慧圖書館部分業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)、高校圖書館智慧化服務(wù)。

3.3 技術(shù)視圖

功能視圖中的部件及其相應(yīng)關(guān)系的實(shí)現(xiàn)，涉及諸多技術(shù)。技術(shù)的合理運(yùn)用是保障功能視圖的關(guān)鍵，也是融合其他視圖的重要橋梁。技術(shù)視圖的選擇需參考對(duì)象視圖的主體，技術(shù)視圖的運(yùn)用需要考慮功能視圖的系統(tǒng)部件需求，技術(shù)視圖同樣是過程視圖得以運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。針對(duì)功能部件的選取，技術(shù)視圖從網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、服務(wù)方面綜合考量，通過智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備智能感知、智能計(jì)算、數(shù)據(jù)優(yōu)化與分析、實(shí)時(shí)監(jiān)控、過程優(yōu)化、服務(wù)創(chuàng)新。

圖6 技術(shù)視圖

3.4 過程視圖

過程視圖依靠規(guī)則流完成相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。邊緣計(jì)算下的智慧圖書館，其過程視圖定位于如何實(shí)現(xiàn)可靠、復(fù)雜的系統(tǒng)并加以應(yīng)用。過程視圖以規(guī)則流的形式呈現(xiàn)邊緣計(jì)算如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的相關(guān)活動(dòng)。邊緣計(jì)算下的智慧圖書館過程視圖從智慧圖書館的角色、對(duì)象、內(nèi)容、平臺(tái)進(jìn)行描述，見圖7。角色包含館員、教師、學(xué)生、操作員，具有使用平臺(tái)的權(quán)限。館員、教師、學(xué)生使用平臺(tái)，操作員管理監(jiān)控平臺(tái)，并借助平臺(tái)執(zhí)行相關(guān)內(nèi)容，享受智慧圖書館提供的相關(guān)服務(wù)，如針對(duì)館員的智能點(diǎn)檢、智能分類、智能標(biāo)引，教師學(xué)生的自主檢索，館員的動(dòng)態(tài)優(yōu)化等，為后續(xù)的平臺(tái)優(yōu)化提供了重要參考。

圖7 過程視圖

4 邊緣計(jì)算在高校智慧圖書館建設(shè)中的未來趨勢(shì)

2019年中國(guó)圖書館年會(huì)在內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市東勝區(qū)召開，年會(huì)主題為“新時(shí)代圖書館的轉(zhuǎn)型發(fā)展：均衡 融合 智慧”[16]，由此可見，智慧融合已然成為當(dāng)下乃至未來的研究熱點(diǎn)。有分會(huì)場(chǎng)的主題為“智慧·融合·跨越 智慧圖書館閱讀服務(wù)創(chuàng)新”，更加說明了圖書館的智慧化發(fā)展方向。會(huì)上諸多專家從智能技術(shù)應(yīng)用、服務(wù)創(chuàng)新、閱讀推廣、信息融合、智慧融合等方面說明了融合、協(xié)同對(duì)于圖書館智慧化建設(shè)的重要性。智慧圖書館建設(shè)的發(fā)展，將隨著邊緣計(jì)算的不斷創(chuàng)新而革新。而邊緣計(jì)算的研究，已有學(xué)者提出是否可以融合邊緣計(jì)算與云計(jì)算，實(shí)現(xiàn)協(xié)同發(fā)展。邊云協(xié)同是在解決云計(jì)算面臨的問題的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，故而彼此取長(zhǎng)補(bǔ)短是最佳選擇，對(duì)于智慧圖書館的建設(shè)必定是重要的助推劑。邊云協(xié)同模型如圖8所示。

圖8 邊云協(xié)同模型

（1）資源協(xié)同

邊緣計(jì)算更加靠近物與源數(shù)據(jù)端，邊緣端具有網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、服務(wù)四大重要支撐，獲取計(jì)算資源是其明顯優(yōu)勢(shì)，但相對(duì)于云計(jì)算來說，其總體的資源調(diào)度稍遜一籌。倘若能夠由龐大的云端實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的調(diào)度，將有助于智慧圖書館邊緣端的智能設(shè)備管理、資源管理以及邊緣計(jì)算開放平臺(tái)的管理。

（2）數(shù)據(jù)協(xié)同

雖然邊緣計(jì)算易獲取計(jì)算資源，但邊緣側(cè)服務(wù)器的運(yùn)算能力低于云計(jì)算。云計(jì)算擁有數(shù)據(jù)挖掘與分析、數(shù)據(jù)優(yōu)化等優(yōu)勢(shì)，但其在數(shù)據(jù)獲取的實(shí)時(shí)性上不如邊緣計(jì)算。邊云協(xié)同將有效解決這一問題，邊緣端收集數(shù)據(jù)并做簡(jiǎn)單處理，上傳至云端，由云端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、優(yōu)化與分析等操作，同時(shí)云端具有存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)的能力。如進(jìn)館師生通過圖書館應(yīng)用程序進(jìn)行信息檢索，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)由邊緣側(cè)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理之后上傳至云端，進(jìn)而對(duì)用戶行為數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，并將結(jié)果下發(fā)到邊緣中心。邊緣中心針對(duì)優(yōu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的整理，將有效提升領(lǐng)導(dǎo)、館員的決策能力，對(duì)于館內(nèi)自有元數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)大有裨益。數(shù)據(jù)協(xié)同的實(shí)現(xiàn)能夠保障智慧圖書館數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)流動(dòng)，有效提高圖書館的管理效率和服務(wù)質(zhì)量。

（3）智能協(xié)同、管理協(xié)同

智能協(xié)同的實(shí)現(xiàn)需要參考深度學(xué)習(xí)理念，深度學(xué)習(xí)包括訓(xùn)練集與測(cè)試集。智能協(xié)同包括分布式模型訓(xùn)練與集中式模型訓(xùn)練，由智慧圖書館的邊緣側(cè)實(shí)現(xiàn)分布式管理與動(dòng)態(tài)調(diào)度，由云端實(shí)現(xiàn)智慧圖書館海量數(shù)據(jù)、資源、計(jì)算模型的集中訓(xùn)練，并傳輸?shù)竭吘壎恕Ｖ悄軈f(xié)同能夠有效融合集中式與分布式訓(xùn)練，為管理智慧圖書館提供有力的支撐。

（4）服務(wù)協(xié)同

資源協(xié)同保障圖書館資源的有效調(diào)度，數(shù)據(jù)協(xié)同提升圖書館的決策能力，智能協(xié)同、管理協(xié)同確保智慧圖書館控制中心的執(zhí)行力度，資源、數(shù)據(jù)、智能、管理的協(xié)同實(shí)現(xiàn)，有力地證明了邊緣協(xié)同在智慧圖書館中的重要性以及潛在的服務(wù)價(jià)值。資源協(xié)同、數(shù)據(jù)協(xié)同、智能協(xié)同、管理協(xié)同將有助于圖書館資源與數(shù)據(jù)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)多終端、各高校圖書館之間的資源共享，提升高校圖書館對(duì)資源的有效利用率，滿足用戶需求，保障服務(wù)水平與服務(wù)質(zhì)量，助推高校圖書館智慧化發(fā)展。

5 結(jié)語

階段性智能技術(shù)的誕生使得高校圖書館這一生長(zhǎng)著的有機(jī)體發(fā)生了極大的革新。高校圖書館已從館藏為主的傳統(tǒng)圖書館變革為以數(shù)字為主的數(shù)字圖書館，正在向個(gè)性化、智慧化的智慧圖書館方向邁進(jìn)。邊緣計(jì)算具有實(shí)時(shí)性、分布性、聯(lián)結(jié)性等方面的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于高校智慧圖書館的建設(shè)之中，能有效促進(jìn)高校智慧圖書館資源的優(yōu)化與共享，提升其空間再造力度與服務(wù)質(zhì)量。邊緣計(jì)算作為新型技術(shù)，其在高校智慧圖書館中的應(yīng)用具有一定的研究?jī)r(jià)值，但尚有不足。文章僅將邊緣計(jì)算技術(shù)應(yīng)用在高校圖書館的智慧化建設(shè)中，還可將其應(yīng)用到諸如國(guó)家圖書館、公共圖書館、專業(yè)圖書館等其他類型圖書館之中。