基于人工智能的圖書館建設(shè)研究*

高雅平 詹華清

（上海大學(xué)圖書館，上海 200444）

采取一定的方式，使計算機(jī)產(chǎn)生與人類類似的條件反射，即人工智能。一般采用的處理方式有兩種：一是運(yùn)算方法，二是數(shù)據(jù)處理。這項技術(shù)作為驅(qū)動當(dāng)今世界進(jìn)步的重要因素之一，正在大數(shù)據(jù)、云計算等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，引領(lǐng)全球創(chuàng)新發(fā)展應(yīng)用。在許多領(lǐng)域人工智能很大程度上實現(xiàn)了替代，或許將會像Goldberg[1]指出的那樣，人工智能將進(jìn)一步挖掘機(jī)器的人類潛力，不斷替代人類工作；Ekbia[2]也認(rèn)為，人工智能存在一個進(jìn)化的過程，它很大程度上將是承載世界前進(jìn)的車輪，將在很多領(lǐng)域（如知識傳承、教育學(xué)習(xí)等）產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

從發(fā)展周期看，人工智能正處于上升期，它將作用于全世界方方面面，特別是實際應(yīng)用和基本理念。但是，就像肯錫認(rèn)為的那樣，相對于資金的投入程度來說，人工智能的實際商用化程度仍然很低，許多高大上的技術(shù)還在試驗過程中，離實際運(yùn)用還有非常大的距離[3]。圖書館行業(yè)一直對更新和迭代的信息技術(shù)充滿好奇和敏感，人工智能的尖端技術(shù)應(yīng)被視為未來圖書館發(fā)展的戰(zhàn)略支撐技術(shù)，支撐未來圖書館建設(shè)的新興思維和規(guī)劃策略[4]。

圖書館的發(fā)展與信息科學(xué)和技術(shù)緊密相連，人工智能技術(shù)作為計算機(jī)科學(xué)的前沿分支，使圖書館的巨變成為可能。人工智能技術(shù)更是被圖書館界稱為第4次技術(shù)革命[5]，圖書館界需要發(fā)揮其專業(yè)優(yōu)勢，抓住機(jī)遇，積極參與人工智能圖書館建設(shè)。王世偉[6]更是將人工智能與圖書館的更新作為圖書館發(fā)展的根本性問題。通過文獻(xiàn)分析可以發(fā)現(xiàn)，我國的人工智能技術(shù)應(yīng)用在現(xiàn)階段已稍有成效，但如郭亞軍等[7]所言，仍然存在很多局限性，與美國等發(fā)達(dá)國家相距甚遠(yuǎn)。因此，有必要對人工智能在圖書館中的應(yīng)用進(jìn)行綜合評估，掌握人工智能圖書館建設(shè)的要素，分析應(yīng)用場景，培養(yǎng)圖書館館員的人工智能知識素養(yǎng)。

1 人工智能圖書館的發(fā)展與實踐

1.1 圖書館與人工智能融合發(fā)展

葉妮等[8]指出，人工智能的實質(zhì)是一個人類運(yùn)用先進(jìn)科學(xué)，獲取并表達(dá)知識的工具。人工智能的算法特征是智能語音、機(jī)器視覺、大數(shù)據(jù)處理、模式識別、深層學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這些特征與圖書館信息索取、知識服務(wù)等需求十分契合，通過算法的持續(xù)優(yōu)化升級，人工智能將能夠在更多方面為圖書館提供良好的技術(shù)支撐。

人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展為圖書館的資源整合、智能搜索、空間建設(shè)和用戶管理提供良好機(jī)遇，促進(jìn)圖書館建設(shè)的升級[9]，推動圖書館轉(zhuǎn)型。讀者對新的深度智能服務(wù)的需求正在增長[10-11]。圖書館應(yīng)抓住人工智能應(yīng)用，推進(jìn)圖書館的智能發(fā)展之路，催生圖書館新業(yè)態(tài)、新模式和新動能[12]，促進(jìn)圖書館事業(yè)的新一輪發(fā)展。人工智能圖書館不是人工智能對圖書館的簡單補(bǔ)充，而是人工智能技術(shù)與圖書館的深度融合，圖書館的建設(shè)需要人工智能技術(shù)作為支撐，推動圖書館建設(shè)，而圖書館建設(shè)又反過來促進(jìn)人工智能技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，人工智能將與圖書館建設(shè)相互促進(jìn)融合發(fā)展。

1.2 人工智能技術(shù)在圖書館中的探索與實踐

圖書館承載著人類歷史進(jìn)程中的科技和文化成果，是推動社會發(fā)展和文化建設(shè)的公共機(jī)構(gòu)。因此，在人工智能圖書館建設(shè)中，應(yīng)不斷更新使用先進(jìn)的技術(shù)手段，實現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)范圍的雙提升?！叭斯ぶ悄軋D書館”[13-14]理念的提出為圖書館建設(shè)提供了一種更高效、更廣泛的途徑。本文采取參閱中外理論研究成果和實際案例，結(jié)合到圖書館實地考察的方式，對相關(guān)資料進(jìn)行整理和剖析，對比分析出現(xiàn)今圖書館使用的3種主流人工智能建設(shè)模式，即智能咨詢、自助應(yīng)用和智能知識服務(wù)，詳情見表1。

表1 部分人工智能圖書館建設(shè)內(nèi)容情況

續(xù)表

2 基于人工智能的圖書館建設(shè)要素

基于人工智能的圖書館要自覺整合、匯聚圖書館各類資源及人力、物力和財力等資源，將圖書館建設(shè)和人工智能技術(shù)相融合，實現(xiàn)圖書館功能的更進(jìn)一步完善和提升?；谌斯ぶ悄艿膱D書館建設(shè)主要圍繞智能設(shè)備、先進(jìn)人工智能技術(shù)和優(yōu)質(zhì)服務(wù)三要素展開（見圖1）。一是智能設(shè)備的集成聯(lián)動、設(shè)備和設(shè)備的聯(lián)動、人和設(shè)備的交互聯(lián)動；二是智能算法應(yīng)用在各類數(shù)據(jù)和設(shè)備上，促進(jìn)技術(shù)的精準(zhǔn)集成和創(chuàng)新進(jìn)?。蝗菑?qiáng)調(diào)服務(wù)的泛在提供，注重全面、優(yōu)質(zhì)、高效、專業(yè)的服務(wù)。

圖1 基于人工智能的圖書館建設(shè)三要素

2.1 以設(shè)備為基礎(chǔ)

人工智能圖書館的發(fā)展離不開智能設(shè)備和高效網(wǎng)絡(luò)的輔助，圖書館在萬物互聯(lián)的發(fā)展趨勢中正在逐步建立自己的物聯(lián)網(wǎng)體系。智能設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)接口聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)和最新通信網(wǎng)絡(luò)，與外接硬件、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和感應(yīng)設(shè)備相連接，構(gòu)建圖書館內(nèi)的智能設(shè)備網(wǎng)絡(luò)體系，實現(xiàn)物與物的交流、人機(jī)感知交互，如圖2所示。

圖2 基于人工智能的圖書館建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)體系模型

用戶利用手機(jī)二維碼、人臉和校園卡等標(biāo)記識別身份，圖書通過芯片來標(biāo)識，再通過WLAN、RFID等連接圖書館各項智能設(shè)備，設(shè)備與服務(wù)器通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，最終達(dá)到服務(wù)器與各智能設(shè)備的統(tǒng)籌互聯(lián)。各項智能終端設(shè)備接入圖書館，讓設(shè)備能感知人類行為，設(shè)備之間也能協(xié)作互動，實現(xiàn)系統(tǒng)性聯(lián)動目的。智能終端的感知、物與物的通信、人與機(jī)的交互，讓圖書館的終端服務(wù)更智能、方便、有效和安全。但是，值得注意的是，要想實現(xiàn)智能設(shè)備的時效性和互動性能及時滿足用戶要求，且設(shè)備數(shù)量也能滿足用戶使用需求，這就需要足夠流暢的網(wǎng)絡(luò)傳輸和高擴(kuò)展性且標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)接口。

2.2 以技術(shù)為支柱

人工智能技術(shù)是頂端服務(wù)與底層設(shè)備的橋梁，接收底層設(shè)備感應(yīng)的同時支撐頂層服務(wù)，而人工智能技術(shù)的核心是對數(shù)據(jù)的處理和人工智能算法?，F(xiàn)階段，研究文獻(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)資源、環(huán)境及用戶等數(shù)據(jù)是可以被圖書館查閱、利用的，這些數(shù)據(jù)是圖書館建設(shè)的主要內(nèi)容，也是人工智能算法處理的主要對象。這需要設(shè)計一個合適的算法，來有效完成智能圖書館中各類數(shù)據(jù)的處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、搜索、下載等功能，進(jìn)而達(dá)到獲取知識類產(chǎn)品和數(shù)據(jù)分析結(jié)果。

可喜的是，人工智能的向前邁進(jìn)，促進(jìn)了其算法不斷優(yōu)化，算法的不斷改進(jìn)優(yōu)化可以提高數(shù)據(jù)資源的存儲、讀寫、計算的功能，能智能化地提供相關(guān)結(jié)論和最優(yōu)方式選擇。不僅體現(xiàn)在深度學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)采集、AI識別、神經(jīng)系統(tǒng)等計算方法的完善更新上，智能算法還體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的整個生命期，讓更多的算法得到有效集成，同時人工智能的自我學(xué)習(xí)機(jī)制，可以使機(jī)器具有人的學(xué)習(xí)能力，有助于圖書館高效加工處理數(shù)據(jù)信息，有助于數(shù)字圖書館挖掘更多有價值的信息，保障服務(wù)的精準(zhǔn)、及時、有效，打造更加智能化的服務(wù)體驗。

2.3 以服務(wù)為核心

圖書館未來的建設(shè)趨勢，離不開人工智能技術(shù)，圖書館將運(yùn)用該技術(shù)為用戶提供多樣化的智能服務(wù)。從計算機(jī)數(shù)據(jù)的各類算法來區(qū)分人工智能，大致可分為5類應(yīng)用，即大數(shù)據(jù)智能管理、多媒體感知計算、模擬仿生技術(shù)、自控性深度學(xué)習(xí)和仿真性語言交互。大數(shù)據(jù)智能管理集成了云計算和大數(shù)據(jù)管理等技術(shù)，并具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲、計算和并發(fā)讀/寫以及數(shù)據(jù)分析等功能，主要作用于數(shù)字資源，如海量數(shù)字文獻(xiàn)資源的存儲與檢索、用戶信息的搜索、用戶畫像描述等。多媒體感知計算通過感知各種物理媒體，使機(jī)器自動感應(yīng)終端系統(tǒng)，如視覺、聽覺和觸覺等，主要應(yīng)用于自助服務(wù)系統(tǒng)和自助咨詢服務(wù)，如基于人臉識別的門禁系統(tǒng)、地磁感應(yīng)系統(tǒng)、基于語音的檢索機(jī)、基于RFID的圖書借還等。模擬仿生技術(shù)通過虛擬的仿生算法，該機(jī)器可以模擬自然生物的感覺器官，并借助自動化技術(shù)可以模擬人的行為，主要應(yīng)用于自助服務(wù)系統(tǒng)，如自助預(yù)約借/還書柜、24小時自助圖書館ATM機(jī)。自控性深度學(xué)習(xí)涵蓋模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、向量機(jī)等算法，還具有機(jī)器推理、組織知識、理解問題等功能，甚至有自我學(xué)習(xí)的能力，主要應(yīng)用于智能咨詢和學(xué)科服務(wù)，如智能客服服務(wù)系統(tǒng)、學(xué)科情報服務(wù)、知識搜索服務(wù)。仿真性語言交互通過語音識別算法與用戶進(jìn)行仿真性的表述和交互，使得機(jī)器理解人類語言并能與人交流，主要應(yīng)用于自助服務(wù)系統(tǒng)，如基于語音的智能問詢系統(tǒng)、智能機(jī)器人。

3 基于人工智能的圖書館建設(shè)方案設(shè)計

圖書館持續(xù)發(fā)展的核心是提升用戶服務(wù)能力，人工智能圖書館建設(shè)應(yīng)在現(xiàn)有服務(wù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)發(fā)展需要，更新完善新的服務(wù)內(nèi)容及規(guī)則，設(shè)立服務(wù)目標(biāo)及采取服務(wù)措施，在基礎(chǔ)設(shè)備不斷更新升級的前提下，以先進(jìn)的人工智能技術(shù)為支撐，搭建全面、優(yōu)質(zhì)、高效的服務(wù)平臺，完善人工智能圖書館建設(shè)。

3.1 基于人工智能的圖書館建設(shè)框架

廣泛互聯(lián)的智能設(shè)備作為基礎(chǔ)，實現(xiàn)用戶、業(yè)務(wù)、環(huán)境等數(shù)據(jù)的采集，同時也是智能感知接口；集成的人工智能技術(shù)在分析處理數(shù)據(jù)的同時，也是智能設(shè)備的大腦和頂層服務(wù)的支柱，達(dá)到設(shè)備為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的目的；業(yè)務(wù)層實時響應(yīng)用戶需求，是讀者交互的入口。本文構(gòu)建的基于人工智能圖書館建設(shè)基本框架主要包括以設(shè)備為基礎(chǔ)負(fù)責(zé)從各個智能終端采集資源文獻(xiàn)、用戶、環(huán)境、業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)；人工智能程序集成了數(shù)據(jù)處理與各類智能算法；以用戶服務(wù)為核心進(jìn)行交互服務(wù)的業(yè)務(wù)層，如圖3所示。

如圖3所示，用戶可以借助自助設(shè)備、智能手機(jī)、計算機(jī)等，通過網(wǎng)絡(luò)登錄圖書館傳輸指令和請求，圖書館智能系統(tǒng)再通過文字識別、機(jī)器學(xué)習(xí)等手段，對使用者的指令或請求進(jìn)行智能辨別和分析，并與之產(chǎn)生互動。此外，圖書館智能設(shè)備還能根據(jù)收到的指令或請求，在龐大的數(shù)據(jù)庫里精準(zhǔn)尋找并處理相關(guān)的信息，再將信息通過網(wǎng)絡(luò)和智能程序呈現(xiàn)在用戶面前。相較于人工服務(wù)，人工智能設(shè)備的服務(wù)具有反應(yīng)更加快速、準(zhǔn)確率更高、查找范圍更全面等優(yōu)點，幫助用戶能不限時間不限空間地查閱到自己想獲取的信息，從而提升用戶服務(wù)。

圖3 基于人工智能的圖書館建設(shè)框架

3.2 基于人工智能的圖書館建設(shè)方案

一個完整的人工智能圖書館應(yīng)該具有智能設(shè)備管理、數(shù)據(jù)獲取、信息處理、知識加工生成以及與用戶交互等環(huán)節(jié)。建設(shè)基于人工智能的圖書館，需將各項智能設(shè)備和用戶通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)互聯(lián)互通互動，采取各類數(shù)據(jù)運(yùn)用算法來獲取和分析館內(nèi)各種文獻(xiàn)資料、用戶、業(yè)務(wù)、環(huán)境等數(shù)據(jù)，為頂層的讀者用戶提供各項智能應(yīng)用服務(wù)，如圖4所示。

圖4 基于人工智能的圖書館建設(shè)方案

方案分為設(shè)備層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用管理層和用戶層。①設(shè)備層作為基礎(chǔ)支撐將各種物理設(shè)備互聯(lián)，如服務(wù)器、存儲器、安全設(shè)備、自助借還機(jī)、選座機(jī)、多媒體機(jī)、門禁閘機(jī)、監(jiān)控器、打印掃描機(jī)等通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)物物相聯(lián)和人機(jī)交互，這種泛在的互聯(lián)，構(gòu)成底層的物聯(lián)網(wǎng)體系。②數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)將設(shè)備層中存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理加工，通過收集、整理、清洗、加工、存儲等系列處理，構(gòu)建大數(shù)據(jù)資源庫。數(shù)據(jù)層是體系運(yùn)行的“血液”，將系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)和功能進(jìn)行互聯(lián)互利互用。③應(yīng)用管理層將自主性深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)智能管理、仿真性語言交互等技術(shù)加載到圖書館智能系統(tǒng)運(yùn)用層面，讓運(yùn)用平臺更加穩(wěn)定高效，更好地實現(xiàn)圖書館的各種應(yīng)用，涵蓋的典型應(yīng)用包括圖書薦購、圖書預(yù)約、圖書借還、空間預(yù)約、圖情應(yīng)用、知識推送、學(xué)科服務(wù)、教學(xué)輔助、科研應(yīng)用、管理平臺、決策分析系統(tǒng)等。④用戶層是用戶使用圖書館各項設(shè)備和資源的入口，通過圖書館門戶網(wǎng)站、移動智能端、微信平臺等將智能應(yīng)用提供給用戶，學(xué)生、教學(xué)人員、科研人員、館員、決策者都可通過圖書館智能終端（自助設(shè)備、PC機(jī)、智能手機(jī)等）利用圖書館的資源和服務(wù)。

基于人工智能的圖書館建設(shè)將原本相互獨立的智能設(shè)備通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相互聯(lián)接，構(gòu)成圖書館內(nèi)部的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，用戶可以通過自助設(shè)備、手機(jī)或電腦等任一終端就可以享受到圖書館提供的服務(wù)。持續(xù)發(fā)展的人工智能技術(shù)為提升數(shù)據(jù)的分析處理能力、與讀者的感知交互能力提供支撐。當(dāng)前，圖書館應(yīng)主動思考，由原來的部分智能化轉(zhuǎn)變?yōu)橐惑w性智能化，將部分的改造轉(zhuǎn)變?yōu)轶w系化、互動性、開放式、協(xié)同發(fā)展等方向的多方面改造，助力圖書館向更高級別的廣泛化、智能化、一體化的方向發(fā)展。

4 總結(jié)

人工智能是社會發(fā)展的新興驅(qū)動力，也已成功應(yīng)用于圖書館的諸多領(lǐng)域，并隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，將全面提升圖書館建設(shè)水平，更大限度地滿足用戶不斷更新的需求。人工智能環(huán)境下，圖書館內(nèi)部將發(fā)生更加深刻的變化，人工智能技術(shù)將促進(jìn)圖書館設(shè)備體系、技術(shù)方法、服務(wù)方式等更多變革，給圖書館建設(shè)提供支撐，也將給圖書館用戶帶來更優(yōu)質(zhì)的用戶服務(wù)體驗。然而，基于現(xiàn)今技術(shù)手段的發(fā)展和研究的不足，本文一些觀念還有許多提升完善的空間，需要進(jìn)一步探討完善。