基于知識(shí)圖譜的高校智慧圖書館建設(shè)研究

曹 亮，李湘麗＊，劉雙印，徐龍琴，尹 航，鄭建華

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，廣東 廣州 510225；2.廣東省高校智慧農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心/廣州市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510225）

0 引言

高校圖書館是學(xué)校文獻(xiàn)信息資源中心，是師生教學(xué)、科研和創(chuàng)新的“動(dòng)力池”，具有組織、存儲(chǔ)和傳遞教學(xué)科研文獻(xiàn)資源的重要作用，是校園與社會(huì)的文化樞紐，是推動(dòng)圖書館全民閱讀推廣工作的有效手段。隨著信息技術(shù)快速發(fā)展，圖書館經(jīng)歷了從傳統(tǒng)手工操作方式→數(shù)字化分布式信息系統(tǒng)→信息流與物質(zhì)流并存復(fù)合圖書館→智慧圖書館模式[1]。然而，融合了現(xiàn)代信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧圖書館，雖然館藏信息資源量日益劇增，積累了大量的、形式復(fù)雜多樣的信息數(shù)據(jù)，但讀者和數(shù)據(jù)之間、不同類型數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)也存在著模糊地帶，海量的信息數(shù)據(jù)與用戶需求之間存在不確定性，延緩了智慧圖書館的建設(shè)進(jìn)度。

知識(shí)圖譜是一種知識(shí)管理技術(shù)，能讓海量的信息數(shù)據(jù)有效組合和應(yīng)用，可根據(jù)用戶需求提供個(gè)性化服務(wù)，與現(xiàn)代高校圖書館建設(shè)需求不謀而合。因此，將知識(shí)圖譜技術(shù)運(yùn)用到圖書館建設(shè)中，不僅可以滿足用戶個(gè)性化、多元化和主動(dòng)性的信息服務(wù)需求，而且能讓讀者快速、有效從海量的文獻(xiàn)資源中搜索到高質(zhì)量的信息，快速提升圖書館的服務(wù)及管理水平。

1 知識(shí)圖譜

知識(shí)圖譜是一種輻射狀的圖形，揭示各領(lǐng)域?qū)嶓w之間關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)圖形。知識(shí)圖譜有四大特征：知識(shí)抽取、知識(shí)表示、知識(shí)融合和知識(shí)推理。其中，知識(shí)抽取是對(duì)大規(guī)模的結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)體抽取、數(shù)據(jù)關(guān)系抽取和數(shù)據(jù)屬性抽取[2]；知識(shí)表示是把知識(shí)客體中的知識(shí)因子和知識(shí)通過(guò)各種模型關(guān)聯(lián)起來(lái)，如距離模型、矩陣分解模型、復(fù)雜關(guān)系模型等；知識(shí)融合是把來(lái)自于不同知識(shí)源的知識(shí)通過(guò)整合、去歧、關(guān)聯(lián)、驗(yàn)證、更新等達(dá)到與人的思維相融合的特需型知識(shí)庫(kù)；知識(shí)推理就是在原有知識(shí)庫(kù)中挖掘類似于人類思維的知識(shí)對(duì)象之間的層次關(guān)系。

2 高校智慧圖書館主要特點(diǎn)

高校智慧圖書館是伴隨智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)和智慧校園等發(fā)展起來(lái)的，具有多樣性特征，最主要特點(diǎn)是全面感知[3]，即感知知識(shí)、感知需求和感知存在。其中，感知知識(shí)表示知識(shí)的廣度和寬度，感知到知識(shí)的存在并讓知識(shí)有機(jī)的匯聚起來(lái)；感知需求表示知識(shí)的需求與被需求之間可以通過(guò)某種方式快速建立鏈接，進(jìn)而達(dá)到各方需求；感知存在就是通過(guò)微博、微信、移動(dòng)圖書館等大數(shù)據(jù)讓你感知圖書館無(wú)處不在。高校智慧圖書館的“三感”特點(diǎn)，正契合了知識(shí)圖譜的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：挖掘用戶行為數(shù)據(jù)間潛在關(guān)聯(lián)，主動(dòng)推薦高價(jià)值信息，為讀者提供精準(zhǔn)服務(wù)。

3 知識(shí)圖譜在高校智慧圖書館中的應(yīng)用

3.1 高校智慧圖書館中的知識(shí)抽取

高校智慧圖書館知識(shí)抽取包括信息實(shí)體抽取、關(guān)系抽取和屬性抽?。ㄒ妶D1）。（1）信息實(shí)體抽取即結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)實(shí)體抽取，主要是對(duì)圖書館文獻(xiàn)中的文獻(xiàn)名、姓名、地名、機(jī)構(gòu)名、時(shí)間、關(guān)鍵詞等信息實(shí)體進(jìn)行抽取，采用迭代方式對(duì)實(shí)體進(jìn)行聚類算法，抽取新的命名實(shí)體。（2）關(guān)系抽取即把實(shí)體間存在的顯式和隱式關(guān)系進(jìn)行抽取，再組織、定義。在高校智慧圖書館館藏資源中，文獻(xiàn)名和作者之間就是顯式關(guān)系，同一作者的文獻(xiàn)名之間的關(guān)系就是隱式關(guān)系，關(guān)系抽取采用馬爾可夫邏輯網(wǎng)聯(lián)合推理關(guān)系抽取方法。（3）屬性抽取即把實(shí)體本身的屬性、實(shí)體屬性與屬性之間、開放域數(shù)據(jù)集中屬性進(jìn)行提取，形成屬性對(duì)應(yīng)關(guān)系，再進(jìn)行抽取。

圖1 高校智慧圖書館知識(shí)抽取關(guān)系

基于知識(shí)圖譜的智慧圖書館就是從不同來(lái)源、不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)中進(jìn)行抽取，形成數(shù)據(jù)知識(shí)存入到知識(shí)圖譜庫(kù)中[4]。

3.2 高校智慧圖書館中的知識(shí)表示

知識(shí)表示有分布式表示、三元組表示、復(fù)雜關(guān)系表示。通常是以三元組方式進(jìn)行知識(shí)表示，可以直接表示實(shí)體、關(guān)系和其之間的復(fù)雜語(yǔ)義關(guān)聯(lián)。高校智慧圖書館中，實(shí)體之間的關(guān)系、關(guān)系之間的關(guān)系存在著復(fù)雜的交叉關(guān)系，例如：作者之間、讀者之間、文章之間、作者和文章之間、讀者和文章之間的關(guān)系等，都存在著交叉關(guān)系。

通過(guò)知識(shí)圖譜的知識(shí)表示，就可有效把高校智慧圖書館多源信息表示出來(lái)，給人以清晰和明確的認(rèn)識(shí)和理解。

3.3 高校智慧圖書館中的知識(shí)融合

知識(shí)圖譜中的知識(shí)融合可讓高校智慧圖書館中多樣性、多源性和重復(fù)性的知識(shí)數(shù)據(jù)有效聚合。通過(guò)在同一規(guī)范下進(jìn)行實(shí)體對(duì)齊、實(shí)體鏈接和關(guān)系推演等操作，把不同來(lái)源的知識(shí)進(jìn)行融合。高校智慧圖書館知識(shí)融合技術(shù)流程如圖2所示。

圖2 高校智慧圖書館知識(shí)融合技術(shù)流程

首先，對(duì)目標(biāo)讀者和所需數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除無(wú)用信息后用Hash函數(shù)進(jìn)行分塊處理；其次，把原數(shù)據(jù)信息和目標(biāo)數(shù)據(jù)信息相對(duì)應(yīng)，根據(jù)對(duì)應(yīng)的復(fù)雜度確定是否進(jìn)行四層負(fù)載均衡處理；再次，把原數(shù)據(jù)信息和目標(biāo)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行屬性相似度和實(shí)體相似度計(jì)算，并給出相對(duì)應(yīng)鏈接；最后，對(duì)知識(shí)融合的結(jié)果進(jìn)行反饋評(píng)估參數(shù)校正，最終輸出正確結(jié)果或反饋原因。

通過(guò)知識(shí)圖譜的知識(shí)融合將智慧圖書館中數(shù)量龐大、種類繁多和關(guān)系復(fù)雜的資源數(shù)據(jù)進(jìn)行深度融合處理，揭示館藏資源的潛在知識(shí)關(guān)聯(lián)規(guī)律，為研究數(shù)據(jù)價(jià)值提供參考。

3.4 高校智慧圖書館中的知識(shí)推理

高校智慧圖書館中的知識(shí)推理就是將館藏資源實(shí)體知識(shí)經(jīng)過(guò)推理，挖掘出隱含的關(guān)聯(lián)信息和知識(shí)點(diǎn)。其中，實(shí)體知識(shí)包括實(shí)體及其屬性，已知或是推理出的實(shí)體間關(guān)系可以再次作為新實(shí)體知識(shí)被推理，如此循環(huán)可反復(fù)挖掘出有價(jià)值信息。知識(shí)推理方法主要有基于邏輯的推理和基于圖的推理，邏輯推理最基本的架構(gòu)為：A通過(guò)關(guān)系a推出B，B通過(guò)關(guān)系a推出C，由此可推理出A通過(guò)關(guān)系a推出C?；趫D的推理相對(duì)復(fù)雜些，一般用圖來(lái)表示，可以方便地表示結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)間多重關(guān)系路徑，體現(xiàn)出關(guān)系的多樣性，得到更多信息，推理的范圍更加廣泛。

高校智慧圖書館海量的、復(fù)雜的館藏資源，采用知識(shí)推理可以有效挖掘和推理出潛在的關(guān)系信息，通過(guò)提供接近“專、精、深”的搜索查詢功能，為用戶提供“懂需求”的智能服務(wù)，達(dá)到精準(zhǔn)推送。

4 結(jié)語(yǔ)

知識(shí)圖譜在高校智慧圖書館建設(shè)中提供精準(zhǔn)的上傳下達(dá)服務(wù)，為知識(shí)的大數(shù)據(jù)化合理利用提供優(yōu)質(zhì)路徑，為讀者與高校智慧圖書館之間建立起了網(wǎng)絡(luò)紐帶。預(yù)期在不久將來(lái)，基于知識(shí)圖譜的高校智慧圖書館結(jié)合人工智能技術(shù)，將會(huì)把書、人、時(shí)間和空間有效融合為一個(gè)知識(shí)生態(tài)有機(jī)體，通過(guò)對(duì)讀者各種行為數(shù)據(jù)分析，主動(dòng)推薦圖書、推送資源，構(gòu)建“會(huì)猜想、懂（你）心思”的現(xiàn)代智慧圖書館，實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙、橫跨時(shí)空的資源共享，資源利用的最大化，為讀者帶來(lái)便捷、生動(dòng)、有趣和智能的閱讀體會(huì)。