圖書館智慧化轉(zhuǎn)型的技術(shù)體系研究

李曉鳴 任思琪 薛堯予

（國家圖書館 北京 100081）

我國從20世紀90年代開始建設(shè)數(shù)字圖書館，目前已建成資源豐富、技術(shù)先進、覆蓋面廣的數(shù)字圖書館服務(wù)體系。2019年4月16日，文化和旅游部辦公廳印發(fā)了《公共數(shù)字文化工程融合創(chuàng)新發(fā)展實施方案》[1]，提出創(chuàng)新公共數(shù)字文化服務(wù)業(yè)態(tài)、提升服務(wù)效能的要求。圖書館服務(wù)從數(shù)字化轉(zhuǎn)向智慧化，既是為了滿足人民群眾的精神文化需求，也是時代發(fā)展的使命和任務(wù)。

1 研究背景與現(xiàn)狀

1.1 研究背景

初景利等[2]提出，智慧圖書館是在智能圖書館的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，雖然二者都形成了圖書館的全面感知，但智能圖書館的核心驅(qū)動是物的智能，智慧圖書館的核心驅(qū)動則是人的智慧加上物的智能。戴瑩[3]研究了人工智能與圖書館的融合發(fā)展，提出圖書館智慧化發(fā)展的關(guān)鍵是人工智能技術(shù)在圖書館業(yè)務(wù)及服務(wù)各個環(huán)節(jié)的滲透與應(yīng)用。陸康等[4]提出，智慧圖書館的形態(tài)將是“萬物相連、人機混合”，線上空間與實體空間并存，用戶與計算機系統(tǒng)趨于人機混合，而實現(xiàn)“萬物相連”。饒權(quán)[5]總結(jié)，圖書館亟須向智慧化轉(zhuǎn)型,為社會提供更便捷高效、更具智慧化的信息與知識服務(wù)。根據(jù)饒權(quán)的歸納，智慧圖書館的四個顯著特征為：圖書館業(yè)務(wù)全流程智慧化管理、知識資源全網(wǎng)集成、知識服務(wù)生態(tài)全域連通、學習閱讀空間的虛實交互。

1.2 研究現(xiàn)狀

目前對智慧圖書館的技術(shù)體系研究分為以下幾類。

第一類是研究技術(shù)功能結(jié)構(gòu)?？禃缘6]曾提出了智慧圖書館技術(shù)實現(xiàn)模型，分為感知層、計算層和交互層。感知層作為基礎(chǔ)，承載了上層的計算（決策）和應(yīng)用交互。周萍等[7]提出，圖書館空間需要滿足智慧空間的要求，從實體空間、虛擬空間、創(chuàng)新空間三個方面規(guī)劃布局和功能。

第二類是研究目前存在的技術(shù)問題。劉煒等[8]指出，阻礙智慧圖書館的泛在感知能力的關(guān)鍵在于網(wǎng)絡(luò)帶寬，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將突破這一障礙。吳建中[9]提出，當前圖書館轉(zhuǎn)型的主要問題之一是技術(shù)研發(fā)弱，雖然對大數(shù)據(jù)、微服務(wù)等的應(yīng)用不少，但缺少云系統(tǒng)等更深層次的系統(tǒng)研發(fā)。李玉海等[10]提出了智慧圖書館建設(shè)的三大難題，其中第三點是管理、服務(wù)等既有業(yè)務(wù)的智慧化轉(zhuǎn)型流程尚不具體。楊文泓[11]提出，在人工智能時代圖書館發(fā)展面臨的問題有技術(shù)研發(fā)弱、大數(shù)據(jù)采集困難等。馮銀花[12]提出了“VR+數(shù)字資源”的運用模式，打破時空界限，提供生動立體的知識內(nèi)容交互。但目前VR軟硬件還存在技術(shù)成本高昂等問題。

筆者在總結(jié)智慧圖書館功能定位的基礎(chǔ)上，對圖書館智慧化轉(zhuǎn)型的技術(shù)體系進行了全面梳理，并提出了智慧化轉(zhuǎn)型的技術(shù)應(yīng)對策略。

1.3 研究方法設(shè)計

筆者采用文獻調(diào)查、網(wǎng)絡(luò)調(diào)研與實證研究相結(jié)合的方法，使用 Web of Science、SpringerLink、EBSCO、ProQuest、CNKI等中外文數(shù)據(jù)庫作為文獻來源，對國內(nèi)外圖書館智慧化建設(shè)情況進行了調(diào)查與分析，從理論與實踐兩個視角，對國內(nèi)外智慧圖書館建設(shè)情況進行了案例分析與技術(shù)剖析，得出圖書館實現(xiàn)智慧化轉(zhuǎn)型的技術(shù)應(yīng)對策略。

2 圖書館智慧化的功能定位與技術(shù)體系構(gòu)成

2.1 功能定位

圖書館智慧化轉(zhuǎn)型是對以往圖書館業(yè)務(wù)、資源、空間、服務(wù)等方面的顛覆，數(shù)據(jù)資源揭示更具深度、服務(wù)模式更多元、圖書館功能進一步拓展，并逐步形成知識服務(wù)生態(tài)圈。圖書館智慧化轉(zhuǎn)型，意味著圖書館各個功能的智慧化，包括智慧化的業(yè)務(wù)管理、智慧化的資源建設(shè)、智慧化的空間再造、智慧化的知識服務(wù)。表1基于圖書館智慧化的功能定位梳理了對應(yīng)的支撐技術(shù)，其中，物聯(lián)網(wǎng)、5G技術(shù)和云基礎(chǔ)設(shè)施是所有功能的底層支撐。

表1 圖書館智慧化的功能定位及其支撐技術(shù)

2.2 技術(shù)體系

智慧化意味著可根據(jù)即時情況，靈敏迅速地發(fā)布指令，本質(zhì)是對瞬時變化的大規(guī)模數(shù)據(jù)進行速度極快的處理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以主動感知并采集數(shù)據(jù)，云基礎(chǔ)設(shè)施提供了靈活變化的計算和存儲資源，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)保障了低延遲的瞬時決策過程。因此，云基礎(chǔ)設(shè)施、物聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡(luò)是智慧圖書館各個功能實現(xiàn)的共同基礎(chǔ)。

2.2.1 智慧業(yè)務(wù)管理的技術(shù)體系

圖書館業(yè)務(wù)智慧化，意味著圖書館業(yè)務(wù)從人工走向全自動化。其目標是盡可能地減輕人工作業(yè)所占的比重，讓業(yè)務(wù)管理實現(xiàn)自動化運行?！爸腔刍钡囊淮筇攸c是具有預(yù)測性，圖書館能“猜”到用戶所需的服務(wù)和資源，也能預(yù)測群體和社會的需求變化，適時做出調(diào)整和改變，適應(yīng)不同場景、不同群體的服務(wù)需求，最大化地合理分配資源，提高人力物力的利用率。

對于圖書館的業(yè)務(wù)管理，智慧化的功能定位包含主動預(yù)測、自動決策、彈性調(diào)整、節(jié)能高效。其核心技術(shù)包括云基礎(chǔ)設(shè)施、物聯(lián)網(wǎng)、5G技術(shù)、機器學習和數(shù)據(jù)挖掘分析。

2.2.2 智慧資源建設(shè)的技術(shù)體系

圖書館資源建設(shè)已經(jīng)從單純的數(shù)字化和簡單的資源揭示走向了深度的資源揭示和知識關(guān)聯(lián)、知識圖譜等知識化的處理方向。其中，數(shù)字化是利用目錄數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)實現(xiàn)電子文獻網(wǎng)絡(luò)流轉(zhuǎn)、內(nèi)容資源管理、電子圖書利用查詢等功能；數(shù)據(jù)化是利用文本數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)要素，實現(xiàn)全文檢索、要素抽取、統(tǒng)計分析等功能；知識化是通過知識碎片化和知識關(guān)聯(lián)重組，再經(jīng)過知識表示和知識挖掘、知識鏈接等處理，將知識規(guī)范有序地組織在一起并存儲起來，并實現(xiàn)專題庫、智能推薦、個性化服務(wù)等功能。

圖書館智慧資源建設(shè)的功能定位，就是將資源從數(shù)字化到數(shù)據(jù)化，最終實現(xiàn)知識化。其核心技術(shù)包括智能文字（圖像）識別（例如OCR）、數(shù)據(jù)挖掘分析 、知識圖譜、知識表示等。

2.2.3 智慧空間再造的技術(shù)體系

未來智慧圖書館將在空間及理念上進行突破，打造面向多元文化需求、具有學術(shù)、創(chuàng)新、交流、娛樂等多重功能的新型智慧實體空間。物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)對圖書館實體空間進行再造，如智能物流體系可以與圖書館閱覽室的書架管理工作相結(jié)合，將圖書整理和還架、倒架等工作流程全部實現(xiàn)自動化，還可以實現(xiàn)依靠索書號自動導航幫讀者取書的功能。實體空間環(huán)境還能實現(xiàn)智能監(jiān)控，自動調(diào)節(jié)室溫、濕度、光照并具備消防預(yù)警功能。到館服務(wù)與線上服務(wù)功能無縫互聯(lián)，讀者可以享受富媒體內(nèi)容服務(wù)。

圖書館智慧空間再造的功能定位，包含空間定位和環(huán)境監(jiān)控、人機展示互動、身份識別。其核心技術(shù)包括人機交互、生物特征識別（人臉識別和語音識別）、VR、AR等。

2.2.4 智慧知識服務(wù)的技術(shù)體系

智慧圖書館服務(wù)與數(shù)字圖書館服務(wù)的主要區(qū)別在于，前者的服務(wù)方式從人工轉(zhuǎn)向自動化、從被動轉(zhuǎn)向主動、從普適性轉(zhuǎn)向個性化。智慧圖書館服務(wù)將更加人性化，具體表現(xiàn)是：用大數(shù)據(jù)技術(shù)為每位讀者進行用戶畫像，分析個人喜好，洞察預(yù)測讀者行為，并進行智能化推薦；通過各種智能終端和人工智能語音語義技術(shù)為讀者提供更精確的內(nèi)容推薦；通過人臉識別、聲紋識別等生物識別技術(shù)，對用戶進行精細化管理，同時開展群體分析或個體分析；使用新一代智能顯示與互動技術(shù)，創(chuàng)造性地展示館藏文化資源，挖掘和呈現(xiàn)知識之間的關(guān)聯(lián)。此外，圖書館還可以提供可定制的分析決策知識服務(wù)，面向個人、機構(gòu)、政府部門提供各類專業(yè)咨詢。

圖書館智慧知識服務(wù)的功能定位，包含智慧發(fā)現(xiàn)和問答、個性化服務(wù)、知識定制等。其核心技術(shù)包括智能文字（圖像）識別（例如OCR）、機器學習、智能檢索、生物特征識別（人臉識別和語音識別）、自然語言處理等。

3 支持圖書館智慧化轉(zhuǎn)型的技術(shù)剖析

3.1 智慧業(yè)務(wù)管理的技術(shù)剖析

3.1.1 節(jié)能高效

未來，云基礎(chǔ)設(shè)施的部署將更加個性化，可以根據(jù)每家圖書館的具體情況，形成不同的部署方案。例如，邊緣云存儲有助于保證數(shù)據(jù)資源的安全，適合圖書館解決知識產(chǎn)權(quán)問題和用戶個人信息保密問題。公有云適合托管圖書館各種服務(wù)的小型應(yīng)用程序，節(jié)省本地空間。云端加載程序從本地調(diào)用部分數(shù)據(jù)，既保證了核心業(yè)務(wù)的穩(wěn)定，又兼顧了靈活性和低成本。另一個考慮云基礎(chǔ)設(shè)施部署的原則是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接性的不同需求進行部署，需要快速連接的部分可以離本地更近，可以預(yù)加載的內(nèi)容則托管在云端。

國家圖書館的沉浸式閱讀空間，為讀者提供了大屏全景視頻播放和VR沉浸式閱讀體驗。為了保障VR視頻播放的流暢度，該空間采用華為云和邊緣云部署網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，本地的VR終端擁有三維顯示與交互能力；邊緣云擁有實時渲染和傳輸能力；公有云擁有直播、點播視頻轉(zhuǎn)碼能力及渲染調(diào)度管控能力。它通過5G網(wǎng)絡(luò)、華為云提供上行加速服務(wù)和對象存儲服務(wù)（Object Storage Service,OBS），使VR直播流及音視頻文件能夠快速、可靠、穩(wěn)定上云。云渲染平臺擁有集群管理能力，對資源進行統(tǒng)一管理，并可實現(xiàn)中心—邊緣云的智能調(diào)度，為讀者體驗匹配更佳算力。

3.1.2 主動預(yù)測

實現(xiàn)主動預(yù)測的核心技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的感知層可持續(xù)采集相關(guān)數(shù)據(jù)，并上傳到云端，為系統(tǒng)決策提供支撐。利用機器學習、數(shù)據(jù)挖掘等人工智能技術(shù)，圖書館可迅速決策，進行高效、靈活、互聯(lián)的智慧業(yè)務(wù)管理。例如，荷蘭國家圖書館[13]通過BLIIPS項目建設(shè)數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能化公共圖書館。該項目在圖書館內(nèi)部空間設(shè)置大量傳感器收集數(shù)據(jù)，并使用數(shù)據(jù)分析算法進行試驗。國家圖書館構(gòu)建了針對“國圖公開課”用戶的學習行為分析系統(tǒng)[14]，實現(xiàn)了事件相關(guān)性、事件排名、網(wǎng)絡(luò)社交三類行為要素的可視化，有助于預(yù)測“國圖公開課”用戶的學習過程。

3.1.3 自動決策

智慧圖書館可以通過采集各類數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和數(shù)據(jù)挖掘分析，并基于結(jié)果進行自動決策，幫助指導資源采購、場館人流管理、閱覽室利用率分析、資源揭示統(tǒng)計、讀者服務(wù)滿意度分析等。

目前，國家圖書館的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析系統(tǒng)正處于建設(shè)初期[15]。該系統(tǒng)借助“掌上國圖”App進行數(shù)據(jù)采集和匯總，分析讀者類型及其占比；通過門禁系統(tǒng)數(shù)據(jù)構(gòu)建進館讀者流量的時間軸；分析每日借還書的數(shù)量、統(tǒng)計借閱排行榜數(shù)據(jù)。未來，國家圖書館將逐步開發(fā)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析系統(tǒng)、信息智能化分析系統(tǒng)、圖書資源智能分類系統(tǒng)等。

3.1.4 彈性調(diào)整

大數(shù)據(jù)時代隨著社會需求的改變，各個圖書館之間的業(yè)務(wù)內(nèi)容差異也越來越大。圖書館的智慧化意味著每一個圖書館都擁有獨一無二的功能，統(tǒng)一的標準化系統(tǒng)將被定制化、差異化的業(yè)務(wù)管理體系所取代。未來的圖書館業(yè)務(wù)系統(tǒng)將搭建在云端，以云基礎(chǔ)設(shè)施為支撐,搭載物聯(lián)網(wǎng)，運用數(shù)據(jù)挖掘分析等技術(shù)來輔助業(yè)務(wù)的智能化管理。

目前較為熱門的下一代圖書館平臺FOLIO[16]，由EBSCO及其全球合作伙伴提供支持。FOLIO是圖書館、開發(fā)人員和供應(yīng)商合作構(gòu)建的開源圖書館服務(wù)平臺，包括當前圖書館管理系統(tǒng)中的核心功能，同時其具備的可擴展性，使圖書館能夠滿足用戶不斷變化的需求。FOLIO由多個小的應(yīng)用程序組成，并提供開發(fā)的API。目前，全球應(yīng)用FOLIO系統(tǒng)的圖書館已超過40家，國外圖書館包括瑞典查爾姆斯理工大學、美國密蘇里州立大學、美國阿拉巴馬大學、英國利物浦大學等高校的圖書館；國內(nèi)的圖書館包括上海圖書館、上海交通大學圖書館、深圳大學圖書館等。

3.2 智慧資源建設(shè)的技術(shù)剖析

饒權(quán)[17]曾提出，圖書館面向智能化時代轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)之一，就是海量碎片化信息呈指數(shù)級增長，這對圖書館信息保存提出了更高的要求。

3.2.1 數(shù)字化到數(shù)據(jù)化

圖書館資源的數(shù)字化—數(shù)據(jù)化的過程主要是通過文字識別技術(shù)（OCR）提供用于印刷文字、手寫文字、復雜票據(jù)、復雜表格、身份證、銀行卡等多種場景下的文字檢測、定位、識別等功能，將不同載體上的文字進行識別和抽取，并有針對性地進行處理。例如，圖像識別方面，華東師范大學與漢王公司聯(lián)合開發(fā)的數(shù)據(jù)人文平臺，實現(xiàn)了古籍自動識別和古籍自動句讀。

3.2.2 數(shù)據(jù)化到知識化

數(shù)據(jù)化—知識化的過程主要是利用知識抽取、知識圖譜、知識展示等技術(shù)，提供多維融合、智能問答、知識溯源等服務(wù)。文獻經(jīng)數(shù)字化采集后，被深度加工成各類數(shù)據(jù)和最小的語義單元，并進行知識數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，對知識數(shù)據(jù)信息進行組織和整合，匯聚成專業(yè)、精確、海量的智慧圖書館知識庫倉儲數(shù)據(jù)池。圖書館要實現(xiàn)實體文獻資源和數(shù)字資源的一體化、智能化管理，以及數(shù)字資產(chǎn)的全生命周期管理，包括圖書館數(shù)字資源的生產(chǎn)、發(fā)現(xiàn)、獲取、長期保存等。

國家圖書館以國圖公開課的視頻內(nèi)容，探索了可視化模型的應(yīng)用[18]，利用文本挖掘技術(shù)從視頻內(nèi)提取了人物、時間、地點、事件等信息，并構(gòu)建了關(guān)鍵詞詞云、地理標簽云圖、時間軸標簽云圖等。

3.2.3 多媒體特色資源建設(shè)

資源建設(shè)還可以融合多媒體技術(shù)。2021年，圖家圖書館推出了5G全景文化典籍《永樂大典》[19]。這是國家圖書館與中圖云創(chuàng)智能科技有限公司聯(lián)合開展的首期全景VR產(chǎn)品。讀者可以通過三折幕大屏、智能電視和VR眼鏡沉浸式體驗5G全景文化典籍《永樂大典》的內(nèi)容。下一步國家圖書館將繼續(xù)聚焦四大專藏等特色館藏，利用5G+VR技術(shù)手段，開展新型數(shù)字資源建設(shè)。

3.3 智慧空間再造的技術(shù)剖析

3.3.1 空間定位和環(huán)境監(jiān)控

物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)加速了圖書館傳統(tǒng)空間的智能化。如智能物流體系可以與圖書館閱覽室的書架管理工作相結(jié)合，將圖書整理和還架、倒架等流程工作全部實現(xiàn)自動化，還可以實現(xiàn)依靠索書號自動導航幫讀者取書的功能。泛在連接的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)可以隨時感知溫度、濕度和光照情況，并自動調(diào)節(jié)，為讀者營造舒適、良好的閱讀環(huán)境。

西班牙馬德里梅科公共圖書館[20]應(yīng)用RFID和ZIGBEE技術(shù)，幫助用戶定位圖書。奧斯陸新公共圖書館[21]自2020年開放起，就為讀者提供自動找書服務(wù)：讀者通過電腦發(fā)布找書需求，自動分揀設(shè)施從書架提取，并送到提貨臺，讀者收到通知后前往取書。

3.3.2 人機展示互動

圖書館智慧化轉(zhuǎn)型要求圖書館服務(wù)采用更豐富的交互方式，常見的交互技術(shù)主要包括多屏多點觸控交互技術(shù)、語音互動技術(shù)、體感傳感技術(shù)等。另外，交互與顯示技術(shù)結(jié)合的VR、AR、MR、裸眼3D技術(shù)等，有助于打破虛擬與現(xiàn)實的分界，是較為常見的多媒體技術(shù)。國家圖書館的“印象數(shù)圖”數(shù)字圖書館體驗區(qū)（下文簡稱“數(shù)圖體驗區(qū)”）自主開發(fā)了VR、AR、體感互動、大屏多媒體聯(lián)動等不同系列的科技互動展項。數(shù)圖體驗區(qū)于2016年推出“VR誦經(jīng)典”古詩詞虛擬現(xiàn)實閱讀體驗項目，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與國圖“文津經(jīng)典誦讀”200首古詩詞資源相融合，以春夏秋冬為線索，設(shè)置了“流觴曲水”“懷素書蕉”“金秋明月”“鐵崖苦讀”四個場景。該項目通過互動體驗引導讀者在虛擬空間閱讀傳統(tǒng)古詩詞，讓讀者獲得古詩詞意境的沉浸式體驗，激發(fā)公眾對于中華古詩詞的興趣。AR閱讀體驗項目是數(shù)圖體驗區(qū)于2017年推出的創(chuàng)新型服務(wù)項目，通過手機應(yīng)用程序掃描AR展示圖片，在手機上呈現(xiàn)出虛擬場景與圖片畫面實時疊加的影像，讓讀者可直觀地了解古詩詞、中草藥、百家姓等中國傳統(tǒng)文化。

3.3.3 身份識別

生物特征識別技術(shù)是基于個人生理或行為特征進行自動身份鑒別的技術(shù)，如指紋、聲音、手部特征、簽名等。目前研究和使用的生物特征識別技術(shù)主要有：人臉識別、虹膜識別、手形識別、指紋識別、掌紋識別、簽名識別、聲音識別[22]。與圖書館關(guān)聯(lián)的生物識別技術(shù)主要包括人臉識別、語音識別、指紋識別等，例如曠視科技[23]推出的人臉識別開放平臺Face++，可以精確實現(xiàn)人流分析、軌跡跟蹤和行為分析等功能；國家數(shù)字圖書館App目前可實現(xiàn)語音輸入的檢索功能，能夠輔助聽障人群或老年人更好地查找資源和使用服務(wù)。2019年，數(shù)圖體驗區(qū)開發(fā)了基于人臉識別的未來圖書館體驗展項，通過人臉識別驗證用戶身份，并分析其借閱歷史，進行個性化借閱推薦。

3.4 智慧知識服務(wù)的技術(shù)剖析

3.4.1 智慧搜索與發(fā)現(xiàn)

通過語義搜索、圖像OCR識別等智慧檢索功能，讀者可進行資源檢索和結(jié)果排序?；诤Ａ恐R倉儲數(shù)據(jù)池，知識資源共享平臺可幫助讀者獲得更精確、可延展的知識發(fā)現(xiàn)服務(wù)。塞維利亞大學圖書館[24]開發(fā)的OSRUS系統(tǒng)，結(jié)合AI技術(shù)，實現(xiàn)了語義搜索功能。它的核心包括本體知識庫、搜索引擎和用戶界面，通過將內(nèi)容封裝在知識庫，搜索時先提取元數(shù)據(jù)進行匹配，再應(yīng)用CBR技術(shù)進行推理。

3.4.2 個性化推薦

個性化推薦功能主要包含身份識別和基于用戶數(shù)據(jù)分析的推薦。生物特征識別技術(shù)可幫助圖書館快速識別每一個用戶個體，并對用戶個體進行身份識別以形成用戶個人特征數(shù)據(jù)庫，還可以結(jié)合用戶行為數(shù)據(jù)進行分析，并通過數(shù)據(jù)挖掘、聚類等過程為用戶提供個性化推薦服務(wù)。

國家圖書館利用“國圖公開課”的用戶信息，構(gòu)建個性化信息服務(wù)模型[25]，基于用戶顯式行為的數(shù)據(jù)分析，挖掘用戶的隱性興趣特征，并將其應(yīng)用到個性化信息推薦服務(wù)中。

3.4.3 知識定制服務(wù)

圖書館服務(wù)從信息服務(wù)到知識服務(wù)再到智慧服務(wù)，此過程對資源數(shù)據(jù)的處理要求不斷升級。智慧服務(wù)要求通過知識表示、知識挖掘等過程，從數(shù)據(jù)中獲取實體及新的實體鏈接和新的關(guān)聯(lián)規(guī)則等信息；通過知識推理過程，從多維角度組織和分析不同領(lǐng)域知識間的相互關(guān)聯(lián)，根據(jù)知識圖譜中已有的知識，推斷出新的、未知的知識，并形成不同的知識圖譜數(shù)據(jù)庫并存儲。知識展示技術(shù)是針對不同的需求進行不同知識的可視化呈現(xiàn)，具備可視化、語義化功能，可幫助專家學者查閱、檢索相關(guān)知識。

另一方面，圖書館也存在數(shù)據(jù)資源開放共享的需求，以讓更多的人獲取均等、便利的知識服務(wù)。由馬來西亞國家圖書館[26]牽頭，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等建設(shè)的全國互聯(lián)的智慧圖書館體系，讓鄉(xiāng)村圖書館也成為本地化的知識共享中心，其遠景目標是在東南亞范圍建立一個智慧圖書館聯(lián)盟，成員國可共享知識資源。

4 圖書館實現(xiàn)智慧化轉(zhuǎn)型的技術(shù)應(yīng)對策略

未來，智慧圖書館的程序系統(tǒng)將直接在云端搭建，并且具備低耦合的架構(gòu)，利用分布式存儲和容器化技術(shù)，使程序的功能模塊既相互獨立，又能在底層統(tǒng)一融合，具備靈活的重構(gòu)性，且應(yīng)用與應(yīng)用之間能保持獨立。因此，在技術(shù)結(jié)構(gòu)上，與過去相比產(chǎn)生了極大改變。文章基于“云原生”的建設(shè)規(guī)劃，對數(shù)據(jù)中臺和業(yè)務(wù)中臺、圖書館微服務(wù)架構(gòu)等重點部分進行了探討。

4.1 基于“云原生”的系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃

隨著云計算的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)已不能滿足智慧圖書館需求，“云原生”架構(gòu)應(yīng)運而生?！霸圃奔軜?gòu)指在規(guī)劃建設(shè)新的系統(tǒng)和服務(wù)之初，就考慮基于云基礎(chǔ)設(shè)施搭建，而不是在本地開發(fā)之后再移植到云端。

智慧圖書館采用“云原生”架構(gòu)，目的是盡可能地將圖書館業(yè)務(wù)與其他非業(yè)務(wù)的功能剝離，避免圖書館業(yè)務(wù)受到非業(yè)務(wù)功能的干擾，以此提高圖書館業(yè)務(wù)功能的敏捷性和靈活性。而基于“云原生”的架構(gòu)，應(yīng)該把圖書館的業(yè)務(wù)系統(tǒng)拆分為三個不同的部分[27]，即基礎(chǔ)設(shè)施、業(yè)務(wù)代碼和第三方接口。其中，基礎(chǔ)設(shè)施包含了與圖書館業(yè)務(wù)功能無關(guān)的支撐能力，例如硬件網(wǎng)絡(luò)、彈性計算、數(shù)據(jù)安全等方面；第三方接口是指圖書館依賴的第三方數(shù)據(jù)庫調(diào)用接口；業(yè)務(wù)代碼則是圖書館最核心功能實現(xiàn)的部分。

云原生的架構(gòu)方式有很多，比較典型和常用的架構(gòu)包括服務(wù)化架構(gòu)模式、中間件架構(gòu)模式、Serverless模式等。服務(wù)化架構(gòu)模式指以應(yīng)用模塊來劃分若干子系統(tǒng)，用容器化部署來實現(xiàn)彼此獨立運行。中間件架構(gòu)模式則是將業(yè)務(wù)功能的核心部分下沉，成為中間支撐平臺，大部分功能由中間件實現(xiàn)，在應(yīng)用端只保留很少的通信功能。中間件架構(gòu)模式的主要特征是“中臺”的概念，這個概念來源于阿里巴巴集團[28]，并逐步在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。中臺就是建設(shè)在基礎(chǔ)設(shè)施和終端應(yīng)用之間的中間層，提供基礎(chǔ)的功能模塊共享，它還可以具體分為業(yè)務(wù)中臺、數(shù)據(jù)中臺等等[29]。其中，業(yè)務(wù)中臺統(tǒng)籌業(yè)務(wù)功能模塊；數(shù)據(jù)中臺用于收集存儲數(shù)據(jù)并對它進行處理和計算。Serverless模式則無關(guān)系統(tǒng)的部署，全部運行都托管到云，在發(fā)生業(yè)務(wù)事件時，云端會自動調(diào)用進程來處理。圖書館可根據(jù)實際情況，選擇不同的架構(gòu)方式。

4.2 建設(shè)具備通用模塊的業(yè)務(wù)中臺

業(yè)務(wù)中臺是指將各個業(yè)務(wù)的共同需求進行封裝和組合，為其他業(yè)務(wù)單元提供共性復用，從而提高業(yè)務(wù)的快速響應(yīng)能力。在數(shù)字圖書館階段，圖書館為實現(xiàn)某種服務(wù)功能，往往通過搭建新的服務(wù)系統(tǒng)去實現(xiàn)。然而，多個系統(tǒng)并列，不僅增加了管理監(jiān)控的人力和金錢成本，還會在不同系統(tǒng)之間造成異構(gòu)問題導致交流不暢。圖書館服務(wù)類型不斷增多，但其底層支持模塊具有重合性，因此，圖書館智慧化轉(zhuǎn)型可以考慮建設(shè)通用的業(yè)務(wù)中臺。業(yè)務(wù)中臺作為前臺服務(wù)的支撐，提供了中間的業(yè)務(wù)功能集成，實現(xiàn)了應(yīng)用的輕量化，達成了應(yīng)用與平臺功能的解耦，方便應(yīng)用的復用和擴展。圖書館進行業(yè)務(wù)中臺建設(shè)，可以從兩個方面考慮：第一，對于可重復使用的業(yè)務(wù)模塊，提供封裝好可復用的能力，如用戶中心、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等。第二，對于細分的服務(wù)應(yīng)用，劃分底層的通用功能模塊，并進行統(tǒng)一管理和調(diào)用，形成基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)層。業(yè)務(wù)中臺的建設(shè)要不斷完善發(fā)展，才能提供更好的服務(wù)支撐。

4.3 以數(shù)據(jù)中臺為核心進行資源建設(shè)

數(shù)據(jù)中臺是指提取各個業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行清洗、整理、計算和加工，從而為其他業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐。除了業(yè)務(wù)中臺以外，圖書館還需要建設(shè)數(shù)據(jù)中臺。數(shù)據(jù)中臺包含數(shù)據(jù)資源聚合管理、數(shù)據(jù)分析挖掘、數(shù)據(jù)治理等方面，具備資源采集合并、數(shù)據(jù)加工整理、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)按需組織輸出等能力。在數(shù)字化采集后，資源文獻被深度加工成各類數(shù)據(jù)和最小的語義單元，再利用數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，對數(shù)據(jù)進行分析、挖掘、推理，揭示數(shù)據(jù)內(nèi)容層面的關(guān)聯(lián)和邏輯，并匯聚成云端的海量數(shù)據(jù)池。

根據(jù)服務(wù)應(yīng)用層面的需求，數(shù)據(jù)中臺可提供不同粒度的數(shù)據(jù)組織輸出。例如，數(shù)據(jù)對象的元數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)對象進行描述；全文數(shù)據(jù)可供閱覽或研究使用；知識網(wǎng)絡(luò)和知識圖譜可以提供知識的關(guān)聯(lián)對比；全文的段落重組可形成主題咨詢的分析報告等。數(shù)據(jù)中臺可以根據(jù)服務(wù)對象的不同要求，支持微服務(wù)程序的數(shù)據(jù)調(diào)用。

4.4 基于微服務(wù)架構(gòu)的知識服務(wù)體系

圖書館服務(wù)的個性化、精細化，體現(xiàn)了未來知識服務(wù)的多樣性趨勢。未來，圖書館將面臨服務(wù)形式不斷衍生和細化的境況。相比通過一個App或網(wǎng)站打包所有服務(wù)，微服務(wù)是一種彈性擴充服務(wù)的技術(shù)架構(gòu)，即每個服務(wù)程序獨立存在，由松散耦合、可獨立部署的部件組合而成，部件之間通過API進行數(shù)據(jù)交流。這就像拼積木一樣，用基礎(chǔ)的功能部件組裝成不同的服務(wù)應(yīng)用，這樣可以圍繞具體的業(yè)務(wù)功能構(gòu)建服務(wù)程序，具有較大的靈活性、可重構(gòu)性和容錯性。微服務(wù)架構(gòu)可以將圖書館大的管理系統(tǒng)拆分成一個個并行的子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)獨立實現(xiàn)某個功能，不受其他并行的子系統(tǒng)干擾，而每一個子系統(tǒng)還可以繼續(xù)細分。

圖書館系統(tǒng)若單獨使用微服務(wù)架構(gòu)也存在不適用性。在微服務(wù)架構(gòu)中，各個子系統(tǒng)使用私有的數(shù)據(jù)庫，但圖書館服務(wù)的特性決定了數(shù)據(jù)之間存在較強的耦合。例如，借閱子系統(tǒng)、檢索子系統(tǒng)、個性化推薦子系統(tǒng)、參考咨詢子系統(tǒng)等都會涉及對資源數(shù)據(jù)池的數(shù)據(jù)調(diào)用。為了解決該問題，圖書館可采用中臺的架構(gòu)，中臺的架構(gòu)模式是在微服務(wù)架構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。在中臺的支撐下，圖書館可在服務(wù)應(yīng)用層使用微服務(wù)架構(gòu)。

5 結(jié)語

智慧圖書館是以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的信息科學為基本手段，是更加高效和便利的圖書館運行模式，也是未來新型圖書館的發(fā)展目標[30]。“智慧地球”“智慧城市”呼吁人們建設(shè)開放共享、泛在鏈接的未來智慧生活。圖書館坐擁海量數(shù)據(jù)，既包括館藏數(shù)字資源，也包括讀者用戶數(shù)據(jù)和行為數(shù)據(jù)等，可依托大數(shù)據(jù)資源池，接入智慧城市的開放互聯(lián)數(shù)據(jù)平臺。

當前，圖書館應(yīng)當深化應(yīng)用與探索最新科技，緊密結(jié)合圖書館業(yè)務(wù)和服務(wù)需求，以實現(xiàn)智慧圖書館為最高目標，努力弘揚優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、創(chuàng)新服務(wù)方式、推動全民閱讀，更好地滿足人民精神文化需求，打通線上線下智慧服務(wù)路徑，形成多維文化地圖，為用戶提供泛在知識服務(wù)，建設(shè)泛在智慧知識服務(wù)生態(tài)體系。

（來稿時間：2021年7月）