面向元宇宙的圖書館信息物理融合研究*

張興旺 呂瑞倩 李潔 雷薇

（桂林理工大學(xué)旅游與風(fēng)景園林學(xué)院，桂林 541004）

1 問題的提出

“元宇宙”概念最早源自1992年美國科幻小說Snow Crash，后被Facebook、Microsoft、騰訊等科技巨頭聯(lián)合推向高潮，成為近兩年互聯(lián)網(wǎng)、信息科技領(lǐng)域最引人關(guān)注的焦點(diǎn)話題[1]。隨著相關(guān)軟硬件設(shè)備設(shè)施、信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的不斷發(fā)展，元宇宙應(yīng)用正逐漸從游戲、娛樂領(lǐng)域向智慧教育、智能制造、文化藝術(shù)、金融貿(mào)易、知識生產(chǎn)、社會社交等領(lǐng)域滲透。這些研究為未來圖書館的建設(shè)與發(fā)展提供了啟發(fā)式的理論、技術(shù)與應(yīng)用參考。

目前關(guān)于元宇宙并無統(tǒng)一的概念界定，但普遍認(rèn)為元宇宙是一個平行且獨(dú)立于現(xiàn)實(shí)物理世界的虛擬信息空間，是大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、數(shù)字孿生等一系列信息技術(shù)的深度融合，具有實(shí)時性、可連接性與可創(chuàng)造性等六大基本屬性[2]，其關(guān)鍵技術(shù)主要包括多維交互技術(shù)（如VR/AR/MR/XR現(xiàn)實(shí)、全身追蹤和全身傳感技術(shù)）、信息通信技術(shù)（如5G、6G、WiFi 6、物聯(lián)網(wǎng)）、計(jì)算能力（如云計(jì)算、邊緣計(jì)算）與核心算法（如信息物理融合、數(shù)字孿生模型）等[3]。

元宇宙與生俱來的沉浸式體驗(yàn)交互、人與社會關(guān)系數(shù)字化、物理與虛擬信息空間虛實(shí)融合、知識內(nèi)容自主創(chuàng)作與生產(chǎn)、數(shù)字資產(chǎn)價值評估與顯現(xiàn)等應(yīng)用特征[4]，未來可能會給圖書館知識組織、管理與服務(wù)創(chuàng)新帶來積極影響。信息物理融合理論與技術(shù)能通過對圖書館進(jìn)行全要素、全業(yè)務(wù)、全流程、全狀態(tài)的數(shù)字建模、語義描述與實(shí)時映射，為相關(guān)人、機(jī)、物、環(huán)境等多元要素在圖書館物理世界與元宇宙空間之間的協(xié)同交互、虛實(shí)融合提供重要支撐。因此，如何有效地推進(jìn)圖書館元宇宙空間建設(shè)，就成為圖書館領(lǐng)域一個值得思考的重要學(xué)術(shù)問題，而圖書館“人-機(jī)-物-環(huán)境”四元要素的信息物理融合問題，是圖書館元宇宙空間建設(shè)的關(guān)鍵問題之一。基于此，本文從模型構(gòu)建視角，探索面向元宇宙的圖書館信息物理融合問題，冀求為相關(guān)研究提供一定參考和借鑒。

2 相關(guān)研究

目前關(guān)于元宇宙與圖書館融合研究相對較少，相關(guān)研究主要是從理論層面論證了元宇宙理論、技術(shù)與方法在圖書館中應(yīng)用的可能性。楊新涯等[5]分析了元宇宙為圖書館帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，并對相關(guān)核心技術(shù)、問題障礙等進(jìn)行了闡釋。陳定權(quán)等[6]圍繞元宇宙給圖書館帶來的影響展開了討論。姚占雷等[7]對元宇宙中情境知識的構(gòu)建進(jìn)行了分析，并對其未來應(yīng)用與發(fā)展方向進(jìn)行探索。向安玲等[8]從知識重組與場景重構(gòu)視角，研究元宇宙環(huán)境中數(shù)字資源管理的應(yīng)用場景、技術(shù)路徑與潛在風(fēng)險(xiǎn)。吳江等[9]從用戶、信息與技術(shù)等維度，對元宇宙視域下用戶信息行為框架進(jìn)行分析。許鑫等[10]從信息系統(tǒng)、信息行為、信息公平與信息技術(shù)四方面對元宇宙信息產(chǎn)業(yè)與信息管理發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)與問題進(jìn)行探索。

圖書館元宇宙建設(shè)所涉及的信息物理融合主要包括兩方面含義：一是圖書館建筑、實(shí)體資源、設(shè)備設(shè)施、空間、人等資源的融合；二是圖書館建設(shè)、管理與服務(wù)等過程的融合。圍繞這兩個方面，現(xiàn)有研究主要從人、機(jī)、物、環(huán)境等要素，對圖書館物理、模型、數(shù)據(jù)與服務(wù)融合等信息物理融合問題進(jìn)行研究。陳進(jìn)等[11]認(rèn)為未來圖書館是一個將資源、技術(shù)、服務(wù)、用戶與館員進(jìn)行有效融合的智慧有機(jī)體和協(xié)同體。王世偉[12]認(rèn)為文獻(xiàn)與信息實(shí)體的全面感知、建筑與設(shè)施實(shí)體的立體互聯(lián)、空間與環(huán)境實(shí)體的共享協(xié)同是未來圖書館的三大特點(diǎn)。王黎[13]、沈奎林等[14]采用超高頻RFID對圖書館文獻(xiàn)資源、書架、門禁、用戶、自助借還設(shè)備等物理融合問題進(jìn)行了研究。孔繁超[15]、張興旺等[16]、石婷婷等[17]從數(shù)字孿生技術(shù)視角，對圖書館物理實(shí)體與信息空間之間的虛實(shí)映射、交互融合模型進(jìn)行了分析。徐瀟潔等[18]從資源、空間、業(yè)務(wù)與用戶數(shù)據(jù)驅(qū)動視角，構(gòu)建了相應(yīng)的數(shù)字融合服務(wù)框架?？缕絒19]認(rèn)為未來圖書館系統(tǒng)框架須包括資源與服務(wù)兩個基本要素、設(shè)施與管理兩個輔助要素，以及人這個核心要素。夏立新等[20]提出融合人、資源、空間三大要素，構(gòu)建相應(yīng)的智慧建設(shè)、管理與服務(wù)模型。白蘇紅等[21]對未來圖書館空間服務(wù)融合與變革進(jìn)行研究。此外，諸多學(xué)者圍繞現(xiàn)實(shí)物理世界與虛擬信息空間交互融合的演化機(jī)理[22]、關(guān)鍵技術(shù)[23]、體系結(jié)構(gòu)[24]、應(yīng)用與服務(wù)模式[25]等進(jìn)行研究。

根據(jù)以上分析可發(fā)現(xiàn)，圖書館元宇宙不僅是一種技術(shù)，也是未來圖書館建設(shè)與發(fā)展的一種新理念、新方法，它能在元宇宙空間中實(shí)時映射、仿真、模擬圖書館現(xiàn)實(shí)管理與服務(wù)情境，能全面促進(jìn)圖書館物理（全要素）、數(shù)據(jù)（全狀態(tài)）、模型（全業(yè)務(wù)）、服務(wù)（全流程）數(shù)據(jù)交互與融合，更能為未來圖書館建設(shè)與發(fā)展提供重要的理論、技術(shù)與方法支撐。

3 圖書館信息物理融合模型構(gòu)建

3.1 要素分析

人、機(jī)、物、環(huán)境四元要素是面向元宇宙的圖書館信息物理融合的關(guān)鍵要素，也是其物理、數(shù)據(jù)、模型與服務(wù)融合的基礎(chǔ)與前提。其中，“人”主要包括圖書館用戶、館員、管理者等角色。作為圖書館元宇宙建設(shè)、管理與服務(wù)的重要影響因素，人的活動、行為、需求具有較強(qiáng)的自主性和未知性，其虛擬數(shù)字模型構(gòu)建是圖書館元宇宙技術(shù)與應(yīng)用研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。“機(jī)”主要指的是圖書館建設(shè)、管理與服務(wù)所涉及的智能傳感、智能管理、智能服務(wù)、云端、邊緣端等設(shè)備，如自助借還機(jī)、自動分揀機(jī)、計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、移動智能終端、智能書架、RFID芯片、物聯(lián)傳感設(shè)備、數(shù)據(jù)中心等?！拔铩敝饕▓D書館中除“機(jī)”之外所有物理實(shí)體資源，如紙質(zhì)圖書、報(bào)刊、物理建筑、水電、空調(diào)、桌椅、門窗、花草書畫等?！碍h(huán)境”主要包括圖書館內(nèi)外部物理空間環(huán)境、人文環(huán)境、信息服務(wù)環(huán)境、建筑環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與資源環(huán)境等。

面向元宇宙的圖書館信息物理融合的實(shí)質(zhì)就是通過設(shè)定的規(guī)則、約束、條件與邏輯，實(shí)現(xiàn)圖書館人、機(jī)、物、環(huán)境這4個多源、異構(gòu)要素的實(shí)時感知、感知接入、互聯(lián)互通、協(xié)同交互與虛實(shí)融合，從而實(shí)現(xiàn)圖書館人、機(jī)、物、環(huán)境四元要素共融、共聯(lián)、共用、共享。

3.2 信息物理融合模型構(gòu)建

元宇宙未來必然會經(jīng)歷多個虛擬平臺向統(tǒng)一公共平臺、不同領(lǐng)域元宇宙向公共元宇宙融合的演進(jìn)[26]，其構(gòu)建需經(jīng)歷“數(shù)字孿生—虛擬原生—虛實(shí)融合”三個階段[27]，圖書館元宇宙亦不例外。數(shù)字孿生解決的是相關(guān)人、機(jī)、物、環(huán)境等實(shí)體資源在元宇宙空間中的模型構(gòu)建、虛擬仿真問題；虛擬原生解決的是相關(guān)人、機(jī)、物、環(huán)境四元要素在元宇宙空間中的運(yùn)行演化、虛實(shí)映射問題；虛實(shí)融合解決的是“人-機(jī)-物-環(huán)境”的物理（全要素）、數(shù)據(jù)（全狀態(tài)）、模型（全業(yè)務(wù)）、服務(wù)（全流程）的協(xié)同交互、虛實(shí)融合問題。這三個階段的共性技術(shù)之一就是圖書館元宇宙的信息物理融合技術(shù)。

圖書館元宇宙主要是指在一個平行且獨(dú)立于物理世界的元宇宙空間中，通過相關(guān)物理、模型、數(shù)據(jù)與服務(wù)融合體系的協(xié)同交互，來實(shí)現(xiàn)圖書館的人、機(jī)、物、環(huán)境的泛在感知、虛擬映射、模擬仿真、運(yùn)營決策和智慧管控，提高其文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、信息、知識、智力與基礎(chǔ)設(shè)施資源的管理與服務(wù)效率，進(jìn)而逐步形成一個虛實(shí)融合、實(shí)時雙向映射與協(xié)同交互的新型知識組織、管理與服務(wù)體系。該體系能利用圖書館物理實(shí)體模型、泛在物聯(lián)智能傳感體系，及其相應(yīng)建設(shè)、管理、服務(wù)歷史數(shù)據(jù)與運(yùn)行實(shí)時數(shù)據(jù)，在元宇宙空間中以數(shù)字化、模型化、虛擬化形式建立圖書館全要素、全狀態(tài)、全業(yè)務(wù)、全流程的多維度、多尺度、多物理量的動態(tài)虛擬數(shù)字模型，來真實(shí)反映其相關(guān)要素、對象、屬性、行為、規(guī)則與邏輯的信息物理融合過程。

信息物理融合模型需在解決圖書館元宇宙所涉及的人、機(jī)、物、環(huán)境四元要素連接、交互與融合的基礎(chǔ)上，分別構(gòu)建相應(yīng)的物理、模型、數(shù)據(jù)、服務(wù)交互與融合體系（見圖1）。

圖1 圖書館元宇宙信息物理融合模型

該模型能將圖書館所有物理實(shí)體資源、服務(wù)資源、模型資源、數(shù)據(jù)資源等進(jìn)行有效融合與集成，來滿足圖書館物理世界與元宇宙空間的實(shí)時雙向映射、虛實(shí)融合與交互等需求。物理融合體系是圖書館元宇宙的物理基礎(chǔ)，是其建設(shè)與發(fā)展、管理與服務(wù)的前提。模型融合體系是對圖書館物理實(shí)體的虛擬映射，是圖書館所有資源、要素、過程、行為、規(guī)則與邏輯的虛擬數(shù)字模型集合，主要包括幾何模型、業(yè)務(wù)模型、行為模型、規(guī)則模型和要素模型等。服務(wù)融合體系主要指圖書館元宇宙運(yùn)行過程中所有相關(guān)數(shù)據(jù)、服務(wù)、應(yīng)用、模型、業(yè)務(wù)與規(guī)則等業(yè)務(wù)邏輯，以及相關(guān)接口、中間件、業(yè)務(wù)引擎與工具模塊等功能模塊的集合，主要對圖書館元宇宙運(yùn)行進(jìn)行智能管控與協(xié)同驅(qū)動。圖書館元宇宙大數(shù)據(jù)是圖書館元宇宙正常運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動力，主要包括圖書館物理、模型、服務(wù)、數(shù)據(jù)融合成的圖書館元宇宙大數(shù)據(jù)體系，以及該模型運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的其他所有相關(guān)大數(shù)據(jù)。

4 圖書館信息物理融合的運(yùn)行機(jī)制

根據(jù)上述構(gòu)建的圖書館信息物理融合模型，圖書館元宇宙信息物理融合模型的運(yùn)行機(jī)制主要分為物理融合層、模型融合層、數(shù)據(jù)融合層與服務(wù)融合層四個層次。

4.1 物理融合層

物理融合層主要包括圖書館元宇宙建設(shè)所涉及的圖書館物理建筑、設(shè)備設(shè)施、資源、空間、文獻(xiàn)、人等物理實(shí)體資源，以及相應(yīng)的建設(shè)、管理與服務(wù)等活動集合。該層主要負(fù)責(zé)相關(guān)物理實(shí)體資源整合，同時需具備圖書館物理實(shí)體資源的群智感知、物聯(lián)傳感、輔助決策，以及實(shí)時數(shù)據(jù)獲取、存儲、處理與分析能力。

當(dāng)前圖書館大部分物聯(lián)傳感設(shè)備是處于條塊分割、各自獨(dú)立的感知孤島狀態(tài)。為實(shí)現(xiàn)相關(guān)物理實(shí)體資源的泛在感知、互聯(lián)互通與實(shí)時映射，需針對不同管理與服務(wù)情境，統(tǒng)籌規(guī)劃圖書館建筑、設(shè)備設(shè)施、資源、空間、文獻(xiàn)、人等物聯(lián)傳感體系的建設(shè)，全面構(gòu)建全域覆蓋、泛在感知、虛實(shí)融合的交互式物聯(lián)感知體系，實(shí)現(xiàn)圖書館物聯(lián)傳感數(shù)據(jù)的有效匯聚與深度融合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物理實(shí)體資源在元宇宙空間中的精準(zhǔn)、實(shí)時雙向映射。

在具體執(zhí)行過程中，圖書館元宇宙需通過物聯(lián)感知設(shè)備，實(shí)時感知圖書館的智能建筑、文獻(xiàn)資源、服務(wù)資源、空間環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施等物理實(shí)體資源的全要素、全業(yè)務(wù)、全狀態(tài)、全流程信息，對獲取到的多源、異構(gòu)物聯(lián)傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時傳遞、處理與分析，實(shí)現(xiàn)圖書館元宇宙人、機(jī)、物、環(huán)境四元要素的迭代優(yōu)化、協(xié)同交互與實(shí)時管控，進(jìn)而構(gòu)建真正的元管理與元服務(wù)體系。

物理融合是其他3類融合的數(shù)據(jù)源泉與物理基礎(chǔ)，是在對相關(guān)物理實(shí)體資源、管理與服務(wù)過程進(jìn)行實(shí)時映射的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)圖書館“人-機(jī)-物-環(huán)境”四元要素的泛在感知、協(xié)同交互與虛實(shí)融合。其涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包括4個方面。

（1）智能物聯(lián)感知與互聯(lián)互通技術(shù)。主要包括圖書館物理實(shí)體資源的全域全時段的智能物聯(lián)感知技術(shù)、全要素群智感知技術(shù)、“人-機(jī)-物-環(huán)境”全要素智能感知技術(shù)、智能物聯(lián)感知設(shè)備組網(wǎng)及優(yōu)化技術(shù)、物理實(shí)體資源互聯(lián)互通技術(shù)、智能物聯(lián)傳感協(xié)同測量技術(shù)、智能物聯(lián)感知、定位、溯源與協(xié)作技術(shù)等。通過這些技術(shù)，可將圖書館的人、機(jī)、物、環(huán)境等物理實(shí)體資源進(jìn)行有效連接，并構(gòu)建全域全時段的智能物聯(lián)感知網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)其人、機(jī)、物、環(huán)境的智能物聯(lián)感知與互聯(lián)互通。

（2）多源異構(gòu)物聯(lián)傳感數(shù)據(jù)的融合與傳遞技術(shù)。主要包括從圖書館物聯(lián)傳感設(shè)備獲取到數(shù)據(jù)的采集、存儲與傳遞技術(shù)，集聚、融合與交互技術(shù)，處理與分析技術(shù)，多層次信息聚類與融合技術(shù)等。通過這些技術(shù)，可對圖書館智能物聯(lián)感知網(wǎng)絡(luò)中獲取到的所有多源、異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時獲取、融合與傳輸，進(jìn)而為圖書館元宇宙空間的信息物理融合提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支撐。

（3）多模態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時交互與管控技術(shù)。主要包括多模態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時映射與交互技術(shù)、多模態(tài)行為對象語義映射與語法約束規(guī)則、多維度多層次精準(zhǔn)監(jiān)測體系、物理融合過程建模與管控、數(shù)據(jù)驅(qū)動的自適應(yīng)交互與映射、數(shù)據(jù)驅(qū)動的動態(tài)交互實(shí)時管理技術(shù)等。通過這些技術(shù)，可對獲取的多模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測與管控，確保信息物理融合數(shù)據(jù)的可靠性、行為的規(guī)范性和交互的實(shí)時性，從而為圖書館元宇宙空間的運(yùn)營管理提供相應(yīng)的技術(shù)保障。

（4）全要素協(xié)同交互與虛實(shí)融合技術(shù)。主要包括“人-機(jī)-物-環(huán)境”四元要素協(xié)同交互與虛實(shí)融合技術(shù)、全要素全域數(shù)字身份標(biāo)識體系、VR/AR/MR/XR現(xiàn)實(shí)技術(shù)、服務(wù)需求識別與資源協(xié)作技術(shù)、服務(wù)內(nèi)容認(rèn)知與知識組織技術(shù)、虛實(shí)協(xié)同與服務(wù)融合技術(shù)、元宇宙大數(shù)據(jù)驅(qū)動的“人-機(jī)-物-環(huán)境”智能物聯(lián)融合技術(shù)等。

4.2 模型融合層

模型融合層主要包括圖書館人、機(jī)、物、環(huán)境等物理實(shí)體資源在元宇宙空間中的數(shù)字模型，及圖書館元宇宙空間運(yùn)行過程中所涉及其他數(shù)字模型（如各類要素、規(guī)則、邏輯、業(yè)務(wù)、屬性與知識等），從而為圖書館建設(shè)、管理與服務(wù)過程在元宇宙中的仿真模擬提供相應(yīng)的模型支撐。

元宇宙模型本質(zhì)上是與圖書館建設(shè)、管理、服務(wù)相關(guān)的多個虛擬數(shù)字模型與子模型的集合。為實(shí)現(xiàn)圖書館物理實(shí)體資源到元宇宙模型的虛實(shí)映射與實(shí)時交互，須分別從物理結(jié)構(gòu)、屬性特征、業(yè)務(wù)邏輯、行為軌跡、約束條件與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等方面，構(gòu)建相應(yīng)的虛擬數(shù)字模型，并對其進(jìn)行完整性、科學(xué)性與可靠性評測。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)彼此之間的業(yè)務(wù)規(guī)則與關(guān)聯(lián)邏輯，將各個精準(zhǔn)映射的虛擬數(shù)字模型進(jìn)行有效連接與迭代優(yōu)化。

模型融合的關(guān)鍵是各個物理實(shí)體資源的精準(zhǔn)數(shù)字化描述與語義化表達(dá)。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)的飛速發(fā)展，圖書館宏觀尺度上的物理實(shí)體如館舍建筑、空間環(huán)境等對象，微觀尺度上的物理實(shí)體如圖書、報(bào)刊、門窗、書架、水電等對象，均可通過模型融合來進(jìn)行描述與表達(dá)。模型融合相關(guān)核心技術(shù)主要有4個。

（1）元宇宙模型構(gòu)建技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的模型融合，須對圖書館人、機(jī)、物、環(huán)境等要素及其彼此之間關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行精準(zhǔn)測繪、語義描述與數(shù)字建模，從物理結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)邏輯、屬性特征、關(guān)聯(lián)關(guān)系等多個視角，分別構(gòu)建相應(yīng)的虛擬數(shù)字模型，并對其進(jìn)行語義化組織。經(jīng)過語義組織得到的虛擬數(shù)字模型是模型融合的關(guān)鍵所在。一方面，該模型除了包含相關(guān)物理實(shí)體資源的物理特征之外，還包含其元宇宙模型的相關(guān)屬性信息與關(guān)聯(lián)特征；另一方面，該模型語義組織信息有助于高效、快捷地對實(shí)現(xiàn)模型無歧義理解與結(jié)構(gòu)化描述，進(jìn)而有助于促進(jìn)各個虛擬數(shù)字模型在元宇宙空間中的協(xié)同交互與迭代優(yōu)化。

（2）元宇宙模型評估與檢驗(yàn)技術(shù)。構(gòu)建相應(yīng)的元宇宙模型后，需要對該模型的科學(xué)性、有效性與可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，主要包括該模型構(gòu)建過程中語義化組織的有效性檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)實(shí)時雙向映射的一致性檢驗(yàn)、仿真建模的置信度檢驗(yàn)、精確性與建模精度檢驗(yàn)等一系列技術(shù)。

（3）元宇宙模型語義關(guān)聯(lián)與實(shí)時映射技術(shù)。在前面基礎(chǔ)上，深入探討各物理實(shí)體資源的虛擬數(shù)字模型之間的語義關(guān)聯(lián)與實(shí)時映射關(guān)系。其語義關(guān)聯(lián)與實(shí)時映射關(guān)系主要包括物理、結(jié)構(gòu)、行為、規(guī)則四方面。其中，物理與結(jié)構(gòu)模型是對圖書館人、機(jī)、物、環(huán)境所有相關(guān)實(shí)體資源及模型資源的語義描述；行為模型是對物理實(shí)體資源的結(jié)構(gòu)、屬性、特征、位置、行為與關(guān)聯(lián)關(guān)系變化的語義描述；規(guī)則模型是對各個物理實(shí)體資源彼此之間的運(yùn)行關(guān)系與演化規(guī)律，以及模型彼此之間的運(yùn)行規(guī)則、語義關(guān)聯(lián)與演化規(guī)律的語義描述。同時，還需在相關(guān)物理實(shí)體資源及其虛擬數(shù)字模型之間進(jìn)行實(shí)時雙向映射，使各個虛擬數(shù)字模型具備較強(qiáng)的推理、演化、檢驗(yàn)、評估能力。

（4）元宇宙模型運(yùn)行推演與虛實(shí)融合技術(shù)。在元宇宙模型中通過模擬仿真技術(shù)，可進(jìn)行相應(yīng)社會現(xiàn)象、人類行為、系統(tǒng)動力學(xué)、時序演化規(guī)律的模擬仿真，為圖書館建設(shè)、管理與服務(wù)提供相應(yīng)的科學(xué)預(yù)測和運(yùn)行推演服務(wù)。從模型融合角度來看，元宇宙模型是圖書館物理實(shí)體資源的虛擬映射對象和智能操控體，須支撐圖書館全要素虛擬化與信息化、元服務(wù)活動全狀態(tài)實(shí)時化與交互化、元管理決策活動全流程智能化與協(xié)作化，才能實(shí)現(xiàn)圖書館的自我學(xué)習(xí)智慧生長。

4.3 數(shù)據(jù)融合層

數(shù)據(jù)融合層主要包括圖書館元宇宙大數(shù)據(jù)體系，負(fù)責(zé)為物理、模型、數(shù)據(jù)、服務(wù)融合層和元宇宙大數(shù)據(jù)體系的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐服務(wù)，同時具備圖書館物理實(shí)體資源及其元宇宙全要素、全業(yè)務(wù)、全流程、全狀態(tài)大數(shù)據(jù)的生成、映射、交互、融合等功能。

圖書館信息物理融合中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)具有海量、多源、異構(gòu)、多尺度、多概率、多維度、多物理量等大數(shù)據(jù)特征，通過圖書館元宇宙大數(shù)據(jù)體系建立服務(wù)過程與服務(wù)決策之間的映射關(guān)系，有助于對圖書館元宇宙運(yùn)營管理狀態(tài)進(jìn)行智能分析與輔助決策。

數(shù)據(jù)融合是在圖書館元宇宙大數(shù)據(jù)體系的組織協(xié)調(diào)下，對圖書館及其元宇宙模型的全要素、全業(yè)務(wù)、全流程、全狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集、存儲、生成、處理、迭代、優(yōu)化、集成與融合，同時還能全面真實(shí)地感知、映射和反映圖書館元宇宙的各種管理服務(wù)狀態(tài)、要素、行為、過程、規(guī)律與特征等。相關(guān)核心技術(shù)主要有3個。

（1）數(shù)據(jù)感知、獲取與處理技術(shù)。主要包含圖書館物理實(shí)體資源的精準(zhǔn)測繪，有效感知與實(shí)時傳遞技術(shù)，多層次/多粒度/多維度/多角度元宇宙大數(shù)據(jù)采集與描述技術(shù)，元宇宙大數(shù)據(jù)清洗、過濾與集約技術(shù)，多源異構(gòu)元宇宙大數(shù)據(jù)完整性/相關(guān)性/準(zhǔn)確性/一致性檢驗(yàn)與評測技術(shù)，等等。

（2）數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、聚類與組織技術(shù)。主要包括圖書館元宇宙建設(shè)、管理、服務(wù)的歷史數(shù)據(jù)與實(shí)時數(shù)據(jù)的語義關(guān)聯(lián)與整合技術(shù)，圖書館物理實(shí)體資源與元宇宙模型的精準(zhǔn)映射與實(shí)時交互技術(shù)，多尺度/跨時空/多維度信息聚類與語義表達(dá)技術(shù)，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)過程標(biāo)識與數(shù)據(jù)溯源技術(shù)，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)協(xié)作與知識組織技術(shù)等。

（3）數(shù)據(jù)迭代、優(yōu)化與交融技術(shù)。主要包括圖書館物理實(shí)體資源、元宇宙模型、元宇宙大數(shù)據(jù)、管理服務(wù)過程迭代優(yōu)化與協(xié)同交互技術(shù)，數(shù)據(jù)迭代優(yōu)化與知識拓展技術(shù)，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)特征提取與關(guān)聯(lián)融合技術(shù)，全要素/全業(yè)務(wù)/全流程/全狀態(tài)數(shù)據(jù)動態(tài)演化與融合技術(shù)等。

4.4 服務(wù)融合層

服務(wù)融合層主要包括以下四方面內(nèi)容：一是圖書館資源建設(shè)、閱讀推廣、信息素養(yǎng)教育、學(xué)科智慧服務(wù)、空間服務(wù)等元服務(wù)；二是相關(guān)物聯(lián)傳感設(shè)備、空間環(huán)境、公共設(shè)施、基礎(chǔ)設(shè)施、智能建筑、全域安防監(jiān)控等元管理；三是相關(guān)數(shù)據(jù)、信息、知識資源等服務(wù)資源的協(xié)同交互與虛實(shí)融合；四是相關(guān)服務(wù)、行為、規(guī)則、邏輯、屬性與對象等服務(wù)要素的規(guī)則約束與迭代優(yōu)化。

圖書館元宇宙大數(shù)據(jù)充分反映了所有物理實(shí)體資源及相應(yīng)元宇宙模型的運(yùn)行狀況，并驅(qū)動其對相應(yīng)的建設(shè)、管理與服務(wù)過程進(jìn)行有效的科學(xué)預(yù)測與決策，以適應(yīng)其所處的內(nèi)外部環(huán)境與需求的動態(tài)變化、各要素彼此之間關(guān)聯(lián)關(guān)系的動態(tài)演化、服務(wù)需求識別與服務(wù)資源的動態(tài)匹配、服務(wù)規(guī)則與運(yùn)行規(guī)律的復(fù)雜多變等。

服務(wù)融合是實(shí)現(xiàn)圖書館元宇宙信息物理融合的重要橋梁，也是圖書館信息物理融合建設(shè)與研究的重要內(nèi)容之一。元服務(wù)融合內(nèi)容主要包括圖書館物理實(shí)體資源智能感知、全要素?cái)?shù)字化表達(dá)、服務(wù)資源協(xié)同交互、服務(wù)過程智能監(jiān)管、服務(wù)內(nèi)容模擬仿真、服務(wù)規(guī)則自我優(yōu)化與自我學(xué)習(xí)智慧成長等，所涉及的相關(guān)理論與技術(shù)主要包括3個方面。

（1）元宇宙大數(shù)據(jù)驅(qū)動的服務(wù)融合理論與技術(shù)。主要包括圖書館元宇宙大數(shù)據(jù)驅(qū)動方法、數(shù)據(jù)服務(wù)到元服務(wù)的轉(zhuǎn)換方法、“人-機(jī)-物-環(huán)境”關(guān)聯(lián)關(guān)系的動態(tài)演化方法、“物理實(shí)體-元宇宙模型-元宇宙大數(shù)據(jù)-元服務(wù)”多層次精準(zhǔn)映射與實(shí)時交互機(jī)制、元服務(wù)數(shù)字化表達(dá)與描述方法、元服務(wù)融合的協(xié)同交互方法等。

（2）元服務(wù)模型構(gòu)建與服務(wù)供需匹配技術(shù)。主要包括相應(yīng)的元服務(wù)模型構(gòu)建與優(yōu)化設(shè)計(jì)、元服務(wù)質(zhì)量評價與反饋、元服務(wù)資源協(xié)同交互、元服務(wù)過程智能管控、元服務(wù)模擬仿真、元服務(wù)自我優(yōu)化、元服務(wù)供需匹配與優(yōu)化等理論與技術(shù)。

（3）圖書館元服務(wù)協(xié)作與融合應(yīng)用技術(shù)。主要包括元服務(wù)需求分解與描述、元服務(wù)需求匹配與資源協(xié)調(diào)、元服務(wù)映射機(jī)制與方法、元服務(wù)資源動態(tài)協(xié)調(diào)與組織機(jī)制、元服務(wù)組合優(yōu)化與融合理論與技術(shù)、元服務(wù)協(xié)作與融合有效性評估等。

5 總結(jié)

信息物理融合是圖書館元宇宙從“軟”到“硬”、從“虛無”到“落地”、從理論到實(shí)踐的關(guān)鍵所在。元宇宙理論與技術(shù)因信息物理融合而生，因技術(shù)融合創(chuàng)新而興，為未來圖書館建設(shè)與發(fā)展提供了一種有效的技術(shù)方案和前沿模式。從服務(wù)視角來看，面向元宇宙的圖書館信息物理融合所帶來的全域標(biāo)識、泛在感知、仿真推演、智能干預(yù)、協(xié)同交互、虛實(shí)融合等典型特征，將有助于加速推進(jìn)圖書館管理與服務(wù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)未來圖書館服務(wù)空間的分析計(jì)算和效果模擬、資源建設(shè)的交互設(shè)計(jì)與仿真推演、“人-機(jī)-物-環(huán)境”元宇宙模型的特征畫像等，并依托其管理服務(wù)時空軌跡，來推演其未來的發(fā)展趨勢、支撐其未來的精準(zhǔn)決策與資源布局優(yōu)化等。在公共文化服務(wù)領(lǐng)域，元宇宙仿真推演、沉浸式與交互式體驗(yàn)，將全面創(chuàng)新傳統(tǒng)的書刊服務(wù)、閱讀推廣、學(xué)科服務(wù)、信息服務(wù)等服務(wù)模式，有助于全面開啟個性化、多元化的智慧服務(wù)新時代。

元宇宙已經(jīng)成為近兩年來圖情領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題之一，不斷涌現(xiàn)的相關(guān)理論與應(yīng)用研究成果，為未來圖書館學(xué)研究、圖書館建設(shè)與發(fā)展指明了方向。作為人工智能、數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈等一系列信息技術(shù)融合的產(chǎn)物，元宇宙不僅能有效解決圖書館“人-機(jī)-物-環(huán)境”四元要素的信息物理融合問題，實(shí)現(xiàn)圖書館物理建筑、物理空間、實(shí)體資源與元宇宙空間之間的虛實(shí)融合與協(xié)同交互，更能通過沉浸式體驗(yàn)交互、智慧化管理協(xié)作、創(chuàng)新型知識生產(chǎn)等方式，加速打破傳統(tǒng)知識生產(chǎn)、融合、共享與創(chuàng)新格局[28]，促進(jìn)圖書館建設(shè)、管理與服務(wù)模式的顛覆性創(chuàng)新。當(dāng)前，圖情領(lǐng)域?qū)υ钪胬碚?、技術(shù)與應(yīng)用研究反應(yīng)頗為強(qiáng)烈，但對其如何在圖書館中加以應(yīng)用仍感迷惑，對圖書館元宇宙建設(shè)與發(fā)展前景仍有疑慮。有鑒于此，本文以此為切入點(diǎn)，對面向元宇宙的圖書館信息物理融合問題進(jìn)行分析，冀求能為相關(guān)研究提供一定參考和借鑒。