基于智能化人機(jī)交互技術(shù)的數(shù)字圖書(shū)館研究

朱葉

摘要：人機(jī)交互技術(shù)是一種智能化技術(shù)，該技術(shù)的運(yùn)用對(duì)于各個(gè)行業(yè)都產(chǎn)生了十分重要的影響。將人機(jī)交互技術(shù)運(yùn)用到圖書(shū)館中，能夠使圖書(shū)館為用戶提供更加完善的服務(wù)，有利于促進(jìn)數(shù)字圖書(shū)館的建設(shè)和發(fā)展。文章主要闡述了數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)中所采用的智能化人機(jī)交互技術(shù)的價(jià)值，分析了技術(shù)的運(yùn)用現(xiàn)狀，最后提出了基于智能化人機(jī)交互技術(shù)的數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)途徑，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域的工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：智能化；人機(jī)交互技術(shù)；數(shù)字圖書(shū)館；信息捕捉

中圖分類號(hào)：TP39? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

伴隨著智能化技術(shù)的高速發(fā)展，各領(lǐng)域的數(shù)字化水平均有所提升，圖書(shū)館正向著數(shù)字化的方向發(fā)展。但數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)的過(guò)程，同樣面臨著沖擊與挑戰(zhàn)。為了推動(dòng)數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)，需要順應(yīng)時(shí)代的步伐，抓住機(jī)遇，積極采用人機(jī)交互技術(shù)，對(duì)圖書(shū)館的資源、技術(shù)、服務(wù)進(jìn)行整合，使圖書(shū)館實(shí)現(xiàn)協(xié)同發(fā)展。人機(jī)交互技術(shù)的運(yùn)用可以更好地滿足人們對(duì)圖書(shū)館資源的需求，因此有必要針對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用方法進(jìn)行研究。

1 智能化人機(jī)交互技術(shù)在數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)中應(yīng)用的必要性

數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)過(guò)程中所運(yùn)用的人機(jī)交互技術(shù)，能夠輔助實(shí)現(xiàn)機(jī)器與用戶之間的交互。在整個(gè)交互過(guò)程中，會(huì)涉及人機(jī)理論以及相關(guān)技術(shù)問(wèn)題。人機(jī)交互理論最早提出時(shí)間是在20世紀(jì)中葉，美國(guó)科學(xué)家在研究中指出，計(jì)算機(jī)與人類工程學(xué)存在著緊密的聯(lián)系，并且建立了人機(jī)共生的相關(guān)理論體系。經(jīng)過(guò)后續(xù)十多年的發(fā)展，構(gòu)建了人機(jī)交互初步系統(tǒng)，正式開(kāi)創(chuàng)了人機(jī)交互領(lǐng)域。伴隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前，全世界范圍內(nèi)興起了人機(jī)交互技術(shù)的研究熱潮，各種版本的計(jì)算機(jī)人機(jī)工程學(xué)均已經(jīng)出現(xiàn)。

人機(jī)交互技術(shù)理論的內(nèi)容隨著時(shí)間推移而逐漸完善。伴隨著當(dāng)今移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能顯示信息技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)交互技術(shù)在圖書(shū)館的建設(shè)過(guò)程中也得到了全面的應(yīng)用。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)以及移動(dòng)智能終端技術(shù)的使用，促使圖書(shū)館服務(wù)呈現(xiàn)大眾化的發(fā)展趨勢(shì)，用戶可以隨時(shí)隨地進(jìn)行人機(jī)交互操作。一些虛擬、增強(qiáng)以及混合顯示技術(shù)得到了應(yīng)用，用戶甚至可以進(jìn)入虛擬世界。

2 基于人機(jī)交互技術(shù)的圖書(shū)館體系框架

隨著人機(jī)交互技術(shù)使用時(shí)間的延長(zhǎng)，數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)所需的關(guān)鍵技術(shù)逐漸出現(xiàn)，在未來(lái)的圖書(shū)館服務(wù)工作中，為了改善用戶的體驗(yàn)，可考慮引進(jìn)上述技術(shù)。在信息技術(shù)以及相關(guān)軟件技術(shù)高速發(fā)展的過(guò)程中，數(shù)字圖書(shū)館人機(jī)交互技術(shù)的使用，已經(jīng)獲得了較大的進(jìn)步，但是同樣面臨著一定的挑戰(zhàn)，除了解決傳統(tǒng)的無(wú)交互關(guān)鍵詞、文本交互等問(wèn)題之外，還需要進(jìn)一步為用戶創(chuàng)建出一個(gè)虛擬化的數(shù)字圖書(shū)館系統(tǒng)空間，使用戶可以在操作中，通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)等指導(dǎo)數(shù)字圖書(shū)館人機(jī)交互連接，從而獲取更加全面、具體的數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建完善的人機(jī)交互體系［1］。

在不同領(lǐng)域的研究中，數(shù)字圖書(shū)館在人際交互方式方面存在一定差異，交互類型以及模式眾多。針對(duì)人際交互技術(shù)的研究，基本都是從輸入、響應(yīng)、輸出這幾方面入手而實(shí)現(xiàn)。為了構(gòu)建完善的人機(jī)交互體系，需要明確用戶如何為數(shù)字圖書(shū)館提供信息插入，數(shù)字圖書(shū)館在接收到信息之后，需要如何針對(duì)信息進(jìn)行集中處理。

基于人機(jī)交互技術(shù)的圖書(shū)館體系，由前臺(tái)與后臺(tái)兩部分構(gòu)成，數(shù)據(jù)信息處理的過(guò)程首先需要通過(guò)前臺(tái)對(duì)信息進(jìn)行處理，之后在后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，最終完成信息的反饋［2］。另外，本系統(tǒng)還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷是否缺失，是否存在不可能值，如表1所示。

3 基于人機(jī)交互技術(shù)的數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)方法

3.1 數(shù)字圖書(shū)館智能化人機(jī)交互技術(shù)的業(yè)務(wù)

在人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，存在著業(yè)務(wù)不完善的問(wèn)題，這體現(xiàn)了數(shù)字圖書(shū)館對(duì)人機(jī)交互技術(shù)重視程度的不足。進(jìn)入新時(shí)期后，人們對(duì)于人機(jī)交互理念的研究逐漸深入，圖書(shū)館讀者的思想不斷轉(zhuǎn)變，圖書(shū)館受眾同樣有所不同，因此在人機(jī)交互業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要在心理學(xué)模型指導(dǎo)下，對(duì)用戶交互模式進(jìn)行改進(jìn)以及完善，使其能夠從單一性的形式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣陌l(fā)展，實(shí)現(xiàn)信息資源的融合與利用［3］。

用戶交互體現(xiàn)在以下6個(gè)方面。

（1）社群需求：掌握用戶需求。

（2）創(chuàng)意交互：用戶所提出的創(chuàng)意相互交互、溝通。

（3）體驗(yàn)/優(yōu)化：基于用戶需求，對(duì)圖書(shū)館體驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化。

（4）預(yù)約/預(yù)售：基于用戶需求，進(jìn)行圖書(shū)預(yù)約，或開(kāi)展預(yù)售服務(wù)。

（5）智造/交付：于智能工廠交付圖書(shū)。

（6）迭代/升級(jí)：基于生態(tài)場(chǎng)景，對(duì)用戶體驗(yàn)進(jìn)行迭代、升級(jí)［4］。

3.2 數(shù)字圖書(shū)館智能化人機(jī)交互技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用

在智能化時(shí)代，數(shù)字化圖書(shū)館人機(jī)交互技術(shù)體系的構(gòu)建，要本著為用戶提供更加自然、靈活以及簡(jiǎn)單的交互方式而進(jìn)行，在人工智能環(huán)境當(dāng)中，用戶需要能夠與數(shù)字圖書(shū)館實(shí)現(xiàn)較為自然的交互，而圖書(shū)館系統(tǒng)也需要能夠?qū)τ脩舻男袨樾畔⒑鸵鈭D進(jìn)行及時(shí)的采集與分析，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)多元化的反饋方式，為用戶提供更加豐富的感知［5］。

3.2.1 人機(jī)交互界面技術(shù)

相比傳統(tǒng)的技術(shù)而言，人機(jī)交互界面技術(shù)能夠?yàn)橛脩魩?lái)智能化的操作和交互體驗(yàn)，提高數(shù)字圖書(shū)館的服務(wù)質(zhì)量。對(duì)此，圖書(shū)館需要首先創(chuàng)新技術(shù)理念和思想，充分考慮用戶的心理以及行為，幫助用戶利用物理實(shí)體與數(shù)字圖書(shū)館的人機(jī)交互，通過(guò)輸入層的作用，完成感知的第一步，通過(guò)中間層完成感知過(guò)程，通過(guò)輸出層，最終達(dá)到感知的目的，實(shí)現(xiàn)多元化的交互。觸控感知交互用戶界面技術(shù)，可以在圖形交互界面上增加觸控感知設(shè)施，之后利用相應(yīng)技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互處理。

人機(jī)交互界面中，輸入訓(xùn)練數(shù)據(jù)集如下：

T=｛（x1，y1），（x2，y2），（xN，yN）｝

上述公式中，x代表向量，為實(shí)數(shù)；y代表1或-1。

除此之外，還需要引申出學(xué)習(xí)率的概念，學(xué)習(xí)率一般利用φ表示，取值范圍：

0<φ≤1

人機(jī)交互界面中，以w與b代表感知模型，輸出訓(xùn)練數(shù)據(jù)集如下：

（1）選擇w與b兩個(gè)數(shù)據(jù)的初始值，分別稱為w0與b0。

（2）繼續(xù)選擇w與b的數(shù)值，與此同時(shí)，選擇（xi，yi）的數(shù)據(jù)。

（3）假設(shè)

yi（w×xi+b）≤0

則：

w←w+φ·yi·xi

b←w+φ·yi

（4）繼續(xù)訓(xùn)練，直到最終感知完成。

以虛擬、增強(qiáng)、混合現(xiàn)實(shí)為基礎(chǔ)的虛實(shí)融合用戶界面，能夠?yàn)橛脩襞c數(shù)字圖書(shū)館之間的互動(dòng)提供空間，構(gòu)建出一個(gè)完善的人機(jī)交互環(huán)境，通過(guò)在虛擬空間中的操作，用戶便能夠?qū)χR(shí)進(jìn)行獲取，完成虛擬漫游等操作，通過(guò)上述過(guò)程所提供的信息服務(wù)，可以極大地豐富用戶的操作體驗(yàn)。多通道下的交互界面技術(shù)，是一種在設(shè)計(jì)界面的過(guò)程中負(fù)責(zé)處理文本、圖像以及音視頻等信息內(nèi)容的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)的感知交互處理。

3.2.2 人機(jī)交互智能設(shè)施

（1）智能輸出設(shè)施。在人工智能技術(shù)的支持下，數(shù)字圖書(shū)館的建設(shè)需要確保能夠?yàn)橛脩籼峁└哔|(zhì)量的輸出服務(wù)。在對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行匹配的過(guò)程中，除了要保證順應(yīng)視覺(jué)器官的特征之外，同時(shí)還要適應(yīng)用戶對(duì)聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)等輸出的需求。因此，在人工智能化的環(huán)境中，智能圖書(shū)館的建立，可以基于相應(yīng)聽(tīng)覺(jué)輸出的設(shè)備，改善用戶體驗(yàn)。例如，可以應(yīng)用放大器，對(duì)智能圖書(shū)館進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足用戶需求等內(nèi)容，同時(shí)全面圍繞輸出的需求，使圖書(shū)館能夠確定具體的聽(tīng)覺(jué)信息。

（2）智能輸入設(shè)施。輸入設(shè)施與輸出設(shè)施對(duì)數(shù)字圖書(shū)館的建設(shè)均具有重要價(jià)值。在人工智能環(huán)境中，為了使圖書(shū)館人機(jī)交互體系得以實(shí)現(xiàn)，為用戶與數(shù)字圖書(shū)館之間構(gòu)建出一個(gè)良好的通信，就需要針對(duì)智能輸入設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)以及分析。需要設(shè)計(jì)離散型智能輸入設(shè)施，這種設(shè)施可以對(duì)用戶的行為、動(dòng)作進(jìn)行離散型的捕捉分析，同時(shí)全面生成數(shù)據(jù)信息。

在文本圖像的信息處理上，圖書(shū)館可以根據(jù)離散情況的表征，對(duì)離散信息進(jìn)行處理，最大化提升信息輸入的處理效果。將上述模式應(yīng)用到智能圖書(shū)館中，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信息的持續(xù)性采集，高效率處理讀者的信息。采用直接型智能輸入設(shè)施，能夠?qū)φZ(yǔ)音、生理、眼動(dòng)進(jìn)行分析，及時(shí)采集到更多用戶信息，從而保證輸入信息具有完善性。

3.2.3 人機(jī)交互智能技術(shù)

人機(jī)交互智能技術(shù)主要是利用人機(jī)交互用戶界面，加強(qiáng)用戶與智能設(shè)施之間的聯(lián)系，充分滿足用戶對(duì)多元化知識(shí)服務(wù)的需求。伴隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，我國(guó)對(duì)該領(lǐng)域的研究需要全面提升數(shù)字圖書(shū)館對(duì)于用戶的意圖了解程度，在采用人機(jī)交互技術(shù)的過(guò)程中，單手單眼操作為主要的操作模式，上述模式需要轉(zhuǎn)變?yōu)槌两襟w驗(yàn)，從而滿足用戶的需求。

（1）視覺(jué)交互技術(shù)。視覺(jué)交互技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁﹤€(gè)性化、多元化的服務(wù)，智能處理技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人機(jī)交互過(guò)程的優(yōu)化。人機(jī)交互的載體，主要是文本、圖像、視頻以及模型等各種視覺(jué)資源信息。在使用關(guān)鍵技術(shù)的過(guò)程中，需要將視覺(jué)內(nèi)容標(biāo)注、視覺(jué)特征匹配、視覺(jué)知識(shí)庫(kù)構(gòu)建等技術(shù)相互融合。另外，還可以基于雙目視覺(jué)，進(jìn)行IPT模擬訓(xùn)練，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)讀者手勢(shì)的識(shí)別，幫助智能圖書(shū)館獲取信息。具體而言，此方法的原理如圖1所示。

（2）語(yǔ)音交互技術(shù)。

視覺(jué)交互技術(shù)能夠在用戶的操作中為其提供較為連貫的人機(jī)交互技術(shù)方式。例如，在針對(duì)短文本語(yǔ)音交互、非規(guī)范化信息進(jìn)行處理的過(guò)程中，需要針對(duì)語(yǔ)音識(shí)別進(jìn)行針對(duì)性處理。

（3）虛擬融合交互技術(shù)。

虛擬融合交互技術(shù)在使用過(guò)程中能夠?yàn)橛脩籼峁┹^為自然、高效的交互路徑，可以對(duì)數(shù)字圖書(shū)館中的知識(shí)資源以及服務(wù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)抽象與隱喻方面的針對(duì)性處理。該技術(shù)的使用，為用戶提供了一個(gè)較為典型的虛擬交互體驗(yàn)，例如采用的虛擬機(jī)械手臂、虛擬博物館以及觸控虛擬手套等，都會(huì)帶來(lái)更多的服務(wù)類型，這是一種全面提升用戶體驗(yàn)的重要技術(shù)方式［6］。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，進(jìn)入新時(shí)期之后，圖書(shū)館為了能夠?yàn)橛脩籼峁└咚降姆?wù)，需要針對(duì)智能化人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用，通過(guò)對(duì)硬件以及軟件基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)以及分析，強(qiáng)化用戶在交互過(guò)程中的體驗(yàn)，進(jìn)而形成一個(gè)良好的信息反饋。

參考文獻(xiàn)

［1］王秀華，陳玉玲，張文明.基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字圖書(shū)館數(shù)字版權(quán)管理策略研究——以清華大學(xué)數(shù)字圖書(shū)館為例［J］.四川圖書(shū)館學(xué)報(bào)，2022（1）：58-62.

［2］殷小川，張巖，朱艷碩.人工智能技術(shù)在數(shù)字圖書(shū)館信息服務(wù)中的應(yīng)用研究［J］.產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2022（4）：64-65.

［3］趙帥帥，楊梅.基于知識(shí)圖譜的國(guó)內(nèi)數(shù)字圖書(shū)館與著作權(quán)保護(hù)研究綜述［J］.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2022（1）：114-118.

［4］熊明，程釗.人機(jī)交互技術(shù)影響下湖南皮影的數(shù)字化傳播模式研究［J］.今古文創(chuàng)，2021（43）：102-103.

［5］張興旺，趙樂(lè)，葛夢(mèng)蘭.人工智能時(shí)代數(shù)字圖書(shū)館智能化人機(jī)交互技術(shù)分析——以古代南海海圖數(shù)字圖書(shū)館為例［J］.圖書(shū)與情報(bào)，2018（5）：56-64.

［6］達(dá)力巴日.全球化時(shí)代的智慧化數(shù)字圖書(shū)館探析［J］.文化產(chǎn)業(yè)，2022（12）：106-108.

（編輯 李春燕）

Research on digital library based on intelligent human-computer interaction technology

Zhu? Ye

（Henan Institute of Animal Husbandry and Economics， Zhengzhou 450042， China）

Abstract： Human-computer interaction technology is a kind of intelligent technology. After entering the new era， the application of this technology has had a very important impact on various industries. The application of human-computer interaction technology to the library can make the library provide users with more perfect services， which is conducive to promoting the construction and development of digital library. This paper mainly expounds the value of intelligent human-computer interaction technology adopted in the construction of digital library， analyzes the current situation of the application of technology， and finally puts forward the way of digital library construction method based on intelligent human-computer interaction technology， hoping to provide reference for the staff in related fields.

Key words： intelligence; human-computer interaction technology; digital library; information capture