基于數(shù)字孿生的智慧圖書館數(shù)據(jù)融合研究

李慶華 洪麗平 徐姍姍 楊榮成

摘 要：文章介紹數(shù)字孿生及其特征，闡述智慧圖書館數(shù)據(jù)融合的必要性，分析基于數(shù)字孿生的智慧圖書館數(shù)據(jù)融合體系及框架，提出數(shù)字孿生數(shù)據(jù)融合的智慧應(yīng)用場景。研究發(fā)現(xiàn)數(shù)字孿生技術(shù)為圖書館數(shù)據(jù)融合打開新局面，對未來圖書館建設(shè)具有重大價(jià)值。

關(guān)鍵詞：數(shù)字孿生；數(shù)據(jù)融合；智慧應(yīng)用；智慧圖書館

中圖分類號(hào)：G250.76文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-7136（2023）04-0036-06

Research on Smart Library Data Fusion Based on Digital Twin

LI Qing-hua，HONG Li-ping，XU Shan-shan，YANG Rong-cheng

Abstract：This paper introduces digital twin and its characteristics， expounds the necessity of data fusion in smart library， analyzes the data fusion system and framework of smart library based on digital twin， and puts forward the intelligent application scenario of digital twin data fusion.The research finds that digital twin technology opens up a new situation for library data fusion， which is of great value to the future library construction.

Keywords：digital twin;data fusion;intelligent application；smart library

0 引言

科技及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，讓社會(huì)各領(lǐng)域得到飛速的發(fā)展。圖書館智慧化建設(shè)在區(qū)塊鏈、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、6G等技術(shù)的加持下正如火如荼地進(jìn)行。為了實(shí)現(xiàn)智慧泛在這一目標(biāo)，智慧圖書館建設(shè)需要利用好其豐富的文獻(xiàn)、知識(shí)、服務(wù)等各類數(shù)據(jù)。數(shù)字孿生能夠?qū)ο?、模型及?shù)據(jù)進(jìn)行鏡像，為圖書館行業(yè)數(shù)據(jù)融合提供新的方向，將智慧圖書館建設(shè)推向一個(gè)新的高度。基于此視角，本文結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)特征和智慧圖書館建設(shè)的需要，重點(diǎn)研究數(shù)字孿生技術(shù)在數(shù)據(jù)融合方面的應(yīng)用。

1 基本概念及相關(guān)研究

1.1 數(shù)字孿生和特征

數(shù)字孿生（Digital Twin）最早源于1969年阿波羅計(jì)劃，此后不斷發(fā)展，經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展有了數(shù)字孿生的概念，并成為十大戰(zhàn)略技術(shù)趨勢，被全世界關(guān)注^［1］。其中，2012 年美國航空航天局（NASA）給出了數(shù)字孿生的概念描述：充分利用傳感器、物理模型、運(yùn)行及歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多尺度、多維度的仿真過程，它是實(shí)體對象在虛擬空間中的鏡像，能夠反映相對應(yīng)物理實(shí)體的全生命周期過程。也有學(xué)者從產(chǎn)品的角度提出數(shù)字孿生主要由產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品服務(wù)數(shù)據(jù)以及產(chǎn)品退役和報(bào)廢數(shù)據(jù)等組成^［2］。數(shù)字孿生技術(shù)已不僅僅是理論研究，還因其普遍適用性應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如航天航空、產(chǎn)品全周期管理、建筑工程、醫(yī)學(xué)分析等。

通過對數(shù)字孿生概念、組成、進(jìn)展及應(yīng)用等方面文獻(xiàn)的研讀，總結(jié)概括數(shù)字孿生技術(shù)特點(diǎn)如下。

（1）高保真全對象映射。這是數(shù)字孿生主要的特征，通過傳感器等感知設(shè)備能夠?qū)ξ锢韺?shí)體的環(huán)境數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、維護(hù)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)等進(jìn)行1∶1的高保真虛擬映射，形成虛擬鏡像模型。不僅如此，物理實(shí)體的模型、行為邏輯、業(yè)務(wù)過程、狀態(tài)變化等全對象都可被映射，在數(shù)字世界中能夠全面呈現(xiàn)物理實(shí)體的狀態(tài)和行為。

（2）共生演進(jìn)。數(shù)字孿生技術(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)能力，使孿生體可精準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)反映物理對象的狀態(tài)變化，并貫穿于物理對象運(yùn)行的始終。孿生體通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對孿生對象的環(huán)境、服務(wù)等方面，從設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)營到停止的整個(gè)周期進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，孿生體可隨孿生對象共同生長，不斷演進(jìn)、更新。

（3）全生命周期。數(shù)字孿生技術(shù)讓所有環(huán)節(jié)具備完整豐富的信息，按照統(tǒng)一的開放標(biāo)準(zhǔn)建立規(guī)范和語義化的數(shù)字化模型，各環(huán)節(jié)的模型都能夠及時(shí)進(jìn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)的雙向同步和溝通。基于這些覆蓋孿生對象全生命周期的數(shù)據(jù)流，保障了以統(tǒng)一模型為核心的運(yùn)營貫穿始終。

（4）閉環(huán)優(yōu)化。數(shù)字孿生打破以往單向數(shù)字化的壁壘，實(shí)現(xiàn)孿生體和孿生對象間的雙向交互關(guān)系。數(shù)字孿生中大量的歷史、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合先進(jìn)的算法模型，有效地反映物理實(shí)體的狀態(tài)和行為?；诜治雠c仿真對物理實(shí)體發(fā)送優(yōu)化指令或策略，實(shí)現(xiàn)對物理實(shí)體決策優(yōu)化功能的閉環(huán)。

1.2 智慧圖書館

現(xiàn)階段智慧圖書館研究及建設(shè)都處于欣欣向榮的繁盛期。國內(nèi)外智慧圖書館研究主要集中在技術(shù)與實(shí)踐應(yīng)用、智慧服務(wù)、館員培養(yǎng)、圖書館管理、理論研究和智慧圖書館發(fā)展與建設(shè)六個(gè)方面^［3］。其中技術(shù)與實(shí)踐應(yīng)用與智慧圖書館發(fā)展建設(shè)是智慧圖書館研究的主要方面。例如從對象視圖等層面探討基于邊緣計(jì)算的公共圖書館智慧化建設(shè)路徑^［4］；結(jié)合區(qū)塊鏈的技術(shù)特征，將其應(yīng)用于圖書館的數(shù)字資源管理^［5］；設(shè)計(jì)出基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧圖書館書目管理系統(tǒng)，用于提升書目分類管理準(zhǔn)確性與管理效率^［6］；利用“大數(shù)據(jù)+小數(shù)據(jù)”模式構(gòu)建用戶畫像模型，實(shí)現(xiàn)智慧圖書館海量學(xué)習(xí)資源與用戶確實(shí)需求之間的精準(zhǔn)匹配^［7］；以人工智能三大基礎(chǔ)要素為切入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)圖書的智慧采訪^［8］。

此外，因數(shù)字孿生技術(shù)的特點(diǎn)為解決智慧圖書館的各類問題提供了新的視角，從而涌現(xiàn)出大量數(shù)字孿生與智慧圖書館的相關(guān)研究。例如將數(shù)字孿生的鏡像特性應(yīng)用于智慧圖書館的管理服務(wù)、設(shè)備監(jiān)測等場景中，豐富了智慧圖書館的應(yīng)用場景^［9］；提出數(shù)字孿生為虛擬數(shù)字資源大范圍流通提供了可行性，能夠助力館藏資源共享^［10］；數(shù)字孿生對虛擬文獻(xiàn)庫的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與可視化分析可以為改進(jìn)圖書館借閱服務(wù)、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)知識(shí)服務(wù)及優(yōu)化紙質(zhì)文獻(xiàn)資源庫提供決策輔助^［11］；利用數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)體空間與孿生體交互，以智慧圖書館業(yè)務(wù)分解和融合重構(gòu)為切入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)圖書館業(yè)務(wù)有機(jī)融合^［12］。

1.3 數(shù)據(jù)融合研究

數(shù)據(jù)融合這一概念最早是在20世紀(jì)70年代美國軍事領(lǐng)域內(nèi)提出的，之后被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域。在中國知網(wǎng)中檢索“數(shù)據(jù)融合”，文獻(xiàn)研究集中在數(shù)據(jù)融合相關(guān)的算法研究，主要應(yīng)用于自動(dòng)化、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，圖情領(lǐng)域的研究數(shù)量不多。有學(xué)者提出利用互聯(lián)網(wǎng)、3D建模、數(shù)據(jù)融合等新型的技術(shù)體系構(gòu)建數(shù)據(jù)中心智能運(yùn)維平臺(tái)，能夠有效避免信息孤島等情況^［13］；有人認(rèn)為“數(shù)據(jù)共享”“數(shù)據(jù)打通”甚至“數(shù)據(jù)融合”已經(jīng)成為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型或者發(fā)揮數(shù)據(jù)資產(chǎn)價(jià)值最大化的重要工作^［14］；也有人通過數(shù)字孿生技術(shù)提供底層技術(shù)支撐，建立物理、虛擬模型的數(shù)據(jù)融合模型和交互關(guān)系，提出跨營區(qū)數(shù)據(jù)融合應(yīng)用構(gòu)想^［15］。通過多源多維數(shù)據(jù)融合的文獻(xiàn)分析，梳理出數(shù)據(jù)融合的研究方向，包括理論研究、方法研究及應(yīng)用研究的現(xiàn)狀^［16］。數(shù)據(jù)融合理論算法的研究為其在更多的領(lǐng)域應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而圖情方面的數(shù)據(jù)融合文獻(xiàn)研究指出，數(shù)據(jù)融合在智慧服務(wù)方面的應(yīng)用依然有很大的潛力，未來可以從各領(lǐng)域智慧服務(wù)的具體問題切入，不斷增強(qiáng)數(shù)據(jù)融合應(yīng)用的廣度與深度。

總體來看，數(shù)字孿生和智慧圖書館的研究文獻(xiàn)數(shù)量較多，主要研究智慧圖書館建設(shè)過程中的各類問題或通過數(shù)字孿生改善智慧圖書館的業(yè)務(wù)及服務(wù)，而針對智慧圖書館數(shù)據(jù)融合及應(yīng)用場景的研究較為缺乏。本文在這些研究基礎(chǔ)上，試圖用數(shù)字孿生技術(shù)打破智慧圖書館數(shù)據(jù)融合困局，探討其在數(shù)據(jù)融合方面的優(yōu)勢、融合體系框架及智慧應(yīng)用場景，從數(shù)據(jù)融合角度進(jìn)行圖書館智慧化建設(shè)的研究。

2 智慧圖書館數(shù)據(jù)融合的重要性

由于圖書館功能系統(tǒng)的煙囪化布局，數(shù)據(jù)孤島無處不在，跨越孤島的數(shù)據(jù)均需重新轉(zhuǎn)換和配置。結(jié)合用戶需求、圖書館管理需求，讓多源異構(gòu)數(shù)據(jù)全面融合成為智慧化建設(shè)過程中的最大難題。

智慧圖書館用戶日益增長的需求對數(shù)據(jù)融合有更高的期待。一方面，5G普及、6G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)興起的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，讓圖書館的資源、服務(wù)及業(yè)務(wù)從有限的物理空間擴(kuò)展到無限的網(wǎng)絡(luò)空間，用戶行為更多地由線下活動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上活動(dòng)，對于線上圖書館服務(wù)的方式、效果要求更加嚴(yán)苛。另一方面，隨著智慧圖書館建設(shè)的推進(jìn)，用戶對智慧泛在的要求與日俱增。對于用戶而言，僅是館藏自動(dòng)化借閱、智能導(dǎo)航、空間預(yù)約等功能已無法滿足需求，符合行業(yè)主流的前瞻性的個(gè)性化知識(shí)服務(wù)更容易獲得青睞。而這兩個(gè)方面都需要以智慧圖書館數(shù)據(jù)全面、充分融合為基礎(chǔ)。

圖書館智慧化管理需要。智慧圖書館一定程度上改善了圖書館管理的現(xiàn)狀，空間管理、RFID、紙電一體化平臺(tái)等系統(tǒng)讓圖書館從人力管理發(fā)展為人機(jī)聯(lián)合管理。通過智慧圖書館平臺(tái)來管理盡可能多的圖書館業(yè)務(wù)平臺(tái)，研發(fā)數(shù)據(jù)接口對接部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)進(jìn)行的可視化展示，幫助管理人員隨時(shí)了解圖書館主要業(yè)務(wù)的運(yùn)營狀況。盡管如此，還是存在圖書館業(yè)務(wù)分割嚴(yán)重、圖書館其他物質(zhì)資產(chǎn)管理不夠系統(tǒng)、圖書館數(shù)據(jù)可視化展示不夠全面及細(xì)致等問題。如果需要改善這些問題，圖書館所有的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)都需要統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化，方便各類平臺(tái)和設(shè)備讀取，這樣才能進(jìn)行各維度數(shù)據(jù)的深度挖掘和充分應(yīng)用。在數(shù)據(jù)清洗后的元數(shù)據(jù)池的基礎(chǔ)上，智慧圖書館平臺(tái)才能夠打破因各部門業(yè)務(wù)系統(tǒng)不同而數(shù)據(jù)不同的壁壘，一目了然地了解圖書館的所有業(yè)務(wù)工作進(jìn)展，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整、部署和反饋。只有整合圖書館各類資產(chǎn)數(shù)據(jù)，智慧圖書館平臺(tái)才能系統(tǒng)地管理圖書館紙質(zhì)文獻(xiàn)、電子資源、設(shè)備、平臺(tái)等各類資產(chǎn)?？梢暬故静辉倬窒抻诟黝悎D表的網(wǎng)頁展示，可以通過三維模型、數(shù)字孿生體等更加翔實(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式來展示圖書館的全業(yè)務(wù)狀態(tài)，以便為圖書館管理提供可靠的智慧決策輔助支撐。

3 基于數(shù)字孿生的智慧圖書館數(shù)據(jù)融合體系

圖書館界已意識(shí)到數(shù)據(jù)融合的重要性，進(jìn)行了圖書館主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合的可視化展示，并將可視化展示作為智慧化建設(shè)中的重要組成。但僅是圖書借還、空間使用等系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合就需要多個(gè)系統(tǒng)耗時(shí)數(shù)月研發(fā)數(shù)據(jù)接口來完成，并且不一定能確保數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互。不少學(xué)者認(rèn)為數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)特性對智慧化圖書館建設(shè)虛擬空間有重大意義。例如，有學(xué)者以雄安新區(qū)圖書館為例提出數(shù)字孿生圖書館的概念及模型，并探討了孿生圖書館的要素及其特征，還進(jìn)行了孿生圖書館運(yùn)行機(jī)制、服務(wù)模式等相關(guān)研究^［17-19］。但是從技術(shù)理論研究到應(yīng)用的時(shí)間及系統(tǒng)框架靈活性考慮，部分研究人員選擇將數(shù)字孿生作為智慧圖書館的重要組成部分，探討基于數(shù)字孿生的智慧圖書館管控模型^{［20， 21］}。結(jié)合現(xiàn)階段圖書館數(shù)據(jù)融合現(xiàn)狀與數(shù)字孿生能夠?qū)⒍嘣串悩?gòu)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的特性，本文提出基于數(shù)字孿生的智慧圖書館數(shù)據(jù)融合體系，其中，數(shù)字孿生是解決智慧圖書館數(shù)據(jù)融合不足問題的技術(shù)手段。數(shù)據(jù)融合是整個(gè)體系的主要任務(wù)，孿生圖書館是數(shù)據(jù)融合的重要產(chǎn)物。智慧圖書館通過對融合數(shù)據(jù)的智慧化應(yīng)用提升智慧管理水平和服務(wù)效果是最終目的。

基于數(shù)字孿生的智慧圖書館數(shù)據(jù)融合體系（見圖1）主要包含實(shí)體圖書館、孿生圖書館、數(shù)字孿生一體化平臺(tái)及智慧圖書館數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)。在融合體系中，數(shù)字孿生一體化平臺(tái)從實(shí)體圖書館采集數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)字孿生技術(shù)能夠?qū)?shí)體圖書館中資源、環(huán)境、應(yīng)用及各類感應(yīng)數(shù)據(jù)以統(tǒng)一的格式標(biāo)準(zhǔn)存入一體化平臺(tái)，打破異源數(shù)據(jù)融合的壁壘，打通實(shí)體圖書館中各系統(tǒng)的孤島數(shù)據(jù)，從而形成數(shù)據(jù)融合海洋，通過孿生圖書館和數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)對融合數(shù)據(jù)進(jìn)行深度再利用。

實(shí)體圖書館是圖書館現(xiàn)實(shí)世界中開展服務(wù)的主體，包括物理環(huán)境、空間、業(yè)務(wù)、資源、軟硬件設(shè)施、機(jī)構(gòu)設(shè)置、館員、方法規(guī)則及準(zhǔn)則等全要素的運(yùn)行數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)。實(shí)體圖書館的全域配備數(shù)字標(biāo)識(shí)，利用傳感器、RFID標(biāo)簽、圖像識(shí)別等軟硬件設(shè)備將實(shí)體圖書館的運(yùn)行數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)通過有線及無線網(wǎng)絡(luò)上傳至數(shù)字孿生一體化平臺(tái)。同時(shí)，它也是數(shù)字孿生一體化平臺(tái)建模推演、策略優(yōu)化、服務(wù)調(diào)整、資源調(diào)動(dòng)、人員匹配等方面的實(shí)施對象。

孿生圖書館是數(shù)字孿生技術(shù)最直接的體現(xiàn)，是實(shí)體圖書館在網(wǎng)絡(luò)中的高保真虛擬鏡像。孿生圖書館是通過實(shí)體圖書館的全要素?cái)?shù)據(jù)建模而成，是與實(shí)體圖書館實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，共同生長的有機(jī)體，也是更加清晰、準(zhǔn)確、全面的智慧圖書館數(shù)據(jù)可視化展示形式。另一方面，它可以根據(jù)獲取的實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)建立的館藏資源模型、空間模型、業(yè)務(wù)模型等展示圖書館管理效果，是進(jìn)行實(shí)體圖書館業(yè)務(wù)、布展、資源結(jié)構(gòu)調(diào)整、推演及優(yōu)化的“沙盤”。

數(shù)字孿生一體化平臺(tái)包括軟件平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫。它通過網(wǎng)絡(luò)采集物理圖書館各種原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，推動(dòng)孿生圖書館各個(gè)部分的動(dòng)態(tài)運(yùn)行，有效地反映圖書館各種業(yè)務(wù)過程。數(shù)字孿生一體化平臺(tái)把物理的、信息的、服務(wù)的要素組合在一起，并且將圖書館的服務(wù)鏈整合成為一個(gè)有機(jī)整體。它能夠結(jié)合實(shí)體圖書館的數(shù)據(jù)和管理需求，進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，在孿生圖書館中推演，根據(jù)推演反饋結(jié)果優(yōu)化模型，并反作用于實(shí)體圖書館，形成虛實(shí)雙向閉環(huán)的優(yōu)化機(jī)制。

智慧圖書館數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)能夠與數(shù)據(jù)孿生一體化平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)后的孿生數(shù)據(jù)能夠深度挖掘圖書館的隱性知識(shí)和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)管理和服務(wù)的智慧泛在。智慧圖書館在數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)上，從不同維度、不同粒度，不同對象進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選、重組、利用，形成新的智慧應(yīng)用系統(tǒng)，例如面向圖書館管理的用戶管理系統(tǒng)，館務(wù)數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)、運(yùn)營數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)系統(tǒng)，面向用戶的個(gè)人資源系統(tǒng)、個(gè)人服務(wù)系統(tǒng)、圖書館集成檢索系統(tǒng)等。通過智慧圖書館數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)提供貼合讀者需求的智慧化服務(wù)。

這四個(gè)部分組成的智慧圖書館數(shù)據(jù)融合體系的架構(gòu)如圖2所示。

物理實(shí)體層是實(shí)體圖書館中包含的資源、環(huán)境、系統(tǒng)應(yīng)用和感知設(shè)備。該層主要通過RFID芯片、GPS、GIS、圖像識(shí)別、各類傳感器等技術(shù)對實(shí)體圖書館的館藏紙本、電子資源，業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，設(shè)施設(shè)備、人員機(jī)構(gòu)等環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。物理實(shí)體層是數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)，同時(shí)也是系統(tǒng)優(yōu)化的對象。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層是實(shí)體圖書館和孿生圖書館之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)募~帶。數(shù)據(jù)是數(shù)字孿生應(yīng)用的“血液”，沒有多元融合的數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生應(yīng)用將失去動(dòng)力，而大量的數(shù)據(jù)傳輸需要更加快速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)保障。無線網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi、藍(lán)牙、NFC等近場通信傳輸技術(shù)，以及5G和6G網(wǎng)絡(luò)的保障是非常必要的。其中6G網(wǎng)絡(luò)帶來的按需服務(wù)的極致體驗(yàn)，即插即用的極簡網(wǎng)絡(luò)，使得數(shù)字孿生能從理論真正走向?qū)嶋H應(yīng)用^［1］。

數(shù)據(jù)融合層主要包含了從物理實(shí)體層采集到的圖書館實(shí)體數(shù)據(jù)和服務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)、孿生圖書館的模型參數(shù)及模型運(yùn)營數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘產(chǎn)生的數(shù)據(jù)或領(lǐng)域知識(shí)及以上數(shù)據(jù)經(jīng)過融合算法處理后的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)之前被保存為不同的格式，存儲(chǔ)在不同的系統(tǒng)中，在數(shù)據(jù)融合層經(jīng)過規(guī)范化處理后，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式。該層是數(shù)據(jù)智慧化應(yīng)用的前提，為孿生圖書館和數(shù)據(jù)融合智慧化應(yīng)用提供標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)原料。

數(shù)字孿生層是孿生數(shù)據(jù)應(yīng)用的直接體現(xiàn)，主要包括數(shù)字孿生一體化平臺(tái)和孿生圖書館。一體化平臺(tái)通過人員行為、智能資源、能耗優(yōu)化等模型將實(shí)體圖書館的各項(xiàng)數(shù)據(jù)鏡像在孿生圖書館中，將實(shí)體圖書館所有數(shù)據(jù)在虛擬空間中進(jìn)行全面、立體的可視化展示，并且根據(jù)圖書館需求不斷優(yōu)化模型，在孿生圖書館中驗(yàn)證模型有效性，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)體圖書館和孿生圖書館互相感知、協(xié)同優(yōu)化、共生演進(jìn)。

智慧應(yīng)用層是在數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)上開展智慧化服務(wù)，是對孿生數(shù)據(jù)的深度應(yīng)用。可以為用戶提供更加有針對性的定制服務(wù)，如個(gè)人數(shù)據(jù)庫、個(gè)人服務(wù)、集成檢索、鏡像空間服務(wù)等，實(shí)現(xiàn)圖書館資源服務(wù)“千人千面”，即真正的個(gè)人圖書館。對于圖書館管理而言，用戶數(shù)據(jù)不再被分成多個(gè)孤島，不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)不再割裂，管理者可以通過多個(gè)維度看得更加全面細(xì)致，擁有更大的管理格局，通過用戶管理、資源、館務(wù)等全數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行智慧化管理，提供智庫決策支撐和針對個(gè)人及不同群體的專業(yè)定制服務(wù)。

交互體驗(yàn)層是智慧應(yīng)用層用戶服務(wù)的具體延伸。通過體感設(shè)備、智能終端、全息投影等方式將數(shù)據(jù)融合后，可將具象化的服務(wù)用多樣化的方式呈現(xiàn)給用戶。如古籍、醫(yī)學(xué)影像、文獻(xiàn)脈絡(luò)關(guān)系等可以通過AR、VR、MR等技術(shù)進(jìn)行可視化展示。通過體感設(shè)備提供多感官的體驗(yàn)，既能保護(hù)珍貴資源，又使更多的用戶獲得了生動(dòng)、形象的資源服務(wù)。

4 數(shù)字孿生在智慧圖書館數(shù)據(jù)融合中的應(yīng)用場景

4.1 面向圖書館用戶

數(shù)據(jù)融合使圖書館成為一片數(shù)據(jù)的“海洋”，用戶的所有數(shù)據(jù)將不再封裝、存儲(chǔ)在不同的系統(tǒng)中，圖書館的萬千用戶可以根據(jù)自己的需求靈活地在這片數(shù)據(jù)的“海洋”中抓取所需的資源和服務(wù)。對于不同的用戶，圖書館的資源和服務(wù)也會(huì)所不同，一萬個(gè)用戶存在一萬個(gè)圖書館，形成真正意義上的個(gè)人圖書館。這里用戶登錄后可以建立、查看和維護(hù)紙本、電子文獻(xiàn)、多媒體音視頻等資源。不同用戶的檢索習(xí)慣、關(guān)注焦點(diǎn)等衍生出用戶的潛在信息需求，可以選擇圖書館提供的可能感興趣的設(shè)備、空間、知識(shí)及信息服務(wù)推送方案，形成每個(gè)用戶的服務(wù)方案體系。對于圖書館開放的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，不再局限于紙、電資源的統(tǒng)一檢索，用戶可以集成檢索所有信息的數(shù)據(jù)，快速定位獲取圖書館提供的信息服務(wù)。個(gè)人圖書館中的資源與他人圖書館的資源有交集關(guān)聯(lián)時(shí)，可以幫助用戶認(rèn)識(shí)閱讀興趣和科研方向一致的同類，形成不同的圈層。這既聯(lián)結(jié)了不同的個(gè)人圖書館資源，又增加了圖書館資源的流動(dòng)性。在孿生圖書館中，不但能夠進(jìn)行孿生圖書館的瀏覽及使用，還能享受和實(shí)體圖書館一樣的資源及服務(wù)。不同的個(gè)人圖書館有虛擬的獨(dú)立空間，可以進(jìn)行不同的場景切換，滿足用戶的各種空間需求，打破實(shí)體圖書館物理空間有限且可塑性不強(qiáng)的限制。

4.2 面向圖書館管理

圖書館管理著“數(shù)據(jù)海洋”?；谶@些數(shù)據(jù)，從不同的維度考量，不僅能夠提供更加智慧化的服務(wù)，還能建立簡單便捷的管理模式。數(shù)據(jù)融合后，用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不再分散，用戶數(shù)據(jù)可以和所有的業(yè)務(wù)、設(shè)施使用情況、館藏?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，形成用戶管理系統(tǒng)。管理者在這個(gè)系統(tǒng)中可以查看一個(gè)用戶和圖書館相關(guān)的所有業(yè)務(wù)、資源、服務(wù)數(shù)據(jù)，也可以按業(yè)務(wù)查看用戶情況，能夠從不同方面了解用戶、業(yè)務(wù)、服務(wù)、資源等要素間不同組合方式的內(nèi)在聯(lián)系。通過關(guān)聯(lián)聚類，對不同的類別、圈層提供靶向性的服務(wù)，增加用戶和圖書館的黏性。館藏資源系統(tǒng)可以深度挖掘文獻(xiàn)與文獻(xiàn)、文獻(xiàn)與用戶、用戶與用戶之間的脈絡(luò)關(guān)系。通過智慧化服務(wù)加強(qiáng)有相似研究方向的用戶間的聯(lián)系，形成圖書館科研社交圈層，提高科研團(tuán)隊(duì)對圖書館的依賴性。館務(wù)數(shù)據(jù)的融合能夠幫助管理者全面系統(tǒng)地掌控圖書館流通、采編、信息、技術(shù)等業(yè)務(wù)部門間的交互和反饋，了解圖書館的工作推進(jìn)情況，有利于發(fā)現(xiàn)、解決和優(yōu)化圖書館中機(jī)構(gòu)設(shè)置、人員配備、管理制度或流程問題。孿生圖書館中的環(huán)境、設(shè)備設(shè)施的運(yùn)營數(shù)據(jù)能夠預(yù)測實(shí)體圖書館的環(huán)境變化、設(shè)備設(shè)施維護(hù)等情況，方便提前計(jì)劃或預(yù)警，實(shí)現(xiàn)圖書館的人員、設(shè)備、樓宇的智能化管理。通過全數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)形成圖書館的決策智庫，實(shí)現(xiàn)資源、人員等圖書館重要組成部分智慧化管理，對個(gè)人及圈層提供專業(yè)級(jí)定制服務(wù)。

5 結(jié)語

數(shù)據(jù)融合是智慧圖書館的重要組成部分，而數(shù)字孿生技術(shù)能夠跳出不同系統(tǒng)間多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的層層壁壘，為數(shù)據(jù)的統(tǒng)一應(yīng)用提供了新的思路。數(shù)字孿生數(shù)據(jù)融合優(yōu)勢讓圖書館的智慧化建設(shè)進(jìn)入了新的階段，介于智慧圖書館和元圖書館^［22］之間。鑒于元宇宙技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的普及情況，這個(gè)中間狀態(tài)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。數(shù)字孿生在智慧圖書館的數(shù)據(jù)融合應(yīng)用能夠建立用戶的智慧化服務(wù)體系，形成圖書館智慧化管理機(jī)制。此外，數(shù)據(jù)孿生作為元宇宙的重要技術(shù)，能夠推進(jìn)智慧圖書館向元圖書館的建設(shè)進(jìn)程。

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作者簡介：

李慶華（1987— ），女，碩士，館員，任職于新疆醫(yī)科大學(xué)圖書館。研究方向：智慧圖書館。

洪麗平（1989— ），女，碩士，館員，任職于新疆醫(yī)科大學(xué)圖書館。研究方向：數(shù)據(jù)挖掘。

徐姍姍（1990— ），女，碩士，館員，任職于新疆醫(yī)科大學(xué)圖書館。研究方向：文獻(xiàn)服務(wù)、閱讀推廣。

楊榮成（1992— ），女，碩士，助理館員，任職于新疆醫(yī)科大學(xué)圖書館。研究方向：圖書館服務(wù)。