基于智能機器人的圖書館智慧服務(wù)優(yōu)化研究

摘要：近年來，人工智能技術(shù)發(fā)展迅速且日趨成熟，智能機器人的規(guī)?；瘧?yīng)用成為助推公共文化服務(wù)智慧化發(fā)展的重要手段。智能機器人在越來越多的圖書館承擔(dān)了館員的職責(zé)，分擔(dān)具體工作，這為讀者服務(wù)創(chuàng)新和智慧化轉(zhuǎn)型提供了新思路。文章介紹了機器人在圖書館服務(wù)中的應(yīng)用演進歷程，分析了當(dāng)前智能機器人在圖書館智慧服務(wù)中的具體應(yīng)用場景，并在圖書管理、參考咨詢、語料庫結(jié)構(gòu)、人機協(xié)同等方面提出了優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞：圖書館；智能機器人；智慧服務(wù)；人機協(xié)同

中圖分類號：G250文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1003-1588（2023）09-0117-03

2018年3月，李克強總理在《政府工作報告》中強調(diào)人工智能給我國各行業(yè)發(fā)展帶來了重大歷史機遇[1]。人工智能（AI）是引領(lǐng)未來經(jīng)濟社會發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，各國陸續(xù)將其列入國家級發(fā)展戰(zhàn)略，智能機器人作為人工智能技術(shù)的成果集合，已經(jīng)開始進入社會的各個領(lǐng)域，并潛移默化地改變著人們的生產(chǎn)生活方式。在公共文化服務(wù)領(lǐng)域，人工智能在模式識別、自然語言處理、深度學(xué)習(xí)、知識圖譜、人機交互等方面的技術(shù)突破使其更加符合讀者服務(wù)場景的應(yīng)用需求，能夠為用戶帶來便捷化、個性化的服務(wù)體驗，推動讀者服務(wù)朝智慧化方向發(fā)展。技術(shù)發(fā)展推動智能機器人迭代，制度優(yōu)化更新智慧服務(wù)布局，目前圖書館智能機器人的功能已經(jīng)相當(dāng)完善，能夠提供語音咨詢、掃碼找書、定位導(dǎo)航、自助借還等服務(wù)，服務(wù)方式也更加契合用戶所需。未來，圖書館將通過技術(shù)更新、流程優(yōu)化、數(shù)據(jù)整理、制度建設(shè)等實現(xiàn)智能機器人的優(yōu)化迭代，使其在智慧服務(wù)中扮演更加重要的角色。

1機器人在圖書館服務(wù)中的演進歷程

1.1應(yīng)用借鑒與流通研發(fā)階段

我國對圖書館機器人的應(yīng)用借鑒和研究可追溯至20世紀(jì)80年代。機器人在圖書館的應(yīng)用始于西方發(fā)達國家，其應(yīng)用初期主要以書庫管理、文獻傳輸、環(huán)境維護等館員替代型基礎(chǔ)服務(wù)為主，應(yīng)用的主要目的在于節(jié)約高昂的人力成本，提升內(nèi)部服務(wù)效率[2]。21世紀(jì)初，我國進入圖書館機器人自主研發(fā)的高峰期，關(guān)于機器人自主設(shè)計與研發(fā)的理論研究迅速增多，王晶、陳俊華等提出應(yīng)用編程控制器PLC對機器人進行硬件配置和軟件設(shè)計，孫俊、蔣昕怡等對機器人的底盤結(jié)構(gòu)、導(dǎo)航和控制系統(tǒng)進行了系統(tǒng)研究。同時，國外在圖書館機器人功能研發(fā)上也取得了較多成果，尤其是新加坡在RFID技術(shù)應(yīng)用研究上取得了突破性進展，這也為現(xiàn)代智能機器人的功能實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

1.2智能化發(fā)展與綜合服務(wù)階段

我國圖書館機器人的智能化發(fā)展起步于2010年前后，機器人的研發(fā)重點開始從服務(wù)自動化向系統(tǒng)設(shè)計和知識庫構(gòu)建轉(zhuǎn)變，并提出將“智能”作為研發(fā)重點。2010年，清華大學(xué)圖書館研發(fā)的線上機器人“小圖”能夠基于AIML知識庫進行思維推理與咨詢解答，為用戶提供信息咨詢和文獻檢索服務(wù)[3]。2012年，東南大學(xué)圖書館借助MSN平臺設(shè)計了機器人智能交互架構(gòu)。此后，深圳、上海等地的圖書館參與研發(fā)的智能機器人被陸續(xù)投入使用，并在以往替代基礎(chǔ)工作的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了圖像識別、參考咨詢、自助借閱等功能，這標(biāo)志著圖書館機器人開始由自動化向智能化轉(zhuǎn)變。近年來，圖書館機器人在智能化的基礎(chǔ)上朝縱深方向發(fā)展，力求實現(xiàn)“一機多能”，提供即時化綜合服務(wù)，與之相關(guān)的機器行走控制、系統(tǒng)設(shè)計、語音識別、RFID應(yīng)用、3D導(dǎo)航、用戶識別、VR虛擬等技術(shù)研究與實踐逐漸增多，智能機器人在圖書館的感知能力與控制能力迅速提升，適應(yīng)的場景也逐漸增多[4]?；趯嶋H應(yīng)用分析，在讀者服務(wù)層面，機器人應(yīng)用以綜合服務(wù)為主，能夠滿足讀者入館后的絕大多數(shù)服務(wù)需求，如江西省圖書館的“圖圖”和“旺寶”；專業(yè)服務(wù)層面，圖書館以功能性機器人為主，如安保機器人、盤點機器人、智能倉儲機器人等，此時的功能化機器人與初期的工作替代機器人有本質(zhì)區(qū)別，它們具有導(dǎo)航、射頻識別、地圖構(gòu)建等功能，工作效率和精準(zhǔn)度均遠超初期替代型機器人。

2圖書館智能機器人關(guān)鍵技術(shù)與服務(wù)場景

2.1智能機器人關(guān)鍵技術(shù)

為滿足圖書館的綜合性服務(wù)需求，科研團隊將多學(xué)科交叉、融合技術(shù)應(yīng)用于智能機器人，以使其具備更加豐富、高效的功能。根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)計實踐，圖書館機器人將下列技術(shù)作為基礎(chǔ)支撐：多傳感器信息融合技術(shù)主要根據(jù)智能機器人的信息獲取需求安裝若干個外部或內(nèi)部傳感器，外部傳感器主要獲取視覺、觸覺、角度等相關(guān)信息，內(nèi)部傳感器主要獲取內(nèi)部組件工作狀態(tài)及方位角、加速度、角度數(shù)等相關(guān)信息，內(nèi)外部傳感器的結(jié)合能夠獲取多組數(shù)據(jù)，更加清晰地了解對象特征與自身服務(wù)狀態(tài)[5]。導(dǎo)航與定位技術(shù)主要協(xié)助實現(xiàn)機器人在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下對靜態(tài)或動態(tài)障礙物的準(zhǔn)確定位與避障功能，根據(jù)環(huán)境變化調(diào)節(jié)自身運動狀態(tài)，通過累計計算獲得路徑標(biāo)識并自動匹配預(yù)設(shè)運動模型。路徑規(guī)劃技術(shù)是在實現(xiàn)定位與導(dǎo)航功能的基礎(chǔ)上以任務(wù)為目標(biāo)實現(xiàn)最優(yōu)路徑設(shè)計，提升機器人運行路徑的精準(zhǔn)度和速度，滿足實際應(yīng)用需求[6]。人機接口技術(shù)是實現(xiàn)人機交互的關(guān)鍵，該技術(shù)能夠使機器人具備清晰的人機交互頁面和完善的文字、話語表達系統(tǒng)，且具備深度學(xué)習(xí)功能。智能控制技術(shù)是機器人能夠通過技術(shù)融合實現(xiàn)環(huán)境感知、運行決策、精準(zhǔn)連續(xù)操作等功能的關(guān)鍵，當(dāng)前較常用的智能控制技術(shù)有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)、智能融合控制技術(shù)等。

2.2智能機器人應(yīng)用場景

目前，圖書館智慧服務(wù)過程對機器人的應(yīng)用主要基于兩類場景，一類是能夠協(xié)助館員完成圖書搬運、存取及盤點等工作，另一類能夠協(xié)助館員完成圖書館參考咨詢與特殊服務(wù)工作。

2.2.1圖書搬運、存取、盤點場景。圖書搬運是圖書館的基礎(chǔ)性工作，早期的機器人功能單一，僅用于減輕館員的勞動強度，完成不同閱讀區(qū)間的圖書搬運工作，且需要館員協(xié)助完成。自動化智能立體圖書存儲系統(tǒng)的應(yīng)用將導(dǎo)航和自主定位系統(tǒng)融入搬運機器人系統(tǒng)中，免去了以往人工鋪設(shè)軌道、設(shè)置路標(biāo)或磁導(dǎo)引線等工作，機器人能夠通過環(huán)境感知自主規(guī)劃路徑，實現(xiàn)智能搬運。當(dāng)前，圖書館主要應(yīng)用開架書庫模式和密集書庫模式，開架書庫（Open Stacks）允許讀者入庫查找相關(guān)資料，在當(dāng)今圖書館規(guī)模和面積不斷擴大的背景下，圖書館采用全開架、大開放的方式能夠?qū)崿F(xiàn)圖書的藏、借、查、閱四種功能。密集書庫（Compact Stacks）主要應(yīng)用密集書架收藏文獻資源，該模式多采取密集型排架方法用以提升空間利用率。自動存取系統(tǒng)ASRS（Automated Storage and Retrieval System）主要應(yīng)用不同規(guī)格的不銹鋼金屬柜組成框架列陣，通過機械手完成水平移動或垂直升降并實現(xiàn)自動存取，讀者通過OPAC系統(tǒng)查閱書籍時，系統(tǒng)會根據(jù)用戶指令通過操控自動升降機和碼垛機獲取對應(yīng)書籍，并放至借書口，實現(xiàn)自動存取[7]。圖書盤點有助于館員更好地了解館內(nèi)資源結(jié)構(gòu)，早期的圖書盤點主要通過人工清點、條碼掃描兩種方式完成，隨著圖書館資源量的猛增，傳統(tǒng)盤點方式已不能滿足應(yīng)用需求?，F(xiàn)階段，人工智能與RFID技術(shù)的融合能夠設(shè)計一套更加完整成熟的盤點模式，實現(xiàn)自動盤點、多維分析[8]。南京大學(xué)圖書館與南京大學(xué)計算機科學(xué)技術(shù)系合作，聯(lián)合研發(fā)了基于超高頻RFID芯片的智能圖書盤點機器人，該機器人在盤點圖書時能夠通過超高頻RFID識別定位，自主優(yōu)化尋書路徑，收集圖書準(zhǔn)確信息，提高了盤點效率。

2.2.2參考咨詢與特殊服務(wù)場景。參考咨詢服務(wù)主要基于人機交互與信息服務(wù)層面，協(xié)助館員完成用戶溝通和文獻傳輸?shù)裙ぷ?。?dāng)前，參考咨詢機器人主要基于現(xiàn)有的信息基礎(chǔ)和技術(shù)，構(gòu)建智能機器人服務(wù)系統(tǒng)，全天候幫助讀者獲取優(yōu)質(zhì)資源，機器人可通過人機交互技術(shù)對用戶的自然語言進行分析，通過關(guān)鍵詞從語義上獲取、理解和檢索用戶需求。參考咨詢機器人能夠大幅降低館員的工作負擔(dān)，突破人力、時空等客觀因素限制，提高服務(wù)質(zhì)量。隨著技術(shù)的深入發(fā)展，人機交互系統(tǒng)日益完善，人機溝通也更加流暢，參考機器人能夠在FAQ數(shù)據(jù)中匹配用戶問題需求，提供周到服務(wù)。實體參考咨詢機器人以日本電子通信大學(xué)圖書館的Sota機器人最具代表性，它體積小，可放置在桌面，可為用戶提供圖書館使用指南或檢索服務(wù)[9]。我國圖書館參考咨詢機器人研發(fā)也取得了較大進展，如太原市圖書館的虛擬咨詢機器人小圖、南寧市圖書館的聊天咨詢機器人艾米等。

3基于智能機器人的圖書館智慧服務(wù)優(yōu)化策略

3.1基于智能機器人的圖書館智慧服務(wù)架構(gòu)

圖書館智慧服務(wù)以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，以人工智能為核心技術(shù)，以智慧化設(shè)備為手段，以滿足用戶需求為驅(qū)動，是智能技術(shù)與館員智慧有機結(jié)合的產(chǎn)物，也是圖書館發(fā)展的最高階段[10]。未來，基于智能機器人的圖書館智慧服務(wù)將在圖書管理、參考咨詢、語料庫建設(shè)和人機協(xié)作等方面創(chuàng)新發(fā)展模式，并以組織、資源、技術(shù)與應(yīng)用為基礎(chǔ)支撐。

3.2多模態(tài)圖書管理

多模態(tài)SLAM算法設(shè)計能夠解決當(dāng)前智能機器人發(fā)展過程中定位導(dǎo)航、建圖算法和路徑規(guī)劃中存在的問題，實現(xiàn)各類傳感器信息的綜合深度應(yīng)用。在圖書管理方面，多模態(tài)智能圖書盤點機器人能夠結(jié)合現(xiàn)有的RFID技術(shù)與機器人自動化技術(shù)，在原有設(shè)置不變的基礎(chǔ)上實現(xiàn)全自動化的圖書盤點操作，高效管理圖書，推動智慧化管理進程。多模態(tài)圖書管理系統(tǒng)能夠解決當(dāng)前圖書館存在的圖書錯放、亂放、不整齊、數(shù)據(jù)不完整、信息模糊、定位不準(zhǔn)等問題。多模態(tài)智能圖書管理機器人能夠借助超高頻RFID感知技術(shù)和圖像識別技術(shù)提升信息識別的精準(zhǔn)度，通過數(shù)據(jù)分析計算解析數(shù)據(jù)信號，實現(xiàn)高精度信息識別。此外，多模態(tài)智能圖書管理機器人還能結(jié)合已有的分類模型和圖像識別技術(shù)提升圖書姿態(tài)探測的準(zhǔn)確性，自主制訂整理方案。

3.3強化人機協(xié)同

無疑，智能機器人的引入對現(xiàn)有的業(yè)務(wù)流程和管理體制造成了較大沖擊，圖書館唯有進行自我革新和轉(zhuǎn)型才能適應(yīng)時代要求。雖然目前智能機器人只能智能進行固定項目的重復(fù)性工作，但未來智能機器人也會扮演好館員這一角色，通過提供綜合性服務(wù)滿足用戶的多樣化需求[11]。因此，圖書館應(yīng)逐步強化人機協(xié)同，根據(jù)智能機器人在不同場景中的服務(wù)優(yōu)勢進行“分工”，優(yōu)化協(xié)同機制。根據(jù)目前圖書館服務(wù)實踐與未來發(fā)展需求，未來一段時間，圖書館應(yīng)通過培養(yǎng)專業(yè)人才強化對智能機器人的管理協(xié)同，并完成以下工作：一是替代自然人館員完成圖書搬運、讀者交互、書籍查找、用戶反饋等基礎(chǔ)性工作，提升工作效率，解放人力，使館員能將更多精力放在高層次服務(wù)或服務(wù)創(chuàng)新上。二是強化對各類群體的關(guān)懷，目前雖已有圖書館開展了相關(guān)服務(wù)，但案例較少、深度不夠，需要進一步探索實踐，提升特殊群體服務(wù)水平。三是強化深度學(xué)習(xí)能力，輔助讀者進行自助閱讀，為用戶解決閱讀中出現(xiàn)的各種問題，提供綜合性服務(wù)。圖書館要協(xié)同處理好智能機器人與自然人館員之間的關(guān)系，強化協(xié)同關(guān)系，提升自然人館員的工作積極性，并在實踐過程中逐步建立評價和管理機制，科學(xué)設(shè)置崗位要求，提升用戶的滿意度。

4結(jié)語

智能機器人在圖書館的規(guī)模化應(yīng)用將會極大優(yōu)化現(xiàn)有的業(yè)務(wù)流程，推動圖書館智慧化轉(zhuǎn)型進程。智能機器人是科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的典型案例，實現(xiàn)了圖書搬運、存取、盤點的自動化和參考咨詢的智能化，在較短時間內(nèi)完成了圖書館由傳統(tǒng)向自動化、智能化方向的跨越。未來，圖書館可在智慧服務(wù)中通過多模態(tài)管理、強化人機協(xié)同等舉措實現(xiàn)智能機器人服務(wù)升級，使其早日成為“全能館員”。

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（編校：崔萌）

收稿日期：2023-08-24

作者簡介：滿宗萍（1974—），青島市市北區(qū)圖書館館員。