數(shù)字孿生圖書館理論模型、服務(wù)場(chǎng)景及未來展望*

朱紅艷 王 靜

（中國礦業(yè)大學(xué)圖書館 江蘇徐州 221116）

0 引言

伴隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等新一代信息技術(shù)的不斷發(fā)展和深化應(yīng)用[1]，數(shù)字孿生技術(shù)在工業(yè)制造、航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2021 年3 月，國家“十四五”規(guī)劃綱要明確提出了要“探索建設(shè)數(shù)字孿生城市”的目標(biāo)，為數(shù)字孿生技術(shù)在城市規(guī)劃和管理中的應(yīng)用提供了戰(zhàn)略指引[2]。隨后，國家陸續(xù)印發(fā)了一系列規(guī)劃文件，包括信息技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、建筑工程、水利應(yīng)急、綜合交通等領(lǐng)域的“十四五”規(guī)劃，為各領(lǐng)域如何利用數(shù)字孿生技術(shù)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展做出了戰(zhàn)略部署。

數(shù)字孿生技術(shù)已成為國家數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要手段之一，被世界主要發(fā)達(dá)國家廣泛采納。通用電氣（GE）在航空航天、能源、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)。例如，在航空領(lǐng)域，GE 利用數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)飛機(jī)引擎進(jìn)行虛擬建模和監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)分析引擎性能和健康狀況，預(yù)測(cè)潛在故障并進(jìn)行優(yōu)化維護(hù)。在能源領(lǐng)域，GE 數(shù)字孿生技術(shù)可用于電力設(shè)備的監(jiān)測(cè)和管理，實(shí)時(shí)分析設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，優(yōu)化發(fā)電效率并降低故障風(fēng)險(xiǎn)。此外，特斯拉、福特、豐田、本田和西門子等公司也將數(shù)字孿生技術(shù)視為企業(yè)戰(zhàn)略的重要組成部分，進(jìn)一步凸顯了其重要性和應(yīng)用前景。歐洲聯(lián)盟提出了名為“Destination Earth”的項(xiàng)目，旨在建立一個(gè)數(shù)字孿生地球，以支持可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)。該項(xiàng)目利用先進(jìn)的科技手段，將地球的物理、生態(tài)和社會(huì)系統(tǒng)建模為一個(gè)全球性的數(shù)字模型。通過整合和分析氣象、地理、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等各領(lǐng)域數(shù)據(jù)，并運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)分析和模擬技術(shù)，數(shù)字孿生地球模型提供了多維、跨尺度的數(shù)據(jù)，幫助人們深入了解地球上不同系統(tǒng)之間的相互影響和復(fù)雜性。可見，數(shù)字孿生技術(shù)在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和推動(dòng)各領(lǐng)域創(chuàng)新方面具有巨大潛力。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步和應(yīng)用范圍擴(kuò)大，數(shù)字孿生將為企業(yè)和社會(huì)帶來更多機(jī)遇和發(fā)展空間。

數(shù)字孿生概念還在不斷地演化和變化的過程中，不同的領(lǐng)域?qū)λ胁煌亩x和解釋?？傮w而言，數(shù)字孿生是指物理實(shí)體、系統(tǒng)或過程的虛擬數(shù)字副本。它可以被看作是一個(gè)具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、模型和算法的數(shù)字映射系統(tǒng)，用于模擬、分析和優(yōu)化物理實(shí)體的性能、行為和決策過程。

數(shù)字孿生圖書館作為數(shù)字孿生城市的重要組成部分，具有極大的創(chuàng)新性[3]。然而，在智慧圖書館的建設(shè)實(shí)踐中，對(duì)數(shù)字孿生的實(shí)質(zhì)內(nèi)涵和運(yùn)作模式尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)?；跀?shù)字孿生技術(shù)探討圖書館智慧服務(wù)的范式重構(gòu)、場(chǎng)景應(yīng)用等方面[4]，對(duì)智慧圖書館理論與實(shí)踐發(fā)展具有前瞻性意義。本文旨在研究數(shù)字孿生圖書館的體系構(gòu)建、應(yīng)用場(chǎng)景、面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，以及未來的發(fā)展方向，為數(shù)字孿生圖書館的發(fā)展提供有益的探索和建議。

1 數(shù)字孿生理論模型

1.1 三維模型

2011 年，Michael Grieves 教授正式提出了數(shù)字孿生的概念[5]，將其定義為由物理實(shí)體、虛擬體以及物理實(shí)體與虛擬體之間的數(shù)據(jù)交互接口組成的系統(tǒng)體系。該概念的核心思想是通過將實(shí)際物理實(shí)體與其數(shù)字化的虛擬表示相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)實(shí)體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、仿真分析和優(yōu)化決策。

1.2 五維模型

1.2.1 數(shù)字孿生五維模型

2017 年，北京航空航天大學(xué)的陶飛等人提出了數(shù)字孿生五維技術(shù)模型，包括物理實(shí)體、虛擬體、孿生數(shù)據(jù)、連接和服務(wù)。該模型通過對(duì)物理空間中的目標(biāo)體進(jìn)行建模和仿真等過程，在虛擬空間中生成了對(duì)應(yīng)的“虛擬體”，并實(shí)時(shí)記錄和顯示物理實(shí)體的各項(xiàng)參數(shù)。同時(shí)，它利用相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行分析、診斷、升級(jí)與預(yù)測(cè)[6]。這個(gè)五維技術(shù)模型強(qiáng)調(diào)了物理實(shí)體、虛擬體和孿生數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)和交互，以及連接和服務(wù)模塊的作用。

1.2.2 數(shù)字孿生圖書館五維運(yùn)行模型

基于陶飛等提出的數(shù)字孿生理論模型，并結(jié)合圖書館業(yè)務(wù)實(shí)際，王璐等人提出了數(shù)字孿生圖書館五維運(yùn)行模型[7]（見圖1）。數(shù)字孿生圖書館由物理實(shí)體、虛擬體、孿生數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生服務(wù)以及實(shí)時(shí)雙向映射與交互的連接五部分組成，構(gòu)成了一個(gè)數(shù)字孿生體。孿生數(shù)據(jù)是從物理實(shí)體和虛擬體中獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括圖書館的訪問數(shù)據(jù)、借閱數(shù)據(jù)、館藏?cái)?shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)用于更新虛擬體的狀態(tài)，并提供給連接和服務(wù)模塊進(jìn)行分析和處理。服務(wù)模塊利用孿生數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、個(gè)性化推薦、互動(dòng)交流等任務(wù)。通過服務(wù)模塊，圖書館可以提供在線資源檢索、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)環(huán)境、虛擬展覽等服務(wù)，以滿足用戶需求并提升用戶體驗(yàn)。

圖1 數(shù)字孿生圖書館五維運(yùn)行模型

2 數(shù)字孿生圖書館研究綜述

數(shù)字孿生技術(shù)作為新興的智能化技術(shù)[3]，為圖書館的創(chuàng)新服務(wù)和發(fā)展提供了新的思路和動(dòng)力，專家學(xué)者們從不同的視角進(jìn)行研究，積極探索數(shù)字孿生環(huán)境下的圖書館管理模式、服務(wù)方式以及發(fā)展機(jī)遇[8]。我們將“數(shù)字孿生圖書館”作為研究主題，通過對(duì)檢索到的文獻(xiàn)進(jìn)行梳理，總結(jié)出有關(guān)“數(shù)字孿生圖書館”研究的熱點(diǎn)和趨勢(shì)[8]。

2.1 研究概況

通過在中國知網(wǎng)“中國期刊全文數(shù)據(jù)庫”中進(jìn)行檢索，使用檢索式“篇名=‘?dāng)?shù)字孿生’ ＊ ‘圖書館’ + 關(guān)鍵詞=‘?dāng)?shù)字孿生’ ＊ ‘圖書館’”，截至2023 年4 月27 日，共得到26 條相關(guān)數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)中可以得知，數(shù)字孿生圖書館從2020 年開始受到學(xué)者關(guān)注，2020 年發(fā)文5 篇，2022 年發(fā)文最多，為13 篇，這表明2022 年數(shù)字孿生圖書館的研究在圖情領(lǐng)域開始蓬勃發(fā)展。根據(jù)知網(wǎng)數(shù)據(jù)推測(cè)，2023 年以數(shù)字孿生圖書館為主題的論文將達(dá)到16 篇。

自數(shù)字孿生圖書館的概念提出以來，相關(guān)研究還在不斷延伸和發(fā)展[1]，數(shù)字孿生圖書館的理論模型以及數(shù)字孿生技術(shù)在圖書館的應(yīng)用成為數(shù)字孿生圖書館研究的主要關(guān)注點(diǎn)[8]。

2.2 研究熱點(diǎn)

通過研讀文獻(xiàn)資料，我們發(fā)現(xiàn)目前國內(nèi)學(xué)者關(guān)于數(shù)字孿生圖書館的研究主要關(guān)注以下5 個(gè)方面：

2.2.1 模式研究

數(shù)字孿生圖書館是圖書館未來的發(fā)展模式，學(xué)者們對(duì)數(shù)字孿生圖書館的定義、范圍、應(yīng)用等進(jìn)行了理論研究。研究者張艷豐等研究了“云數(shù)智”融合視域下數(shù)字孿生圖書館場(chǎng)景化服務(wù)模式[9]。另外，馮川玉等研究了數(shù)字孿生圖書館的系統(tǒng)模型，基于圖書館用戶服務(wù)的個(gè)性化與精準(zhǔn)化需求，分析了數(shù)字孿生圖書館的服務(wù)場(chǎng)景，設(shè)計(jì)運(yùn)行機(jī)制，并提出了服務(wù)模式[3]。

2.2.2 體系架構(gòu)

專家學(xué)者著重探究如何構(gòu)建數(shù)字孿生圖書館的架構(gòu)體系。王璐等提出了數(shù)字孿生圖書館的五維模型[7]。有學(xué)者提出數(shù)字孿生圖書館智慧管控系統(tǒng)模型，并從物理圖書館、虛擬圖書館、圖書館孿生大數(shù)據(jù)、孿生智慧管控平臺(tái)4 個(gè)方面進(jìn)行了闡述[10]。此外，研究者翟秀鳳等提出了數(shù)字孿生圖書館虛實(shí)空間多維融合模型系統(tǒng)。實(shí)體空間通過數(shù)字孿生數(shù)據(jù)中心采集、融合、仿真、建模、評(píng)估等數(shù)字化處理，形成雙向映射、智能交互的孿生空間。虛實(shí)空間中各要素、資源、服務(wù)的融合協(xié)同，衍生出空間場(chǎng)景、學(xué)習(xí)場(chǎng)景、服務(wù)場(chǎng)景和文化場(chǎng)景[11]。這些研究為數(shù)字孿生圖書館的建設(shè)提供了總體的設(shè)計(jì)思路及方法[3]。

2.2.3 空間再造

數(shù)字孿生技術(shù)被應(yīng)用于對(duì)物理圖書館的空間利用和管理，對(duì)其軟硬件設(shè)施進(jìn)行全生命周期監(jiān)測(cè)。研究者提出了數(shù)字孿生在圖書館空間再造的應(yīng)用模式，以提高圖書館的空間利用和滿足用戶的個(gè)性化需求[12]。還有學(xué)者認(rèn)為數(shù)字孿生技術(shù)與其他智能技術(shù)的整合將促進(jìn)圖書館虛擬空間和物理空間的融合，構(gòu)建更加智慧的圖書館空間，促進(jìn)用戶發(fā)展[13]。

2.2.4 場(chǎng)景應(yīng)用

2022 年，科技部等六部門印發(fā)了《關(guān)于加快場(chǎng)景創(chuàng)新以人工智能高水平應(yīng)用促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》[14]。該指導(dǎo)意見提出，著力打造人工智能重大場(chǎng)景，提升人工智能場(chǎng)景創(chuàng)新能力，加快推動(dòng)人工智能場(chǎng)景開放。借助數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建智慧化應(yīng)用場(chǎng)景，創(chuàng)設(shè)一個(gè)智能服務(wù)空間，能極大提升圖書館的智慧化水平[15]。研究者石婷婷等提出數(shù)字孿生技術(shù)在智慧圖書館中面向用戶及館員的應(yīng)用場(chǎng)景，以支持虛實(shí)融合、泛在智慧、多維感知、多感官全息交互的虛擬體驗(yàn)館舍空間，并賦能創(chuàng)客空間、創(chuàng)新閱讀服務(wù)、支持教學(xué)科研、提供健康服務(wù)等，為用戶提供多元服務(wù)[16]。研究者劉曉波認(rèn)為通過構(gòu)建虛擬景區(qū)和VR 主題場(chǎng)館，可以讓人文歷史景觀、名人故居、文化遺址等重現(xiàn)，提供清晰音質(zhì)和現(xiàn)實(shí)感視景，達(dá)到文脈賡續(xù)的效果[17]。此外，還有研究者認(rèn)為數(shù)字孿生技術(shù)在智慧圖書館應(yīng)用場(chǎng)景中的運(yùn)用是一個(gè)基于場(chǎng)景的閉環(huán)過程，涉及海量數(shù)據(jù)、高性能算力、信息模型、數(shù)字仿真等，并貫穿于場(chǎng)景的全生命周期[15]。

2.2.5 技術(shù)驅(qū)動(dòng)

技術(shù)驅(qū)動(dòng)是智慧圖書館發(fā)展的核心動(dòng)力，數(shù)字孿生等新興技術(shù)為智慧服務(wù)提供了技術(shù)基礎(chǔ)[1]。專家學(xué)者討論了圖書館對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)的合理應(yīng)用。有學(xué)者認(rèn)為數(shù)字孿生技術(shù)在圖書館的建筑與空間、資源與服務(wù)、管理與防控、用戶服務(wù)與體驗(yàn)、館員職業(yè)與發(fā)展等方面都有廣泛的應(yīng)用和重要影響，將加速圖書館實(shí)體空間和虛擬空間的融合，為用戶提供更加全面、智慧的知識(shí)服務(wù)[18]。研究者樊孟松認(rèn)為利用數(shù)字孿生技術(shù)，可以從理論、數(shù)據(jù)和技術(shù)三個(gè)維度構(gòu)建數(shù)字孿生圖書館場(chǎng)景模型[19]。

2.3 研究趨勢(shì)

近年來，關(guān)于數(shù)字孿生圖書館的主題研究逐漸增多，取得了一定的成果[8]，但由于ChatGPT 等技術(shù)的出現(xiàn)，數(shù)字孿生圖書館的研究熱度可能會(huì)暫時(shí)趨緩。盡管如此，未來依然需要持續(xù)推進(jìn)和發(fā)展相關(guān)研究。我們預(yù)測(cè)，學(xué)術(shù)界和業(yè)界將以新的視角、觀點(diǎn)和方法開展更多研究工作，文獻(xiàn)數(shù)量和質(zhì)量將會(huì)持續(xù)增長和突破[8]。

3 未來數(shù)字孿生圖書館的服務(wù)場(chǎng)景

隨著萬物互聯(lián)時(shí)代的到來，數(shù)字孿生技術(shù)嵌入圖書館建設(shè)中，對(duì)圖書館運(yùn)行和管理方式將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。未來的數(shù)字孿生圖書館將超越實(shí)體空間和資源的限制，為用戶提供沉浸式的虛擬空間和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)相映、即時(shí)連接和動(dòng)態(tài)交互。這將推動(dòng)圖書館服務(wù)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，拓展圖書館服務(wù)的領(lǐng)域、模式和效果[8]。以下是我們對(duì)未來數(shù)字孿生圖書館可能實(shí)現(xiàn)的一些潛在虛擬服務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景的展望。

3.1 3D 數(shù)字模型的空間重建

圖書館數(shù)字孿生空間重建是將圖書館物理空間進(jìn)行數(shù)字復(fù)制的過程[12]。通過使用傳感器、攝像頭和其他數(shù)據(jù)源收集圖書館布局、家具和其他物理特征的信息，可以創(chuàng)建空間的3D 數(shù)字模型。這些模型不僅可以優(yōu)化空間使用和規(guī)劃未來需求，還能幫助圖書館員更好地了解用戶與空間的互動(dòng)方式，從而改善用戶體驗(yàn)。在數(shù)字孿生圖書館中，讀者用戶可以通過AR/VR/MR/XR 等設(shè)備清晰地查找各種書籍、報(bào)刊等文獻(xiàn)資料的位置和詳細(xì)信息，提高文獻(xiàn)和信息獲取的效率[8]。圖書館工作人員可以使用數(shù)字孿生模型測(cè)試不同的家具布置或照明配置，確定最佳的圖書館空間布局，提高圖書館空間的功能性和可用性。通過創(chuàng)建這些虛擬空間，圖書館可以擴(kuò)大其服務(wù)范圍，用戶不再受時(shí)間和地域的限制，可以隨時(shí)隨地通過虛擬環(huán)境訪問圖書館資源。這將提高讀者用戶對(duì)實(shí)體圖書館的使用感受和效率，實(shí)現(xiàn)圖書館的虛實(shí)相生發(fā)展[8]。

3.2 未來閱讀推廣服務(wù)場(chǎng)景

閱讀是圖書館的核心功能。利用數(shù)字孿生技術(shù)，圖書館的閱讀推廣活動(dòng)可以采取多種形式。其中一種方式是創(chuàng)建虛擬讀書俱樂部，讓用戶與其他讀者聯(lián)系，討論書籍、分享閱讀體驗(yàn)并提供反饋。虛擬讀書俱樂部可以根據(jù)需求定制不同的流派或主題，并為用戶提供接觸不同觀點(diǎn)和文化的機(jī)會(huì)。此外，圖書館還可以舉辦在線作者講座和圖書閱讀活動(dòng)，利用數(shù)字孿生技術(shù)創(chuàng)造出身臨其境、引人入勝的體驗(yàn)，讓讀者能夠在虛擬環(huán)境中與作者互動(dòng)。這種互動(dòng)體驗(yàn)不僅能夠增加讀者的參與度，還能夠讓讀者更深入地理解作品背后的故事。數(shù)字孿生技術(shù)還可以用于舉辦虛擬寫作研討會(huì)，幫助讀者發(fā)展寫作技能，并與他人分享自己的作品。通過這種方式，閱讀和寫作將變得更加有趣和富有創(chuàng)意。數(shù)字孿生技術(shù)給讀者帶來體驗(yàn)式、沉浸式的新型閱讀服務(wù)場(chǎng)景，使閱讀不再是孤獨(dú)的體驗(yàn)，閱讀有大家相伴，將變得更有樂趣。

3.3 未來虛擬教育學(xué)習(xí)場(chǎng)景

數(shù)字孿生技術(shù)在圖書館中可以為教育活動(dòng)提供沉浸式體驗(yàn)工具，使用戶的學(xué)習(xí)體驗(yàn)更加豐富有趣。數(shù)字孿生技術(shù)可以用來創(chuàng)建虛擬教室，復(fù)制實(shí)體物理教室的體驗(yàn)。這對(duì)那些無法親自參加課堂的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者尤其有幫助。虛擬教室可以定制，以反映特定課程的需求，具有交互式白板、多媒體資源和聊天等功能，可以用來為學(xué)生創(chuàng)造個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。此外，還可以用來跟蹤學(xué)生的進(jìn)步及學(xué)習(xí)偏好，并根據(jù)個(gè)人需求定制學(xué)習(xí)資源，有助于提高學(xué)生的參與度。學(xué)生可以在虛擬學(xué)習(xí)空間里共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)，共享資源，并協(xié)作完成作業(yè)。數(shù)字孿生技術(shù)能夠收集學(xué)生表現(xiàn)的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行分析，以用于評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和老師的教學(xué)效果。這些信息可以用來改進(jìn)教學(xué)方法和學(xué)習(xí)資源。數(shù)字孿生技術(shù)可用于提供對(duì)虛擬圖書館資源的獲取，如電子書、電子期刊和多媒體資源等，可以幫助那些無法訪問物理圖書館資源的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者。虛擬圖書館資源也可以定制，以滿足特定課程和學(xué)習(xí)目標(biāo)的需求。

新生培訓(xùn)與引導(dǎo)是學(xué)校教育中的重要一環(huán)。利用數(shù)字孿生技術(shù)可以開展線上的新生入學(xué)教育活動(dòng)，新生在拿到錄取通知書后，可以通過掃描二維碼進(jìn)入虛擬圖書館，讓新生在游戲化場(chǎng)景中體驗(yàn)圖書館，從而在真正到達(dá)實(shí)體圖書館時(shí)感到熟悉和自信?？梢?，數(shù)字孿生技術(shù)為實(shí)現(xiàn)教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了重要途徑。

總之，數(shù)字孿生技術(shù)可以為大眾提供多元化的教學(xué)和服務(wù)平臺(tái)。塑造全新的虛擬化、沉浸式教學(xué)場(chǎng)景，為用戶帶來開放式、互動(dòng)式的教學(xué)體驗(yàn)[8]。盡管該技術(shù)仍處于早期階段，但仍可能對(duì)在線教學(xué)產(chǎn)生重大影響。

3.4 互動(dòng)式參考咨詢服務(wù)場(chǎng)景

參考咨詢服務(wù)是圖書館的一項(xiàng)基本職能，數(shù)字孿生技術(shù)將來可以為圖書館帶來更加智慧化、可視化、專業(yè)化的虛擬參考咨詢場(chǎng)景，并進(jìn)一步提升用戶體驗(yàn)[6]。

利用數(shù)字孿生技術(shù)可以創(chuàng)建智能虛擬參考咨詢臺(tái)，并建設(shè)一個(gè)龐大的參考咨詢知識(shí)庫。用戶可以通過虛擬參考咨詢臺(tái)與“虛擬館員”聯(lián)系，圖書館工作人員以及各領(lǐng)域?qū)I(yè)人士都可以在數(shù)字孿生圖書館中擔(dān)任“虛擬館員”角色，為用戶提供具有專業(yè)服務(wù)和情感交互的虛擬咨詢服務(wù)[8]。隨著知識(shí)庫的不斷豐富，它能夠提供更加精準(zhǔn)的答案。此外，我們還可以為每個(gè)讀者提供一個(gè)專屬的虛擬數(shù)字人作為參考咨詢館員，為其提供個(gè)性化的服務(wù)。

公共圖書館和高校圖書館可以通過設(shè)立地區(qū)共享域和加入CALIS 分布式聯(lián)合數(shù)字參考咨詢服務(wù)體系的方式實(shí)現(xiàn)聯(lián)合參考咨詢。虛擬參考咨詢臺(tái)可以方便地滿足圖書館用戶的需求，并可以隨時(shí)隨地進(jìn)行訪問，從而有效地提高圖書館的服務(wù)效率。

3.5 高效館際互借服務(wù)場(chǎng)景

館際互借服務(wù)允許圖書館代表其用戶從其他圖書館借閱資料。數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用有助于簡(jiǎn)化和提高館際互借服務(wù)的效率。

使用數(shù)字孿生技術(shù)可以促進(jìn)數(shù)字資源在圖書館之間的共享，例如電子圖書、電子期刊、數(shù)字媒體等，使用戶方便地訪問本地圖書館所沒有的資源。這解決了區(qū)域發(fā)展不平衡的問題。例如，農(nóng)村落后地區(qū)圖書館的用戶可以通過使用數(shù)字孿生技術(shù)從附近城市的一個(gè)更大的圖書館訪問數(shù)字資源。

數(shù)字孿生技術(shù)使得圖書館能夠?qū)崟r(shí)檢查其他圖書館提供的資料是否可用[18]，從而快速有效地滿足館際互借的請(qǐng)求。圖書館可以利用數(shù)字孿生技術(shù)自動(dòng)簡(jiǎn)化借閱流程，以便快速有效地滿足館際互借請(qǐng)求，并跟蹤借閱資料的狀態(tài)。圖書館聯(lián)盟也可以借助數(shù)字孿生技術(shù)共享資源和協(xié)調(diào)館際互借服務(wù)，實(shí)現(xiàn)圖書館間的資源共享服務(wù)。

3.6 體驗(yàn)式文化游覽場(chǎng)景

數(shù)字孿生圖書館具有創(chuàng)新和創(chuàng)造一系列虛擬文化旅游場(chǎng)景的潛力。利用數(shù)字孿生技術(shù)打造智慧文旅新業(yè)態(tài)，構(gòu)建線上線下協(xié)同的文旅消費(fèi)產(chǎn)業(yè)新生態(tài)，建設(shè)綜合信息服務(wù)平臺(tái)。構(gòu)建沉浸式、情境化、探秘主題的體驗(yàn)場(chǎng)景，人臉屬性檢測(cè)的個(gè)性化路線定制，沉浸式特色文化情境體驗(yàn)景區(qū)等。整合各方資源，將新技術(shù)融合到智慧文旅的建設(shè)中，打造全方位的、多角度的應(yīng)用體系。數(shù)字孿生圖書館可以創(chuàng)建歷史圖書館建筑的3D 模型，為用戶提供虛擬游覽體驗(yàn)。用戶可以在虛擬空間中探索并了解圖書館的建筑、藝術(shù)品以及其他歷史特色。此外，數(shù)字孿生圖書館還可以創(chuàng)建其收藏的珍本書和手稿的虛擬展覽。用戶可以瀏覽數(shù)字版本的展品，查看高分辨率的圖像，并了解所關(guān)注的每件展品背后的歷史和故事。通過這種方式，人們可以受到優(yōu)秀歷史文化的熏陶。

數(shù)字孿生圖書館通過提供多樣化的資源、多元化的體驗(yàn)和沉浸式的服務(wù)[3]，為文化游覽提供豐富的內(nèi)容和體驗(yàn)。如黃山圖書館的“人文黃山”“畫說傳統(tǒng)”項(xiàng)目，結(jié)合了黃山的本地特點(diǎn)，在智慧文旅發(fā)展路徑方面進(jìn)行了有益的探索。在智慧文旅融合背景下，數(shù)字孿生圖書館將創(chuàng)新虛擬文化游覽場(chǎng)景，促進(jìn)自然歷史人文資源的數(shù)字化與開發(fā)利用、信息共享以及線上線下融合互通，推動(dòng)新型基礎(chǔ)設(shè)施支撐的跨時(shí)空、跨地域、跨領(lǐng)域、低成本、高效率、平臺(tái)化、數(shù)字化的智慧文旅產(chǎn)業(yè)新生態(tài)的建立。創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，讓用戶沉浸在不同的文化環(huán)境中，同時(shí)也使圖書館的功能更加豐富、多元。

3.7 互聯(lián)互通的共享服務(wù)場(chǎng)景

數(shù)字孿生圖書館可以建立互聯(lián)互通服務(wù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生圖書館之間的服務(wù)協(xié)同。通過構(gòu)建數(shù)字孿生圖書館開放平臺(tái)，不同的數(shù)字孿生圖書館之間可以互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)服務(wù)共享。例如可通過開發(fā)共享應(yīng)用程序設(shè)計(jì)接口、開放數(shù)據(jù)接口等方式實(shí)現(xiàn)資源共享。同時(shí)，可以建立數(shù)字孿生圖書館聯(lián)盟，促進(jìn)資源共享和協(xié)同服務(wù)，推動(dòng)數(shù)字孿生圖書館的整體優(yōu)化和協(xié)同發(fā)展。在互聯(lián)互通的數(shù)字孿生圖書館中，用戶可以以“虛擬分身”的形式在各個(gè)虛擬圖書館空間自由“穿梭”，輕松地獲取不同的數(shù)字資源、參與各種文化活動(dòng)，并與不同的專家學(xué)者進(jìn)行對(duì)話[8]。利用數(shù)字孿生技術(shù)也可以跨界合作，數(shù)字孿生圖書館可以與其他領(lǐng)域的機(jī)構(gòu)和平臺(tái)進(jìn)行合作，共同推動(dòng)資源共享和服務(wù)互通。例如，與博物館、藝術(shù)機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)等合作，共同舉辦展覽、開展研究項(xiàng)目，為用戶提供多元化的文化體驗(yàn)和學(xué)術(shù)資源。通過這樣的互聯(lián)互通機(jī)制，數(shù)字孿生圖書館不會(huì)成為服務(wù)孤島，而是能夠?yàn)橛脩籼峁└鼜V泛、豐富的虛實(shí)融合、即時(shí)連接、動(dòng)態(tài)交互的良好服務(wù)體驗(yàn)。這種互聯(lián)互通的資源共享服務(wù)場(chǎng)景不僅可以推動(dòng)數(shù)字孿生圖書館的發(fā)展，也能讓用戶獲得更全面、便捷的服務(wù)。

4 數(shù)字孿生圖書館的未來發(fā)展展望

數(shù)字孿生技術(shù)將會(huì)為圖書館帶來全新的數(shù)字空間，為圖書館智慧服務(wù)和數(shù)字化發(fā)展創(chuàng)造新的場(chǎng)景和動(dòng)力[8]。然而，這種發(fā)展也伴隨著一些新的問題和挑戰(zhàn)需要我們應(yīng)對(duì)。

4.1 數(shù)字孿生圖書館未來可能的發(fā)展方向

數(shù)字孿生圖書館將進(jìn)一步發(fā)展增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)，為用戶創(chuàng)造更身臨其境的圖書館體驗(yàn)[20]。通過AR 和VR 技術(shù)，用戶可以參觀虛擬圖書館，參與交互式展覽以及使用支持AR 的學(xué)習(xí)資源。數(shù)字孿生圖書館可以整合人工智能技術(shù)，以改善用戶體驗(yàn)和優(yōu)化圖書館服務(wù)，包括提供用戶支持的聊天機(jī)器人、提供相關(guān)資料的智能推薦系統(tǒng)以及幫助圖書館員管理和分析圖書館數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。數(shù)字孿生圖書館可以利用用戶數(shù)據(jù)提供個(gè)性化的圖書館服務(wù)，包括定制的閱讀建議、個(gè)性化的研究幫助和學(xué)習(xí)資源。數(shù)字孿生圖書館也可以發(fā)展成為一個(gè)社交互動(dòng)平臺(tái)，通過建立協(xié)作社區(qū)等方式來促進(jìn)用戶之間的知識(shí)共享，包括在線論壇、合作研究平臺(tái)和社交媒體的參與等方式，實(shí)現(xiàn)圖書館用戶之間的互動(dòng)與社群建設(shè)。

4.2 數(shù)字孿生圖書館未來發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

數(shù)字孿生圖書館的發(fā)展需要先進(jìn)的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施和專業(yè)知識(shí)，包括高速互聯(lián)網(wǎng)連接、基于云的存儲(chǔ)解決方案和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)安全措施。圖書館可能面臨資金供給問題，以確保維護(hù)和更新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施；或者可能面臨缺乏熟練IT專業(yè)人才來管理和維護(hù)這些系統(tǒng)。數(shù)字孿生圖書館可能會(huì)收集和存儲(chǔ)大量關(guān)于圖書館用戶的個(gè)人數(shù)據(jù)，包括他們的閱讀習(xí)慣和研究興趣。這會(huì)引起個(gè)人隱私和數(shù)據(jù)安全問題，并可能要求圖書館實(shí)施強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)保護(hù)措施。例如，圖書館可能需要遵守?cái)?shù)據(jù)隱私法規(guī)，如我國的《中華人民共和國個(gè)人信息保護(hù)法》、《中華人民共和國數(shù)據(jù)安全法》以及歐盟的《通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例》（GDPR），以規(guī)范個(gè)人數(shù)據(jù)的收集、使用和保護(hù)。數(shù)字孿生圖書館在處理知識(shí)產(chǎn)權(quán)和版權(quán)問題方面可能面臨挑戰(zhàn)，特別是在數(shù)字借閱和版權(quán)資料共享方面。這就要求圖書館工作人員對(duì)版權(quán)法律法規(guī)有深入透徹的了解，并確保遵守這些法律。例如，圖書館可能需要實(shí)施數(shù)字版權(quán)管理的系統(tǒng)，以防止未經(jīng)授權(quán)訪問和共享受版權(quán)保護(hù)的資源。數(shù)字孿生圖書館可能會(huì)對(duì)殘疾、低文化水平或互聯(lián)網(wǎng)接入有限的用戶帶來可訪問性和包容性挑戰(zhàn)。這就要求圖書館確保數(shù)字孿生圖書館在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到可訪問性和包容性，以滿足不同用戶的需求。例如，圖書館可能需要為視障用戶提供替代格式，構(gòu)建盲人數(shù)字圖書館，并確保其網(wǎng)站針對(duì)屏幕閱讀器和其他輔助技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

總體而言，數(shù)字孿生圖書館的發(fā)展受到一系列的挑戰(zhàn)，涉及技術(shù)、法律、版權(quán)和資金等方面的考慮。應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)將需要圖書館專業(yè)人員、IT 專家、法律顧問和其他相關(guān)者相互合作協(xié)調(diào)，以保障信息傳播的暢通。

4.3 建立數(shù)字孿生圖書館的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

建立數(shù)字孿生圖書館的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)確保不同圖書館系統(tǒng)之間的互操作性、兼容性和可擴(kuò)展性至關(guān)重要。省級(jí)以上圖書館行業(yè)主管部門和行業(yè)學(xué)會(huì)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求制定數(shù)字孿生圖書館構(gòu)建、運(yùn)行和服務(wù)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)則以及服務(wù)規(guī)范等，加強(qiáng)信息化、數(shù)字化和智能化的建設(shè)指導(dǎo)，并完善基礎(chǔ)性、配套性和服務(wù)性的監(jiān)督機(jī)制，提升數(shù)字孿生圖書館的監(jiān)管能力[8]。

首先，需要確定參與標(biāo)準(zhǔn)制定和實(shí)施的相關(guān)人員，并進(jìn)行需求評(píng)估，以確定數(shù)字孿生圖書館所面臨的具體要求和挑戰(zhàn)。根據(jù)需求評(píng)估的結(jié)果，可以定義數(shù)字孿生圖書館各個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，包括數(shù)據(jù)模型、元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、互操作性協(xié)議和安全措施等。然后，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，以確保其有效性和功能性。最后，建立標(biāo)準(zhǔn)組織或委員會(huì)，建立治理和監(jiān)督機(jī)制，為標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)和采用提供持續(xù)的支持和指導(dǎo)，以執(zhí)行和維護(hù)數(shù)字孿生圖書館的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

4.4 數(shù)字孿生圖書館的數(shù)據(jù)安全治理

數(shù)據(jù)安全治理是數(shù)字孿生圖書館的關(guān)鍵組成部分，因?yàn)檫@些系統(tǒng)通常需要處理與用戶、資源和交易相關(guān)的敏感和機(jī)密信息。數(shù)字孿生圖書館應(yīng)該遵守相關(guān)的數(shù)據(jù)安全法規(guī)和指南。使用加密安全機(jī)制，以保護(hù)敏感數(shù)據(jù)免受未經(jīng)授權(quán)的訪問或披露，包括對(duì)靜態(tài)和傳輸中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，采用安全的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，并實(shí)施數(shù)據(jù)安全策略，確保數(shù)字孿生圖書館具備強(qiáng)大的訪問控制和授權(quán)機(jī)制，讓只有獲得授權(quán)的個(gè)人才能訪問敏感數(shù)據(jù)。數(shù)字孿生圖書館需有可靠的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)機(jī)制，確保在系統(tǒng)故障、災(zāi)難或網(wǎng)絡(luò)攻擊的情況下能夠恢復(fù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，包括定期進(jìn)行數(shù)據(jù)備份、制定災(zāi)難恢復(fù)計(jì)劃和建立數(shù)據(jù)冗余措施。數(shù)字孿生圖書館應(yīng)具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控和響應(yīng)機(jī)制，以檢測(cè)和應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)威脅和攻擊。

5 結(jié)語

數(shù)字孿生圖書館的根本目標(biāo)是為圖書館用戶提供個(gè)性化、智慧化和沉浸式的全新體驗(yàn)，充分體現(xiàn)了圖書館以用戶為中心的服務(wù)理念。通過虛實(shí)交互技術(shù)和孿生數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)，數(shù)字孿生圖書館能夠根據(jù)不同的使用場(chǎng)景提供相應(yīng)的功能，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景化的服務(wù)。

圖書館是一個(gè)生長著的有機(jī)體。在元宇宙時(shí)代，數(shù)字孿生智慧圖書館將成為一個(gè)前所未有的超現(xiàn)實(shí)的互聯(lián)網(wǎng)空間。在這個(gè)空間里，圖書館的場(chǎng)景和應(yīng)用將得到極大的擴(kuò)展和延伸。這場(chǎng)變革必然是革命性的，將以全新的形態(tài)從功能和服務(wù)上對(duì)傳統(tǒng)圖書館產(chǎn)生全面的超越。未來的數(shù)字孿生圖書館必然比今天的圖書館更加智慧和先進(jìn)。

因此，我們應(yīng)該在技術(shù)、設(shè)備、人員、安全及標(biāo)準(zhǔn)等方面構(gòu)建智慧生態(tài)系統(tǒng)，協(xié)同推進(jìn)完善數(shù)字孿生圖書館的建設(shè)規(guī)劃工作，為智慧服務(wù)創(chuàng)造更好的環(huán)境，不斷提升圖書館用戶的使用體驗(yàn)。通過運(yùn)用數(shù)字化新技術(shù)，共同創(chuàng)建協(xié)同、高效的智慧圖書館。