智慧圖書館建設(shè)思路研究

曾王平，彭如強(qiáng)

廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州，510630

0 引言

《中華人民共和國2021年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報》顯示：2021年，全國共有公共圖書館3217個，在眾多圖書館中，數(shù)字化建設(shè)較為薄弱，大部分圖書館僅針對借閱服務(wù)進(jìn)行信息化建設(shè)，書籍的出入庫管理則仍使用人工力量，這導(dǎo)致圖書管理效率較低。隨著社會的發(fā)展，紙質(zhì)書籍如何在數(shù)字世界中發(fā)揮更大的活力是一個亟待解決的問題?！笆奈濉币?guī)劃中已明確要求積極發(fā)展智慧圖書館。對智慧圖書館的探索已成為城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新風(fēng)口。

1 建設(shè)內(nèi)容

本文從數(shù)字資源系統(tǒng)、分析和推薦系統(tǒng)、書籍入庫/出庫自動化系統(tǒng)、虛擬圖書館四個方面進(jìn)行論述。數(shù)字資源系統(tǒng)旨在紙質(zhì)資源數(shù)字化，在數(shù)字空間中構(gòu)建書籍之間的聯(lián)系，并推動館際互動，打破地域限制，構(gòu)建書籍知識大空間，為借閱者提供溝通渠道。分析與推薦系統(tǒng)旨在運(yùn)用算法進(jìn)行用戶畫像，根據(jù)用戶畫像和館藏資源進(jìn)行精準(zhǔn)推薦，將用戶畫像和圖書采購結(jié)合起來，提升圖書采購對借閱者的需求滿足。書籍入庫/出庫系統(tǒng)旨在打造覆蓋全館書架和倉庫的全自動化書籍運(yùn)輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)書籍全生命周期的自動化運(yùn)輸，提升圖書管理效率。虛擬圖書館旨在實(shí)現(xiàn)虛擬空間和物理現(xiàn)實(shí)空間的交流[1]。智慧圖書館整體架構(gòu)示意圖如圖1所示。

1.1 數(shù)字資源系統(tǒng)

1.1.1 紙質(zhì)資源數(shù)字化

將紙質(zhì)的書籍制作成為數(shù)字資源是智慧圖書館的重要基礎(chǔ)功能之一。紙質(zhì)書籍是圖書館最重要的資源，也是借閱者最需要的內(nèi)容，但紙質(zhì)書籍的不易傳遞、不便攜帶等特性限制了書籍資源的有效利用。通過資源數(shù)字化，對紙質(zhì)書籍建立電子書，將其不利的特性剪除，不僅可以在數(shù)字空間進(jìn)行傳遞、閱讀，更為后續(xù)的數(shù)字化應(yīng)用創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。當(dāng)前，紙質(zhì)資源數(shù)字化主要是通過掃描—識別—校對—編輯的方式實(shí)現(xiàn)，在此過程中，需要完善高速掃描機(jī)、復(fù)印機(jī)、信息掃描系統(tǒng)、資源存儲系統(tǒng)等。

1.1.2 構(gòu)建書籍思維導(dǎo)圖

在將紙質(zhì)資源數(shù)字化后，通過AI技術(shù)對數(shù)字圖書進(jìn)行閱讀，閱讀完成后生成該書的思維導(dǎo)圖。思維導(dǎo)圖包含如下內(nèi)容。

（1）本書主要內(nèi)容及各章節(jié)主要內(nèi)容。對該書主要敘述內(nèi)容進(jìn)行精煉概括，說明該書主要描述了什么、目的是什么。

（2）全書時間線?？蓪υ摃鴱拈_始到結(jié)束涉及的時間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時序排列，也可針對某一具體事件或人物出現(xiàn)的時間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時序排列。

（3）全書人物關(guān)系。對該書出現(xiàn)的人物關(guān)系進(jìn)行梳理，生成人物關(guān)系圖譜，可視化地展示各人物之間的關(guān)系。

（4）其他內(nèi)容。如名詞或概念匯總、全書統(tǒng)計(jì)信息等內(nèi)容。

通過AI技術(shù)的歸納匯總后，借閱者可在短時間內(nèi)對一本書完成了解，大幅度提升閱讀速度。

1.1.3 構(gòu)建圖書譜系

思維導(dǎo)圖是針對單本書籍建立的，而圖書譜系旨在建立書籍之間的關(guān)系。基于AI技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，對不同關(guān)系的書籍進(jìn)行圖書譜系的構(gòu)建[2]。

（1）具有時序關(guān)系的圖書。斷代史系列圖書，從中華遠(yuǎn)古史到清史，共13卷16冊，近1000萬字，針對該類圖書，在建立了各冊圖書的思維導(dǎo)圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)時序順序，將各冊圖書思維導(dǎo)圖進(jìn)行匯總，構(gòu)建出完整系統(tǒng)，縱論歷朝歷代盛衰演進(jìn)史的時間線索、事件線索。對時序關(guān)系的圖書，可以根據(jù)時序?qū)?nèi)容進(jìn)行排版，并將不同冊書里提到的相同事件或人物貫穿起來。

（2）具有內(nèi)容關(guān)系的圖書。如研究同一對象的書籍或同一書籍的不同版本，對不同書籍的時間線進(jìn)行對比，標(biāo)注出異同點(diǎn)，生成對比譜系，提升研究效率。

（3）具有系列關(guān)系和類似研究的圖書。對該類書籍主要是列明有哪些書籍與該書籍存在聯(lián)系，并簡述內(nèi)容的對比，為同類研究提供便利。

1.1.4 館際資源互通

由于經(jīng)費(fèi)及其他原因的限制，任何一個圖書館無法完全滿足借閱者對書籍的需求，通過圖書館之間的互借制度，則可實(shí)現(xiàn)互通有無，一方面滿足借閱者需求，另一方面提高館藏書籍利用效率。目前，圖書館互借多采取快遞的方式進(jìn)行，耗費(fèi)時間長，成本高。在紙質(zhì)資源數(shù)字化后，可通過線上方式直接實(shí)現(xiàn)館際資源互通，極大提高借閱效率。在此基礎(chǔ)上，各圖書館將各自的資料存儲系統(tǒng)作為一部分與其他圖書館相連，實(shí)現(xiàn)邏輯上分布式存儲，構(gòu)建超大圖書館網(wǎng)絡(luò)，最終實(shí)現(xiàn)圖書館全數(shù)入網(wǎng)，資源全部共享。

1.2 分析、推薦系統(tǒng)

1.2.1 用戶分析系統(tǒng)

對每個借閱者建立用戶畫像模型，通過對其借閱的書籍進(jìn)行分析，主要分析借閱書籍的分類、篇幅、作者國別、概要內(nèi)容等，據(jù)此進(jìn)行標(biāo)簽分類，對基于標(biāo)簽的用戶畫像模型建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成借閱者譜系，并建立專題數(shù)據(jù)庫，經(jīng)過數(shù)據(jù)可視化完成結(jié)果的可視化呈現(xiàn)。通過用戶畫像模型的建立，深入分析借閱者的資源需求；依據(jù)借閱者出現(xiàn)的新的特征不斷完善用戶畫像模型；挖掘借閱者的行為記錄信息，提高智慧圖書館服務(wù)的效率和質(zhì)量。

1.2.2 書籍借閱分析系統(tǒng)

通過大數(shù)據(jù)技術(shù)和數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，從出版社、書籍類型、借閱時長等多個維度實(shí)現(xiàn)對借閱書籍的分析，建立每本書籍的借閱檔案，包含流通率、借閱人數(shù)、借閱時間等信息，實(shí)現(xiàn)對單本書籍的借閱記錄分析，對同人、同次借閱的書籍展開聯(lián)合分析。分析結(jié)果包含超時借閱行為及個例、書籍借閱情況、個人借閱情況等，可根據(jù)需要配置字段進(jìn)行分析，所有分析結(jié)果均可以可視化成果呈現(xiàn)。根據(jù)分析結(jié)果完善圖書譜系，實(shí)現(xiàn)圖書等級分類，并據(jù)此對圖書館書籍進(jìn)行調(diào)整，對書籍進(jìn)行剔舊處理。同時，在借閱書籍時間分析的結(jié)果支持下，靈活調(diào)整不同類書籍的借閱時間。

1.2.3 推薦系統(tǒng)

譚志勇等[2]通過調(diào)整接枝聚合投料比例獲得不同含膠量的接枝聚合物，并分析了接枝率，發(fā)現(xiàn)隨著橡膠含量的增加，接枝率逐漸下降。將接枝聚合物與SAN共混后，發(fā)現(xiàn)在相同橡膠含量條件下，沖擊強(qiáng)度隨接枝率增加先升高后下降，如圖1所示。

“全民閱讀標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)工程”旨在通過建設(shè)中文分級閱讀標(biāo)準(zhǔn)等措施，為所有的中文閱讀者提供科學(xué)性、系統(tǒng)性、差異性、個性化的閱讀指導(dǎo)。在用戶分析系統(tǒng)和書籍借閱分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對借閱者具體情況，根據(jù)相應(yīng)分級閱讀標(biāo)準(zhǔn)以及館藏資源，進(jìn)行針對化書籍推薦。此外，根據(jù)借閱者的用戶畫像、根據(jù)其借閱偏好書籍的圖書譜系進(jìn)行書籍推薦。

1.3 書籍入庫/出庫自動化系統(tǒng)

書籍入庫/出庫自動化系統(tǒng)通過入庫系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)、出庫系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)書籍借閱全流程自動化實(shí)施，一方面提高借閱效率，借閱者無需到書架進(jìn)行查找，通過自助終端可直接完成選書、取書、還書過程。另一方面，圖書館無需使用人力將借閱者歸還的書籍?dāng)[放到原書架位置，通過運(yùn)輸系統(tǒng)直接實(shí)現(xiàn)從借閱者到書架，大幅度提高書籍管理效率。

1.3.1 入庫系統(tǒng)

入庫系統(tǒng)分為首次入庫系統(tǒng)和借閱歸還入庫系統(tǒng)。

（1）首次入庫系統(tǒng)用于新采購或接收的圖書，包含貼碼、掃碼、入庫模塊。貼碼和掃碼采用RIFD技術(shù)，為書籍貼入RIFD標(biāo)簽，將書籍RIFD標(biāo)簽掃入系統(tǒng)后進(jìn)行屬性編輯，對其書籍名稱、分類、編號、書架號等信息進(jìn)行錄入，將RFID唯一識別號與圖書唯一編碼綁定，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽轉(zhuǎn)換。完成標(biāo)簽轉(zhuǎn)換的書籍通過入庫模塊進(jìn)入運(yùn)輸系統(tǒng)。

（2）借閱歸還入庫系統(tǒng)用于借閱書籍歸還入庫，包含自助終端、入庫模塊。借閱者通過自助終端完成書籍歸還，自助終端完成書籍歸還程序后更新書籍狀態(tài)信息，并將書籍通過入庫模塊進(jìn)入運(yùn)輸系統(tǒng)。

1.3.2 運(yùn)輸系統(tǒng)

運(yùn)輸系統(tǒng)覆蓋從書架到庫房以及出入庫點(diǎn)，全系統(tǒng)采用掛頂方式，包含通道模塊、運(yùn)輸模塊、撿取/放置模塊。

（1）通道模塊采用較少幾條縱向通道和較多的橫向通道構(gòu)成，形成主-支通路體系，使得從出入庫點(diǎn)可以通過該通路到達(dá)任意書架上方位置。

（3）撿取/放置模塊用于將書籍從運(yùn)輸工具轉(zhuǎn)移到書架或出庫。

各模塊均采用UWB系統(tǒng)進(jìn)行定位。通道模塊建立與存放書架一一對應(yīng)的位置信息系統(tǒng)，運(yùn)輸模塊通過對通道模塊的識別即可判定目的位置。運(yùn)輸模塊根據(jù)通道模塊所組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，按照先縱向后橫向的路由選擇方式到達(dá)具體書架。撿取/放置模塊通過對書架定位信息的識別，判定具體書架具體列，同時，撿取/放置模塊通過RIFD技術(shù)對書架已有書籍進(jìn)行識別，根據(jù)已有書籍的信息到達(dá)正確的位置并將書籍放入或取出。撿取/放置模塊可與運(yùn)輸模塊進(jìn)行集成。

1.3.3 出庫系統(tǒng)

出庫系統(tǒng)用于借閱書籍出庫，包含自助終端、出庫模塊。借閱者通過自助終端選取借閱書籍后，運(yùn)輸系統(tǒng)找到相應(yīng)書籍并運(yùn)輸交予出庫模塊，借閱者通過出庫模塊拿到書籍。

1.4 虛擬圖書館

基于數(shù)字孿生技術(shù)打造全要素復(fù)現(xiàn)的虛擬圖書館，通過虛擬圖書館的建設(shè)，構(gòu)建與圖書館實(shí)體完全對應(yīng)的數(shù)字孿生空間，實(shí)現(xiàn)孿生空間和物理實(shí)體的實(shí)時雙向映射[3]，通過對孿生大數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測、分析和深度挖掘，為圖書館的管理與服務(wù)提供決策依據(jù)[4]。

1.4.1 圖書管理系統(tǒng)

在虛擬圖書館中實(shí)現(xiàn)對圖書全生命流程的管理，圖書管理系統(tǒng)發(fā)布指令，書籍入庫/出庫自動化系統(tǒng)按指令運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)孿生空間和物理實(shí)體的互動[5]。

（1）書籍出入庫管理。書籍出入庫主要是通過自助終端提交指令，管理系統(tǒng)接收指令后進(jìn)行查詢，獲得精確位置信息后向書籍入庫/出庫自動化系統(tǒng)發(fā)布指令，書籍入庫/出庫自動化系統(tǒng)完成出入庫的具體操作。

（2）書架管理。書籍與在書架中的存放位置構(gòu)成單一映射關(guān)系，某一位置即代表某一書籍。書架管理通過可視化展示書架上存放的不同類別書籍，對書架使用數(shù)量、閑置數(shù)量、各類書籍各使用多少書架等信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。管理員可以通過在虛擬圖書館中對書架分類區(qū)域進(jìn)行調(diào)整，如將原用于存放經(jīng)濟(jì)類書籍的書架調(diào)整為政治法律類書籍，管理員在虛擬圖書館中直接拖動調(diào)整后由書籍入庫/出庫自動化系統(tǒng)實(shí)行具體操作。

（3）糾錯管理。當(dāng)書籍被放置在非映射關(guān)系位置時，系統(tǒng)將自動識別并反饋到糾錯管理系統(tǒng)，糾錯管理系統(tǒng)收到糾錯信息后根據(jù)書籍信息查詢映射位置，通過書籍入庫/出庫自動化系統(tǒng)將書籍放到映射位置，全流程無需人為參與。

（4）書籍剔除。使用書籍借閱分析系統(tǒng)分析書籍，對長時間無借閱、老舊的書籍進(jìn)行剔除。由入庫/出庫自動化系統(tǒng)將書籍運(yùn)送到指定位置，然后在管理系統(tǒng)中修改書籍狀態(tài)為剔除。

（5）書籍分類管理。在書籍入庫之后，根據(jù)書籍思維導(dǎo)圖和圖書譜系對書籍映射位置進(jìn)行調(diào)整，將同類且內(nèi)容相近或相關(guān)的書籍進(jìn)行相近存放。對初次入庫的書籍給出分類建議，對已在庫書籍分類進(jìn)行核查，若不合適則提出調(diào)整建議。

1.4.2 知識共享

打造知識共享社區(qū)，為借閱者提供交流渠道，更好地發(fā)揮圖書館社會知識、信息、文化的擴(kuò)散作用。在虛擬圖書館中，借閱者可隱藏真實(shí)身份，采用虛擬身份進(jìn)行知識分享和溝通交流。借閱者在借閱某書籍時，通過區(qū)塊鏈技術(shù)可查看該書之前借閱信息，并可與之前的借閱者進(jìn)行聯(lián)系，就該書進(jìn)行交流。借閱者也可在社區(qū)中發(fā)布自己對于某書籍的讀后感或評價、看法，相互交流。

1.4.3 知識體系建設(shè)

借閱者在虛擬圖書館中可以根據(jù)已借閱書籍的思維導(dǎo)圖搭建屬于自己的知識體系。將多本書籍的思維導(dǎo)圖作為素材，補(bǔ)充自己的理解，建立書籍之間新的圖書譜系。數(shù)字資源系統(tǒng)又可通過借閱者構(gòu)建的圖書譜系進(jìn)行完善和更新。

2 結(jié)論

本文通過大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、倉儲物流技術(shù)在圖書館的應(yīng)用，描述了四大類應(yīng)用場景，以圖書館的本質(zhì)為出發(fā)點(diǎn)，以減少人工干預(yù)、提高管理效率為路徑，從管理和用戶體驗(yàn)兩個角度切入，構(gòu)建虛實(shí)互動的智慧圖書館體系，切實(shí)發(fā)揮圖書館社會教育的職能。將現(xiàn)有的在其他領(lǐng)域應(yīng)用成熟的技術(shù)運(yùn)用在圖書館的相關(guān)領(lǐng)域，不僅能推動智慧圖書館的建設(shè)，在技術(shù)上也具備可行性，且實(shí)施風(fēng)險較低。