基于5G邊緣計(jì)算的圖書館智慧服務(wù)探究

摘 要：在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展環(huán)境下，智慧圖書館建設(shè)面臨海量的數(shù)據(jù)處理要求，傳統(tǒng)云計(jì)算模型很難適應(yīng)這一處理工作。而5G環(huán)境下邊緣計(jì)算 的出現(xiàn)提供了有效的技術(shù)方法，提升了圖書館的智慧服務(wù)響應(yīng)能力。智慧圖書館在建設(shè)期間融入全新的智能技術(shù)，而邊緣計(jì)算則是智能技 術(shù)在應(yīng)用過程中的典型代表。目前，隨著5G技術(shù)的研發(fā)與引申應(yīng)用，將其與智慧圖書館建設(shè)融合在一起能夠?yàn)樽x者提供全新的體驗(yàn)服務(wù)， 從而確保大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)與圖書館相結(jié)合。同時，5G技術(shù)主要采用的是新技術(shù)與新標(biāo)準(zhǔn)，在5G技術(shù)的影響下將會對信息組織與傳遞 帶來巨大影響。對此文章基于5G環(huán)境下邊緣計(jì)算的圖書館智慧服務(wù)優(yōu)勢與服務(wù)需求做了分析，并結(jié)合邊緣計(jì)算的基本架構(gòu)，提出優(yōu)化圖書

館智慧服務(wù)響應(yīng)能力的有效策略。

關(guān)鍵詞：5G環(huán)境；邊緣計(jì)算；智慧圖書館；服務(wù)需求；響應(yīng)能力

隨著5G技術(shù)、人工智能技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)信息的處理壓力也變得越來越大，導(dǎo)致以往集中式的云計(jì)算模型無法滿足大數(shù)據(jù)處理安全性與低能耗要求。而圖書館作為智慧城市建設(shè)中廣泛收集與開發(fā)信息資源的行業(yè)，將邊緣技術(shù)應(yīng)用在圖書館智慧服務(wù) 中，可以有效提升圖書館的智慧服務(wù)能力，進(jìn)而創(chuàng)設(shè)更 加智慧的新型圖書館形態(tài)。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)深入探索邊緣計(jì)算對圖書館智慧服務(wù)的影響，通過構(gòu)建智慧服務(wù)體系框架，推動智慧圖書館高質(zhì)量發(fā)展。

一、5G技術(shù)的相關(guān)概述

現(xiàn)代化5G技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境與行業(yè)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，能夠?yàn)橛脩籼峁└笠?guī)模與更高速率的傳輸網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)質(zhì)量可以得到顯著提升。但此類技術(shù)在發(fā)展過程中對公共用戶與個人用戶需求也會發(fā)生相應(yīng)的變化，具體表現(xiàn)在以下幾方面：一是5G技術(shù)具備更加理想的峰值速率，在數(shù)據(jù)連接密度與流量密度方面更加理想，可以保證用戶與云平臺服務(wù)商的順利對接；二是在5G環(huán)境下的各類媒體設(shè)備也會發(fā)生相應(yīng)的變化，終端更新?lián)Q代可以為用戶提供更加全面且精準(zhǔn)的服務(wù)。另外，在5G時代背景下，物權(quán)與使用權(quán)也會發(fā)生分離，能夠促使圖書館等公共領(lǐng)域呈現(xiàn)全新發(fā)展的面貌。也就是說，5G時代在通信速度方面改變?nèi)藗兊娜粘Ｉ钆c工作方式。因此，現(xiàn)代圖書館管理人員應(yīng)當(dāng) 認(rèn)識到5G技術(shù)在新時代背景下的發(fā)展價值，制定針對性的 發(fā)展策略，不斷優(yōu)化圖書館智慧服務(wù)能力。

二、基于5G環(huán)境下邊緣計(jì)算的圖書館智慧服務(wù)優(yōu)勢

1.延時低

邊緣計(jì)算主要是在鄰近終端設(shè)備與數(shù)據(jù)源的網(wǎng)絡(luò)邊緣執(zhí)行符合本地實(shí)際情況的計(jì)算任務(wù)，數(shù)據(jù)不需要經(jīng)過核心網(wǎng)絡(luò)就可以上傳云端平臺集中處理，并且，網(wǎng)絡(luò)邊緣可以對數(shù)據(jù)過濾分析。此時的終端設(shè)備可以就近獲取實(shí)時反饋，具備良好的近端決策控制力，避免延時高的問題，可以滿足終端用戶對服務(wù)敏捷性的具體要求。

2.能耗低

邊緣計(jì)算不僅可以充分發(fā)揮當(dāng)?shù)豔i-Fi、移動網(wǎng)絡(luò)基站等網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢，還可以通過邊緣設(shè)備閑置的儲存與計(jì)算資源過濾篩選處于邊緣節(jié)點(diǎn)位置的部分?jǐn)?shù)據(jù)信息，經(jīng)過深入分析計(jì)算之后，結(jié)合具體安全方法調(diào)節(jié)云端數(shù)據(jù)力量，進(jìn)而減少數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)帶寬占用問題，合理控制數(shù)據(jù)處理成本與能耗損失。同時，應(yīng)用邊緣計(jì)算的主要理念就是憑借邊緣設(shè)備本身的計(jì)算優(yōu)勢，將智能終端中的應(yīng)用程序部分全部下放在邊緣節(jié)點(diǎn)設(shè)備中，有效緩解網(wǎng)絡(luò)帶寬和數(shù)據(jù)處理計(jì)算壓力，最大限度地控制能耗損失。

3.可靠性強(qiáng)

邊緣計(jì)算可以在互聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)置計(jì)算與儲存節(jié)點(diǎn)， 即使在廣域網(wǎng)出現(xiàn)故障問題后，也可以在局域范圍內(nèi)處理數(shù)據(jù)，在短時間內(nèi)弱化云服務(wù)器出現(xiàn)的計(jì)算故障問 題，進(jìn)而確保當(dāng)?shù)貥I(yè)務(wù)能夠穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。另外， 采用邊緣計(jì)算分布式架構(gòu)還可以將終端計(jì)算任務(wù)受單點(diǎn) 故障影響的概率降至最低，通過對計(jì)算資源的合理調(diào)度 與均衡計(jì)算，保證用戶能夠享受全天候的服務(wù)。

4.智能化

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，人工智能芯片與邊 緣計(jì)算相結(jié)合，在一定程度上推動邊緣計(jì)算朝著更加智能 化的方向發(fā)展。二者相互結(jié)合主要是前置智能算法利用前端邊緣設(shè)備的計(jì)算能力對數(shù)據(jù)信息預(yù)處理，從而減輕信息傳輸系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)載，確保計(jì)算中心分析效率得到顯著提升。另外，結(jié)合人工智能芯片后的邊緣計(jì)算設(shè)備還可以更好地感知周圍環(huán)境，可以為用戶提供更加便捷的智能化服務(wù)。

三、基于5G環(huán)境下的智慧圖書館服務(wù)需求分析

1.數(shù)據(jù)自動化

基于5G環(huán)境下的智慧圖書館，最主要的發(fā)展需求就是數(shù)據(jù)自動化。圖書館需要收集與匯總的信息量十分龐大。而傳統(tǒng)手工錄入與登記方法，會使工作人員的業(yè)務(wù)量明顯增加。因此，在大數(shù)據(jù)技術(shù)不斷完善過程中，數(shù)據(jù)自動化優(yōu)勢可以為圖書館數(shù)據(jù)整理工作創(chuàng)造便捷條件，通過計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)可以對相關(guān)數(shù)據(jù)展開自動化處理，能夠提高整體工作效率和數(shù)據(jù)匯總效果。在數(shù)據(jù)特征學(xué)習(xí)過程中，通常都是針對數(shù)據(jù)發(fā)散性與目標(biāo)關(guān)聯(lián)性展開訓(xùn)練，整個過程需要對自動化技術(shù)不斷開發(fā)與應(yīng)用，以確保圖書館內(nèi)部各項(xiàng)數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)全自動，精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)各類圖書典藏的區(qū)別。

2.服務(wù)多樣化

當(dāng)具備多樣化智慧服務(wù)后，圖書館建設(shè)發(fā)展才會體 現(xiàn)生機(jī)與靈魂。同時，多元化的智慧服務(wù)還可以促使讀 者與工作人員之間相互成就，彼此獲得更加良好的服務(wù) 體驗(yàn)。在5G時代發(fā)展背景下，智慧圖書館提供服務(wù)的首 要條件是要滿足讀者需求，豐富館藏書籍與相關(guān)資料的 服務(wù)多樣性。同時，大部分讀者希望在最短時間內(nèi)找 到自己想要的書籍，并且讀者可以結(jié)合自身喜好需求選 擇對應(yīng)的書籍。目前，基于邊緣計(jì)算技術(shù)應(yīng)用下的智慧 圖書館，可以結(jié)合讀者興趣愛好推送書籍，在對讀者圖 書借閱歸還管理的同時，還可以維護(hù)與更新書籍相關(guān)信 息，可以將圖書館轉(zhuǎn)變?yōu)榫薮蟮臄?shù)據(jù)系統(tǒng)，為工作人員 創(chuàng)造更加理想的條件，精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)圖書管理與閱讀服務(wù)。

四、邊緣計(jì)算基本架構(gòu)

1.終端層

通常情況下，終端層一般都靠近用戶終端或物理環(huán)境，主要是由不同的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與傳感器構(gòu)成。作為上層數(shù)據(jù)輸送端，終端層對復(fù)雜數(shù)據(jù)具有十分敏銳的感知能力，一般是負(fù)責(zé)原始數(shù)據(jù)采集與上傳。

2.云中心

云中心在圖書館智慧服務(wù)體系中處于協(xié)同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 中的中心位置，是一個集中式的大型數(shù)據(jù)計(jì)算中心，可 以存儲海量信息數(shù)據(jù)。整個云中心層一般是由多臺高性 能服務(wù)器組成，具有十分廣闊的存儲空間與較強(qiáng)的計(jì)算 能力，一般是負(fù)責(zé)大規(guī)模數(shù)據(jù)的永久存儲，或者是對邊 緣節(jié)點(diǎn)提供的數(shù)據(jù)展開深入分析，之后再向邊緣層反饋 相關(guān)策略， 進(jìn)而對邊緣測算法不斷優(yōu)化，使邊緣智能服 務(wù)可以滿足圖書館發(fā)展需求。

3.邊緣層

邊緣層一般是由部署在終端設(shè)備與云中心之間的邊緣節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成，這些邊緣節(jié)點(diǎn)具體包括手機(jī)、路由器以及網(wǎng)關(guān)等基礎(chǔ)設(shè)施。邊緣層本身就具備一定的計(jì)算能力與存儲功能，可以對當(dāng)?shù)夭杉瘮?shù)據(jù)展開分析和處理，最終將相關(guān)結(jié)果臨時緩存。并且，在邊緣管理器與云層之間建立相關(guān)聯(lián)系，可以將處理后的相關(guān)數(shù)據(jù)上傳云端平臺，進(jìn)而方便開展全方位分析，確保用戶移動設(shè)備高流量與低延時需求得到滿足。

五、基于5G環(huán)境下邊緣計(jì)算的圖書館智慧服務(wù)響應(yīng) 能力發(fā)展路徑

1.實(shí)時推薦相關(guān)服務(wù)

實(shí)時推薦指的是用戶在圖書館內(nèi)存在檢索、查閱與 下載等相關(guān)需求，圖書館后臺系統(tǒng)會在短時間內(nèi)通過某信公眾號、掌上App等線上交互途徑，提供需求關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)的信息產(chǎn)品與相關(guān)服務(wù)。因?yàn)橛脩糇陨硇枨蟠嬖趧討B(tài)性與時效性特征，如果圖書館推送的信息服務(wù)不符合用戶當(dāng)前需求，用戶就無法獲得良好的智慧服務(wù)體驗(yàn)。所以，需要合理利用邊緣計(jì)算技術(shù)對用戶信息行為做正確處理，以更高的靈敏度獲取用戶需求，進(jìn)而滿足用戶對圖書館推送個性化信息服務(wù)的需求。例如，用戶在圖書館數(shù)據(jù)平臺或系統(tǒng)中檢索與下載文獻(xiàn)時，可以結(jié)合終端頁面上的瀏覽軌跡和相關(guān)文獻(xiàn)，實(shí)時分析用戶可能感興趣的信息服務(wù)，也可以依靠LBS應(yīng)用服務(wù)獲取用戶的實(shí)時運(yùn)動軌跡，當(dāng)用戶途經(jīng)書架的時候，可以向用戶展開實(shí)時推薦。

2.支持運(yùn)營決策

圖書館在智慧服務(wù)策劃制定過程中，在一定程度上主要依賴運(yùn)營數(shù)據(jù)的處理和加工，而邊緣計(jì)算憑借其低延時的數(shù)據(jù)處理特點(diǎn)，在提升運(yùn)營決策精確性和實(shí)時性方面提供了全新的技術(shù)支持，具體表現(xiàn)在以下幾方面：一是針對日常運(yùn)營數(shù)據(jù)實(shí)時統(tǒng)計(jì)。比如，邊緣計(jì)算平臺可以利用用戶與圖書館之間的線上交互途徑，實(shí)時采集并統(tǒng)計(jì)圖書館每日的業(yè)務(wù)運(yùn)營數(shù)據(jù)。常見的交互途徑包括掌上圖書館、館藏借閱系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫平臺等。這樣一來，用戶每日新增量、活躍程度、登錄次數(shù)以及在線時長都可以方便圖書館管理人員了解用戶的最新動向，為后續(xù)數(shù)據(jù)庫使用分流方案和館藏資源訂購方案的制定提供決策依據(jù)；二是邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)要廣泛分布在靠近數(shù)據(jù)源的位置，進(jìn)而可以從多角度出發(fā)采集各類智能終端與用戶館內(nèi)行為的交互數(shù)據(jù)，為后續(xù)智慧服務(wù)與活動推送順序創(chuàng)造有利條件，確保圖書館智慧服務(wù)頁面布局設(shè)計(jì)，能夠獲得有利的參考條件。

3.開展對象視圖

對象視圖可以充分體現(xiàn)智慧圖書館“以人為本”的第一服務(wù)視角，并不只是停留在文獻(xiàn)服務(wù)層面，而是能夠充分展現(xiàn)圖書館管理人員、讀者及操作人員之間的關(guān)系。對此，對象視圖應(yīng)當(dāng)建立在整個平臺系統(tǒng)中，以此來明確具體的子系統(tǒng)價值與系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)。為了確保系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能夠得到更好的完善，還需要明確對象視圖主體，從內(nèi)容與價值目標(biāo)等方面呈現(xiàn)主體與圖書館之間的關(guān)聯(lián)。另外，對象視圖從內(nèi)容層面上可以對資源與相關(guān)服務(wù)展開剖析，內(nèi)容始終是對象視圖設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)條件，也是貫穿在圖書館智慧服務(wù)系統(tǒng)全過程中的核心組成部分，這也是未來智慧圖書館主要的建設(shè)和發(fā)展方向。

4.實(shí)現(xiàn)資源協(xié)同與數(shù)據(jù)協(xié)同

大部分邊緣計(jì)算都靠近物源數(shù)據(jù)端，邊緣計(jì)算可以在網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算以及服務(wù)等方面發(fā)揮支撐作用，在獲取計(jì)算資源方面占據(jù)明顯的優(yōu)勢。與云計(jì)算技術(shù)相比，邊緣計(jì)算資源體系有待擴(kuò)展。如果邊緣計(jì)算可以通過龐大云端完成資源調(diào)度，就可以實(shí)現(xiàn)圖書館邊緣端智能設(shè)備管理與開放式平臺管理。雖然邊緣計(jì)算可以輕松獲取計(jì)算資源，在獲取數(shù)據(jù)信息方面更具備實(shí)時性，但云計(jì)算本身具有分析與數(shù)據(jù)優(yōu)化等優(yōu)勢，邊緣服務(wù)器的實(shí)際運(yùn)算能力不如云計(jì)算技術(shù)。所以，可以將邊緣計(jì)算與云計(jì)算服務(wù)優(yōu)勢結(jié)合在一起，在邊緣端收集數(shù)據(jù)做簡單處理后，可以上傳云端平臺，進(jìn)而深入挖掘和分析相關(guān)數(shù)據(jù)。另外，云端還具備海量信息數(shù)據(jù)存儲能力，用戶可以利用圖書館具備的應(yīng)用程序檢索信息，邊緣中心則可以對數(shù)據(jù)做進(jìn)一步整理，繼而能夠不斷提升圖書館相關(guān)性的決策能力，有利于在館內(nèi)建設(shè)多元化數(shù)據(jù)庫，智慧圖書館相關(guān)數(shù)據(jù)也會實(shí)現(xiàn)實(shí)時流動，進(jìn)一步提升整體服務(wù)效率和服務(wù)優(yōu)勢。

5.建立AI智慧圖書館

在5G發(fā)展大環(huán)境下，開始出現(xiàn)很多以5G技術(shù)為基礎(chǔ)的智能終端，其中，人工智能技術(shù)就是最主要的發(fā)展方向。隨著人工智能技術(shù)的研究成果不斷突破，人們的日常生活模式與工作模式也會發(fā)生改變，從而為人們創(chuàng)造了更加便利的條件。從新時代智慧圖書館建設(shè)角度來看，基于5G環(huán)境下邊緣計(jì)算的智慧圖書館建設(shè)也開始積極開展AI功能。一是智慧館舍的成立，在圖書館內(nèi)部會部署不同類型的數(shù)據(jù)采集終端，可以采集溫濕度與亮度等相關(guān)信息，在人工智能分析技術(shù)的幫助下，采取科學(xué)、合理的控制措施，對相關(guān)參數(shù)合理調(diào)整，確保讀者能夠更好地享受閱讀服務(wù)；二是利用5G邊緣技術(shù)還可有效提升信息傳輸與反饋處理速度，憑借AI人臉識別與體溫監(jiān)測等技術(shù)， 能夠使圖書館在短時間內(nèi)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，保證讀者的安全與生命健康；三是通過邊緣計(jì)算技術(shù)還可以利用手機(jī)終端與電腦合理控制相對應(yīng)的模式，結(jié)合不同場景的實(shí)際情況，順利完成數(shù)據(jù)調(diào)取與保存。

六、結(jié)束語

綜上所述，在5G環(huán)境下發(fā)展智慧圖書館已是必然的發(fā)展趨勢。在現(xiàn)代化技術(shù)推動作用下，智能終端發(fā)揮著 重要優(yōu)勢。因此，圖書館管理人員應(yīng)當(dāng)充分發(fā)邊緣計(jì)算的價值，全面提升圖書館智慧服務(wù)響應(yīng)能力，憑借邊緣計(jì)算實(shí)時性、分布性與聯(lián)結(jié)性優(yōu)勢，為智慧圖書館資源優(yōu)化與共享創(chuàng)造有利條件，為讀者提供更加周到的智慧化服務(wù)。

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（作者單位：泰州圖書館）

作者簡介：張曌（1989—），女，漢族，江蘇泰興人，本科，助理館員，研究方向：公共圖書館服務(wù)方向。