元宇宙圖書館虛擬閱讀空間技術(shù)架構(gòu)研究

王佳

摘要：元宇宙作為一種新興技術(shù)概念，為圖書館事業(yè)發(fā)展開拓了新的空間。在該技術(shù)的引領(lǐng)下，文章主要對元宇宙圖書館虛擬閱讀空間技術(shù)架構(gòu)設(shè)計進行研究，以期滿足讀者對圖書館的數(shù)字化、智能化需求。文章主要介紹了元宇宙、元宇宙虛擬閱讀空間融入圖書館可實施的路徑、虛擬閱讀空間的特點以及元宇宙圖書館的虛擬閱讀空間技術(shù)架構(gòu)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：元宇宙；圖書館；虛擬閱讀空間

中圖分類號：G250.7 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）10-0124-03

0 引言

隨著現(xiàn)在社會網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，圖書館由原來只提供圖書借閱與閱讀服務(wù)變成現(xiàn)在的數(shù)字化知識服務(wù)和信息服務(wù)中心。因此圖書館各界也一直在尋求更多創(chuàng)新服務(wù)的方法以滿足廣大讀者的需求，于是相繼也出現(xiàn)了數(shù)字圖書館、智慧圖書館這樣的概念，到目前隨著元宇宙概念的出現(xiàn)，更是有部分專家和學(xué)者提出了元宇宙圖書館的概念。

1 什么是元宇宙

當今時代，5G網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈、虛擬仿真等技術(shù)都在不斷發(fā)展，當這些相對單一的技術(shù)逐步成熟且發(fā)展到一定程度，再將他們統(tǒng)一到一個大框架中，于是便開始衍生出了元宇宙的概念。北京大學(xué)陳剛教授、董浩宇博士說元宇宙就是利用科技手段進行鏈接與創(chuàng)造，與現(xiàn)實世界映射與交互的虛擬世界，具備新型社會體系的數(shù)字生活空間[1]。在元宇宙中，用戶可以通過虛擬現(xiàn)實頭戴式設(shè)備或其他界面與數(shù)字世界進行互動，這個數(shù)字世界可以是虛構(gòu)的，也可以是基于真實世界的模擬。元宇宙為用戶提供了全新的交互和體驗方式，也為圖書館提供了展示和傳播知識的全新平臺。

2 元宇宙虛擬閱讀空間融入圖書館

2021年5月18日，韓國科學(xué)技術(shù)和信息通信部發(fā)起成立“元宇宙聯(lián)盟”，韓國財政部宣布2022年計劃投資2000萬美元開發(fā)元宇宙平臺，首爾發(fā)布了《元宇宙首爾基本計劃（2022—2026） 》[2]。2021年11月起，我國多個省市及高校也陸續(xù)開展元宇宙相關(guān)研究。而元宇宙帶給圖書館的影響也從關(guān)注技術(shù)本身提升到關(guān)注在該技術(shù)支持下能給圖書館服務(wù)帶來怎樣的發(fā)展，如何構(gòu)建一個融合現(xiàn)實世界和虛擬世界的新型圖書館虛擬閱讀空間也成為圖書館從業(yè)者研究的方向。將現(xiàn)實的世界與數(shù)字的虛擬世界相融合，即將元宇宙融入圖書館并建設(shè)虛擬閱讀空間可以為讀者帶來前所未有的數(shù)字化和沉浸式閱讀體驗，并讓讀者感受圖書館全新的服務(wù)形式。

2.1 主要相關(guān)技術(shù)

元宇宙實現(xiàn)主要依托六大技術(shù)支撐：區(qū)塊鏈技術(shù)、交互技術(shù)、電子游戲技術(shù)、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及運算技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[3]，如圖1所示。

區(qū)塊鏈技術(shù)是元宇宙的基礎(chǔ)設(shè)施，可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的驗證，對數(shù)據(jù)的更新、編輯和控制，保證數(shù)據(jù)安全等。

交互技術(shù)目前應(yīng)用的主要有VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)、AR增強現(xiàn)實技術(shù)、MR混合現(xiàn)實技術(shù)、傳感技術(shù)等。

電子游戲技術(shù)主要是指在電子游戲中豐富和提升人們的交互體驗的技術(shù)集群[4]。

人工智能技術(shù)種類非常多，其在元宇宙的各個層面及應(yīng)用場景中都有應(yīng)用。如面部識別、語音互動等均是人工智能技術(shù)的應(yīng)用。

網(wǎng)絡(luò)及運算技術(shù)主要是指現(xiàn)代5G網(wǎng)絡(luò)和云計算及邊緣計算，這些技術(shù)均可使用戶獲得高效快捷的體驗效果。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可將人與物、物與物以各種方式連接在一起，實現(xiàn)人對物的智能化管理。

2.2 圖書館元宇宙虛擬閱讀空間實施的方法

第一，從需求方面考慮，一個項目的實施，我們先要確定用戶群體并對用戶群體的需求進行全面分析，了解他們的期望和需求。對圖書館而言，用戶群體即是各個年齡階段的讀者，那么針對不同年齡段的不同類型的讀者需求各有不同，了解他們的興趣、閱讀習(xí)慣以及對虛擬閱讀空間的期望，有助于確定項目實施的方向。

第二，基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建。虛擬現(xiàn)實設(shè)備、高性能服務(wù)器和計算機、網(wǎng)絡(luò)、存儲等，都是建設(shè)圖書館虛擬閱讀空間的基礎(chǔ)設(shè)施，是項目實施的基礎(chǔ)。

第三，虛擬閱讀空間平臺建設(shè)。建設(shè)虛擬閱讀空間平臺，支持和保證讀者在元宇宙虛擬閱讀空間中的閱讀體驗，如3D虛擬書架、能實現(xiàn)互動的書籍、自動翻書功能等。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，讓讀者能夠感受到與現(xiàn)實中閱讀相似的體驗，實現(xiàn)完全沉浸式閱讀體驗。

第四，數(shù)字化內(nèi)容建設(shè)。將圖書館原有的資源進行數(shù)字化，同時將各種數(shù)字化的資源進行整合，并需要確保這些資源以高質(zhì)量的元數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在虛擬閱讀空間中。

第五，設(shè)計用戶訪問頁面。注重用戶體驗，建立友好的導(dǎo)航、檢索和訪問頁面。

第六，豐富多媒體資源建設(shè)。將圖像、音頻、視頻、虛擬現(xiàn)實場景等更多的多媒體資源整合到虛擬閱讀空間中，以豐富用戶的閱讀體驗。

第七，實現(xiàn)交流互動和合作功能。在虛擬閱讀空間中，讀者和讀者之間可以進行交流互動，討論、分享書籍或資源，并參加虛擬閱讀空間中各項活動。

2.3 圖書館虛擬閱讀空間的特點

與傳統(tǒng)圖書館相比，元宇宙虛擬閱讀空間具有很多不一樣的特點。

完全沉浸式體驗：通過VR等設(shè)備，讀者可以感受虛擬的圖書館環(huán)境、布局、閱讀等，為讀者提供完全沉浸式的閱讀體驗。

交流互動性：虛擬閱讀空間具有交流互動功能，讀者可以和虛擬閱讀空間中的讀者進行探討、交流、互動和合作，甚至參與空間各項活動等。

豐富的多媒體資源：和傳統(tǒng)圖書館相比，元宇宙虛擬閱讀空間可以整合更多多媒體資源，而這些多媒體元素可以豐富讀者閱讀體驗，讓讀者對感興趣的知識了解得更全面和透徹。

個性化設(shè)置：和一些虛擬游戲可以設(shè)置場景一樣，圖書館虛擬閱讀空間也允許讀者進行一些個性化設(shè)置，如閱讀環(huán)境、字體大小和虛擬空間的色調(diào)均可自行根據(jù)個人喜好來設(shè)置。

全景瀏覽和跨空間體驗：通過VR技術(shù)，讀者能夠在虛擬閱讀空間中進行全景瀏覽，快速定位資源和自身在虛擬閱讀空間的位置等。也可以隨時隨地訪問虛擬閱讀空間，不受時間地點和空間的限制。

元宇宙的虛擬閱讀空間融入圖書館建設(shè)是一項復(fù)雜但緊跟時代發(fā)展趨勢的任務(wù)。它可以將圖書館帶入了數(shù)字化、智能化創(chuàng)新的新領(lǐng)域，也可以為讀者提供獨特和沉浸式的閱讀體驗。

3 元宇宙視域下圖書館虛擬閱讀空間技術(shù)架構(gòu)研究

基于其他學(xué)者對智慧圖書館技術(shù)架構(gòu)研究的成果，再結(jié)合元宇宙虛擬閱讀空間的技術(shù)以及特點，我們可以將圖書館元宇宙虛擬閱讀空間自下而上分為物理層、軟件層、數(shù)據(jù)層、規(guī)則層、應(yīng)用層和交互層6個層級。

3.1 物理層

物理層承擔了數(shù)據(jù)的生成、存儲、分析和應(yīng)用的關(guān)鍵任務(wù)，是圖書館元宇宙虛擬閱讀空間架構(gòu)的根基[5]。它包含虛擬現(xiàn)實設(shè)備、感知設(shè)備、服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心、云計算基礎(chǔ)設(shè)施。

虛擬現(xiàn)實設(shè)備如頭戴式顯示器和操作手柄等，其可以讓用戶進入圖書館虛擬閱讀空間。感知設(shè)備的目的則是識別、分析和收集圖書館內(nèi)的各種信息和數(shù)據(jù)，其用到的技術(shù)有傳感器、GPS 定位器以及RFID 等。服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心用于存儲圖書館虛擬閱讀空間的內(nèi)容和資源，云計算、邊緣計算等技術(shù)也能提供強大的計算支持，可以處理虛擬閱讀空間大量的數(shù)據(jù)。而云計算基礎(chǔ)設(shè)施則支持圖書館虛擬閱讀空間的運行和擴展。幾個組成部分有效協(xié)同工作，確保數(shù)據(jù)的有效生成、管理和應(yīng)用，從而支持圖書館元宇宙虛擬閱讀空間的各項功能和服務(wù)。

3.2 軟件層

在圖書館元宇宙虛擬閱讀空間中，我們要建立元宇宙引擎用于創(chuàng)建和管理虛擬世界的引擎，要創(chuàng)建虛擬圖書館應(yīng)用程序以提供用戶界面和功能，要建立智能推薦和搜索引擎以幫助用戶找到他們感興趣的圖書和資源，同時還需要建立社交互動功能并允許用戶在虛擬世界中互動、分享和合作等。那么軟件層在圖書館元宇宙體系中擔當著關(guān)鍵角色，在物理層獲取到的數(shù)據(jù)，由軟件層進行加工、分析和處理，并構(gòu)建了元宇宙虛擬閱讀空間基礎(chǔ)設(shè)施，同時還驅(qū)動虛擬閱讀空間引擎。

從軟件層實際應(yīng)用來看，它又包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩個方面。元宇宙圖書館中的硬件設(shè)備之間能達到協(xié)調(diào)和很好的控制，應(yīng)用軟件能夠較好地研發(fā)和運行，都離不開元宇宙操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、云計算系統(tǒng)等這樣的系統(tǒng)軟件的支撐。而元宇宙圖書館能實現(xiàn)讀者各類需求功能的軟件則屬于應(yīng)用軟件，其可以由多個獨立程序組成。

綜上所述，軟件層在圖書館元宇宙虛擬閱讀空間中是數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)管理的關(guān)鍵層級，它推動著圖書館元宇宙的發(fā)展，為用戶提供更豐富的服務(wù)和應(yīng)用體驗。

3.3 數(shù)據(jù)層

在圖書館元宇宙虛擬閱讀空間我們要建立數(shù)據(jù)庫以存儲虛擬閱讀空間的相關(guān)資源，要有用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)（如個人信息、歷史記錄等），也要有描述虛擬閱讀空間結(jié)構(gòu)和布局的地圖和場景數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)層就是負責數(shù)據(jù)的管理、存儲、傳輸、集成和互聯(lián)互通等，為圖書館元宇宙虛擬空間體系正常運轉(zhuǎn)提供數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)層包含多個功能模塊，如各類數(shù)據(jù)中心、數(shù)字孿生、數(shù)字資產(chǎn)中心等。

匯集、存儲元宇宙圖書館中的龐大數(shù)據(jù)并為數(shù)據(jù)應(yīng)用提供原始數(shù)據(jù)元素是數(shù)據(jù)中心職能。而數(shù)字孿生則能夠?qū)崟r模擬智慧圖書館的實體外部環(huán)境、實時數(shù)據(jù)和歷史狀態(tài)，可以幫助提高圖書館虛擬閱讀空間的管理、服務(wù)的精細程度。另外，數(shù)字資產(chǎn)中心利用“去中心化”的區(qū)塊鏈技術(shù)將資產(chǎn)進行數(shù)字化的同時實現(xiàn)統(tǒng)籌管理，可實現(xiàn)虛擬空間的數(shù)字資產(chǎn)交易平臺。這些數(shù)據(jù)層的功能模塊共同解決了數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)互通的問題，為圖書館虛擬閱讀空間體系的順暢運行提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.4 規(guī)則層

在圖書館元宇宙虛擬閱讀空間我們也需要建立一些規(guī)則，如訪問控制規(guī)則管理用戶的各類權(quán)限并保護空間安全性和用戶隱私，版權(quán)管理規(guī)則以確保虛擬閱讀空間的信息和內(nèi)容均是符合版權(quán)法規(guī)的，數(shù)據(jù)的備份、恢復(fù)和維護等也需要建立相關(guān)的管理規(guī)則。若需通過數(shù)據(jù)要素推動構(gòu)建開放創(chuàng)新和協(xié)同治理的圖書館服務(wù)新模式，還要建立數(shù)字治理規(guī)則等。

規(guī)則層需要制定規(guī)則以規(guī)范用戶的行為活動，也需要根據(jù)圖書館的業(yè)務(wù)流程制定相應(yīng)的規(guī)則，但又不僅限于此，規(guī)則層在數(shù)據(jù)層的基礎(chǔ)上建立的一系列規(guī)則，還應(yīng)為圖書館虛擬閱讀空間中大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供指導(dǎo)，最終形成一個完善的圖書館元宇宙數(shù)字監(jiān)管體系?？傊?guī)則層在圖書館元宇宙中扮演著重要的角色，通過建立規(guī)則體系，推動數(shù)據(jù)的合理應(yīng)用，促進圖書館元宇宙的可持續(xù)發(fā)展。

3.5 應(yīng)用層

在元宇宙虛擬閱讀空間要提供圖書館的核心功能，如實現(xiàn)閱讀和學(xué)習(xí)，允許用戶探討和研究，實現(xiàn)用戶之間的交流、互動和合作等社交應(yīng)用，實現(xiàn)讀者可在虛擬閱讀空間組織、主持或參與圖書館各種文化活動、展覽、演講和報告等活動相關(guān)應(yīng)用。要實現(xiàn)這些功能，應(yīng)用層需要依托5G網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、云計算、虛擬現(xiàn)實、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)，并深度融合在圖書館元宇宙虛擬閱讀空間體系內(nèi)，為用戶提供多種具體應(yīng)用功能。大數(shù)據(jù)可以對海量數(shù)據(jù)進行分析、整合，將圖書館虛擬閱讀空間的資源、服務(wù)等進行關(guān)聯(lián)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以讓用戶沉浸式體驗虛擬閱讀空間的各項功能和應(yīng)用。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可實現(xiàn)高效率、低延時和大連接通信，實現(xiàn)圖書館虛擬閱讀空間人機物的高速互聯(lián)和數(shù)據(jù)反饋。人工智能技術(shù)可為圖書館虛擬閱讀空間讀者提供人臉識別、語音識別、語音互動、智能感知和閱讀等功能應(yīng)用。區(qū)塊鏈技術(shù)可確保虛擬資產(chǎn)、數(shù)據(jù)的安全，他的加密方法也保證了信息的可信度和真實性。

3.6 交互層

讀者要登錄進入到元宇宙圖書館虛擬閱讀空間，交互層即可提供入口，其包括用戶服務(wù)和人機交互設(shè)備。在圖書館元宇宙虛擬閱讀空間，我們可以實現(xiàn)用戶通過虛擬現(xiàn)實設(shè)備與虛擬圖書館進行互動、虛擬咨詢，可將文獻資源實現(xiàn)3D形式的展示，可以使用手勢或語音命令進行導(dǎo)航和交互，實現(xiàn)視覺搜索并快速獲取所需文獻資源以提高檢索效率，甚至還可幫助用戶在虛擬閱讀空間中找到所需的資源和信息等，讓用戶在虛擬閱讀空間中獲得更豐富的體驗和互動。而要實現(xiàn)以上交互離不開PC機、AR/VR設(shè)備、可穿戴設(shè)備、移動端設(shè)備、電腦和各設(shè)備接口等一系列人機交互設(shè)施，這些設(shè)備整合了各種感知，讓用戶在虛擬閱讀空間中能沉浸式體驗多感官的信息交互。

圖書館虛擬閱讀空間的架構(gòu)設(shè)計需要考慮到用戶體驗、安全性、可擴展性和互動性等因素，以滿足不同用戶的需求和期望。同時在設(shè)計過程中，還需要密切關(guān)注元宇宙技術(shù)的發(fā)展，以順應(yīng)時代的變化。

4 結(jié)論

元宇宙圖書館虛擬閱讀空間是傳統(tǒng)圖書館向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)變的重要體現(xiàn)，而構(gòu)建元宇宙圖書館虛擬閱讀空間的技術(shù)架構(gòu)是一項兼具挑戰(zhàn)性與前瞻性的研究課題。唯有設(shè)計合理且持續(xù)創(chuàng)新，才能為用戶提供獨特的閱讀體驗，并有力推動圖書館朝著未來發(fā)展方向邁進。在后續(xù)研究中，除了繼續(xù)深化對用戶體驗、可擴展性和互動性的考量，更要特別關(guān)注用戶高度關(guān)切的數(shù)據(jù)安全和隱私保護問題。元宇宙圖書館虛擬閱讀空間的構(gòu)建將是一項涉及多學(xué)科交叉合作的任務(wù)，需要圖書館管理人員、技術(shù)研究專家、設(shè)計師等多方力量共同努力，充分挖掘其巨大的應(yīng)用潛力。

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