图书馆服务中人工智能技术应用的调查研究

杨子帅 王颖纯 刘燕权

（ 1.天津理工大学管理学院 天津 300384；2.美国南康涅狄格州立大学信息与图书馆系 纽黑文 06515）

引言

在云计算、物联网、大数据、移动互联网之后，人工智能技术在各个领域掀起了应用热潮，人工智能的时代已然来临。2016年7月，《“十三五”国家科技创新规划》提出重点开发人工智能技术[1]；2018年9月，习近平在2018世界人工智能大会中强调：“新一代人工智能为社会发展注入新动能，正在改变人们生活的方式。”[2]这意味着在国家政策的鼓励下，一个由人工智能引领的创新性智能社会已经初现雏形。为搭上人工智能的“发展列车”，响应国家号召，图书馆急需进行人力、资源、空间、服务、读者等多方面的重组与构建，推动自身发展升级，进一步发挥自身优势，满足读者日益增长的文化需求，解决新时代下其所面临的新问题、新矛盾。鉴于此，笔者对图书馆服务中人工智能技术的研究现状与应用现状进行调查研究，以期为图书馆服务与人工智能技术的融合发展提出些许建议。

1 人工智能技术与图书馆的融合是必然的

行业的发展离不开技术的革新，图书馆一直本着“以人为本”的原则，依据自身特性有选择地吸收应用先进技术并加以创新。当前时代下，人工智能技术为人类生活带来了前所未有的便利，为各行业提供了高效智能的发展模式。图书馆顺应人工智能时代的新趋势，实现转型升级是大势所趋[3]。

1.1 人工智能促进图书馆行业发展

美国斯坦福大学尼尔逊教授给人工智能下了这样的一个定义：“人工智能（Artificial Intelligence，AI）是关于知识的学科，是怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学。”[4]而美国麻省理工学院的温斯顿教授认为：“人工智能是对计算机进行研究，使它可以感知、推理、行动。”[5]笔者认为，人工智能是通过分析人类智能活动的规律并搜集数据，将数据赋予具有智能的人工系统并使之加以学习，使计算机学会人类的思维逻辑，从而使计算机能够完成那些需要人类的智力才能完成的工作。人工智能使计算机成为知识的学习者，同时也是知识的创造者。

近些年，人工智能技术在金融、互联网、教育医疗等领域内均有所应用。2011年IBM超级计算机沃森在美国电视答题节目中战胜两位人类冠军，2017年谷歌研制的阿尔法狗战胜人类围棋高手，同年，百度AI技术、腾讯觅影、阿里巴巴达摩院等科技产品相继出现，这代表着人工智能时代正在向我们走来。人工智能时代的到来推动着图书馆的发展。图书馆需紧跟时代步伐，抓住新机遇，迎接新挑战，更好地履行社会职责。

1.2 图书馆融合人工智能技术是自身发展需求

图书馆传统的服务方式和技术随着自身的发展创新正面临着诸多挑战，无法满足其多元化发展的需求，而人工智能技术的应用帮助图书馆打开了多元化发展的大门。随着图书馆向智慧图书馆发展转型的步伐不断加快，图书馆从智能化建筑到智能化管理再到智能化服务，都大量使用了人工智能等信息技术，人工智能技术正在逐渐进入中国的公共图书馆领域[6-7]。凭借自身优势融合人工智能技术，推动自身发展，拓展自身业务，提高服务效率，可使图书馆实现从理论迈向应用，建立其符合时代特征、贴合自身需求的新形态。

1.3 图书馆融合人工智能技术是为满足读者需求

图书馆服务的读者需求各异。不同时期读者的需求状态不同，图书馆依据读者需求有针对性的进行转型升级是十分有必要的。当前时代下，信息知识呈现出爆炸式增长，并不是只有图书馆才能进行知识服务，各种碎片化信息知识、移动端信息知识获取平台正充斥着读者的生活，读者对知识精准获取的需求不断增长。传统的图书馆服务模式已经无法满足读者更为深层次的需求，也无法提供准确的指导与服务。在互联网与移动设备普及的前提下，面对读者需求的转变，图书馆融合人工智能技术是必然趋势。大数据、机器学习等技术的应用，将物理图书馆和虚拟图书馆融合为一个有机体，面对读者多样化的需求均可以自如应对，提升服务效益。

2 人工智能技术在图书馆服务中的研究现状

“人工智能”一词被引入学术领域是始于1956年[8]，经历了60余年的探索与研究，其研究成果在2017年开始呈爆发式增长，仅2018年发文量已经达到2 411篇[9]。说明近几年随着人工智能技术在各个领域的深度应用，人工智能的研究再次获得重视。

2.1 研究综述

1976年，Smith对人工智能在图书馆信息检索系统中的作用展开了调查[10]。1986年，简明分析了人工智能发展现状，对人工智能技术应用于图书馆提出了设想，并指出专家系统、自然语言接口程序和视像资料是未来发展的三大兴趣点[11]。Hsieh在1989年对《图书馆文献》和《图书馆与信息科学文摘》中有关人工智能文献的发表时间、发表数量、以及人工智能技术应用于图书馆的文章进行了全面调查[12]。Young在1990年研究了学校图书馆中专家系统、超文本技术和CD-ROM技术的可能应用途径，并讨论了这些技术带来的挑战[13]。Linda C.Smith和Lancaster在1992年分别对人工智能发展史、专家系统的局限性进行研究，比对人工智能在各领域内应用现状，探究人工智能技术与图书馆的融合方向[14]。1997年Hauptmann等人使用人工智能技术自动生成支持多媒体数字图书馆用户界面的元数据，通过应用语音识别，自然语言处理和图像分析，帮助用户寻找需求的信息，实现更有效地导航或浏览数字视频库[15]。

21世纪以来，人工智能技术应用于图书馆服务的研究逐渐多元化。郭军、母轶分析了人工智能在文献检索、图书分类、图书馆自动化应用现状与原理特点，指出人工智能技术应用于图书馆建设是图书馆事业发展的重要研究方向[16]。Fabio Abbattista等人研究欧洲各国将人工智能技术应用到文化遗产领域的成果，分析了异构数据、服务方式、系统操作等问题，为构建具有人工智能技术的数字图书馆提供建议[17]。陈颖瑜介绍了人工智能防火墙与智能入侵测试系统的应用现状和原理机制，提出人工智能应用于图书馆计算机网络安全是十分可行的[18]。赵勇宏依据人工智能技术特点，结合用户学习、信息查询推荐和应用功能模式，建立基于Agent的智能化信息采集与服务系统模型[19]。费瑶等人创作出能够进行虚拟参考咨询服务的智能会话机器人“小兔”，根据用户反馈结合实际应用，对智能会话机器人的语言处理、智商逻辑、个性化处理提出改进意见[20]。王凯丽从优化网站无障碍建设、采用第三方语音技术和终端服务保障三方面为图书馆应用语音服务进行探讨，针对语言障碍读者提出无障碍服务模式[21]。Otterlo通过分析BLIIPS项目的基本动机，提出利用数据驱动和人工智能来优化物理图书馆的解决方法[22]。王荣荣等人从文献资源、人力资源、共享空间以及服务项目等方面探讨了“AI+library”服务的重要性[23]。

2.2 研究结果

笔者通过文献研究发现近十年来人工智能技术在图书馆服务的应用研究主要有以下几种：专家系统、档案云、传感技术、图像识别系统、语音识别系统、电子档案智能分类、智能检索、虚拟参考咨询机器人、资源智能分类、智能防火墙、智能空间、智能学习中心、图书盘点机器人、自助图书馆、咨询机器人、3D打印等。研究者大多利用计算机视觉、机器学习、自然语言处理、机器人技术和语音识别技术结合当前其它新型技术（如大数据、云计算、物联网等），设计出符合图书馆特点的新系统或者新模型。随着研究程度的加深、人工智能技术的发展以及国家的大力支持，更多的系统或者模型将会在未来得以实现并加以应用。

3 人工智能技术在图书馆服务中的应用现状

我国已有部分图书馆开始尝试与人工智能技术的融合，2010年，无锡新区借助政府和社会资本合作（PPP）模式，构建智能化新型图书馆。2017年，百度与武汉大学共同联手打造武大AI图书馆，百度教育大脑正式投入使用。这表示，人工智能技术应用于图书馆服务已近在眼前。为推动两者实现更进一步的融合，笔者对人工智能技术在图书馆服务中的应用现状进行了调查分析。

3.1 调查对象与方法

为保证人工智能技术在图书馆服务中应用调查数据的准确性，选取的调查对象需具有良好的社会公信力、先进的信息技术、充足的文献资源、较高的馆员素养，可进行实时、稳定的信息获取。因此，文章选取33所省级图书馆（包括港澳台地区，不包括江苏省图书馆）、27所省会图书馆（包括台北市立图书馆）、39所“985”高校图书馆作为研究对象。

为保证调查结果的可靠性与实时性，采用电话访问、网站调查的方法，且调查时间均在图书馆工作时间段内。通过网站调查和网页查询确定受访图书馆咨询电话，利用电话访问咨询各受访图书馆咨询服务馆员，对人工智能技术在图书馆服务中的应用现状进行调查记录并分析。此外，为避免因沟通不畅等原因造成结果不准确，将各受访图书馆网络中和网站中人工智能技术应用的报道纳入参考中，并向咨询馆员进行确认。

笔者依据上文的研究结果将调查应用分成五类，分别是：智能机器人、资源存放与管理、虚拟知识服务、馆内智能应用以及网络安全系统，如表1所示。对于其它应用则参照是否使用计算机视觉、机器学习、自然语言处理、机器人技术和语音识别技术。

3.2 调查结果与分析

受访图书馆中，台湾省图书馆、国防科技大学图书馆电话无法接通，中国海洋大学图书馆对咨询问题保密，以上三所图书馆网站内均无法查到人工智能技术相关应用的报道，因此调查结果实际为96所图书馆。

表1 应用分类说明

调查结果显示，96所受访图书馆中，39%采用了人工智能技术的应用，其中高校图书馆和省级、省会图书馆的使用率分别为61%、24%，如图1所示。超过三分之一的图书馆采用了人工智能技术的应用，这反映出随着人工智能技术在各个领域发挥的作用凸显，有部分图书馆开始尝试着与新技术融合并有所应用；但从另一方面来看，仍有61%的图书馆尚未采用人工智能技术的应用，这说明当前阶段，图书馆服务中人工智能技术的应用仍存在诸多的困难，导致图书馆无法快速适应新技术并加以使用。此外，相比于省级、省会图书馆，高校图书馆的使用率更高。

图1 人工智能技术在图书馆服务中的应用现状

3.2.1 智能机器人

调查结果如表2所示。机器人融合了控制理论、人工智能、概率和统计等多种先进技术，具有24小时高效率工作、稳定性高、精度高、通用性强等优点，以南京大学超高频RFID盘点机器人为例，不单实现了图书规模化盘点的可能，还弥补了传统盘点方式的缺点。机器人的应用能够提高图书馆的工作效率和服务质量，但是仅有5%的图书馆实现其应用。究其原因，部分在于机器人应用成本高昂；部分是由于机器人投入使用后需要高额的保养费并需要专业人员维护。

表2 智能机器人应用现状

3.2.2 资源存放与管理

调查结果如图2所示，受访图书馆中没有使用档案云、电子档案智能分类，资源智能分类的使用率为3%，分别是湖南图书馆大数据平台系统、华中科技大学图书馆大数据推荐系统、武汉大学的百度大脑。大部分图书馆能够凭借自助分拣技术实现资源分类，但是利用人工智能技术对资源数据的整理、发掘和利用还是十分欠缺。笔者认为，随着图书馆的资源日益增多，虽然人工智能技术能够充分利用馆藏资源发挥其价值，但是图书馆海量的资源整合分类需要大量的时间和复杂的工序，这也是阻碍上述三类应用发展的重要原因之一。

图2 资源存放与管理的应用现状

3.2.3 虚拟知识服务

图3是虚拟知识服务在图书馆服务中的应用现状。在受访的96所图书馆中，仅有兰州大学图书馆有应用专家系统，东南大学图书馆、华东理工大学图书馆等正在建设中。虚拟参考咨询机器人的使用率为21%，占比最高，这也是图书馆参考咨询服务未来发展的方向。例如杭州图书馆的咨询机器人“文澜在线小微”、清华大学图书馆的虚拟参考机器人“小图”、哈尔滨工业大学图书馆的微信自动问答机器人等都受到读者的肯定[24]。

图3 虚拟知识服务的应用现状

智能学习中心与智能检索在受访图书馆中的使用率分别为1%、2%，包括上海交通大学图书馆自主学习智慧服务平台、武汉大学图书馆知识搜索引擎、广州图书馆科技情报服务。导致大部分图书馆并未采用上述两类功能的原因在于大多数图书馆中均有多种自主学习资源与信息检索工具，例如新东方在线课堂、慕课网、OPAC检索机等，基本上能够满足读者的知识服务需求。

3.2.4 馆内智能应用

结果如图4所示，3D打印在受访图书馆中的使用率为3%，它们分别是上海图书馆、湖北省图书馆、北京大学图书馆。语音识别系统占8%，多应用于智能机器人和检索机器。图像识别系统的使用率最高，占21%，主要以人脸识别为主，并全部用于门禁功能，例如福建省图书馆、天津大学图书馆。人脸识别的应用改变了传统的“持卡入馆”，解决了读者忘记携带入馆证明而无法入馆的问题，同时“凭脸入馆”有利于图书馆的安保工作，将不法人员与失信人员第一时间拦在馆外，起到安全屏障的作用。此外，厦门大学图书馆打算将图像识别系统应用到自助图书馆中，只需要人脸识别就能够在短时间内完成到馆借还书等服务，极大方便了读者。

智能空间在受访图书馆中的应用率为7%，均是图书馆中某一个设施的智能化，例如湖北省图书馆智能视频客流系统、南宁市图书馆凯图智能照明系统。笔者认为，智能空间是物理图书馆内部设施智慧化的整合，图书馆需要花费大量的人力、时间和金钱，因此导致智能空间发展比较慢。

图4 馆内智能应用的应用现状

3.2.5 网络安全系统

受访图书馆中仅有东北大学图书馆使用智能防火墙，其应用是由东北大学与华为集团联手研发的华为桌面云系统，通过端管云控安全防护体系为图书馆进行实时的安全保护。笔者认为，绝大多数图书馆内均有内部安全系统，例如Win10防火墙等，在当前阶段网络信息安全能够得到保障，因此并未选择智能防火墙。

3.2.6 其它应用

此外，清华大学图书馆的通还智能小车、武汉大学图书馆的剧情网络游戏、重庆大学图书馆的智能采访系统等，越来越多的创新型应用投入到了图书馆日常服务中，为读者带来了新颖的服务体验。

4 读者对人工智能技术应用于图书馆服务的态度

4.1 调查对象与方法

利用腾讯问卷，通过网络途径向各省市公共图书馆、高校图书馆QQ群或微信群发放关于人工智能技术应用于图书馆服务的调查问卷，并通过清洗、去重以及有效性验证，剔除无效问卷，将数据整理记录并分析。

4.2 结果分析

最终共回收问卷206份，有效问卷192份，有效率为93.2%。参与问卷者年龄分布在18—55岁之间，主要集中在22—35岁之间；参与问卷者职业多元化，学生占比较大。由于未成年读者以及高龄读者大部分很少使用互联网，所以无法参与调查，但是对调查结果影响并不大，因此调查结果误差属于可控范围。

4.2.1 过半数的受访者完全不了解人工智能技术在图书馆服务中的应用

结果显示，对于人工智能技术在图书馆服务中的应用，仅有9%受访者表示非常了解，65%的受访者比较了解，而完全不了解的受访者占26%。一方面是由于人工智能技术应用于图书馆服务仍处于发展阶段，导致大部分受访者并不了解；另一方面是图书馆对人工智能技术能够应用的推广力度不够。同时，96%受的受访者希望人工智能技术应用于图书馆服务中。这反映出读者感受到了人工智能技术所能带来的高质量服务，并意识到人工智能技术能够满足自身多元化的知识需求。

4.2.2 使用过具有人工智能技术应用的近90%受访者觉得满意

结果显示，59%的受访者从未在图书馆服务中使用过人工智能技术的应用，其余41%的受访者中，仅10%受访者对于人工智能技术的应用不满意，90%认为比较满意或非常满意。反映了图书馆人工智能技术的应用目前并未普及，且缺少专业馆员对其使用方法的介绍与宣传。同时，使用过具有人工智能技术应用的读者满意度较高，说明大部分应用能为读者带来高质量的服务体验。

4.2.3 读者更倾向于面向自身的应用

由图5可以看出受访者更加倾向于哪些应用，排名前三的分别为：机器人向导、语音识别技术、图像识别技术；排名后三的（除去其它）分别为：档案云、电子档案智能分类、图书盘点机器人。这反映出读者属于被服务者，对于应用的实现会从自身知识需求的角度去考虑，且排名前三位的应用属于读者经常能接触到的，读者对此并不陌生。但对于图书馆，排名后三位的应用能够提高自身的工作效率，减少工作过程中的错误，同样是不可缺少的。此外，专家系统作为面向读者的应用占比仅为12%，是因为大部分图书馆尚未使用这一应用，因而多数读者对其不了解。智能防火墙作为保护读者网络隐私的应用占比为25%，笔者认为是因为部分读者并未认识到图书馆服务中个人网络隐私的重要性。智能学习中心和智能检索分别占51%、58%，结合两者在图书馆的应用率（1%、4%）来看，显然当前图书馆内此类服务已经无法满足读者的知识需求，这一点是值得思考的。4%的受访者选择了其它，这意味着读者针对自身的知识需求还需要其它功能类型的应用。

图5 读者对应用类型的倾向

5 人工智能技术应用在图书馆服务中的发展建议

图书馆与人工智能技术的融合是图书馆自身发展创新的新方向，一方面体现了人工智能技术应用到图书馆的必然发展道路，另一方面也体现了在人工智能时代背景下，图书馆作为文化传播中心，其是满足读者知识需求的必然要求[25]。为推动图书馆服务中人工智能技术应用的发展，实现两者更好的融合，笔者从以下几个方面提出建议。

5.1 加强馆员培训，提升馆员思维

目前在图书馆服务中人工智能技术的应用并未普及，导致部分馆员不了解人工智能技术，这对于人工智能技术在图书馆中的发展十分不利。图书馆的发展创新离不开馆员的努力，在人工智能技术的冲击下，图书馆和读者都对馆员有了进一步的要求。一方面，馆员需了解人工智能技术，贴合图书馆自身的特色，充分发挥应用本身的功能与价值；另一方面，馆员自身需寻找读者与人工智能的平衡点，弥补人工智能技术的不足，实现“想AI未曾想到的，为了一切的读者”。图书馆应定期组织馆员进行培训，提升馆员思维，引进具有专业素养的人才，推动人工智能技术在图书馆服务中实现从研究到应用、从应用到普及，为读者带来高质量的知识服务。

5.2 注重资源数据的利用

当前阶段，国内大部分图书馆应用智能程度并不高。图书馆服务与人工智能技术的融合不光要体现在功能深度上，更要体现在智能高度上。图书馆需结合自身发展规划，有计划的对基础设施进行新建或升级，例如电子摄像头、RFID、红外线检测等，提前为人工智能技术的引入做好充足的准备，避免因基础设施不足或陈旧导致无法支撑人工智能技术的应用。另一方面，针对读者的个性化推荐，这不但需要读者的数据，还需要图书馆动态的、细粒度的资源库，从而进行精准匹配。图书馆需利用大数据等技术，对馆内资源数据进行整理、发掘、利用，为读者提供更加精准的推荐服务，同时还能够缩短应用的适应周期，避免因数据的错误或遗失导致结果偏差。

5.3 加大宣传力度

调查中发现，读者对于人工智能技术的理解参差不齐，这会导致读者无法正确认知或使用图书馆服务中人工智能技术，甚至抱有怀疑心理。图书馆需定期举办宣传活动，让读者走进图书馆感受人工智能技术为之带来的便利。还可以通过微信公众号、微博以及APP等方式进行宣传，告知读者馆内新应用及其使用方法。扩大宣传渠道让读者了解、使用并认可人工智能技术才能得到读者更多的反馈，并根据读者反馈对应用及时进行调整，实现图书馆服务与人工智能技术的深度融合。

5.4 重视网络信息安全问题

2017年5月，“永恒之蓝”电脑勒索病毒席卷全球，众多毕业生的论文面临着数据丢失的危险；2018年1月，河南省图书馆遭到网络攻击，主页信息被篡改。在网络环境下，图书馆大多使用内网，导致病毒传播速度极快，一旦没有强大的安全保护系统，读者的隐私、图书馆的资源就会完全暴露在黑客的视野下。祝凤云提出未来黑客将会利用AI技术进行网络攻击和虚假传播，这代表着新的一轮网络信息安全保卫战即将开始[26]。笔者认为，人工智能时代下，黑客的网络攻击手段也在升级，图书馆需提高对网络信息安全的重视程度，如：选用高安全性能高的安全系统，主动对虚假信息进行及时注明，在公告栏中履行告知义务，提醒读者与馆员从安全渠道登录，开展网络信息安全培训课程，提高读者与馆员的网络安全意识。

5.5 寻求多方支持，发挥自身优势

技术的应用从来都离不开经费的支持。人工智能技术的应用离不开大量软硬件的投入。以向导机器人为例，前期需要大量的资金购入，后期的维护成本也是一笔不小的开支，而图书馆的建设经费大多集中在资源采购上[27]，这成为人工智能技术应用于图书馆服务所面临的一个问题。目前多家图书馆采用政府和社会资本合作（PPP）的模式，例如重庆大学图书馆、无锡市图书馆等，尚未出现任何负面影响。笔者认为图书馆应吸取PPP模式中的经验，积极寻求多方合作，提高经费支持，将自身的服务推向社会，把先进的设备引入到馆内。此外，高校图书馆可以利用自身优势，培养教师与学生对人工智能技术的兴趣，鼓励在校团队自主研发，降低设备成本，例如清华大学图书馆自主研发的咨询参考机器人“小图”以及通还智能小车“智行者”。

5.6 人工智能技术无法生搬硬套，需进一步实践

道路安全AI检测系统将车身上的代言人误认为是交通肇事者，清华大学图书馆咨询机器人“小图”被学生“教坏”，LG机器人Cloi在揭幕仪式上突然停止运行。这些事故同样也为图书馆带来了启示，计算机视觉技术会不会“认错”？咨询机器人会不会答非所问？分拣机器人会不会在高峰期突然“罢工”？笔者认为，单纯因为人工智能浪潮而追赶形式是不可取的，“去其糟粕，取其精华”才是图书馆当下要思考的。图书馆需参考自身条件、功能的利弊、读者的反馈，有选择性地进行技术融合，通过不断实践将人工智能技术化为己用，真正实现图书馆服务质量的提升。

6 结语

图书馆服务与人工智能技术的融合之路还有很长一段路要走，这需要克服诸多难题，但相信随着人工智能技术以及其它先进技术的成熟，成本将会更加低廉、应用将会更加智能、设备将会更加安全、读者将会更加了解，更多的应用将会投入到图书馆的服务当中去。

本研究通过梳理图书馆服务中人工智能技术的相关研究，整理出主要的研究技术，根据研究技术进行实证调查和定性研究，探究人工智能技术的使用现状以及读者对人工智能技术的看法，为图书馆服务与人工智能的研究提供实时数据，并提出问题与建议，以期两者能够进一步融合。调查过程中发现，由于人工智能在图书馆服务中的应用尚处于初级阶段，部分馆员对于人工智能技术的应用并不了解，导致调查结果存在不足之处。对此，在后续的研究中会将此处作为研究难点，注意调查方法的选择与搭配，尽量避免因为人为原因导致的误差。

（来稿时间：2019年6月）