人工智能时代图书馆设计建造与空间利用研究

郑铁亮

（国家图书馆古籍馆 北京 100034）

科技的飞速发展，特别是5G网络的到来，对图书馆的发展提出了挑战；如何顺应时代发展建设一个现代化的图书馆值得探讨。

伴随着现代化和信息化进程的不断推进，现代图书馆建筑的设计已从传统的藏书楼转变到现代信息情报中心；其服务功能也由单一功能转向综合功能。建筑结构和造型呈现出别具特色、多元共存的特点。很多现代化图书馆不仅造型美观，而且蕴藏着深刻的文化内涵和艺术特质。正如1998年8月15日在上海图书馆举行的第十一届国际图书馆建筑学术研讨会上，Dr.Brian Lang所说的那样：“图书馆在现代社会中的作用至关重要，因而，图书馆建筑必须拥有宏伟的外观，以符合它所代表的人类的理想以及它在现在和将来社会中所起的作用。”[1]

1 现代图书馆设计建造的基本要求

一座现代化的公共图书馆建设，要非常注重地理位置和周围环境的选择，才能更好地发挥其功能并提高使用效率。可以这样说，馆址的选择就是图书馆建筑的根基，成功与否将直接影响“图书馆大厦未来的命运”。

1.1 地质条件要求

公共图书馆在决定馆址前，一定要有地质勘察的报告；要查看馆址是否远离地震带，是否有地下暗河等。也就是说图书馆选址首先要勘察地质条件是否适宜，以防止地震、水灾、泥石流、山体滑坡等自然灾害的发生，同时要注意远离易燃易爆区、化学医药污染区、烟尘噪声干扰区等。

我国古代藏书对安全和幽雅静谧的环境追求的理念可做参考：清代周永年在提倡“儒藏说”时曾极力推崇佛教僧侣藏经、护经的精神。建议做“‘懦藏之举’，或放之山林，以防水火，或派人管理，以保永久。”说明寺院藏书方法，是可资借鉴的。还有清代阮元，作为灵隐、焦山两大书藏的创立者，其正式建立了文人专门藏书，并制定了具体的条例，希望“山寿书也寿”[2]。可以说图书馆的选址决定了它未来的发展和命运。

1.2 地理位置要求

公共图书馆在城区的地理位置要求比较特殊。作为一个城市的重要公益性文化设施，选择的馆址一方面要符合城市总体规划要求，一方面要有利于其功能的发挥，实现社会效益的最大化。图书馆的位置要适中，不能太偏离城区，交通要方便，最好与科研院所、机关院校相毗邻，以提高服务效益。坐落在中关村南大街33号的国家图书馆是最成功的范例，它扼守在中关村科技园区的南大门，距离北边的“八大学府”仅半个小时的车程，距北京动物园交通枢纽仅有两站地，这样的地理位置极大方便了众多科研院所和各高校的学者。

1.3 周围环境要求

如今，环境越来越成为人们工作和生活品味高低的重要参照指标。图书馆理想环境的形成需要考虑多方面，馆址选择时应注意避开工厂、铁路以及娱乐服务设施等噪声干扰严重的地区，而尽可能选择河畔、公园等周边宁静的地区，且周围70—100米之内避免高层建筑；还要加强院舍周边的环境绿化，绿化覆盖率不低于30%。科学实验证明，绿化面积大于30%能够很好的吸收噪声、调节温度与湿度。

作为文化殿堂的图书馆，环境建设是重要组成部分。正如教育家陶行知先生所说：“一种生机勃勃，稳定和谐，健康向上的环境氛围，本身就具有广泛的教育功能。”[3]图书馆幽雅舒适、宁静和谐的气氛可以刺激读者的求知欲望和探索热情，提高读者的研读效率，消除疲劳，保持身心健康。由此可见，图书馆为读者创造一个安静幽雅的环境极为重要，可有效提升其功能的发挥。

国内外有很多图书馆在这方面都是成功的典范。如中国国家图书馆选择了在紫竹院公园东边，院内设花坛、假山、翠竹，与公园景色相映成趣，北京大学图书馆新馆位于美丽的未名湖畔，湖南大学图书馆选址在岳麓山下；又如日本东京都立中央图书馆也是建在闹市中的公园里，环境非常幽静；法国国家图书馆则建在了迷人的塞纳河畔，楼群中心设置内部花园，并种植大树200多棵，实现了绿色生态图书馆的创意与追求。

2 人工智能时代的图书馆建筑材质和建筑造型

人工智能时代的设计建筑正在与新媒体艺术不断融合，旧有的强调韵律、比例、对称的秩序美感已逐渐被切割、滑动、扭曲的多维动态美感取代。建筑空间也已逐步突破传统实体空间界限，形成了现实存在与虚拟构建之间的交互联系，共同存在。现代化的建筑已经成为与特定时间、空间、地点场所等相联系的、多层次的、抽象的、可变的、表情丰富的多种因素和媒介作用的复合体[4]。作为文化艺术殿堂的图书馆在建造设计时更应该捕捉时代潮流的变化与要求。

2.1 建筑材质的变化

如今的建筑选材，不再局限于传统的木材、砖瓦和钢筋混凝土。如同古罗马人钟情于静态的大理石一样，现代高科技产物的合成橡胶、纤维织物、高强玻璃、塑料制品，以及高强高弹粘合材料已进入当代建筑家的视野。这些材料的经济性、适用性和美观性已彰显出巨大潜力和优越性，为现代化的建筑带来轻盈明快的时代气息。伴随电子显示屏和广告媒体的不断发展，更加智能化且具有显示功能的纳米材料和高分子生物材料已逐渐应用于建筑墙体，在未来，或许图书馆可以通过建筑墙体展现历史文化的内涵并开展业务服务，同时，墙体还可以根据季节和室内外温差进行自动调节，如有需要还可变换和生长出绿色植物。2008年9月建成并开放的中国国家图书馆二期工程——国家数字图书馆，在建筑设计上采用了全钢架玻璃幕墙结构，既简洁又明快；在二楼大厅用现代智能技术设置了虚拟数字图书馆，令人耳目一新。而2018年9月2日因大火损失惨重的巴西博物馆，其木质结构全部烧毁，而空留10%的砖石外墙诉说着沧桑岁月。时代在变，建筑材质和要求也在不断提升。

2.2 独具特色的现代图书馆建筑造型

图书馆建筑具有独特的功能和象征含义。它一方面是传承文明、保护文化遗产、传播知识信息的重要场所，另一方面又是一个国家和民族的文化艺术象征，同时也是国家精神文明的窗口。一般来说图书馆都地处城市核心区，其建筑造型有很高的要求。一个成功的图书馆造型，能给人们带来巨大的精神力量。

因此，图书馆建筑造型要特别注重意像表达，体现出建筑的语境。西晋陆机在《文赋》中有“意司契而为匠”之说，也就是说在进行图书馆建筑造型设计时，要注意原有造型的理念，而后考虑如何表现，即意像表达。

2.2.1 与借阅藏的特殊功用有机结合的建筑造型

图书馆是储存和整理历史文化知识、向大众传播文化知识信息的机构，其特点是有进有出，还有藏；有加工整理，还有传播交流，这也是图书馆建筑独具特色的基础。因此传统图书馆造型设计多为“工”“山”“日”或“出”字形，或者加上其他条形组合；其建筑艺术性在于壮观宏大，功能固定，结构对称，造型相对单一[5]。而现代图书馆藏借阅融为一体，其建造设计理念也因新材料、新技术的出现而发生翻天覆地的变化。新开放的国家数字图书馆，采用模结构技术，以高强度钢架为支撑，采用悬挂方式，使整个建筑外观如同一本悬放的书籍，幽雅别致。而广州图书馆新馆的建筑构思以“之”字为基础造型，建筑意像表达出层层堆砌的书籍。这样的造型不仅美观，而且更具有灵动性，展现出自由、灵活、非对称的建筑艺术美。

2.2.2 与周围建筑环境完美融合的建筑造型

图书馆是幽雅宁静的文化殿堂，放眼望去要与周围环境协调融合，即能养眼又能静心。建筑造型的意像表达能够体现出高低、新旧、内外和而不同，相映成趣的艺术效果。如美国哈佛大学医学院图书馆，周围环境较为复杂，古典主义建筑较多，为此建筑师协调了新与旧的关系，采用了现实主义的现代化风格，其八层建筑为平顶并向外做大延伸出挑，与原古典建筑檐部相呼应，采其神似，又体现出图书馆的幽静，表达了新旧建筑的延承与对话，别有情趣。而位于珠江新城的广州图书馆新馆，北面是超高的双子塔，南面是广东省博物馆新馆，西侧是广州市第二少年宫，西南是广州歌剧院，处于现代化风格的地域环境，因而采用“之”字造型，以书籍的形状为模块，以石材做为建筑表皮，南北两个出入口均采用大块玻璃幕墙，4 000多块定制的钢化玻璃镶贴在建筑外墙上；南北楼均呈平面圆弧、竖向相对倾斜，两侧也随建筑扭转而倾斜，第八层设置连杆链接，整体效果既独特又相映成趣，与周围环境实现完美融合。

2.2.3 功能多元化的建筑造型

现代化的图书馆建筑应当是多功能与完美造型相结合的艺术品。一座成功的图书馆建筑应当富含文化底蕴，彰显时代特色，能够与周围环境一起共同塑造文化氛围，充分发挥其功能。建筑构图也不再是简单的“方盒子”，而是将几何体的平板、斜面、棱角、曲面相互结合，千变万化，造就独具时代特色和民族特色的新颖别致的文化宫殿[6]。如北京大学图书馆新馆将模数式建筑与中国古典建筑风格有机结合；美国加州图书馆则将阅览室与一系列开敞的庭院结合，成功将自然的天空、明澈的水体以及当地的沙漠植物、岩石等要素注入其中，渗透出科技、人性与自然的完美与和谐。这样的图书馆建筑，不仅满足了图书馆业务工作的硬件要求，还给人们带来了精神享受，同时绽放出绚烂的感染力，带给读者无限的遐想与智慧的启迪。

随着图书馆功能外延的不断扩大，图书馆的建筑设计也要体现出多元化，才能开展多种多样的科学文化活动，充分发挥其文化展示与交流的作用。现代化的图书馆已不再只提供一般的文化典藏、学术研究、文化交流与学习的传统服务，而是逐步开展了教育培训、讲座、展览以及音乐欣赏和影视观摩等文化娱乐服务活动。为此，现代化的图书馆要设计建造演讲厅、展览厅、音乐影像厅、学术室、多功能厅，甚至有必要开办咖啡屋、书店、商店、读者快餐厅等休闲娱乐服务设施。不仅如此，考虑到未来社会的飞速发展，图书馆的建筑设计要有远见卓识，还要留有变化余地，提高图书馆可持续发展的能力。如国家图书馆白石桥总馆俯视图好像一个大“H”型。

3 人工智能环境下图书馆的内部空间设计与利用

人工智能环境下的图书馆不再是一幢呆板的建筑，而是充满现代气息，具有人文色彩的有生命力的建筑。图书馆内外空间的延伸与融合，内部空间的合理组织利用，使其构成一个完整的有机整体[7]。图书馆内部空间的设计与其使用功能密不可分，其内部一般包括办公用房、基本书库、阅览室和现代化设备用房四大功能空间。各功能区间要根据需要分配适宜的尺寸和建筑面积，采用合适的形体空间；以适应视听设备、文献资料、阅览桌椅和书架等设施设备的设置，满足人们的使用需求。

根据《图书馆建筑设计规范》规定，图书馆建筑采取的柱网框架结构宜用1.2m或1.25m的整倍数模数，柱网尺寸多为7.2m×7.2m或7.5m×7.5m，这样有利于桌椅和书架的摆放，满足了大开间的开放灵活性和多功能性，实现空间的重组并适应形势的变化，将各种资源发挥出最大效益。各功能区要考虑采光、通风、空间形状等因素，综合研究决定用房的合理布置和层高，使之有机联系在一起。

3.1 阅览室和书库的空间布局

阅览室作为读者研究学习活动的重要场所，其空间与环境要求高大、幽雅、宁静，另外采光，通风都要合乎规范。阅览室在设计上要尽可能多的采用自然光，用日光灯加以辅助。特别是阅览室、开架书库、咨询服务及业务用房等采光等级应为Ⅲ级,天然光照度标准值为侧面光（450lx），顶部光（300lx）。而书库采光等级为Ⅴ级，天然光照度标准值侧面光（150lx），顶部光（75lx），以便于书籍保存。照明设施要采用防爆灯。书库内书架的长宽高，决定着书库的层高，藏书量和书架的数量决定着书库的使用面积。一般来说，阅览室层高3.6m—4.8m，书库层高为2.4m—3.6m。特别是书库的净高不应小于2.4m。有梁或管线的部位，其底面净高不宜小于2.3m。采用积层书架的书库，结构梁或管线的底面净高不应小于4.7m。室内阅览桌椅的最小间距见下表1。

排在一起的书籍非常重，长期存放，就一定要选择牢固结实的书架，特别是横板的支撑力要足够大，因此书架最常见的尺寸标准是90×45×220cm。书库书架连续排列两端有走道的9—11档，一端有走道的5—6档。书架间距主通道1.2—1.5m，次通道0.75—1.1m，与墙间距0.6—1.0m；具体情况见下表2。

智能时代的图书馆已经逐步发展成为借阅藏一体化的空间格局，更加注重读者的主导意识，成为开放式的自主服务模式，打破了原有柜台的被动服务模式。读者借阅资料可在书架间随意而行，包括归还书籍都可以通过出口处的电子终端机自助办理。以国家图书馆新馆为例，其阅览室的划分按书目总体分为社科阅览区、工具书阅览区、科技期刊阅览区、报纸阅览区以及少儿阅览区等几个大区，而且全部采取藏阅览一体化，每个区域都是大开间布局，相互间既有区分又相互衔接，为读者创造了一个从1层—4层的巨大的有机整体阅览区，读者可以随意浏览和查阅；5层为科技和学术交流区；地下3层为基本书库和《四库全书》基藏库。但读者借还图书目前还是与阅览区分隔设置。

表1 阅览桌椅排列的最小间距（m）

表2 书架之间及书架与墙体之间通道最小宽度（m）

3.2 办公与设备用房的空间布局

图书馆办公用房一般包括行政办公、采编、辅导、咨询、研究、信息处理、美工以及学习交流室、会议室等。其中业务办公用房为主体，各种资源要优先配给，其空间布局要宽敞明亮，安静幽雅，安全舒适；各区域布局要与业务工作流程紧密联系，要满足采购、交换、拆包、验收、登记、分类、编目和加工等流程的要求，各环节相互衔接，隔而不离。

如今电子信息技术日新月异，数字化、智能化蓬勃发展，图书馆的业务也在不断创新，电子计算机室、缩微资料室、多媒体阅览室应运而生，其它技术设备用房诸如静电复印、装裱修复、照相、音像控制、消毒等，也逐步成为现代化图书馆的标配。有关用房空间大小可参照下表3。

表3 业务用房及工作人员人均最小面积（㎡）

另外，音像视听室的控制室应符合下列规定：

①幕前放映的控制室，其进深和净高均不应小于3m；②控制室观察窗应视野开阔，兼作放映孔，其窗口下沿距控制室地面应为0.85m，距视听室后部地面应大于2m；③幕后放映的反射式控制室，进深不应小于2.7m，地面宜采用活动地板。

3.3 公共活动空间和辅助服务空间的布局

现代化图书馆的公共活动和辅助服务空间包括门厅、办证处、寄存处、陈列厅、培训场所、读者休息处、咨询服务处及报告厅等，可根据图书馆的性质、规模及实际需要确定。如根据管理和服务的需要设置验证、咨询、收发、寄存和门禁监控等功能设施，配备笔记本电脑、手机的接入端口和充电设施，甚至银行的ATM机等服务设施。多雨地区，门厅内应设置存放雨具的设施；严寒地区门厅应设门斗或采取其他防寒措施。寄存处应靠近读者出入口，存物柜数量可按阅览座位的25%确定，每个存物柜的使用面积应按0.15m2—0.2m2计算。

现代化的图书馆可根据图书馆的规模、使用要求分别设置新书陈列厅、专题陈列厅或书刊图片展览厅。报告厅超过300座规模的应独立设置，并应与阅览区隔离。若报告厅与阅览区毗邻设置时，应设单独对外出入口。此外报告厅还应该设休息区、接待室及厕所、无障碍轮椅席位。图书馆的公共活动空间或辅助服务空间内应设置饮水供应设施，且应单独设立，并与阅览区隔离。供读者使用的厕所卫生洁具应按男女座位数各50%计算，卫生洁具数量应符合现行行业标准《城市公共厕所设计标准》CJJ 14—2016的规定。

4 人工智能时代图书馆设计建造和空间布局的特性

人工智能时代的图书馆与传统图书馆既有共性，又有其独特的性能和优势。在设计建造时既要保持图书馆基本功能属性，还要融入现代科技和人工智能元素，以引领文化艺术的时代潮流，展现科技信息技术的发展成果。总体来说人工智能时代图书馆的设计建造有如下几个特性：

4.1 安全实用性

图书馆的楼宇设计建造本质上同其他建筑物一样，安全实用永远是第一位的。不能单纯以形式、气魄是否庄严、雄伟来衡量其建筑的优劣，也要遵循经济、实用、高效的基本原则[8]，另外要牢固安全，能够抵抗各种灾害也是基本原则。在此原则基础上再追求智能化、可变性、艺术性等风格特性。这次巴西博物馆火灾，也给我们发出了安全的警示。现代化的图书馆在建筑设计时，要按照统一层高、统一荷载、统一柱网的“三统一”原则进行各项工作，这样才能打造出一座结构合理、功能齐全、安全舒适、宁静典雅的文化艺术殿堂。

最为关键的是要配置现代化的智能视频监控、火灾/入侵探测、应急报警系统等一系列安防设施，这是现阶段各大博物馆及公共图书馆智能建设中的重中之重。整个建筑群可按功能和重要程度分别选择安装细水雾喷淋系统、干粉灭火系统和气体灭火系统。根据《公共图书馆建筑防火安全技术标准》规定，善本库、特藏库、计算机网络中心机房等重点和要害部位均应该设立气体自动灭火系统和火灾自动报警系统[9]。

4.2 智能互联性

人工智能时代的图书馆将更多采用大数据智能化技术，不仅建筑本身实现高度智能化，而且管理和业务服务也更加规范和智能。在大数据支持下，图书馆之间能够互联互通，互借互还。如中国国家数字图书馆已经实现了与多个省市图书馆的互通互联，提供跨区的查新和图书资料借还服务，其在二层大厅设置的虚拟数字图书馆更是给人们带来全新的体验。

最为便利的是智能读者卡，在图书馆内一卡通行，可带储值功能，除了支持传统的外借、阅览功能外，还可进行视听、参观展览、听讲座以及休闲餐饮支付等。每个区域由电子闸机分隔，读者随便刷卡进出，互不影响。读者的身份信息和有关借阅信息一卡全包括。自助终端机还可提供问询、查阅、浏览和资料借还服务。如今已有部分公共图书馆在尝试此种智能化的服务模式，如清华大学图书馆的问询聊天机器人、南京大学图书馆的图书盘点机器人、浙江理工大学图书馆的百度云人脸识别——刷脸借书，刷脸支付等。可以说智能化的图书馆带着时代的烙印正在向我们走来。

4.3 人文舒适性

现代人生活和学习都追求“人性化”和“个性化”。因此，现代化的图书馆在注重时尚的外部造型的同时，还要在建筑设计中融入开放灵活和以人为本的理念。图书馆是为读者服务的文化阵地，也是人们进行交流和学习的场所。因此，其在功能设置时要处处为读者着想，要让读者在视觉、听觉和心理上感到舒适。在建筑设计中，要注意声、光、空气、色彩以及温湿度等环境的调节与使用搭配，尽量借用外部自然条件。室内温度保持在18℃至21℃之间为宜，湿度保持在50%至60%之间，但绝对不能超过65%，否则，将不利于文献的保存[10]。在空间布局上，要体现合理性、有效性，在结构上要具有灵活性、可变性。为满足读者对一般文献藏、借、阅合一的服务需求，以最大化方便读者利用为宜，内部建筑结构宜采用无墙的大开间布局。

这种新的布局和结构模式，使图书馆从外到内展现出令人赏心悦目的文化艺术境界，为读者提供了方便舒适、温馨清雅的环境，最重要的是可以让读者产生舒适感。这样的建筑设计才能实现功能与造型的完美融合。这才是富有时代特色与文化艺术品位的现代化图书馆。

5 结语

科技的发展促进人类历史不断前进，人工智能令当今世界各行各业都在发生翻天覆地的变化。图书馆作为传承文明、保护文化遗产、传播知识信息的重要殿堂，也要把握时代脉搏，不断完善自身使命，开拓创新其社会价值，这也是图书馆业界在新时代努力追求的伟大梦想。一座富丽堂皇的宫殿，无疑会令人敬重和崇拜，除此之外若还要使人们流连忘返并铭刻于心，那就要“内外兼修”“绚丽多姿”。一座智能化的现代图书馆带给人们艺术品质享受的同时，更要为大众提供开阔视界，提升自身价值的平台，从而为图书馆发挥其社会效能奠定重要基石。可见，在人工智能时代设计建造一座现代化的图书馆，并对其内部空间的设计利用开展深入细致的研究非常必要。

（来稿时间：2019年6月）