国外可穿戴技术在高校智慧图书馆建设中的应用与启示

●单 轸 邵 波 (南京大学 南京 210046)

可穿戴技术是大数据时代令人振奋的一项技术，Kiana Tehrani和Andrew Michael将它定义为“集成为服装或配饰元素的、可以舒适地穿在身体上的电子技术或计算设备”[1]，Jonas S等将可穿戴技术描述为“配备计算能力和传感器的附件或服装”[2]。它的核心技术有传感器技术、人机交互技术、机器人技术、供能与低功耗技术、虚拟现实技术(VR)和增强现实技术(AR)等。可穿戴技术的内涵与形式多种多样，但都离不开这样三个特点：小微轻薄，可供人穿戴；能形成、获取、记录用户数据；智能计算。

2017年，国务院颁布了《新一代人工智能发展规划》，明确提出加强对可穿戴技术、虚拟现实技术等新兴技术的研究，积极开发智能手表、智能眼镜等可穿戴终端，完善智能医疗和智慧养老基础设施[3]。可穿戴技术将长期作为智慧城市、智慧社会的研究热点。

在图书馆领域，随着智慧图书馆的热潮，学者也加强了对可穿戴技术的关注。智慧图书馆是可感知的图书馆，具备互联、高效、便利的特点，并通过智能技术将全面感知和无线泛在相结合[4]。可穿戴便是实现全面感知的智能技术之一。笔者将可穿戴在图书馆服务中的作用归结为三点：第一，基于大数据分析的精准服务。刘喜球、王灿荣提到，可穿戴能帮助智慧图书馆实现个性化知识服务[5]。基于传感数据的内容用户行为分析能更为精准地反映用户需求，从而进行内容推送、资源推荐、智能消息等服务。第二，可穿戴传感技术可以强化阅读体验。在体验馆中引入VR、AR技术，以游戏、观影等形式增加用户的阅读乐趣。王秀丽、李云妹提到，许多高校图书馆已经通过虚拟现实技术，将图书馆资源进行三维建模，实现内容资源的管理和面向用户的阅读服务[6]。第三，协助阅读障碍者的服务。可穿戴技术保证用户服务公平性，实现图书馆权利。以色列发明的OrCam眼镜可以说出扫描到的物品名称，从而帮盲人“恢复视力”；Drishti是一个为盲人设计的无线步行导航系统，它集成可穿戴计算机、语音识别与合成、无线网络、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)等多种技术，类似于轮椅、导盲犬、手杖[7]。

伴随着以人工智能、大数据、云计算、物联网为主要特征的新的科技革命的开启，图书馆转型也成为必然之势，可穿戴技术在其中将发挥重要作用，并引领、推动、保障智慧图书馆的形成。

1 国外可穿戴技术的形成与发展要素分析

1.1 国外可穿戴技术的演进历程

国外可穿戴技术的发展超过了半个世纪，在不同时期都涌现了许多新的发明成果。笔者按时间将可穿戴技术的演化历程分为三个阶段：兴起阶段、普遍应用阶段和理论完善阶段。

(1)兴起阶段(1960年-1999年)。国外的可穿戴技术起步很早，近代第一台可穿戴的计算机是20世纪60年代麻省理工学院的教授Edward O. Thorp和Claude Shannon研发的香烟盒大小的、易被隐匿的装置，它能使佩戴者在玩轮盘赌博时使用计算机生成的算法，提高获胜率[8]。1967年，Hubert Upton研制了第一副增强现实眼镜。1996年，“可穿戴计算之父”Steve Manna将多功能的智能衣服称为可穿戴计算与智能的一个转变，作为“电子人”，他的发明之中最著名的是无线网络摄像头[9]。1997年，Azuma R提出了AR的定义，丰富了可穿戴的技术内涵和理论根基[10]。

兴起阶段的可穿戴设备已经具备多种形式，且已经出现传感技术、VR技术与AR技术的综合应用，但还只局限于单一的装备设置。就研究范围来说，也是在高校比较普遍，与其它行业并无太多交集。

(2)普遍应用阶段(2000年-2012年)。21世纪以来，互联网发展程度加深，可穿戴技术发展也更加成熟，开始走进运动、医疗、影视、游戏等各个领域。2009年，第一代Fitbit Tracker的出现在美国掀起了一股运动健身的热潮[11]，以苹果为主的智能手表也大大促进了运动手环的知名度。运动手环是传感技术发展的又一高峰，标志着可穿戴技术进军运动行业。在国内，小米率先做出了第一代智能运动手环。Maccioni G等发明了一种计步器GEMU，能优化计步结果，甚至为残疾人和运动功能障碍者计步[12]。

2012年谷歌眼镜的发布大大推广了智能穿戴的应用，这是一款集拍照、搜索、观看用途为一体的多功能眼镜。3D电影的发展也大大促进了可穿戴技术的应用程度，VR游戏机等可穿戴设备层出不穷。可穿戴机器人、柔性可穿戴、脑电波可穿戴等成为热点，“VR+医疗”等新名词不断出现。Patel S等介绍了一种家庭监测系统，通过无线可穿戴传感器将帕金森患者的运动波动传递到临床管理站点[13]。Bellos C等使用可穿戴平台和随机森林方法对慢性阻塞性肺病患者健康状况进行分类[14]。

在普遍应用阶段，可穿戴技术为各行各业广泛应用，产品趋于成熟，对于用户的服务趋于完善。更重要的是，可穿戴给许多行业造成了颠覆性影响，以3D影视、VR游戏机、VR+医疗等以可穿戴为支柱的产业陆续出现。

(3)深入发展阶段(2013年-)。2012年之后，人类进入大数据时代。可穿戴智能技术持续发展、技术应用程度持续加深。例如，Sundararajan A等提出，在新时代，生物识别技术的研究越来越倾向于使用可穿戴生物识别系统(WBS)进行用户身份验证和识别[15]。学者们也更重视针对之前应用中存在的问题，进行理论指导和技术完善。例如，Izmailova ES等对临床试验中的可穿戴数字设备进行评价，并提出优化建议[16]。在这个阶段，可穿戴与人工智能的结合也更为紧密，例如，Xu M等指出可穿戴设备具有无处不在的性质，为深入学习创造良好条件，并发明了一种深度磨损、深度学习框架优化的可穿戴设备，可以提高性能和减少能源足迹[17]。

在深入发展阶段，一方面是可穿戴智能技术的应用范围更加广泛、发展程度更为深入；另一方面，学者们也开始思考可穿戴技术带来的一些弊端，对其进行维护、优化、升级，并解决可穿戴与用户核心价值是否相悖、可穿戴与用户隐私如何取得平衡点等理论问题。

1.2 可穿戴技术在国外高校图书馆的应用案例及创新服务

高校是国外可穿戴技术发展的源头和主要阵地。美国最早应用可穿戴设备的高校图书馆是克莱蒙特研究大学图书馆。笔者参考相关学者的研究，总结了6个应用可穿戴技术的案例，并到大学图书馆的网站上去获取了详细信息，如表1。这6个案例分别是克莱蒙特研究大学图书馆的“可穿戴技术项目组”[18]、奥卢大学图书馆的Vision-based 3D perception for mixed reality applications和5G Edge Computing Enhanced Augmented Reality (5GEAR)项目[19]、北卡罗来纳州立大学图书馆的创客空间Makerspace和Wolfwalk项目[20]、迈阿密大学图书馆的ShelvAR项目[21]、佛罗里达中央大学医学院图书馆[22]和新加坡国立大学图书馆[23]。笔者通过对各个项目的内容分析，总结出可穿戴技术在高校图书馆中的服务应用创新。

(1)增强阅读体验。VR阅读，即运用虚拟现实技术，通过立体的多媒体呈现方式，使用户获取文献信息。芬兰的奥卢大学研究所采用混合实境系统，运用3D技术、虚拟现实技术和增强现实技术，给用户三维真实的影视文献信息体验，增强用户的阅读效果，并提高用户入馆率。新加坡国立大学图书馆将馆内资源对应的文字、图片和视频向用户呈现，虚拟现实技术令用户有身处博物馆的感觉。

(2)文献信息精准服务。精准服务，即一对一的推送服务[24]，多是通过AR技术实现的。读者看一本书的时候，AR技术会展现出这本书的内容提纲、作者信息以及相关书籍，还会呈现寻书路径，指引读者去找书。对于图书馆员而言，可以快速判断书序是否混乱，以及按照类目排放在书架上。图书馆可以利用地理位置定位技术识别目标地理位置信息；还可以利用用户的地理位置来推送当前站点数字图书馆的馆藏资源。同时，互借有利于实现资源共享，提高服务质量，完善用户与图书馆的关系[25]。迈阿密大学的ShelvAR就是美国国家设计研究院研究生为图书馆开发的用户图书搜索应用[26]。

(3)校园导航服务。北卡罗来纳州立大学图书馆的Wolfwalk是校园导航服务的典型例子，专为移动设备而优化。该应用程序包括一个位置感知的校园地图和一个用于按年代或主题浏览历史照片的照片查看器。Wolfwalk有1 000张北卡罗来纳州历史上重要人物、地点和事件的照片，实现校园导航和历史文化指南的功能。尽管Wolfwalk是一个试点项目，旨在探索移动设备上数字收藏的新用户交互模型，虽然已经退役，但它是可穿戴app的有益尝试。

表 1 可穿戴技术在国外高校图书馆的应用

(4)智慧空间服务。北卡罗来纳州立大学图书馆的Makerspace是真正意义上的创意工坊，它将类似于FitBit和Apple Watch包含传感器的设备集成在缝纫纺织里，为智能纺织服饰提供支持，可以看作是智慧空间的一个部分。Wolfwalk支持校园漫游和历史文化简介，是智慧校园的建设成果。图书馆依托学校成立的可穿戴研究小组或创客空间，研发、推广可穿戴技术，是智慧图书馆建设可穿戴技术的主要形式。

(5)医疗健康服务。克莱蒙特研究大学图书馆与医院合作，将图书馆通过可穿戴设备观察到的病人情况反馈给医院，对学生的健康状况进行实时跟踪。佛罗里达中央大学医学院图书馆为学校用户服务，对来访的人员进行健康跟踪，并订制服务。由于可穿戴技术在智慧医疗中发挥了巨大作用，学生健康又一直是高校所关心的问题，和医院合作不仅可以学习、引入先进的可穿戴设备，而且可以开发图书馆的新服务项目，例如，健康服务、学情监测。高校图书馆作为高校学生常入之所，能提供比医院更为即时的数据监测、更为完美的用户画像，实现医疗与图书馆的联通，是图书馆智慧化的应有之义。

(6)数据交流服务。奥卢大学图书馆建立了与出版社、数据商等社会各界的联通网络。北卡罗来纳州立大学图书馆与文献信息服务上游的出版商、馆配商、IT商合作关系密切，交流颇多。由于可穿戴技术已在互联网和出版领域多有应用，高校加强与它们的沟通可以引进先进技术，延揽创新型人才，促使高校研究室加快开发智能成果，敦促数据尽快流向用户。

2 国内图书馆可穿戴技术应用现状分析

2.1 国内图书馆领域的可穿戴技术研究

国内图书馆在可穿戴技术应用方面的研究不多，应用不广。笔者在CNKI中以“可穿戴”和“图书馆”为检索词，并根据主题相似度、重复率剔除，仅得到11条文献结果，主要集中在智慧医疗、教学优化、智慧城市与智慧建筑、影片艺术等方面，研究图书馆可穿戴设备应用的文献和实例还比较少，相关项目有辽宁省教育厅科学研究一般项目“基于可穿戴技术的智慧图书馆研究”、CALIS广西壮族自治区文献信息服务中心项目“可穿戴计算机设备在图书馆信息服务中的应用研究”、湖南省教育厅课题“可穿戴技术在图书馆信息服务中的应用研究”。

国内文献多是综述和VR技术、AR技术在图书馆的应用。例如，荀丽芳总结了VR阅读的虚拟性、现场感、多感官感应等优点，指出推广VR阅读是图书馆创新信息服务的必由之路[27]。胡国强和马来宏研究了VR和AR在图书馆中的应用，并提出融合现实(MR)技术可以解决现存的一些问题，具有比较好的发展前景[28]。

通过比较可以看出，国内高校图书馆缺乏对可穿戴技术的关注，为数不多的几个相关项目也非省级重点项目，且国外往往与智慧校园、智慧教育和智慧空间的建设相结合，具有比较宏观的视野；国内过于追求VR、AR等酷炫的形式，而没有注重与用户行为分析和精准服务、弥补弱势群体信息差的结合。

2.2 国内图书馆引入可穿戴困难的要素分析

在“AI+”“物联网+”“互联网+”的时代，智慧图书馆对于关键性智能技术高度关注，并陆续引入机器人技术、人脸识别技术、云计算、RFID技术等应用。为何对于可穿戴技术的应用却如此之少呢？笔者把原因归结为技术性难题和理论性难题两类。

(1)技术性难题。第一，设备体型微小化程度低。目前国内的小微化技术还不发达，透视、计算、传感多项功能集成于小型设备，既要保证不会发生故障，又要穿戴舒适、适合人体佩戴，比较困难。

第二，电池问题。Jawbone首席执行官侯赛因·拉赫曼在路透全球科技峰会上说，“计算不是问题，所有可穿戴设备都受到电池设备的限制”[29]。新能源供电在国内尚未取得突破性进展，因此可穿戴技术还是依赖电池供电。电池决定了可穿戴设备使用的时间长度，是可穿戴设备持续利用的一大短板。

第三，用户安全问题。像所有形成用户大数据的平台一样，可穿戴设备也面临用户隐私数据泄露的问题。另外，由于被人贴身穿戴，可穿戴设备如果设计不周，还可能对人体健康造成危害。

(2)理论性难题。第一，普及度不高。许多国内图书馆对可穿戴设备的用法缺乏了解，对馆员也缺乏相关培训，对于普遍应用可穿戴技术的医院、出版社、新闻报业缺乏相应的沟通。

第二，与用户中心原则的矛盾。图书馆以用户为中心，应该尽量减少用户的负担。邓秋桐提到，与传统的人机交互不同，可穿戴智能设备因为现有产品模式的原因过分依赖各类传感器，导致信息服务更加复杂和繁琐[30 ]。

3 对国内图书馆发展可穿戴技术的建议

3.1 设置课程，推广可穿戴技术

卡内基·梅隆大学开设了专门的可穿戴设备的设计课程[31]，这对培养学生在可穿戴计算方面的兴趣尤为重要。高校图书馆可以利用学校平台，展开相应的课程教育，在大学生群体中树立开发、利用可穿戴的意识。高校图书馆也可以效仿克莱蒙特大学图书馆推广谷歌眼镜的方式，展开馆员培训，普及可穿戴技术的知识和使用注意事项。对于学生的创意设计和研发，图书馆可先以校园为载体进行试点，完善后再将可穿戴技术引入图书馆，发展为成熟的服务应用。

3.2 加快技术研发，克服技术的几大难题

可穿戴医疗设备在四川大学华西第二医院互联网医院的成功应用充分说明了高校是可穿戴技术研发与推广的重要战略基地[32]。高校有专门的可穿戴技术研究小组，可以作为学校可穿戴技术研发的主力军。将校校创新与校企创新相结合，研究柔性可穿戴技术，将可穿戴设备微小化，功能最优化，减少用户在穿戴过程中的麻烦，降低对人体的威胁度。

3.3 与用户生态链的各环节合作，重视精准服务

虽然在图书馆领域，可穿戴的应用尚少，但在健康医疗与电商等领域，可穿戴技术可谓遍地开花，例如，Yongseok Joseph Hong等介绍了一种新型的可穿戴和植入式心血管保健设备，能柔性感应心血管的情况并辅助治疗[33]。高校图书馆可以与医院、医院图书馆、电商、数据商、出版商建立长效合作机制，引入先进且适合大学生的可穿戴技术，配合进行精准服务，实现智慧社会的应有之义。

3.4 完善应用可穿戴技术的理念

可穿戴技术应用中的理论难题也不可小觑。一方面，图书馆员应树立用户中心思维，积极研发智能技术，增加用户穿戴的舒适度，减轻用户穿戴的负担，并确保用户安全；另一方面，图书馆员也要防微杜渐，确立正确的理论指导，警惕脑电波可穿戴、可穿戴机器人等前沿领域可穿戴技术的发展方向失控。

4 结语

可穿戴技术是建设智慧图书馆的利器，是用户行为分析、展开用户精准服务的重要引擎。虽然目前在图书馆应用还并不广泛，但其潜力不容小觑。可穿戴在医学、新闻、家居、运动等许多领域都已广泛应用，图书馆引入可穿戴技术也是图书馆与社会机构加强合作的契机。国外的相关服务创新与建设模式值得借鉴。本文还有很多不足，比如样本量不够大，国家分布不均匀等。在未来的探索中，我们冀望能以高校图书馆为突破口，合理解决图书馆应用可穿戴技术的技术性难题和理论性难题，切实把可穿戴技术融入到自身智慧化的建设之中。