人工智能驱动下的图书馆变革*

杨文建

（重庆第二师范学院图书馆 重庆 400067）

1 引言

1956年，在美国达特茅斯学院（Dartmouth College）举办的一次会议上，计算机科学家约翰·麦卡锡（John McCarthy）正式提出“人工智能”一词，意指让机器以更智能的方式进入人们的生活、学习与工作场景，这场会议也被认定为全球人工智能诞生的标志。此后，自2013年始，人工智能逐渐成为全球的研究热点，许多国家也出台规划将人工智能上升为国家战略，极大推动了人工智能在科技创新、智能制造、互联网应用等领域的研究与实践。正如Science新闻编辑Appenzeller T所指出的，对科学研究进程的推动既是人工智能给社会带来的巨大转变，也展现出了人工智能作为未来科学技术研究热点的本质和对社会各行各业的促进作用[1]。“谷歌大脑”计划、“百度大脑”计划的出台，微软人工智能研究院的成立，都表明了各科技巨头对人工智能的高度重视。从人工智能的总体发展来看，目前人类已经掌握了弱人工智能技术，强人工智能尚未实现；以图书馆为例，人工智能的应用也更多地体现在应用辅助、服务辅助层面上，但这也足以对图书馆资源、空间、馆员、服务与用户等各个方面产生巨大影响，有助于推动图书馆发展变革。

2 人工智能推动图书馆变革

对人工智能的研究与实践，世界各国的侧重点各异，以美国为首的西方国家尤为重视人工智能发展，立足于通过深度研发谋求其在人工智能领域的领军地位。欧盟国家则较为关注人工智能的现实应用及其伦理和道德问题，侧重于通过立法为人工智能发展提供法律依据。日本则侧重于从生活服务实际出发，通过建立相对完整的人工智能研究转化机制来促进人工智能在日常生活中的应用。我国则重点关注于人工智能的基础研发与互联网应用，通过政策导向促进人工智能的合理发展，谋求其在国际人工智能领域的领先地位。在图书馆领域，人工智能将对图书馆的资源、服务、馆员、建筑与环境、管理等因素进行重塑，以适应不断发展的智能服务需求，对应于人工智能在智能识别、智能处理、智能服务领域的大发展，随着人工智能技术的发展，资源处理、空间优化、服务创新将成为图书馆变革的重要方向[2]。早在2013年，《International Federation of Library Associations Trend Report（2013）》中就曾提到，人工智能将实现在线语音识别、自然语言翻译、多语种互译等功能，能够检索、识别、翻译复杂网络环境下的多源资源，使检索结果呈个性化、专业化，目前这些功能已基本实现。2017年《NMC Horizon Report：2017 Library Edition》中也指出，人工智能将在图书馆领域得到普遍应用。目前对人工智能的应用包括用户交流、自动盘点、自助借阅、参考咨询、路径导航、用户行为分析预测等等，国内部分高校图书馆已开始着手在智慧图书馆中应用人工智能，如清华大学图书馆智能机器人小图、武汉大学图书馆智能机器人小布、南京大学图书馆智能机器人图宝都是人工智能应用的典型案例。

从总体上看，人工智能推动图书馆的变革主要表现在：①加速图书馆资源整合，加快资源呈现方式变革。智慧图书馆系统、智能检索系统、咨询系统（聊天机器人）、用户行为智能分析与预测系统都需要图书馆对自身的资源进行重新整合，以提供更为高效、精准的个性化服务。②为图书馆空间变革指明了发展方向，使得图书馆空间应用得以不断创新。物联网、区块链等新兴技术为图书馆在智能化和智慧化转型方面指明了新的方向[3]。③促进馆员的自身发展，提升馆员队伍的综合素质。机器人技术、虚拟馆员、智能参考咨询机器人既是将馆员自身知识服务进行外化的重要模式，也是使馆员不断融合入智慧服务模式的重要途径，所以应用人工智能技术的表象是引入新技术，实质是实现馆员在智慧时代的自我发展[4]。④给图书馆服务提供了重要辅助，加快图书馆发展变革。智能检索系统、智能咨询系统、用户评估系统实现了对图书馆应用服务的主体辅助[5]，且逐渐打破了传统图书馆在人力、物力上的困境，加快智慧图书馆的发展变革[6]。⑤改善用户教育的模式，提升了用户服务广度。图书馆在数字信息环境下面临着用户流失、资源整合难度加大以及智能搜索效率不高等多方面困境，导致图书馆用户无法充分感知价值，而人工智能恰是变革图书馆用户教育、拓展用户服务范围的有效措施，是展现图书馆综合价值和提升用户粘性的重要手段。而人工智能正是通过上述五种途径，不断推动图书馆变革。

图1 人工智能驱动下的图书馆变革

2.1 资源

据IDC（Internet Data Conter）预测，至2020年全球信息总量将达35ZB，而于2018年IDC再次预测时修正了这一数值，指出到2020年全球数据总量预计达到44ZB，中国将占数据总量的18%，其中数据中心管理、资源全面整合是提升用户体验感的重要途径。对图书馆而言，人工智能实现了更快速、更精准的资源整合，是智慧图书馆变革的重要基础和核心推动力量。

2.1.1 资源概念范围从馆内到全域

目前图书馆的资源整合已从早期的图书馆常用资源整合发展转化为全域资源整合，通过人工智能实现的全域资源整合可简单描述为整合获得许可或自建的可发现、可利用、可获取的数据，甚至是部分灰色文献或数据。①资源整合商业化。目前较为常见的是各类发现系统，业界已经出现了部分全域资源发现系统，如EDS、Summon、Primo[7]，知网学术搜索、超星发现系统、百度学术搜索等都是业界应用较多的资源整合系统，在信息的查准能力、跨系统的获取能力、跨语言的检索呈现上已经得到了有效的提升[8]。②资源呈现智能化。传统的数据挖掘、关联数据和异构数据处理模式已经不能满足现阶段用户的知识发现需求，而高效、深度、个性化的人工智能应用将成为实现智慧图书馆资源整合与服务的重要模块，在资源的智能化呈现方面，人工智能应用包括：基于资源的智能检索问答系统；基于AR/VR/MR的检索结果多元呈现系统；基于自然语言处理、机器翻译等技术的多源检索与结果自动翻译呈现；深度知识检索与语义检索等，这些促进了图书馆资源整合朝着自动整合、智能整合和多位呈现方向发展。

2.1.2 资源形式从分类整合到跨界整合

人工智能的机器学习功能能够不断提升数据库的内在结构合理性与关联算法，促进图书馆资源实现跨界整合。自然语言编译与处理、机器学习、移动视觉处理和深度数据挖掘等技术可极大地提升资源整合的效率，在现有的人工智能应用上，以百度智能搜索、Google Rank-Brain、Facebook Deep Text、Yahoo! CaffeOnspark以及微软RankNet等主流搜索引擎为主，在使用效果上基于各自搜索引擎强大的后台资源库，能够提供高效的跨媒介服务，在文字服务基础上，图片资源服务也得以不断完善，且随着语义搜索、知识图谱、高精度搜索等人工智能技术不断发展，基于智能搜索引擎的个性化、场景化和交互式检索服务也将得到不断发展[9]。

2.1.3 信息处理模式从被动到智能

从形式上，人工智能实现了基于本馆编目信息处理需求的信息整合与录入，自动按照MARC标准与相关规范进行图书编目与元数据分析、下载与构建，自动完善本馆资源；实现了主动的非文字信息识别、编辑、存储，并提供多元检索途径。此外，在智能处理方式上，谷歌、百度等主流搜索引擎利用人工智能技术在语音识别、自然语言编译、知识图谱绘制、个性化推荐等领域的长足进步，为图书馆的资源整合提供了便利[10]。图书馆可以借助人工智能，整合谷歌、百度的检索结果，实现对跨界资源中的图像、语音、视频信息的采集，利用机器翻译、自然语言处理等技术实现资源内容的智能收集、整理、标引和组织工作，整合方式更为便捷、智能。

2.1.4 呈现形式从定式呈现到多维呈现

人工智能应用能结合用户场景丰富资源呈现模式，对智慧图书馆而言，基于人工智能的搜索引擎服务不仅要实现服务能力的提升，还要实现如下转变：设备终端从电脑端向手机端、智能设备端、可穿戴设备、语音检索终端拓展；搜索方式从传统的被动应答到主动呈现，检索呈现从文字匹配到语义匹配过渡；检索结果从传统的文本文献资源为主向文献、图像、音视频等多模态转化；搜索运行的场景体验，由传统网页输入向基于位置的场景化自动感知拓展，使得搜索服务无处不在；检索结果过滤模式从传统的用户过滤到智能过滤，依托用户的检索习惯与获取方式对检索结果进行排序与筛选，拓展结果展示的模式与维度，进而提升图书馆的服务成效。

2.2 空间

“人”“资源”“空间”是图书馆的重要组成要素，空间体验将成为图书馆核心价值的重要组成部分[11]，要不断发掘、拓展图书馆的空间价值。数字时代，图书馆信息服务功能和价值正在逐渐被网络与社会机构所弱化，提升空间价值、改善用户空间体验成为图书馆不断拓展其服务领域和价值的有效渠道。人工智能应用除了能有效提升图书馆空间效果及空间价值外，还可在进一步优化图书馆空间设计方式的基础上，结合物联网技术、4G/5G技术，实现智能化照明、温控、通风、室内引导、安防等多种功能，提升图书馆的空间表现力、控制力与服务能力，进而提升用户入馆体验。

2.2.1 设计方式从人为设计到智能设计

图书馆的设计不仅要体现社会价值与象征意义，还要在合理的范畴内最大化利用空间。对图书馆而言，人工智能空间设计主要包括三个方面，一是利用人工智能快速、准确的计算能力提供多种可选方案为图书馆空间提供多样化选择，实现精准设计采光、通风、照明系统；二是将图书馆的空间设计从传统的书库、阅读空间、办公区域等概念中解放出来，构建更趋向于符合服务需求的融合空间；三是将降低设计师的精力消耗，使其有更多的精力打造创意空间。在建筑智能设计方面，人工智能已经参与了阿里、腾讯北京总部设计，而人工智能建筑师小库（XKool）的出现使得利用人工智能进行建筑设计成为可能，小库融合了机器学习、大数据、云计算、智能显示与VR等技术，现有功能在于完成建筑的常规设计工作，据统计小库可以降低90%的前期精力投入，减少99%的错误[12]，未来利用人工智能设计图书馆馆舍和进行空间再造也是可以预期的方向。

2.2.2 管控模式从人工调控到智能管控

随着图书馆人力资源的紧张与馆舍空间功能的多样化，人工智能及其应用成为解决当下图书馆空间管控困境的重要途径。智慧图书馆空间及其智能管控系统通过管控物理空间的相关设施设备，结合地理定位和全方位情景感知信息提供的个性化服务。具体应用上，人工智能借助物联网技术，对图书馆现有的资源，如桌椅、图书、家具、书架等进行系统管控，如利用Zigbee设计的座位管理系统[13]，利用WiFi结合iBeacon进行馆内导航设计等[14]。通过与用户的智能设备、可穿戴设备进行互联实现座位预约、远程教学、智能调节、自助打印、复印，远程遥控机器人作业、监控或是巡检，可大幅降低图书馆人力消耗。

2.2.3 服务方式从普适服务到个性服务

人工智能已逐步实现对图书馆空间的智能管理，当前用户对图书馆的需求已不再局限于资源服务，个性化、舒适的空间体验也是图书馆用户愈加关注的发展方向，所以温度、湿度、照明与音量成为图书馆空间功能的重要影响因素，借助人工智能，通过智能感知与物联网，实现基于温度、湿度、照明与声音的智能控制，最终为用户提供基于时间、位置的个性化、互动性、多样化情景感知体验[15]。同时，人工智能应用下的图书馆空间设计更为注重人文关怀，且图书馆空间创意仍然是吸引用户的主要元素。当前人工智能设计师虽不能提出诸如重庆钟书阁镜像空间阅读厅、广州市图书馆“美丽书籍”、天津滨海之眼、南戴河“孤独”的三联海边图书馆等设计方案，但人工智能设计师对基础性设计工作的支撑力度可极大提升图书馆空间设计成效，打造更多图书馆创意空间。

2.2.4 空间元素功能从标识导航到多元应用

人工智能不仅可提升图书馆馆内导航服务的质量，利用RFID和室内定位设备（WiFi、iBeacon、可穿戴设备、智能设备或移动终端等）还可进一步实现室内空间的多元应用，开发馆内导航、智能借还、图书定位、机器人智能咨询等智能导引服务。如亚马逊推出的“阿列克夏”（Alexa）人工智能助手、清华大学图书馆通还智能小车、深圳盐田区图书馆引进的机器人“欢欢”、英国亚伯大学Hugh Owen图书馆引进的咨询机器人等，都是人工智能的典型应用。同时，现有的智能盘点机器人可采用三维模型场景实现三维导航，实时显示、控制机器人在图书馆中的位置[16]，可有效提升图书馆常规工作的效率并将馆员从常规工作中解放出来。

2.3 馆员

人工智能使馆员提供更多的专业化、个性化服务成为现实可能，馆员常规的咨询业务、引导沟通、书架管理等工作都可以逐渐由人工智能代替。然而，不容忽视的是，人工智能也可以替代馆员工作，如在剑桥大学发布的365种职业可能被人工智能替代的职业中，图书管理员以51.9%的概率排第16位。馆员要与人工智能竞争，最重要的是要勇于创新，借助人工智能进行职业转型。

2.3.1 业务重点从接触服务到幕后创新

资源建设与管理工作由馆员主导仍然是图书馆常规工作的主要开展模式，但在网络资源愈加便捷与丰富的环境下，加上图书资源智能采购系统的影响，馆员的工作模式也逐渐从台前接触服务到幕后主导的方向发展。从形式上看，馆员是通过对物联网、人工智能、大数据等技术的综合应用，为用户提供个性化、智能化和情景化的知识增值服务，实现对教育特别是高等教育的支撑；从服务手段上看，通过分析用户行为数据、用户需求等信息，利用网络爬虫或资源发现系统，自动向馆员或用户推送资源信息，实现基于精准分析用户需求的在线纸质和电子文献资源选购，智慧馆员需要具有更加专业的业务能力、更加精深的服务视角、更为主动的服务意识来支撑智慧图书馆的发展，同时从接触服务到幕后创新的转变，进一步促进馆员的转型发展[17]。

2.3.2 服务形式从被动工作到主导发展

人工智能极大推进了智慧图书馆的研究与实践，而馆员也从早期的被动从事某项单一工作发展为主动参与智慧图书馆业务拓展与服务构建，具体包括主导智慧图书馆系统架构设计过程、主导智慧图书馆空间建设过程、负责后期智慧图书馆运作与维护。同时，与传统工作内容、工作模式有所不同，数字信息环境下，馆员除了要完成常规工作外，还要基于图书馆的发展脉络、用户需求、人工智能技术的进步思考图书馆服务构建与资源建设，以提升图书馆资源价值与服务实效。馆员需要通过智能感知工具与嵌入式服务机制，为高校教学、科研、管理提供多元、智能的信息、知识与决策支持，变被动为主动，积极促进图书馆发展。

2.3.3 管理模式从人工管理到智能管控

实现智能管控是利用人工智能所带来的直观改变，如智能存取机器人是目前图书馆管理中应用较多的人工智能设备之一，具有节约空间、解放人力、快速存取、存放灵活、自由扩容以及防震等优点，如上海图书馆也引入了一些初级人工智能设备，如机器人导航、ASRS自动化立体书库等，用以提升图书馆的智能管理水平[18]。结合人工智能在图书馆的应用拓展，一是需要通过人工智能的引入将馆员从传统的重复劳动、简单劳动中解放出来，使其能更多开展专业咨询、情报分析、决策支持等较高层次的业务；另一方面，馆员也可以在人工智能的辅助下实现对用户的行为需求分析预测或决策参考支持，实现基于人工智能的自我能力提升，综合提升馆内智能管控力度。

2.3.4 角色从普通馆员到智慧馆员

馆员发展成为智慧馆员既是馆员自身的发展的结果，也是人工智能促进下馆员的自适应发展结果。智慧服务是智慧图书馆人文关怀的重要形式，是智慧图书馆知识服务的外显符号，应用人工智能解决了馆员与用户间的接触服务，智慧馆员则需要在服务设计、服务内容整合、服务方式调整和服务效用评价上实现自我提升。在具体表现上，外在提升表现为服务能力、交流能力与教育教学技能的提升，而内在提升主要表现为在专业认知能力、理性判断能力、决策支持与分析能力、对相关学科领域的深入认识。从总体上看，人工智能既服务于馆员服务的现实需求，以实现在教育教学、创新服务、学科服务、团队协作能力方面的综合提升，同时也促进了馆员向智慧馆员转变。

2.4 服务

2017年末，Cognizant公司高级总监Bahl M预测的未来十年可能诞生的21种新职业中，数据侦探（Data Detective）、边缘计算专家（Master of Edge Computing）、私有数据经纪人（Personal Data Broker）都可能与图书馆岗位职能产生关联，这也使得图书馆服务具有了更多的可发展方向[19]。借助人工智能的不断发展，图书馆的人工智能应用正朝着智能建设、智能咨询、个性服务等维度发展。

2.4.1 资源建设从经验判断到智能建设

资源建设是图书馆服务开展的基础，也是图书馆服务用户的基础。在人工智能的支持下，图书馆的文献资源建设已经从以馆藏为中心转变为以用户为中心，但由于存在对用户需求调研不全、资源建设管理机制不全等问题，造成了资源建设更多的还是以经验决策为主，并未真正实现以用户为中心的资源建设模式，如Levinclark M[20]和Schroeder R[21]分别对丹佛大学图书馆和杨百翰大学图书馆的图书使用频率进行调查发现，利用传统方式购买的图书从未被借阅过的占比为50%以上，在此基础上所产生的读者决策采购（Patron-driven Acquisition， PDA）则成为当前大多数高校院所较为热衷的资源建设模式，利用人工智能促进资源建设从经验判断向智能建设已经成为图书馆服务构建的发展趋势。

2.4.2 参考咨询从简单咨询到智能咨询

智能参考咨询系统是智慧图书馆发展的重要方向，也是图书馆服务从信息化到知识化服务的重要专项系统。利用专项系统结合用户个体特征（如性别、年龄、教育背景、职业等）、用户个性化信息（如在高校，各专业师生人数、学科设置、学科排名、学校重点学科、师生兴趣爱好、课程名）、用户检索历史、知识信息获取历史，形成对用户参考咨询工作的有效支撑，通过智能参考咨询系统建立科学的、客观的参考咨询体系，此外人工智能还能进一步拓展智能咨询方式。如国内图书馆在构建智能咨询机器人方面也进行了积极的探索和实践，基于开源聊天机器人平台进行二次开发，包括：①基于ALICE 开源系统构建图书馆智能咨询系统；②基于Bot Platform开源平台构建图书智能化IM机器人；③基于AIMLBot开源平台构建图书智能化IM机器人；④基于微信和移动App的聊天机器人的移动应用。在完善智慧图书馆的参考咨询服务模式的基础上，提升了整体咨询服务效果与知识价值。

2.4.3 服务类型从传统服务到个性服务

图书馆的发展虽逐渐受到社会关注，但图书馆的信息服务能力却在不断被削弱，资源陈旧、服务滞后、功能单一等问题成为制约图书馆转型发展的重要因素。但随着人工智能以及图书馆管理服务观念的不断发展，智慧图书馆、超越图书馆、融合图书馆成为当前业界的热议话题，这种转型发展不仅表现为资源观的转变，也表现为管理服务理念的转变，即从促进知识流通、创新交流环境、注重提升多元素养和激发社群活力的角度出发，促进新技术、新理念在图书馆中的应用和发展[22]。在人工智能的助力下，图书馆需要向用户提供权威、前沿的学科资讯，科学、全面的数据资源，以及精准、个性化的知识信息，或是有效的决策支持信息，比如武汉大学图书馆通过与百度教育合作，将武大图书馆的资源与百度资源库进行重整，借助人工智能，在分析用户阅读偏好和学科背景的基础上，实现了用户聚类并提供更为精准的信息推送服务[23]；也包括利用对机器学习、自然语言编译、图像识别技术、大数据技术深度的融合，实现对图书馆用户的精准识别，便于馆员向用户进行即时信息推送并提供个性化服务，综合提升图书馆的服务价值。

2.5 用户

为提升国民整体素质水平，国家除了在高等教育领域积极推动双一流建设外，还推出了《全民阅读促进条例》，促进了分级阅读推广、文化育人活动的全面开展。图书馆作为提供公民素养教育的主要阵地之一，在推动全民阅读的过程中起到了重要作用，但由于教育水平以及人力的影响，活动开展受到限制，引入人工智能就成为解决图书馆用户教育矛盾的重要途径，同时人工智能也促进了图书馆社会服务、社会教育功能的不断发展演进。

2.5.1 教育模式从普适教育到个性教育

随着人工智能的发展，自然语言处理技术、机器学习的不断成熟，以机器代替馆员进行常规教育将成为现实。具体如：①提供作业辅导功能。如网龙华渔教育所研发的“未来教师”机器人、苹果手机研发的Siri智能语音助手、美国佐治亚理工大学研制的机器人助教“沃特森”、北京紫光优蓝机器人公司研发的“爱乐优”家庭亲子机器人就是一种大胆尝试[24]，能有效弥补在拓展用户教育方面的人力不足的问题，拓展图书馆的服务内容。②作为阅读推广和个性教育的主要工具。开展阅读推广是各级各类图书馆的重要服务职能之一，公共图书馆可以引进智能伙伴机器人提供推广辅助等，同时针对成人阅读可借助智能语音技术，开发电脑合成语音朗读经典著作产品，如咪咕数媒与科大讯飞正在共同打造的高品质朗读包产品就是典型代表，用以解决图书馆个性化教育问题。

2.5.2 受众群体从面向普通到兼顾特殊

人工智能技术、物联网技术、图像识别和语音识别等先进技术已逐渐被融入智能机器人中，引入智能机器人能进一步帮助图书馆改善面向特殊群体的服务，进一步优化图书馆服务。如Behan J等开发了移动机器人助手Lucas，主要用于帮助有轻度认知障碍或身体损伤的老年读者阅读和互动[25]；朗蒙特图书馆的智能机器人可以与自闭症儿童互动交流，打破沟通障碍；德国不来梅大学研究设计了一个可以为全身瘫痪的人执行所有操作的机器人FRIEND，能完成图书识别、抓取、上架、下架的功能[26]；而赫特福德大学的科学家们正在研究智能机器人对学龄前自闭症儿童社交技能发展的影响[27]；Nguyen V T等构建了一个全自动手势识别系统，并将其应用于人机交互的图书馆机器人上，提升了图书馆服务的效率[28]，这些都是图书馆利用人工智能为特殊群体提供服务的有效尝试。

2.5.3 教育内容从知识教育到娱教结合

人工智能对图书馆的促进还表现为对图书馆教育内容和教育形式的转变上，如西港图书馆的机器人Nancy可以为青少年进行编程教学，同时还具有行走、说话、跳舞、表演太极拳等多种功能[29]。部分图书馆还引入了智能引导机器人，有引导访客、语音聊天、屏幕显示等功能，也可通过用户识别提供更多的个性化服务。这些服务形式与服务内容的变革能够使图书馆教育脱离单一、枯燥的教育形式和教育内容，继而结合用户兴趣点，实现娱教结合的目的，进一步提升图书馆的综合教育能力。

3 结语

人工智能已经成为国内外图书馆业界关注的重点，部分图书馆开始尝试运用人工智能开展图书存取、参考咨询、网络聊天、智能引导、特殊人群辅助服务等服务项目，相关研究应用也得以在图书馆界推广。在弱人工智能向强人工智能不断转化的过程中，人工智能在图书馆的应用也愈加广泛，且随着人工智能的不断发展将使图书馆行业日渐紧张的物力、人力得到缓解，有助于进一步提升图书馆管理与服务效率，对智慧图书馆不断进行探究与实践。