人工智能赋能专业服务：广州市南沙区图书馆新探索

杨 焱，屈义华

人工智能作为影响广泛的基础技术，对各行业的发展将产生深远影响。近年人工智能发展上升为国家战略，各行各业都在探索人工智能技术应用。在图书馆领域，《国际图联趋势报告》将人工智能列为四大技术趋势之一，认为其对图书馆的影响是全方位的，涉及资源建设、对外服务、馆员发展、建筑与环境、管理体制等各个方面[1]。近年我国图书馆的人工智能技术应用案例越来越多。比如，2017年浙江理工大学图书馆实现刷脸进馆，2018年上海交通大学图书馆将人脸识别技术用于读者管理，2019年三亚市图书馆实现刷脸借书。这些人脸识别技术应用主要通过采集持证读者照片，将照片与读者证绑定，实现刷脸识别读者身份，应用方向集中在门禁系统、办证、借还等方面[2]。再如，利用机器人实现智能导航、问答、互动等，读者可以同机器人聊天，在人机交互过程中完成信息咨询，或利用智能管理系统实现书单推送、预约座位，这方面的机器人有清华大学图书馆的“小图”、深圳图书馆的“小图丁”等。实际上，这些案例仅仅在图书馆基础业务表层与人工智能进行了融合，尚欠缺在人工智能与图书馆业务的深度融合方面进行探索，在解决图书馆传统服务难题上缺乏突破性创新。在这一背景下，广州市南沙区图书馆(以下简称“南沙馆”)研发“书服智慧终端”“资源服务导航”项目，探讨人脸识别、地磁导航技术与图书管理系统的对接，以智能技术构建“人”“资源”“空间”三要素智慧服务，力图通过人工智能与图书馆专业服务的深度融合解决传统服务难题。本文就这一问题进行探讨，为图书馆业务建设与人工智能的融合发展提供借鉴。

1 “书服智慧终端”项目

充分利用人工智能技术是图书馆智慧服务应用的必然。南沙馆研发的“书服智慧终端”项目以人脸数据库为支撑，构建融合“人”“资源”“空间”三要素的智慧服务，配置相关穿戴设备，将传统的被动咨询转变为主动引导，强化人文关怀，打造图书馆新型智慧服务。该项目的创新和亮点在于实现人脸识别与图书管理系统对接，通过人脸自动比对和智能技术应用，预知读者身份和借阅信息，实现服务“有备而来”。一方面推动咨询服务由“被动等候”向“主动出击”转变，调整馆员角色定位，在技术赋能及方式创新中强化自身能力素养，为读者提供更全面细致和个性化的智慧服务。另一方面，构建图书馆个性化知识推荐服务体系。以读者为中心，整合系统生成的读者个人阅读报告、活动预约和馆方提供的资源推荐、个人建议等服务要素，构建读者画像，依托人工智能技术为读者提供主动式的智能推荐服务，创新个性化咨询服务方式，提高服务内涵和质量。该项目在研究路径上，主要实现了人脸识别技术、智能技术与图书馆参考咨询服务融合，预知服务对象有关的系统数据，改进服务效果。

在实际操作中，将图书馆管理平台的借阅记录和阅读报告等数据关联至图书馆人脸大数据分析平台，图书馆线下安装的人脸识别摄像机与馆员佩戴的AR人脸识别眼镜可识别读者的人脸信息，通过人脸大数据分析平台自动向馆员手机推送被识别读者的身份信息和历史借阅记录、图书基本信息，馆员快速知悉读者阅读喜好，整个识别和推送过程高效迅速且无感。馆员第一时间知悉读者的身份信息和阅读喜好后，主动问候，贴心引导，精准推荐，缩短服务距离。馆员手机接收到的读者个人阅读报告数据可通过二维码分享至读者手机上。同时，馆员可结合现场情况，主动为读者提供智能推荐，以满足符合读者阅读习惯的文献和服务，针对不同读者提供个性化精准服务和智能推荐。

1.1 人脸数据库设计

基于人脸识别技术，南沙馆与云从科技集团共同研发读者人脸数据库，为南沙馆部分服务项目与智能技术深度融合奠定了基础。南沙馆人脸数据库采用云从人工智能技术，基于人脸识别核心算法，包括人脸检测、关键点检测、人脸规整、特征提取、比对识别五大步骤。通过人脸录入，南沙馆可直接运用南沙微警“互联网可信身份认证”(公安部级广东省试点平台)，系统自动调取“微警可信身份认证接口”，针对填写的身份信息和人脸信息进行线上人证核验，通过用户填写的身份信息匹配公安人像库的人脸照片与用户录入的人脸照片进行1∶1比对，比对成功即确认用户填写的身份信息与人脸照片一致。录入的人脸数据所构建的南沙馆读者人脸库，在库内再设立多个分库，如针对人才卡持有者、残障人士、特殊读者建立专项人脸库，实现相应的应用服务。在应用层面，可以调取数据库数据，特别是针对南沙馆所在地域的特殊人才、特定对象提供定向优享服务，只需在图书馆人脸大数据分析平台中提前录入特殊人才、残障人士等特定对象的人脸信息，调取数据库后，设备终端如AR眼镜终端即可识别，并引导、提供该人群的个性化优享服务，体现对特殊人群的尊重和关怀(具体应用机制见图1)。

图1 南沙馆人脸识别技术应用机制

1.2 人脸数据收集

读者人脸数据库收集方式为：读者在馆内相应设备录入人脸信息，同时关联居民身份证，或通过手机微信公众号将个人办证信息与人脸自行关联。利用人脸识别终端，实现“刷脸—借书”无缝衔接。南沙馆人脸数据收集主要通过刷脸办证取得。刷脸办证项目提供两种收集渠道见图2。

一是现场收集。在南沙馆现场，通过使用人证合一终端和自助办证机完成人脸办证。读者在设备前刷身份证且识别人脸后，核验读者人证一致，并输入读者手机号码，完成确认。通过设备的摄像头进行读者人脸照片抓拍采集，完成后办证机会自动调取图书馆管理系统和人脸数据库，完成读者信息注册和人脸库信息录入，实现刷脸办证操作。

二是网上收集。在南沙馆微信公众号，输入身份信息和录入人脸照片，公众号会自动调取微警可信身份认证平台的API接口，判断填写的信息与照片是否一致，认证通过后页面自动跳转至办证操作，读者确认办证后系统自动调取图书馆管理系统和本馆的人脸数据库，完成读者信息注册和人脸库信息录入，实现刷脸办证操作。

图2 南沙馆刷脸办证人脸数据收集方式

显然，刷脸办证只是收集读者人脸数据的手段，建立读者人脸数据库才是目的。图书馆的人脸数据库与业务管理系统、读者活动预约管理、重点读者关注等服务内容信息数据亦实现相互关联，当读者人脸录入后，意味着与馆内所有基于人脸数据的相关服务已经联通。南沙馆的读者人脸数据库部署在本地，后期将与南沙区政府“一脸走南沙”平台数据联通，与其他应用相结合。

综上，与其他人脸识别技术应用不同的是，南沙馆注重通过人脸识别技术录入人脸信息，在此基础上建立人脸数据库的深度应用。应用人脸识别技术不是目的，构建人脸数据库应用才是创新之举。

1.3 人脸数据库应用

(1)终端设备。在“书服智慧终端”服务项目中，馆员的AR穿戴设备是分体式双目AR智能眼镜和一个手持终端。馆员在日常巡逻过程中，通过AR穿戴设备，实现对入库读者的身份信息识别，可同时识别3个对象，可实现一对三的个性化服务。

图书AR眼镜自带隐藏式摄像头，可直接针对读者进行人脸识别。当馆员面对读者时，AR眼镜上的摄像头会自动识别读者人脸，同时将人脸抓拍照片通过wifi自动发送至云从人脸大数据应用平台进行后端1：N人脸比对，比对成功后生成该读者的身份证号码，然后通过身份证号调取图书馆管理系统平台API查询接口查询该读者的开户馆、当前借阅书籍数量、逾期书籍数量等数据，最后平台将上述数据通过wifi下发至AR眼镜，AR眼镜将获取的数据以标签卡的方式同时将3个服务对象信息显示出来。眼镜成像附带的标签内容可多维度设定，分别显示读者身份信息、读者活动或场地等服务预约信息、读者阅读喜好、读者办证信息、读者是否存在逾期未还书籍、读者是否为黑名单库成员等。佩戴设备手持终端，除了可以便于操作、调度智能眼镜上的显示程序外，还配置有二维码识别器，馆员通过扫码，识别图书借阅、馆藏复本数量等详细信息，及时解答读者咨询。此外，该套设备兼具日常安保巡逻视频录像、突发事件追踪等安防功能。

(2)重点读者进馆提醒。在图书馆4个对外入口安装人脸抓拍摄像机，实现人脸抓拍识别比对。系统平台将特殊身份人员、残障读者、南沙区人才卡持有者等设置为重点读者，单独设库，当他们进入图书馆时，摄像机将人脸照片和全身照片自动发送至人脸数据应用平台进行后端1：N人脸比对及全景照存储，平台比对成功后直接调取图书馆管理系统平台API推送接口将该人员的身份证号、抓拍记录、全景照等信息推送至管理系统平台，平台获取信息后根据读者身份证号查询其关联的开户馆、当前借阅书籍数量、逾期书籍数量等信息，同时将这些字段信息、抓拍记录及全景照通过南沙图书馆微信公众号消息模板接口，推送给提前配置好微信接收对象的馆员。馆员手机微信可直接获取该消息模板推送的读者信息数据，快速知悉进入图书馆的普通读者或重点关注读者从哪个入口进入、进入时间、读者姓氏、开户馆和时间、当前借阅书籍数量、逾期借阅书籍数量以及入口的全身抓拍照片。馆员在了解该读者的身份信息和借阅记录后，根据全景抓拍照片进行人群定位，可对该读者提供主动式迎宾及精准个性化服务。

(3)刷脸借书。南沙馆在保留原有读者证借书方式基础上扩展支持刷脸借书功能，提供2种刷脸借书渠道(见图3)。

一是在人工借书区办理。馆员操作电脑通过USB转韦根接口连接人脸识别终端，读者借书时通过该终端实现人脸识别，终端将识别结果发送至人脸数据应用平台进行后端1：N人脸比对，比对成功后将该“读者证号”回传至人脸识别终端，该终端再通过韦根协议输出到馆员操作电脑，电脑鼠标光标自动粘贴“读者证号”，从而显示该读者的身份信息，馆员再通过扫码枪或感应面板识别书籍RFID电子标签办理借书。

二是在自助借还区办理。读者通过自助借还书终端选择借书操作，选择人脸登录，该终端自动打开摄像头进行人脸识别，识别到读者人脸后终端会将人脸照片发送至人脸数据应用平台进行后端1：N人脸比对，平台比对成功后将该人员“读者证号”回传给自助借还书终端，终端获取“读者证号”自动登录该读者身份信息，读者将书籍放入识别区识别书籍RFID电子标签，实现自助式刷脸借书全流程操作。

图3 南沙馆刷脸借书两种渠道运作原理

2 资源服务导航

南沙馆引进地磁导航技术，研发资源服务导航系统，实现主要地址和文献资源导航查询。相较于wifi、beacon，地磁天然存在且较稳定，如果建筑建构不发生大的改变，地磁分布也不会发生改变。建筑内的钢筋结构为每个区域形成了独特的磁场分布，地磁定位正是利用这种分布来测算位置。因此，可以把地磁场当作一个天然的坐标系，利用地磁场的测量信息来实现导航定位。现代地磁导航技术基于地磁场是矢量场，强度大小和方向是位置的函数。地磁场也具有丰富的总强度、矢量强度、磁倾角、磁偏角、强度梯度等特征，为地磁匹配提供了充足的信息。地磁导航隐蔽性，自主性高，抗干扰能力强，能提供全地域、全天候、全天时的导航信息。实践应用中，结合手机用户人群的步行姿态、活动范围、历史轨迹等传感器数据辅助手机终端定位，地磁定位技术在手机传感器原生数据中通常可以达到1～3米精度。施工难度小，设备简单，价格低廉，适合于中型图书馆部署。目前地磁导航技术在新加坡国立图书馆、天津中新友好图书馆部署调试，截至2020年5月尚未上线使用。

通过图书馆室内地磁导航系统，馆内读者不受位置限制，能够快速了解图书馆功能布局、整体结构及功能分区，快速生成馆内导航路线，充分体现人性化、开放化、泛在化理念。同时，节约读者时间成本和体力消耗，提高图书馆的整体智能化体验。在针对性解决应用层面问题，特别是解决“找书难”等行业难题上也有突破性贡献。

南沙馆提供的地磁技术结合云从科技核心算法，以南沙馆导航小助手小程序(应用界面见图4)为载体，实现读者在图书馆室内导航、路线规划、人员定位管理、客流量分析、目标人群轨迹跟踪、人群识别模型、停车场车位导航等服务。读者还可在小程序上搜索书籍名称，系统自动调取图书馆管理系统的书目查询API接口，接口返回该图书的索书号及书架编号，读者选择书籍导航后系统会自动将导航目的地定位至该图书所在书架编号映射的室内地图坐标上，从而实现图书名称导航的图书馆个性化导航服务。

南沙馆将上述功能嵌入公众号“导航”栏目，读者可实现对图书资源的架位导航，将读者“被动选择”变“主动探索”，读者直接迅速查找要前往的区域或图书架位。该项目可实现导航至每本书具体架位，但在设计中充分考虑预留给读者一定“浏览和找书”乐趣，设计步骤仅指向具体图书所在书架，不显示架位。

图4 南沙馆地磁导航技术的导航小程序界面

3 专业服务与人工智能深度融合原则

3.1 实用性原则

第一，建立以读者需求为导向的应用研发。南沙馆创新应用技术成果的研发源于对读者的行为分析，并以心理需求分析为基础，构建读者与馆方之间的互动配合关系。比如，公共图书馆经常面临读者逾期归还图书、未按约定履行预约事项、弱势群体需要特殊化服务、部分读者个人阅读的盲目性等问题。这些问题均在推出的项目中得到一定程度的解决。

需要结合不同区域特点，探索创新成果应用的转化路径和方法。比如，在项目研究中，纳入对南沙特殊人才的重点关注，既符合该区打造人才特区的战略目的，也符合图书馆在服务过程中最大程度地开展个性化针对性服务的要求。

技术应用终端设备还需考虑人机协同问题。比如，馆员在服务过程中操作是否简易、便携、舒适，设备展示是否具有观赏性。

第二，必须考虑项目的应用前景和推广价值。开发的技术应用要具备兼容性、简便性，便于技术应用的推广和具备可复制性。系统研发具有可开放性，除图书馆外，最好对相关行业也具有参考借鉴作用。比如，南沙馆资源导航系统推出后，引起博物馆行业的高度兴趣。博物馆迫切需要运用智能技术解决展陈有效推介和引导，提升展览、展示效果。当然，图书馆也应向其他行业的先进技术看齐，举一反三，促进图书馆业务提升。比如，物流行业的包裹分拣技术就可以与图书馆内的图书分拣实现融合，提升分拣效率。

3.2 适度性原则

图书馆与人工智能技术的深度融合要考虑技术创新的应用适度。一方面是整体的投资额度与应用场景的图书馆规模体量有关，不是任何体量的图书馆都需要这样的技术应用创新。资源导航应用创新最适用于中型规模以上的图书馆，体量太小，技术应用凸显不出效果，还会产生投资浪费。另一方面，新智能技术的研发和应用最好基于图书馆业务管理原有系统功能的扩充、完善和智能化，需取得原有系统的接口，减少不必要的研发投资。

3.3 整体性原则

我国正在推行现代公共图书馆服务体系建设。在任何地区的服务体系中，每个分馆都是体系中的一个节点。因此，处理好局部与整体的关系尤为重要。自成体系，独立于体系之外，必然会破坏体系的总体性。人工智能技术的应用创新不能局限于某一个馆，应遵循整体性原则，推动整个总分馆服务体系的发展。上级馆和下级馆之间、馆与馆之间，在系统、资源以及具体业务环节上必须相互配合，不能有人为的技术壁垒，否则有可能影响创新成果的应用效果，甚至影响项目的实施。此外，技术创新不能局限于某个业务环节，应尽可能与更多的业务实现关联，达到相对效益的最大化。比如，“书服智慧服务终端”基于刷脸办证，但并不局限于办证、借书这些个别环节，而是建立读者人脸数据库，为其它应用的研发打下基础。该系列项目从图书馆业务总体性出发，使业务流程与人工智能技术实现匹配，优化原有业务机制。

4 结语

“一切为了用户”是公共图书馆跨界合作的本质。南沙馆在人工智能项目上运用先进的跨界技术，立足构建新的服务机制，试图尽一己之力，解答一些业务难题。如何通过智能技术与业务的深度融合，打造科技促发展、创新服务体制机制的图书馆2.0版本，是图书馆人的使命。实践证明，人工智能技术在图书馆的深度应用有广阔的空间，值得进一步探索。而在技术应用上，不能停留和局限于技术的“拿来主义”，更应该具备“创新主义”。