基于人工智能的公共图书馆智慧服务探索

张 恺，王承冠

(金陵图书馆 ,江苏 南京 210019)

0 引言

随着新一轮科技革命和产业变革深入发展，一个以数据资源为关键要素，以现代信息网络为主要载体，以信息通信技术融合应用、全要素数字化转型为重要推动力，促进公平与效率更加统一的新经济形态——“数字经济”正蓬勃跃上历史舞台。《“十四五”数字经济发展规划》提出了“数字化公共服务更加普惠均等”“增强关键技术创新能力”[1]的要求。因此，推进智慧图书馆建设，提升公共文化资源智慧化服务水平正当其时。

1 人工智能与图书馆的智慧服务

1.1 人工智能

人工智能(Artificial Intelligence，AI)是计算机科学的一个分支。它试图了解智能的实质，并生产出一种新的智能并以人类智能相似的方式做出反应的智能机。该领域的研究开发包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。简单理解即为人工智能非人类智能，但能够高度模拟人类的意识以及思维过程,在一些方面其思考能力可能更具优势。

目前，我国人工智能技术和应用飞速发展，带来持久深刻的思维冲击与变革。政策层面，国务院发布的《新一代人工智能发展规划》提出“到2030年，使中国成为世界主要人工智能创新中心”[2]。行业应用层面，巨大的行业应用需求场景，研发能力积累与海量的数据资源、开放的市场宏观环境有机结合，形成了我国人工智能发展的独特优势，依靠广阔的应用市场，推动技术革新，形成技术和市场共同驱动。

1.2 图书馆的智慧服务

图书馆的智慧服务应该是什么样子？借用上海图书馆刘炜馆长《智慧图书馆十问》中的表述，图书馆的智慧服务主要是指通过软硬件设备设施向用户提供智慧服务，而不完全是一些智慧图书馆研究者提出的“技术通过人提供的智慧服务”[3]。综合相关文献研究，图书馆的服务是否智慧一般可从两个方面来度量：(1)是否能自动感知读者的需求并提供相应服务，例如借阅系统能自主感知读者身份，并让其自助完成借还操作；(2)是否采用了人工智能等智慧技术，这需要在业务系统中拥有一整套技术集成，包括从获取数据、数据传输到算法分析计等。

1.3 以人工智能为基础的公共图书馆智慧服务研究现状

利用“中国知网”期刊数据平台，以“人工智能”“图书馆”为主题词，设定发表时间为2016年1月至2022年7月，在中文文献范围内检索出相关文献1 313篇，其中主题精确匹配 “公共图书馆”的为68篇，每年的发表文献数量呈现稳步上升趋势。从1956年正式提出人工智能学科算起，60多年来，人工智能取得长足的发展，成为一门应用广泛的交叉和前沿科学。

目前，我国的图书馆类型主要有：科研图书馆、高校图书馆、公共图书馆等。公共图书馆是指向社会公众免费开放，收集、整理、保存文献信息并提供查询、借阅及相关服务，开展社会教育的公共文化设施[4]。与其他类型图书馆相比，公共图书馆有以下特征。(1)服务对象为从儿童到成人的普通居民，读者成分更加多样。(2)服务资源为非专业的纸质/电子图书、报刊、音视频为主，且资源学科广泛。(3)服务方式呈现多元化，能提阅读指导、参考咨询、展览讲座等，并且提供自习区域、阅读空间、活动场馆等场所。在2017年国务院《政府工作报告》提出“加快新材料、人工智能、第五代移动通信等技术研发和转化”的要求之后，人工智能技术应用与各产业结合的相关研究日趋增加。随着建设智慧图书馆的热潮，人工智能与图书馆服务融合探索具有更加重要的意义。

2 构建公共图书馆智慧服务框架

目前，公共图书馆智慧服务模式暂无统一标准，其组成涉及信息存储设备、5G网络、虚拟技术、读者用户实际应用等内容，与计算机网络体系建设有一定相似性。在学习总结书籍、文献和一些相关研究成果的基础上，本文以“人工智能”为核心，参照计算机网络模型内容设计了公共图书智慧服务结构框架。

图1 公共图书馆智慧服务结构框架

2.1 物理层

基础设施是公共图书馆开展智慧服务的保障。图书馆自身需要有一套完备的信息化设备，包括存储、网络和计算等，同时还需要有面向读者提供智慧服务的配套设备，包括移动互联网、感知设备、机器人、中间件等[5]。

2.2 数据层

数据层中含了信息数据池和数据安全管理两大部分。公共图书馆的信息数据池包括用户数据、资源数据、读者活动数据、借阅数据等。其中，用户数据涵盖了用户特征信息和用户行为记录，在智能技术的加持下，可通过人脸识别、定位监控、行为日志记录等方式实现实时动态更新；资源数据主要包括为图书馆提供服务的书目数据、各类数据库、网络资源等；读者活动数据主要记录读者参与图书馆阅读推广服务活动相关信息；借阅数据主要是记录借阅文献的种类、频次、借阅时长、数字文献使用率等。

人工智能以网络和大数据为依托，保护网络和数据安全是发展人工智能的前提[6]。因此，数据安全管理是公共图书馆开展智慧服务不可忽视的一环，需要参照《数据安全法》第二十一条第一款数据分类分级保护制度的相关要求制定规范，建立管理系统。在《数据安全法》框架下可以更加灵活地开发利用不同分类的数据[7]，为智慧服务提供数据保障。

2.3 数据加工层

数据加工层的作用是通过智慧服务技术软件/平台来实现数据分析、信息数据挖掘、数据可视化、机器自主学习、语义关联处理等工作。其中关键的是数据分析和信息数据挖掘，通过聚类分析、预测分析、定量分析、定性分析等方式，可以快速有效地揭示读者行为特征、预判服务需求以及预测读者服务效能。

2.4 应用层

应用层的内容是人工智能在公共图书馆智慧服务中的具体呈现。读者在图书馆可以获得各种智慧化信息服务，如智能客服、智能机器人导航、虚拟馆员咨询；可以获取各类资源服务，如文献资源推荐、数据库推送；还可以体验智慧化周边服务，包括座位预约、智慧停车、展览展演、文创制作等。

3 公共图书馆中人工智能的应用

随着科技发展，人工智能已不再是高不可攀[8]，不仅仅是出现在科幻电影中的产物，它正逐步走入我们的工作、学习和生活。一些人工智能的应用及相关产品的问世也正在刷新我们的认知。

3.1 智能馆员客服

“嘿Siri、小爱同学、小度小度、天猫精灵……”这些唤醒词时常在耳边响起。这些人工智能语音交互引擎实现的人机对话，已从最初设备的功能指引，发展为可以与人类简单真实的会话，甚至能运用词汇组合生成搞笑段子，还能和人斗上几句嘴，这便是智能客服的一种表现形式。

智能客服给公共图书馆服务带来的变化最为直接的两点便是咨询类服务时间的延长和并发服务效能的提升。读者的咨询问题通常是由馆员在上班时间内通过电话、网站、微信、邮件的方式来解答。人工智能的介入可以改变目前的工作方式，首先由输入设备收集各类读者问题的信息数据，包括读者本身的自然语言特征(方言、语气、专业名词等)；其次由语义管理系统处理理解自然语言，再交由对话管理系统，结合馆员提供的图书馆服务指南、借阅规章、活动资讯等智能分辨匹配问题；最后生成自然语言提供解答。此服务可以不受正常开放时间的限制，全年24小时无休实时在线，同时由于智能化设备的高效性还能应对多人次同时段的不同咨询服务。

图2 智能客服处理流程

图3 公共图书馆智慧阅读推荐流程

3.2 智能机器人馆员

机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器[9]。大到工业生产中流水线的机器人，小到家里的扫地机器人都开始朝智能化方向发展。在公共图书馆中机器人的使用是彰显智慧服务建设成效的重要标志之一，除了协助馆员完成日常基础工作以外，还应当体现出一定的趣味性和科技感，让更多的读者因为其而更愿意走进图书馆。公共图书馆中智能机器人按功能区分大致可有两类。

3.2.1 业务功能型

业务功能型机器人主要代表为智能分拣和图书盘点机器人。它们依据馆藏书目数据、楼层及架位信息，利用RFID、图像识别技术实现归还图书快速分拣，辅助馆员将图书正确上架。实际案例：上海宝安区图书馆“小智”分拣机器人。

3.2.2 信息引导型

信息引导型机器人主要代表为智能引导机器人。它们需要被灌输图书馆所有的服务类信息数据，利用智能语音交互引擎接受读者指令，用语音/行动为读者提供引导服务。它们的外观有的被设计成近似人型，有的被设计成卡通形象为儿童服务，还有的被设计成可乘坐式来为老人和残障人士提供服务。实际案例：江西省图书馆“会吵架”的机器人。

3.3 智慧阅读推荐系统

读者来到公共图书馆最主要的目的大都是寻找阅读资源，当然我们也会听到“实体图书馆正逐渐成为人们的自习室”[10]这样一个观点，那么自习者没有阅读需求吗？答案当然是否定的，通过走访调研得知公共图书馆自习座位使用率，通常会因每年的考试季和假期而上升，而考试内容和课程学习资料正是他们所关注的内容。

利用“认知智能+大数据”可以采集读者的借阅书目、阅读分享、学习状况、研究成果等信息，通过智能阅读核心服务进行读者阅读情况分析，生成读者的个性画像和读者群体画像，并汇总出对应的动态阅读分析报告和服务效能评价报告。

馆员可以根据这些报告做出快速有效的反应，一是以读者群体需求为导向，动态调整适时的服务规则，比如根据少儿读者作息调整馆室的开放时间；二是针对需求动态调整纸本/数字化资源配比，将经费用在刀刃上；三是为目标人群制定独具特色的阅读活动，如科普系列、传统文化系列、艺术鉴赏系列等。读者不需要理会信息收集分析这一套复杂的后台过程，其到图书馆或是在线访问时，可实时了解自己的阅读状态，快速得到个性化的资源服务；还可以加入志同道合的读者群，分享阅读心得，共同学习探讨问题。

3.4 虚拟讲堂

开展社会教育也是当下公共图书馆的职能之一，图书馆举办讲座、展览、培训的场次及受众人数都列入了各级考核指标。利用感知智能和虚拟现实(VR)、增强现实(AR)技术融合打造虚拟讲堂，不但可以调动读者的参与热情，还可以实现跨越空间束缚远程互动 。

参考相关资料，建立虚拟讲堂需要包含沉浸系统、交互系统、运算系统、位置追踪系统、显示系统5个部分。读者可以在图书馆或者在家以及合适的空间中，通过头戴设备与授课者进入虚拟场景参与讲座/培训中，这与电影《头号玩家》中用户到达“绿洲”的方式颇为相似[11]，这种突破传统授课的新模式，通过配套系统的模拟，实现了沉浸式教学。特别适用于互动拓展类课程，如实践科普文献中的实验；实景模拟解读文化地标；数字化呈现古籍文献实现全息鉴赏等。除了上述的技术呈现以外，在实际服务活动中也需要重点关注对应的虚拟资源建设和活动主题的设定。以宁波图书馆为例，其运用VR开展阅读推广已得到良好的社会反馈，在服务中还应对读者需求逐步细分出“文学主题”“艺术主题”“年俗主题”“科普主题”“电影主题”等[12]，这种有益的尝试值得同行借鉴和学习。

表1 虚拟讲堂配套系统

3.5 智慧周边服务

现在的公共图书馆早已不是单纯借还图书的场所，已转变为提供综合性文化服务公共设施，是社会主义公共文化服务体系的重要组成部分[13]。因此构建公共图书馆智慧服务，应整体布局，不仅需要考虑基础业务，还应当遍及其相关周边服务。

3.5.1 智慧安防

图书馆首先要实现安防设备数字化管控，再利用人工智能中的认知智能，对各类设备正常运行和阈值数据做智能巡检分析，自动生成预警、报警、紧急处理的分级防护机制。公共图书馆的智慧安防更注重的是预判，比如当系统发现室内某处温度升高，但未发现明火时可立即给出预警，协助馆员排查火灾隐患。再比如智能门禁和物品监测设备能够精准地进行人员、危险品甄别，有效预防危害性公共事件的发生。因 “新冠病毒” 疫情的发生，防疫检查成为常态。未来图书馆在出入口设置的智能门禁，应能自动识别身份并载入健康状况、行程轨迹、疫苗接种和核酸检测等数据，实时自动测温完成健康校验实现智能防疫。

3.5.2 智慧停车

相关报道显示截止到2021年12月，中国汽车保有量达3.02亿辆，其中家庭汽车约占八成。因此，读者也常提出“是否能停车？还有多少车位？”的问题。智慧停车服务可实现对馆内车位(包括可充电及残障专用车位)和道闸的数字一体化管理。运算设备则依据是否为节假日、馆内实时读者数量、举办活动场次、实时天气状况等进行智能研判，通过图书馆门户或者智能导航向读者传递车位空余信息。当读者停车时不是直接停放在地面上，而是停放在可移动的小平台之上，由计算机找到“最优解”来控制实际停车位置与进出路线，真正实现高效服务、快速通行。

4 公共图书馆发展人工智能的困境和对策

随着人工智能数据、算法和计算能力的生态条件日益成熟，中国人工智能产业的发展迎来新一轮战略机遇，相较在医疗、物流等领域中更能凸显其重要作用。对于公共图书馆而言，开展基于人工智能的智慧服务面临一些困难。

4.1 基础建设

古语有云“兵马未动，粮草先行”。人工智能应用服务是建立在一系列配套的基础建设之上的。因为公共图书馆一般由国家中央或地方政府管理、 资助和支持开展公益性服务，所以首先遇到的问题是缺少基础设施和相关运维经费。为了缓解这一问题可以尝试从以下3点入手。(1)政府应鼓励公共图书馆和相关机构合作开展自主研发，并投入专项经费用于小规模试点运行。(2)应在社会层面号召人工智能企业参与公益服务，可在图书馆试点应用和展示其相关的服务产品，同时政府可以给予这些企业相应的税收优惠政策。(3)公共图书馆应发挥自身优势，如资源服务、文献二/三次开发利用、参考咨询服务等，主动和企业或社会机构实现资源置换，推进基础建设的实施。

4.2 服务主体与服务对象

智慧服务的开展还会涉及“人”的问题，对内是急缺专业人才，对外则是需要考虑如何服务弱势群体。针对人才紧缺问题，公共图书馆首先从内部挖掘，实现自主培育；其次设置相应岗位，通过公开招聘并借助人才引进政策吸纳新鲜血液；最后还可以鼓励社会专业志愿者投入智慧化服务，这样可以逐步打造出一支懂技术、有能力、会服务的专业人才队伍。

近年来，各省级公共图书馆年报数据显示，少儿和老年读者正在成为到访的主力军，但当前的数字化产品通常对其并不“友好”。图书馆的智慧化服务针对少儿读者可将设备外观设计得亲民可爱，引入虚拟卡通人物，增设阅读趣味互动游戏等培养孩子们的阅读兴趣，并给予个性化的阅读指导。针对老年读者身体机能衰退可提供智能辅助显示和智能语音朗读服务并建立适老化服务供给体系，让更多老年人享受数字化便利，以此消除老年群体的“数字鸿沟”[14]。除此之外，还需要关注残障人士的需求，利用智慧服务设施消除阅读障碍，为其提供多元知识服务。

5 结语

习近平总书记曾强调“科学技术从来没有像今天这样深刻影响着国家前途命运，从来没有像今天这样深刻影响着人民生活福祉”[15]。数字经济促使人工智能的应用愈加广泛，人工智能正成为推动公共图书馆高质量发展的重要推手，有效提升服务覆盖面和实效性、促进优质均衡[16]。以“智”图“治”，以“智”提“质”，以“智”谋“祉”，人工智能也在推进智慧图书馆建设赋能。