公共图书馆人工智能应用现状与发展策略研究

张 炜 高 馨

人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)是研究开发用于模拟、延伸、扩展人类智能的理论、方法、技术和应用的技术科学[1]。自1956 年美国达特茅斯会议首次提出人工智能概念,人工智能已经走过了60 多年的发展历程。近年来,随着信息技术的快速发展,大数据、云计算、移动互联网、物联网、人工智能等趋于智能化的信息技术成为热点词汇,人工智能更被预测为第四次工业革命的核心技术代表,已成为引领世界发展的新兴创新驱动力。

1 研究综述

国外关于人工智能的研究包括对概念、理论等宏观问题的探讨,以及针对“自然语言处理”“机器学习”等核心技术开展的重点研究。图书馆界专家也逐渐关注并参与人工智能研究,并聚焦到人工智能在图书馆信息检索、流通、参考咨询、知识管理与服务等方面的具体应用,研究对象越来越细化,研究内容也越来越场景化[2-5]。为了解国内学界对图书馆领域人工智能的研究情况,笔者选取“中国学术期刊网络出版总库”“中国优秀博硕士学位论文全文数据库”和“中国重要会议论文全文数据库”,使用“图书馆”并含“人工智能”作为检索条件,在“主题”字段进行检索,检索时间为2023 年5 月10 日,检索结果见图1。根据统计结果,国内学界对人工智能与图书馆的相关研究兴起于20 世纪80 年代中期,自2011 年开始平稳发展,到2017 年研究热度显著上升。2017 年被称为“人工智能应用元年”,人工智能产业持续升温,当年的政府工作报告也首次出现“人工智能”[6]。在2020 年达到顶峰后,近几年的发文数量稍有回落,但也保持了相当热度,并开始与智慧图书馆等相关主题有机融合。从内容上看,国内图书馆领域对人工智能的研究主要集中在三个方面:一是人工智能为图书馆带来的机遇与影响,驱动图书馆进行深层次变革与重塑[7-9];二是人工智能技术在图书馆空间[10,11]、资源[12,13]、服务[14-16]、用户[17,18]、管理[19-21]等主要场景中的具体应用探索;三是人工智能技术在图书馆应用的发展趋势、风险及挑战[22,23]。总体来看,国内图书馆界对人工智能的研究以理论研究及个别领域、单一图书馆的应用研究为主,关于公共图书馆人工智能应用整体情况的实证研究较为少见。

图1 2011—2023 年中文文献发文数量统计

实践中,图书馆行业早在20 世纪70 年代后期就开始进行人工智能技术研究并取得进展。近年来,随着人工智能技术在社会各领域的新一轮应用和普及,国内外许多图书馆也都进行了一系列人工智能服务应用的有益实践。采用问卷调查、网络调查、个别访谈等方法对不同级别、不同地区公共图书馆的人工智能实践应用情况进行调研,能够更好地收集一手数据和资料,全面掌握我国公共图书馆人工智能应用的整体情况。基于此,笔者于2022 年面向全国省级、副省级、地市级和区县级公共图书馆设计并发放了人工智能应用调查问卷,再结合典型案例调查、网络调查及个别访谈等方法,全面梳理分析我国公共图书馆人工智能应用的现状、特点和不足之处,进而探讨改进策略。

2 研究过程

2.1 问卷设计

为全面了解我国公共图书馆在人工智能方面的整体建设及应用情况,笔者设计了《国内公共图书馆人工智能应用调查问卷》。问卷采用半结构式,既有单项选择题和多项选择题等结构性问题,又有供受访者自由表达的开放性问题。问卷内容主要包括图书馆及受访者基础信息、图书馆人工智能应用基本情况及具体项目、图书馆人工智能应用面临的困境及需求建议等几个部分。

2.2 问卷发放与回收

为采集足够数量的样本资料、开展数据统计分析,笔者面向全国省级、副省级、地市级和区县级公共图书馆发放问卷链接,最终回收有效问卷642 份,包括33 家省级图书馆、12 家副省级图书馆、165 家地市级图书馆、432 家区县级图书馆。

2.3 受访者角色

根据调研结果,实际填写问卷的受访者的工作角色大部分(85%)与人工智能应用具有较强关联,其中约50%的受访者在图书馆从事人工智能相关业务的实践应用工作,18%的受访者直接参与所在馆人工智能建设项目,17%的受访者负责本馆人工智能应用技术运维工作。这充分保障了问卷调查结论的真实性、有效性和科学性。

2.4 研究方法

问卷回收后,笔者在汇总分析调查结果的基础上,针对需要深入了解的问题及典型案例进一步开展网络调查、文献调研及个别访谈,以期全方位展示我国公共图书馆人工智能应用情况。

3 我国公共图书馆人工智能应用整体情况

3.1 人工智能应用积极推进

调研结果显示,264 家受访公共图书馆(41%)已经应用人工智能技术,其中有32 家图书馆近3 年已开展超过3 项人工智能建设项目;246 家受访图书馆(38%)正在规划开展人工智能技术应用;132 家图书馆(21%)暂时还没有考虑开展人工智能技术应用。由此可见,国内大多数公共图书馆对人工智能技术应用持积极推进态度,并且已经进行了卓有成效的实践。

在已经应用人工智能技术的公共图书馆中,省级图书馆有23 家,约占受访省级图书馆的70%;副省级图书馆9 家,占受访副省级图书馆的75%;地市级图书馆84 家,约占受访地市级图书馆的51%;区县级图书馆148 家,约占受访区县级图书馆的34%。由此可见,省级及副省级图书馆的人工智能技术应用已经走在了前列,地市级和区县级图书馆虽然稍显落后,但部分图书馆也已经进行了积极实践。此外,从时间上看,大部分图书馆开始应用人工智能技术集中在2015 年至2021 年,并从2019 年起加速落地,这也与近年来人工智能技术的高速发展密切相关(见图2)。

图2 国内公共图书馆人工智能技术应用时间分布

3.2 智能场馆建设快速普及

有近六成的受访公共图书馆已经开展智能化场馆建设。其中,318 家图书馆开展了智能监控、智能安防或智能门禁建设,占比最多。如北京市大兴区图书馆建成的24 小时城市书房监控中心,可以对全区22 家城市书房进行全天候、全方位、全自动实时监控。监控平台由视频监控、服务数据监控、安全监控三大模块组成,有利于为读者提供一个安全、舒适的阅读环境,并帮助图书馆更客观、充分、真实地了解读者需求并为其提供个性化、精准化服务。此外,195 家受访图书馆建成了人脸识别、指纹识别或语音识别等生物识别系统,占比约30%;88 家图书馆已经部署了5G 或Wi-Fi 6 等新型网络,占比约14%。

在642 家受访公共图书馆中,有62 家实现了灯光、温度、湿度等物理环境智能调节。例如,厦门市图书馆集美新馆建成建筑设备管理系统,对空调系统、变配电系统、照明系统进行实时监测和故障报警,智能照明控制系统可以根据日夜服务、阴晴变化等环境情况进行实时调整[24];馆舍环形中庭顶上装有球面面积达1680 平方米的玻璃穹顶,配备了智能遮阳百叶,可以根据日照强度、风力情况自动调节百叶角度[25]。

3.3 智能服务多元化开展

调研结果显示,受访图书馆中有237 家(37%)开展了智能检索、智能推荐和智能参考咨询服务,使之成为开展最广泛的智能化服务项目。例如,上海图书馆基于“一城一网一卡一系统”服务平台海量的数据资源,打造大数据分析挖掘和大数据可视化平台,形成读者画像分析、个性化推送、借阅推荐等智能服务。该平台通过采集图书流通数据,从人、书、地点三方面进行数据分析和挖掘,并以创意展示的形式在大屏、触摸屏交互展现,基于读者的借阅数据及读者与图书馆的互动信息建立个性化服务系统[26]。

受访图书馆中有126 家(20%)推出了人脸识别借阅、无感借阅等智能化借阅服务。例如,江西省图书馆采用人脸识别技术和RFID 无线射频识别技术实现无感借还智慧服务:读者入馆即还书,出馆即借书,实现高效、便捷、智慧的流通服务。重庆图书馆创新性应用生物识别、RFID 远程芯片读写技术,融合智能算法,并根据本馆实际情况量身定制、开发了智慧无感借阅系统,前端硬件设备轻量化,通过多采集点数据比对、分析,实现读者“经过即借”。

受访图书馆中有89 家(14%)开展了智能定位导航服务。广州市南沙区图书馆是国内首家将地磁定位技术与资源导航服务深度融合的图书馆。读者通过“南沙图书馆导航”小程序,可以自助找到馆内不同区域,导航定位误差在1 米之内;还可以通过导航精准定位图书的架位,找到自己需要的书籍[27]。

3.4 智能化资源建设稳步推进

在资源建设方面,已有约四成的受访公共图书馆对资源进行了智能化加工和利用。其中开展最多的是资源知识化提取与挖掘,已有135 家受访图书馆开展,占比约21%;110 家开展了VR 或AR 等新型数字资源建设,占比约17%;104 家开展了数字人文建设,占比约16%。此外还有82 家受访图书馆开展知识关联与知识图谱建设,占比约13%。这主要得益于近几年全国智慧图书馆体系建设过程中将知识资源细颗粒度建设和标签标引作为重点项目之一,对基础数字资源开展细颗粒度的内容标识、关键知识点的标签和标引建设,并利用语义网、人工智能等技术形成智慧化知识网络图谱。在知识资源细颗粒度建设和标签标引项目推动下,已有多家公共图书馆建成相关资源服务平台。例如,广西桂林图书馆运用语义网、知识图谱、大数据、智能计算等技术建设报纸知识资源服务平台,通过对《桂林日报》进行知识资源细颗粒度的精细化标引,实现对报纸内容的深度挖掘、数据关联、价值提炼与多维度揭示;平台包括报纸库、资源库、事件库、地理库、机构库、人物库、物产库、图片库等多个栏目,能够为读者提供便捷性、知识化、智慧化的社会资讯服务。深圳图书馆开发了“方志里的深圳”小程序,对清嘉庆《新安县志》内容进行智慧化,用丰富系统的知识图谱与生动有趣的互动界面重现厚重的典籍。读者动动手指就可以沿着时间轴了解新安县历史沿革,在200 多年前的地图里打卡点亮古迹地名、对比古今地名变化、领略“新安八景”的山川秀丽,在人口户籍变迁和800多个客家、广府村落中发现移民文化。

3.5 智能化管理开始起步

国内公共图书馆在智能化管理方面还处于起步阶段,仅有不到三成的受访图书馆进行了管理智能化升级。其中开展最广泛的是图书智能分拣、搬运、盘点、杀菌及智能仓储,已有15 家受访图书馆应用。例如,苏州第二图书馆建成国内首个大型智能化立体书库,可容纳藏书700 余万册,却仅占用传统藏书模式下十分之一的面积,建设及维护成本也显著降低。整个书库由自动化存取系统(ASRS)、典藏管理、入库管理、出库管理、流通分拣、订单拣选、文献传送、系统管理等组成,并实现与业务管理系统、网上借阅系统等对接。借助智能货架、穿梭车、提升机、入(出)库工作台和电脑控制系统、AI 机器人,苏州第二图书馆实现图书高密度贮存、高速分拣和精准配送[28]。

此外,还有46 家受访图书馆尝试对智能采编的实践探索与应用。例如,广东省立中山图书馆推出图书采分编智能作业系统“采编图灵”,将物联网、工业机器人、机器视觉、人工智能等技术应用于图书采分编环节,利用“人工智能图像识别技术+工业机器人技术”科技创新组合,实现图书编目的全流程批量智能化作业。该系统能够生成海量图像计算数据,为图书馆智能化建设搭建数据平台。

4 我国公共图书馆人工智能应用存在的不足及问题

4.1 人工智能应用领域有待拓展和提升

通过调研分析可知,我国公共图书馆人工智能服务虽然已经取得了显著成绩,但开展的具体应用内容还主要集中在场馆建设、信息检索与咨询等方面,大部分还局限在对图书馆传统业务的简单替代。虽然这些应用探索能够满足图书馆的基础业务需求,但尚未涉及图书馆向智能化、智慧化转型过程中的核心服务和业务。此外,智能化资源建设、管理智能化升级也还处于起步阶段,亟待普及和拓展。

4.2 人工智能前沿技术应用不足

调研结果显示,在人工智能技术应用方面,VR/AR、云计算、生物识别是目前图书馆在实践中应用最多的新技术手段(见图3),这些技术的可靠性和成熟度相对较高,能够充分提高用户体验、提升服务效率和效果。但区块链、专家系统、神经网络等人工智能前沿技术的应用实践较少。与之相呼应的是, 调研中有超过七成的受访公共图书馆将“技术应用不足”作为本馆应用人工智能技术的主要困境。关于人工智能项目的开发模式,有超过半数的受访图书馆选择外包,约24%选择与第三方机构合作开发,仅有不到2%选择自主开发。由此可见,国内公共图书馆开展人工智能项目主要依靠第三方,这也在一定程度上说明公共图书馆自身在人工智能新技术研发与应用能力上仍有不足。

图3 图书馆人工智能新技术应用情况

4.3 经费投入尚未形成规模

关于开展人工智能应用项目的经费投入,超过八成的受访公共图书馆表示已投入0—50 万用于开展人工智能项目建设,经费来源主要集中在地方配套经费和中央转移支付经费;仅有极少数受访图书馆融入了社会投入资本;还有部分受访图书馆借助特定建设项目、对口帮扶等其他类型经费开展人工智能应用。在未来用于开展人工智能项目的经费预算上,仍有近八成的受访公共图书馆选择0—50 万。相应的,在应用人工智能技术的主要困境上,有605 家受访图书馆选择“经费不足”,占比近95%(见表1)。由此可见,国内公共图书馆开展人工智能应用的经费投入还没有形成较大规模,不能满足人工智能发展需要。

表1 我国公共图书馆人工智能服务应用经费投入情况

4.4 政策规划有待完善

仅有70 家受访图书馆在本馆或所属政府主管部门的相关计划规划和规章制度中写入了与人工智能相关的内容,占比约11%。总体上分为以下几种类型:一是在本地区“十四五”规划中纳入人工智能相关内容,此类规划大多将人工智能作为智慧图书馆建设的重要组成部分,如《四川省“十四五”公共文化服务体系建设规划》。二是在本馆长期规划中涉及人工智能相关内容,一般包含计划开展的人工智能建设项目,如《深圳图书馆发展规划(2021—2025)》。三是在本地区年度工作要点中写入图书馆人工智能或智能化相关内容和要求,如《山东省文旅厅2022 年工作要点》。四是在本馆新馆建设中规划人工智能项目,例如新乐市图书馆在新馆建设中开展了人脸识别、智能图书上架等智能化建设项目。此外,有超过半数的受访图书馆将“缺乏系统规划”作为本馆应用人工智能技术的主要困境。由此可见,国内公共图书馆人工智能应用的政策规划还有待完善。

4.5 人才队伍建设力度不足

调研中,有76%的受访图书馆将“人员不足、经验不足”作为本馆应用人工智能技术的主要困境。在人才队伍建设上,仅有68 家受访图书馆开展了与人工智能应用相关的人才培养和业务培训,占比仅11%。其中省级图书馆7 家,约占受访省级馆的21%;副省级图书馆4 家,约占受访副省级馆的33%;地市级图书馆16 家,约占受访地市级馆的10%;区县级图书馆41 家,约占受访区县级馆的9%。由此可见,目前国内公共图书馆开展与人工智能应用相关的人才培养和业务培训还无法满足事业发展需求,人才队伍建设力度相对不足。

5 我国公共图书馆人工智能应用发展策略

随着人工智能登上人类信息文明的舞台,“智能+”已经成为经济社会发展的核心。人工智能的自适应、自学习、自校正、自协调、自组织、自诊断及自修复的深度学习能力将持续为图书馆提供强有力支撑。公共图书馆应加快推动技术升级,努力营造人工智能语境下的图书馆发展新机遇,具体可以围绕以下几个方面进行创新性突破。

5.1 深度挖掘人工智能应用场景

目前我国公共图书馆人工智能的具体应用水平还有待提高,未来应积极拓展人工智能技术在图书馆智慧化发展中的应用场景,借助先进的技术手段感知用户多元化需求、激活知识服务能力,在资源、平台、空间、管理等多个方面实现人与智能机器的泛在化交互识别、实时数据处理、服务智能聚合及用户个性化定制。

提供高质量的知识服务是图书馆向智能化、智慧化转型工作中的重要一环。为实现这一目标,公共图书馆在信息资源开发与利用上应重点开展知识资源的智能化加工、生产和利用。在人工智能技术的支持和引导下,实现知识元的提取、聚合与重构,通过对知识单元之间的关联强化,形成全新的知识资源,为用户提供高效、便捷、个性化的知识服务[29]。此外,还应提高知识资源的“可视性”,带给用户沉浸式的知识体验。公共图书馆应着力扩大5G、Wi-Fi 6 等新型网络部署范围,以便大幅度提升图书馆的信息传输效率[30],在此基础上营造虚实结合的多媒体、沉浸式、交互式体验,延伸用户的感官体验,将物理世界、虚拟世界、人类社会三元世界有机融合。此外,还应当通过各种途径识别与用户服务需求相关的多源异构多模态数据,全方位感知用户需求,实现用户角色的精确分析和定位,进而实现知识的精准推送。

5.2 加强核心技术引入与适用转化

人工智能技术已进入自然语言处理、计算机视觉、模式识别、机器学习、机器翻译、人机交互、智能网络搜索、认知科学、神经科学等各个领域和学科,2022 年ChatGPT 的出现更是通过更为先进的自学习聊天机器人使人工智能技术迈向崭新的阶段。对关键核心技术的应用和转化能力直接关系到图书馆人工智能应用的突破。公共图书馆应当打破现有技术应用的舒适圈,重点针对人工智能核心技术开展自主攻关,并探索将其应用于知识服务、智慧服务等核心业务环节,推动公共图书馆高质量转型发展。

需要注意的是,公共图书馆在人工智能技术研究与应用中也要破除“唯技术论”,时刻牢记应用人工智能技术的终极目标是借助技术手段优化、创新服务内容和服务模式,提升整体服务水平。同时需要立足本馆、本地区、目标用户的实际情况,推动人工智能技术应用与图书馆中长期发展水平有效匹配。

5.3 着重完善人工智能应用相关保障

稳定、持续、充足的经费支持是图书馆开展人工智能应用的基石,政府及相关部门应加大经费投入,特别是重点加强对基层地区、欠发达地区、边疆少数民族地区、革命老区公共图书馆开展人工智能技术应用的经费扶持力度。为此,一方面可以广泛开展图书馆人工智能技术应用的宣传推广,提高当地政府部门及社会公众的重视程度。另一方面可以积极探索引入社会合作力量,实现合作共赢。

科学、完备的发展规划是图书馆开展人工智能应用的重要保障。这就需要相关政府部门加强顶层设计,将人工智能应用纳入当地文化发展规划,结合当地图书馆发展现状,出台与人工智能应用相关的政策文件;综合考虑资源、服务、技术、管理等要素制订图书馆“智慧化”“人工智能”相关规划,为公共图书馆开展相关工作提供依据,从而推动人工智能应用创新有计划、分阶段的组织实施。

图书馆的人工智能服务要走可持续发展道路,需要建设适应图书馆转型发展的人才队伍。未来,公共图书馆应着力开展人才培养和业务培训,逐步提升馆员素质,建立包括学科馆员、数据馆员、交流馆员、科研信息助理、智库专家、知识产权服务专家、情报分析专家等专业人才在内的新型人才队伍;重点针对地市级、区县级图书馆开展人工智能技术应用人才队伍建设,通过实地交流、业务研学、定向培养等各种形式,提高基层图书馆馆员整体水平。

5.4 推进公共图书馆人工智能应用体系化建设

通过调研可以看出,目前我国公共图书馆界对人工智能技术的应用探索大部分还处于各自为政、独立发展的状态,相互之间鲜有沟通协调,更没有形成成熟的人工智能应用模式和体系框架。这一方面容易出现许多图书馆一窝蜂上马某些热门人工智能项目等情况[31],导致重复开发建设,效果参差不齐,造成财力、人力和物力的严重浪费。另一方面,一些公共图书馆特别是基层图书馆受所在地区经济、社会发展及政策支持等因素的影响,新技术研究与应用相对滞后,更需要全方面、成熟化的带动和引领。也确实有超过半数的受访图书馆将“缺乏带动与引领”作为本馆应用人工智能技术的主要困境。未来,公共图书馆的人工智能创新应用应充分发挥行业内的典型优势,最大程度上实现合作共赢,构建全国公共图书馆人工智能服务体系,为各级各类图书馆的人工智能服务提供支持和参考,实现人工智能在图书馆业界的广泛应用。

此外,公共图书馆应发挥自身资源优势与博物馆、美术馆、科技馆、高校、出版社、文化企业等机构开展合作,实现资源、技术、服务共享。鼓励和引导社会力量尤其是科技企业持续深入地参与到图书馆人工智能技术创新与应用中,发挥双方的核心竞争力和优势,实现在文化与科技领域持续深入的合作共赢。