元宇宙图书馆虚拟阅读空间技术架构研究

王佳

摘要：元宇宙作为一种新兴技术概念，为图书馆事业发展开拓了新的空间。在该技术的引领下，文章主要对元宇宙图书馆虚拟阅读空间技术架构设计进行研究，以期满足读者对图书馆的数字化、智能化需求。文章主要介绍了元宇宙、元宇宙虚拟阅读空间融入图书馆可实施的路径、虚拟阅读空间的特点以及元宇宙图书馆的虚拟阅读空间技术架构设计。

关键词：元宇宙；图书馆；虚拟阅读空间

中图分类号：G250.7 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）10-0124-03

0 引言

随着现在社会网络技术、通信技术和信息技术的不断发展和进步，图书馆由原来只提供图书借阅与阅读服务变成现在的数字化知识服务和信息服务中心。因此图书馆各界也一直在寻求更多创新服务的方法以满足广大读者的需求，于是相继也出现了数字图书馆、智慧图书馆这样的概念，到目前随着元宇宙概念的出现，更是有部分专家和学者提出了元宇宙图书馆的概念。

1 什么是元宇宙

当今时代，5G网络、大数据、云计算、区块链、虚拟仿真等技术都在不断发展，当这些相对单一的技术逐步成熟且发展到一定程度，再将他们统一到一个大框架中，于是便开始衍生出了元宇宙的概念。北京大学陈刚教授、董浩宇博士说元宇宙就是利用科技手段进行链接与创造，与现实世界映射与交互的虚拟世界，具备新型社会体系的数字生活空间[1]。在元宇宙中，用户可以通过虚拟现实头戴式设备或其他界面与数字世界进行互动，这个数字世界可以是虚构的，也可以是基于真实世界的模拟。元宇宙为用户提供了全新的交互和体验方式，也为图书馆提供了展示和传播知识的全新平台。

2 元宇宙虚拟阅读空间融入图书馆

2021年5月18日，韩国科学技术和信息通信部发起成立“元宇宙联盟”，韩国财政部宣布2022年计划投资2000万美元开发元宇宙平台，首尔发布了《元宇宙首尔基本计划（2022—2026） 》[2]。2021年11月起，我国多个省市及高校也陆续开展元宇宙相关研究。而元宇宙带给图书馆的影响也从关注技术本身提升到关注在该技术支持下能给图书馆服务带来怎樣的发展，如何构建一个融合现实世界和虚拟世界的新型图书馆虚拟阅读空间也成为图书馆从业者研究的方向。将现实的世界与数字的虚拟世界相融合，即将元宇宙融入图书馆并建设虚拟阅读空间可以为读者带来前所未有的数字化和沉浸式阅读体验，并让读者感受图书馆全新的服务形式。

2.1 主要相关技术

元宇宙实现主要依托六大技术支撑：区块链技术、交互技术、电子游戏技术、人工智能技术、网络及运算技术和物联网技术[3]，如图1所示。

区块链技术是元宇宙的基础设施，可以实现对数据的验证，对数据的更新、编辑和控制，保证数据安全等。

交互技术目前应用的主要有VR虚拟现实技术、AR增强现实技术、MR混合现实技术、传感技术等。

电子游戏技术主要是指在电子游戏中丰富和提升人们的交互体验的技术集群[4]。

人工智能技术种类非常多，其在元宇宙的各个层面及应用场景中都有应用。如面部识别、语音互动等均是人工智能技术的应用。

网络及运算技术主要是指现代5G网络和云计算及边缘计算，这些技术均可使用户获得高效快捷的体验效果。

物联网技术可将人与物、物与物以各种方式连接在一起，实现人对物的智能化管理。

2.2 图书馆元宇宙虚拟阅读空间实施的方法

第一，从需求方面考虑，一个项目的实施，我们先要确定用户群体并对用户群体的需求进行全面分析，了解他们的期望和需求。对图书馆而言，用户群体即是各个年龄阶段的读者，那么针对不同年龄段的不同类型的读者需求各有不同，了解他们的兴趣、阅读习惯以及对虚拟阅读空间的期望，有助于确定项目实施的方向。

第二，基础设施的构建。虚拟现实设备、高性能服务器和计算机、网络、存储等，都是建设图书馆虚拟阅读空间的基础设施，是项目实施的基础。

第三，虚拟阅读空间平台建设。建设虚拟阅读空间平台，支持和保证读者在元宇宙虚拟阅读空间中的阅读体验，如3D虚拟书架、能实现互动的书籍、自动翻书功能等。利用虚拟现实技术，让读者能够感受到与现实中阅读相似的体验，实现完全沉浸式阅读体验。

第四，数字化内容建设。将图书馆原有的资源进行数字化，同时将各种数字化的资源进行整合，并需要确保这些资源以高质量的元数据呈现在虚拟阅读空间中。

第五，设计用户访问页面。注重用户体验，建立友好的导航、检索和访问页面。

第六，丰富多媒体资源建设。将图像、音频、视频、虚拟现实场景等更多的多媒体资源整合到虚拟阅读空间中，以丰富用户的阅读体验。

第七，实现交流互动和合作功能。在虚拟阅读空间中，读者和读者之间可以进行交流互动，讨论、分享书籍或资源，并参加虚拟阅读空间中各项活动。

2.3 图书馆虚拟阅读空间的特点

与传统图书馆相比，元宇宙虚拟阅读空间具有很多不一样的特点。

完全沉浸式体验：通过VR等设备，读者可以感受虚拟的图书馆环境、布局、阅读等，为读者提供完全沉浸式的阅读体验。

交流互动性：虚拟阅读空间具有交流互动功能，读者可以和虚拟阅读空间中的读者进行探讨、交流、互动和合作，甚至参与空间各项活动等。

丰富的多媒体资源：和传统图书馆相比，元宇宙虚拟阅读空间可以整合更多多媒体资源，而这些多媒体元素可以丰富读者阅读体验，让读者对感兴趣的知识了解得更全面和透彻。

个性化设置：和一些虚拟游戏可以设置场景一样，图书馆虚拟阅读空间也允许读者进行一些个性化设置，如阅读环境、字体大小和虚拟空间的色调均可自行根据个人喜好来设置。

全景浏览和跨空间体验：通过VR技术，读者能够在虚拟阅读空间中进行全景浏览，快速定位资源和自身在虚拟阅读空间的位置等。也可以随时随地访问虚拟阅读空间，不受时间地点和空间的限制。

元宇宙的虚拟阅读空间融入图书馆建设是一项复杂但紧跟时代发展趋势的任务。它可以将图书馆带入了数字化、智能化创新的新领域，也可以为读者提供独特和沉浸式的阅读体验。

3 元宇宙视域下图书馆虚拟阅读空间技术架构研究

基于其他学者对智慧图书馆技术架构研究的成果，再结合元宇宙虚拟阅读空间的技术以及特点，我们可以将图书馆元宇宙虚拟阅读空间自下而上分为物理层、软件层、数据层、规则层、应用层和交互层6个层级。

3.1 物理层

物理层承担了数据的生成、存储、分析和应用的关键任务，是图书馆元宇宙虚拟阅读空间架构的根基[5]。它包含虚拟现实设备、感知设备、服务器和数据中心、云计算基础设施。

虚拟现实设备如头戴式显示器和操作手柄等，其可以让用户进入图书馆虚拟阅读空间。感知设备的目的则是识别、分析和收集图书馆内的各种信息和数据，其用到的技术有传感器、GPS 定位器以及RFID 等。服务器和数据中心用于存储图书馆虚拟阅读空间的内容和资源，云计算、边缘计算等技术也能提供强大的计算支持，可以处理虚拟阅读空间大量的数据。而云计算基础设施则支持图书馆虚拟阅读空间的运行和扩展。几个组成部分有效协同工作，确保数据的有效生成、管理和应用，从而支持图书馆元宇宙虚拟阅读空间的各项功能和服务。

3.2 软件层

在图书馆元宇宙虚拟阅读空间中，我们要建立元宇宙引擎用于创建和管理虚拟世界的引擎，要创建虚拟图书馆应用程序以提供用户界面和功能，要建立智能推荐和搜索引擎以帮助用户找到他们感兴趣的图书和资源，同时还需要建立社交互动功能并允许用户在虚拟世界中互动、分享和合作等。那么软件层在图书馆元宇宙体系中担当着关键角色，在物理层获取到的数据，由软件层进行加工、分析和处理，并构建了元宇宙虚拟阅读空间基础设施，同时还驱动虚拟阅读空间引擎。

从软件层实际应用来看，它又包括系统软件和应用软件两个方面。元宇宙图书馆中的硬件设备之间能达到协调和很好的控制，应用软件能够较好地研发和运行，都离不开元宇宙操作系统、数据库管理系统、云计算系统等这样的系统软件的支撑。而元宇宙图书馆能实现读者各类需求功能的软件则属于应用软件，其可以由多个独立程序组成。

综上所述，软件层在图书馆元宇宙虚拟阅读空间中是数据处理和系统管理的关键层级，它推动着图书馆元宇宙的发展，为用户提供更丰富的服务和应用体验。

3.3 数据层

在图书馆元宇宙虚拟阅读空间我们要建立数据库以存储虚拟阅读空间的相关资源，要有用户的相关数据（如个人信息、历史记录等），也要有描述虚拟阅读空间结构和布局的地图和场景数据等。数据层就是负责数据的管理、存储、传输、集成和互联互通等，为图书馆元宇宙虚拟空间体系正常运转提供数据支持。数据层包含多个功能模块，如各類数据中心、数字孪生、数字资产中心等。

汇集、存储元宇宙图书馆中的庞大数据并为数据应用提供原始数据元素是数据中心职能。而数字孪生则能够实时模拟智慧图书馆的实体外部环境、实时数据和历史状态，可以帮助提高图书馆虚拟阅读空间的管理、服务的精细程度。另外，数字资产中心利用“去中心化”的区块链技术将资产进行数字化的同时实现统筹管理，可实现虚拟空间的数字资产交易平台。这些数据层的功能模块共同解决了数据管理和数据互通的问题，为图书馆虚拟阅读空间体系的顺畅运行提供了坚实的数据基础。

3.4 规则层

在图书馆元宇宙虚拟阅读空间我们也需要建立一些规则，如访问控制规则管理用户的各类权限并保护空间安全性和用户隐私，版权管理规则以确保虚拟阅读空间的信息和内容均是符合版权法规的，数据的备份、恢复和维护等也需要建立相关的管理规则。若需通过数据要素推动构建开放创新和协同治理的图书馆服务新模式，还要建立数字治理规则等。

规则层需要制定规则以规范用户的行为活动，也需要根据图书馆的业务流程制定相应的规则，但又不仅限于此，规则层在数据层的基础上建立的一系列规则，还应为图书馆虚拟阅读空间中大量数据的应用提供指导，最终形成一个完善的图书馆元宇宙数字监管体系。总之，规则层在图书馆元宇宙中扮演着重要的角色，通过建立规则体系，推动数据的合理应用，促进图书馆元宇宙的可持续发展。

3.5 应用层

在元宇宙虚拟阅读空间要提供图书馆的核心功能，如实现阅读和学习，允许用户探讨和研究，实现用户之间的交流、互动和合作等社交应用，实现读者可在虚拟阅读空间组织、主持或参与图书馆各种文化活动、展览、演讲和报告等活动相关应用。要实现这些功能，应用层需要依托5G网络、大数据、云计算、虚拟现实、人工智能、区块链等技术，并深度融合在图书馆元宇宙虚拟阅读空间体系内，为用户提供多种具体应用功能。大数据可以对海量数据进行分析、整合，将图书馆虚拟阅读空间的资源、服务等进行关联。虚拟现实技术则可以让用户沉浸式体验虚拟阅读空间的各项功能和应用。5G网络技术可实现高效率、低延时和大连接通信，实现图书馆虚拟阅读空间人机物的高速互联和数据反馈。人工智能技术可为图书馆虚拟阅读空间读者提供人脸识别、语音识别、语音互动、智能感知和阅读等功能应用。区块链技术可确保虚拟资产、数据的安全，他的加密方法也保证了信息的可信度和真实性。

3.6 交互层

读者要登录进入到元宇宙图书馆虚拟阅读空间，交互层即可提供入口，其包括用户服务和人机交互设备。在图书馆元宇宙虚拟阅读空间，我们可以实现用户通过虚拟现实设备与虚拟图书馆进行互动、虚拟咨询，可将文献资源实现3D形式的展示，可以使用手势或语音命令进行导航和交互，实现视觉搜索并快速获取所需文献资源以提高检索效率，甚至还可帮助用户在虚拟阅读空间中找到所需的资源和信息等，让用户在虚拟阅读空间中获得更丰富的体验和互动。而要实现以上交互离不开PC机、AR/VR设备、可穿戴设备、移动端设备、电脑和各设备接口等一系列人机交互设施，这些设备整合了各种感知，让用户在虚拟阅读空间中能沉浸式体验多感官的信息交互。

图书馆虚拟阅读空间的架构设计需要考虑到用户体验、安全性、可扩展性和互动性等因素，以满足不同用户的需求和期望。同时在设计过程中，还需要密切关注元宇宙技术的发展，以顺应时代的变化。

4 结论

元宇宙图书馆虚拟阅读空间是传统图书馆向数字化、智能化转变的重要体现，而构建元宇宙图书馆虚拟阅读空间的技术架构是一项兼具挑战性与前瞻性的研究课题。唯有设计合理且持续创新，才能为用户提供独特的阅读体验，并有力推动图书馆朝着未来发展方向迈进。在后续研究中，除了继续深化对用户体验、可扩展性和互动性的考量，更要特别关注用户高度关切的数据安全和隐私保护问题。元宇宙图书馆虚拟阅读空间的构建将是一项涉及多学科交叉合作的任务，需要图书馆管理人员、技术研究专家、设计师等多方力量共同努力，充分挖掘其巨大的应用潜力。

参考文献：

[1] 董浩宇“. 元宇宙” 特性、概念与商业影响研究：兼论元宇宙中的营销传播应用[J].现代广告，2022（8）：4-12.

[2] 韩国首尔市政府发布《元宇宙首尔五年计划》[N].经济日报，2021-11-24（5）.

[3] 新华网.中国具备数字经济巨大优势：互联网当前热点解析[EB/OL]. [2022-08-15]. http：//www. news. cn/tech/20220815/e78d0039c3ce431197e01aefff1aff42/c.html.

[4] 彭新宇，张玉雪.技术游移、叙事想象与游戏转向：影游融合赋能元宇宙发展之路径研究[J].东南传播，2023（9）：112-116.

[5] 严丹，徐亚苹，虞晨琳，等.元宇宙图书馆的理论进展、实践问题与未来展望[J].图书馆杂志，2023，42（2）：4-12，21.

【通联编辑：闻翔军】