構建第三代圖書館的技術思考

康曉丹

摘要：第三代圖書館“智慧圖書館是圖書館事業應對信息技術革命帶來的變革的未來方向，如何通過信息化技術實現智慧圖書館的理念將成為下一步的工作重點。重點介紹了上海大學圖書館從感知、計算和交互等三個技術層次實現智慧圖書館的體系，并對其在智慧圖書館技術實現領域的實踐和未來的構想進行說明。

關鍵詞：智慧圖書館 云計算 物聯網

1 引言

2011年，互聯網逐漸轉變為物聯網，互聯網用戶達到20億人，并且以史無前例的方式將各種設備物件連接起來，使更全面的互聯互通成為現實。隨著大規模計算機集群及云計算技術的發展，人們實現對大數據加工、建模、預測、分析和共享，進而最大化地利用信息資源，從中獲得前所未有的洞察力，從而可以更快、更好地做出決策。這些科技發展所帶來的以感知化、互聯化、智能化為核心的新一代信息革命的浪潮，給傳統的圖書館工作帶來極大的沖擊。

2009年初，IBM提出智慧地球的概念，認為未來的地球應該是構建于感知化、互聯化、智能化的基礎上。在“智慧地球”的基礎上，“智慧國家”、“智慧城市”、“智慧校園”等概念應運而生。一時間，“智慧”一詞成為各個領域的焦點。圖書館學領域專家在吸取“智慧地球”概念的核心內涵后，提出了“智慧圖書館”的概念。這一概念的產生，使得以感知化、互聯化、智能化為核心的新技術有可能融人圖書館的工作中，從而使新一代信息革命的成果可以為圖書館事業所用，使得圖書館的升級換代成為可能。在經歷了傳統圖書館到復合型圖書館的轉型革命之后，圖書館事業將迎來以第三代圖書館“智慧圖書館”為核心的下一次革命。高校圖書館作為研究型圖書館的代表，也將打造高校智慧圖書館作為自身下一步工作的重點。

2 高校智慧圖書館的研究和實踐現狀

2.1 智慧圖書館的概念

智慧圖書館，就是以一種更智能的方式，利用感知化、互聯化、智能化為核心的新一代信息技術來改變用戶和圖書館設施、系統及信息資源的交互方式，以提高交互的明確性、靈活性和響應速度，從而實現智慧化服務和管理。

智慧圖書館的理念和實踐率先出現在歐美的大學圖書館、公共圖書館和博物館中。它的出現標志著人們開始將“數字基礎架構”與“物理基礎設施”相互融合，以一種超越純技術層面、更加具有人文關懷的理念重新認識和建設圖書館。智慧圖書館實質是利用智慧技術，提高讀者服務水平和提升讀者感受的革命。

2.2 高校智慧圖書館的含義

高校圖書館作為研究型圖書館的先鋒，生而存在為學術研究保駕護航的基因，故高校智慧圖書館的建設更加側重于為學術研究提供便利性和基礎性支持，利用感知技術更好了解學術研究的需求，主動推送必要的學術信息；利用互聯技術，將孤立的信息孤島連接起來，拓寬學術研究的信息覆蓋度；利用智能技術，對互聯技術下的大數據進行分析、處理、建模、預測，為學術研究指明方向，并驗證結果。從而提升圖書館對學者學術研究的支持力度，促進高校教學和科研水平的提高。

2.3 高校智慧圖書館的研究現狀

目前國內外大多數圖書館學者對智慧圖書館的研究仍停留在模型、概念和內涵階段，例如有學者指出，智慧圖書館一圖書館+物聯網+云計算+智慧化設備，主要通過物聯網來實現智慧化的服務和管理。具體來說就是智慧圖書館通過物聯網實現各個環節的通信，包括用戶之間的通信、用戶與圖書館的通信、圖書館之間的通信、用戶與信息資源的通信以及信息資源之間的通信。它的最高階段就是各個環節都由圖書館智慧化地完成，無需人工干預，實現“智慧”狀態。

于此同時，國內已經有部分高校圖書館開展了智慧圖書館的技術預研和技術模型規劃。例如上海交通大學圖書館在“十二五”中長期發展規劃中明確提出，到2020年，力爭建成智慧圖書館，并提出了智慧圖書館的五大要素：資源——優質、多元、高效；服務——智能、泛在、感知；技術——精準、便捷、智能；館員——敬業、專業、創新；讀者——樂用、協同、敏銳。從技術實現角度來看，將更多地采用通信技術、物聯網技術、云計算、RFID和智能信息過濾等，為智慧圖書館提供堅實有效的技術支撐條件。北京郵電大學于2009年底開始感知性智慧圖書館示范系統（BUPT-SLDS）的項目研制工作，由該校網絡技術研究院和圖書館合作，旨在探索和研究出利用物聯網技術實現智慧圖書館的具有適應性和可擴展性的部署框架和模式，為圖書館員和讀者提供一個真實的基于物聯網的智慧圖書館體驗環境，為今后智慧圖書館的建設提供可行的參考模型。這一系統的技術實現模型為：（1）以智能手機作為讀者服務的主要載體；（2）利用Wi-Fi、ZigBee等無線通信技術感知和定位讀者；（3）利用RFID技術感知和定位圖書；（4）選擇實現具有較強示范和體驗效果的智慧圖書館的部分功能；（5）與圖書館自動化系統無縫鏈接。

2.4 國內高校智慧圖書館的技術實踐

在完善理論研究的同時，有的圖書館開始了智慧圖書館的初步實踐。

上海交通大學圖書館的圖書安裝了RFID智能標簽，引進基于Primo的知識發現平臺以及基于LibGuides的學科信息指南網上社區，并嘗試通過手機、iPad和信息共享空間等設備和設施，將分布于多領域、不同類型的信息進行匯聚、處理與共享，以期實現圖書館各物體、各信息載體的互聯互通。在未來的規劃中，上海交通大學圖書館將以學科領域、服務任務和目標為驅動，進行感知、網絡和應用各個層面的協同工作，對環境、目標等進行智慧獲取和處理，提供更為智慧、更為精確、多元化感知的信息服務。借助不斷發展的物聯網與信息技術，實現任何人、任何物、任何信息載體在任何時間、任何地點的互聯互通，海量信息在物聯網平臺的聚合而產生新的信息，并引發全新的服務創新模式，最終實現智慧圖書館的建設目標。

作為智慧圖書館的基礎應用，越來越多的高校圖書館開始嘗試RFID技術。目前，上海交通大學、復旦大學、蘇州大學、汕頭大學、北京理工大學等近百所高校圖書館已經實施了RFID。通過RFID技術，圖書館實現自助借還、智能盤點等功能，大幅提高了服務水平，節省了大量的人力和物力，取得了良好的經濟效益和社會效益。endprint

3 上海大學圖書館對高校智慧圖書館技術實現體系的研究

上海大學圖書館近年來也開始關注高校智慧圖書館的研究與實現，由于認識到信息技術是實現智慧圖書館理念的重要支撐和手段，所以將高校智慧圖書館實現研究集中于技術實現體系。經過廣泛研究和驗證，上海大學圖書館認為需要從感知、計算和交互三個層次實現智慧圖書館。下圖1為高校智慧圖書館技術實現模型。

3.1 感知層技術實現

感知層的技術實現目標為：（1）通過感知技術，識別、分類各種形式的媒體中存在的信息和知識。（2）通過感知技術，識別和記錄讀者的行為。（3）結合計算層技術，分析讀者行為，從中發掘并驗證需求，實現讀者行為到需求的轉換。（4）結合互聯網技術，將讀者/學者需求和信息進行配對和推送。

感知層的技術實現依賴于物聯網技術的發展。物聯網技術是面向應用并以需求為發展導向的新興技術，其體系結構可以分為三個層次：（1）泛在化末端感知網絡；（2）融合化網絡通信基礎設施；（3）普適化應用服務支撐體系。

在感知層應用的技術主要包括RFID識別技術、體感識別技術、音紋識別技術、二維碼識別技術、傳感器信息收集技術、普適計算、數據和信號處理技術、安全和隱私技術。感知層的目標是通過識別技術、安全和隱私技術識別讀者身份和信息載體，通過傳感器技術和識別技術記錄讀者行為，通過微型化的普適計算終端進行數據的預處理，通過數據和信號處理技術將數據傳遞給計算層。其中行為感知和識別是感知層核心技術。

3.2 計算層技術實現

計算層的技術實現目標為：（1）利用計算技術，實現讀者行為到需求的轉變。（2）利用大數據分析，實現讀者個性化需求的收集和滿足。（3）利用云計算，實現圖書館信息系統的整合和智能化，實現圖書館運作的無人干預。（4）利用云計算所帶來的強大計算能力為科學研究提供計算平臺，用于學術成果的預測和驗證。

計算層的技術實現依賴于以云計算為核心的大數據智能分析、海量數據管理和行為分析技術。云計算是未來信息系統的基礎和核心，從應用性質而言，分為IAAS、SAAS、PAAS三個不同層次。（1）IAAS（基礎架構及服務云）：是一種將基礎架構作為云計算單元的技術，實現CPU、內存和存儲的動態分配和海量聚合。對于智慧圖書館而言，通過IAAS技術可以有效解決海量存儲的問題，實現海量數據的云管理，并提供學術研究的計算平臺。（2）SAAS（應用即服務云）：將標準應用統一部署到云計算，使應用成為開箱即用的云計算技術。通過SAAS，可以建立智慧圖書館的應用技術標準，實現用戶行為采集和分析的標準化，有效降低智慧圖書館實施的成本，并提高其可用性。（3）PAAS（平臺及服務云）：利用云計算的海量運算能力，搭建某一特定應用的平臺，并通過平臺接口提供服務的云計算技術。通過PAAS技術，可以搭建大學圖書館公用的行為分析平臺，集合幾家甚至幾十家圖書館的技術資源，對海量用戶行為特征進行分析，實現集約化服務平臺的最大作用。

3.3 交互層技術實現

交互層的技術實現目標為：（1）用交互技術打造快捷通道連接信息、感知層、計算層和讀者，使讀者快速得到信息。（2）用交互技術打造多渠道信息傳遞通道，采用多種終端使讀者不論何時何地都能快捷獲取信息。（3）用交互技術有選擇地推送特定信息給特定讀者，實現信息主動化定制化推送。從而為科研人員定制有針對性的學術動態和學術信息，同時提供便利的學術社交網絡平臺。

交互層技術實現依賴于近期發展火熱的移動技術、主動推送技術、社交網絡和虛擬現實技術。最近十年，手機作為移動終端的普及是有目共睹的。隨著IOS系統、Android系統等智能系統的廣為應用，手機已經成為強大的移動計算終端，可以承擔起普適計算的任務。近幾年以3G為代表的移動互聯網絡的興起，更是給移動終端插上了網絡的翅膀。通過高速移動網絡可以使移動終端有效地與云計算整合，并結合手機搭載的攝像頭和NFC芯片，實現感知層和交互層的互動，實現信息的流轉，這一切使得移動終端成為智慧圖書館交互的核心之一。

主動推送技術是人類信息傳播的一場革命，它使人類擺脫了被動接受信息的窘狀，在信息泛濫的情況下，主動推送可以避免信息污染，使讀者有效獲得自己所需信息而非淹沒于雜亂無序的信息海洋中。

社交網絡的出現，改變了人類的溝通模式，使信息推送、更新和傳遞達到前所未有的便利和快捷，而未來學術社交平臺必定使科學技術的分享和互動達到新的高度。

人類利用信息技術的終極夢想之一是構建一個全新的世界。虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者身臨其境一般及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。通過虛擬現實技術，可以實現信息的實時、按需和全景的有效交互。虛擬現實技術是按層次進行發展的，如全息投影、3D建模、三維投影技術已經逐漸成熟，而靈境級等終極虛擬現實技術也在成熟中。通過虛擬現實技術可以給讀者以真實體驗，使讀者享受全方位的交互服務。

4 上海大學圖書館在高校智慧圖書館技術實現領域的實踐和規劃

基于高校智慧圖書館技術實現模型的研究成果，上海大學圖書館通過統一規劃，在技術實現的三個層次上展開了一系列有針對性的實踐。本著先易后難，采用成熟技術，使用和實踐一代，規劃和預研一代的原則，上海大學圖書館在感知層和交互層進行了實踐，并在計算層上做了相關規劃。通過感知層面的RFID書籍識別和自動借還書系統，交互層面的移動圖書館、RSS智能信息推送和智能座位預訂系統的實踐，結合對未來私有云計算中心的規劃，已初步具備了高校智慧圖書館的服務能力。

4.1 感知層實踐

感知層是智慧圖書館的基礎，也是通常實踐智慧圖書館的第一步，該領域技術比較成熟。上海大學圖書館在這個領域的實踐主要集中于RFID書籍識別和自動借還書系統。上海大學圖書館采用了業界領先的超高頻RFID技術，通過對新校區館內流通部門40余萬冊圖書RFID的部署，實現對圖書的信息識別和自動跟蹤，并基于RFID實現了自動借還書，在方便讀者借閱的同時，使更多的館員變換到讀者指導、圖書管理和學科服務的崗位。高校圖書館的服務重心越來越向專業學科服務轉移，RFID的使用有利于將高層次工作人員從簡單勞動崗位上解放出來，深入院系去開展學科服務工作，從而建設研究型圖書館，全面提升圖書館服務品質。在未來的規劃中，上海大學圖書館還將對閱覽部門的書籍進行RFID的實施，最終實現全館圖書的統一感知和分析。endprint

另外在未來的規劃中，上海大學圖書館可能采用體感、音紋等行為識別技術，進一步采集讀者和圖書館的互動行為信息，為智能統一行為分析奠定基礎。

4.2 交互層實踐

交互層是面向讀者的服務接口，也是讀者最能體會到智慧圖書館好處的渠道。上海大學圖書館在這個領域的實踐主要集中于移動圖書館和智能座位預訂系統。由于智能手機越來越成為讀者的信息交互終端，傳統的圖書館網上服務終端已難以滿足讀者的需求，所以基于移動設備的移動圖書館勢在必行。上海大學圖書館很早就關注了這一趨勢，并及時推出了移動圖書館（見圖2）。通過移動圖書館，可以實現讀者預約借還書、檢索在線數據庫、查詢講座、了解圖書館動態、預訂圖書館座位等功能，并結合推送技術和短信通知，及時通知讀者相關信息。為了方便讀者使用，圖書館還采用二維碼技術，使讀者輕松獲得移動圖書館服務。

為解決自習占位問題、緩解自習座位緊張的壓力，上海大學圖書館及時推出了自動選座機（見圖3）。通過自習室的平面圖，讀者可以直觀選擇自己想要的可用座位。這在方便讀者的同時，也將圖書館有限的資源進行了最大程度的利用。

目前正在搭建的學科化服務平臺將讓圖書館與讀者尤其是研究人員的交流溝通達到新的層次，通過更深和更廣的學科化服務賦予圖書館新的內涵。

4.3 計算層的規劃

計算層是智慧圖書館的核心，無論是云計算還是普適計算，都是為了將計算資源與行為分析相結合，通過對行為結果的分析，進行讀者行為的預測，從而提供最適合、最需要的服務給讀者，實現智慧圖書館對讀者的個性化服務，而這一切都需要強大的計算和存儲資源。上海大學圖書館在這一領域也進行了規劃，計劃在未來打造以VMware為核心技術的私有云，并將館內所有應用系統遷移到該私有云上，在此基礎上不斷增加計算資源、存儲資源和應用，使之成為上海大學智慧圖書館的核心和樞紐。圖4為未來上海大學圖書館私有云的構架圖。

5 小結

智慧圖書館目前處于起步階段，但將成為21世紀高校圖書館研究與發展的重點。感知、計算、互聯技術的發展和應用，以及學科館員以按需服務的模式向讀者/學者提供個性化服務，使高校智慧圖書館的建設成為可能。當然，構建智慧圖書館的目的不是采用一流的設備和技術將圖書館員最少化甚至無人化，而是用先進的信息技術、科學合理的手段給讀者提供更優質的服務。故在高校智慧圖書館的研究之路上，除了關注技術實現，還應重視設計和發展的人性化，并體現高校智慧圖書館的精神內涵和文化底蘊。本著“讀者第一”和“高校圖書館工作應圍繞用戶和學術研究來定位和構建”的原則，實現技術與人文的完美結合。endprint