基于關聯數據的高校圖書館場景化知識服務系統架構設計

0 引言

數字圖書館通過知識資源的網絡化傳遞，進而實現跨時空的知識服務。移動互聯網環境下，用戶在不同的時間、空間的信息需求呈現出明顯的場景化特點，催生了場景化知識服務的概念。場景化知識服務要求資源平臺——各類數字圖書館系統具備將資源融合、關聯、語義化的功能，并具備針對個性化需求提供在線的、個性化的、符合當前語義場景的網絡化知識傳遞，也就是能夠提供跨時空的場景化知識服務。語義化的場景知識服務與傳統信息服務不同，它不僅基于

關鍵詞檢索提供信息資源本身的下載或推送，還基于用戶的核心需求而提煉出相應核心概念。圍繞核心概念利用本體、關聯數據等語義技術，將相關數據資源實現語義化聚合；通過對數據的分析及可視化發現數據關系，并揭示和預測數據發展趨勢；實現個性化推送，根據不同的需求場景，輔助用戶查找或得出解決問題的具體方案，為讀者提供場景化的語義服務。

本文構建基于關聯數據的高校圖書館(以下簡稱“高校館”)場景化知識服務系統架構，將不同類型資源內容進行語義關聯化深度整合，并無縫鏈接外部廣闊的相關資源。主要目標：(1)通過本體與關聯數據技術的應用構建語義檢索平臺，即基于本體庫中概念間的關系，將信息內容從主題方向實現語義化組織，然后以關聯數據的方式發布，并實現語義化檢索關聯化發布。(2)在語義檢索基礎上，梳理用戶知識服務的核心需求并形成核心概念，圍繞核心概念構建用戶知識需求場景，以時間、空間、個性化需求配置，設計場景化知識服務的信息流、時間流，結合個性化需求形成具體的場景化知識服務。將上述檢索平臺和場景化服務系統的構建運用到高校館具體實踐，設計出高校虛擬“教與學”知識服務場景，為高校館提升深層次的語義化、場景化知識服務提供參考，探索高校館服務教學科研、提升核心競爭力的新路徑。

1 場景理論及相關研究現狀

1.1 什么是場景

場景本來是影視領域的用語，指在特定時間和空間內發生的情境，或者因人物關系構成的具體畫面或音效。場景理論最早由美國羅伯特·斯考伯和謝爾·伊斯雷爾在《即將到來的場景時代》中提出，該理論源自“場景五力”：移動設備、大數據、傳感器、社交媒體、定位系統[1]。場景成為繼內容、形式、社交之后媒體的另一種核心要素[2]。

當前的網絡信息環境與技術平臺中，信息傳播從本質上說都是基于情境感知的，即基于場景的信息適配應成為網絡信息需求的主流形式，這是由網絡媒介的本質特征決定的。《普通高等學校圖書館規程：移動、傳感、數據和未來隱私》第2條規定：“高等學校圖書館是學校的文獻信息資源中心，是為人才培養和科學研究服務的學術性機構”[3]。高校館本身就是一個具體的信息需求場景，基于“場景五力”構建智慧化信息空間是確保圖書館在互聯網“場景之爭”中獲得一席之地的重要途徑。

1.2 場景化知識需求

羅伯特·斯考伯等提出場景概念正值移動互聯網興起之時，因而場景被認為是移動媒體的新入口和移動互聯網時代的核心。場景時代下，基于“場景五力”的場景設備如影隨形，能夠知曉用戶及外界的各種信息，理解有關用戶是誰、正在做什么以及接下來可能做什么等場景，從而提供個性化的服務，以便“更加符合每個人當時的需求”。郜書鍇圍繞場景概念的內涵與演進、場景的理論框架與建構進行了論述[4]，在此基礎上探索場景理論的學術源流和實踐策略。譚天指出：場景設計者可以有三個思考維度：滿足需求、響應需求、創造價值，即從人性、社會和文化三個層面構建場景[5]。

基于場景分析的目的在于通過分析時間、空間、信息、人、設備、信息傳播渠道等信息要素及其之間的多維度關系，確定特定場景內人的信息需求，并適配與之相應的知識服務。信息是物質的一種普遍屬性，是事物存在的方式和運動狀態的表現。知識是主體和客體相互統一的產物。信息服務向人們提供的更多是顯性信息；知識服務強調的是根據用戶的需求和場景的不斷變化而有效地支持知識應用和知識創新。例如，在主題法信息組織領域，基于本體能充分理解用戶的行為和需求，這其中的適配意味著要構建用戶知識需求的核心概念，在不同場景下根據核心概念構建需求本體，基于需求本體迅速匹配與之適應的知識服務方式，并以用戶個性化行為特征為軌跡在適當的時間推送給用戶。

1.3 高校圖書館的場景化知識服務

圖書館服務步入“場景時代”[6]，王東波從圖書館場景服務的要素分析與內容實現角度提出面對場景的時代，圖書館必須要實現場景服務，提高其服務水平[7]。包冬梅基于開放數字環境下科研用戶科研活動場景和科研信息需求的角度，指出場景化思維是一種有效解決學術圖書館面向科研創新服務困境的思維方式[8]。王福、畢強從移動圖書館場景化信息接受情境聚合適配角度，以云舟知識服務空間為例，構建了移動圖書館信息接受情境聚合適配模型[9]。

筆者基于近年對本體與關聯數據的研究及場景化傳播效果領域的探討，通過分析特定場景中用戶的信息需求，指出應根據用戶特定場景下的信息需求，提煉出該場景下用戶信息需求的核心概念；然后以該核心概念為抓手，以關聯數據為主要手段，實現對特定場景核心概念對應的信息資源的語義組織與聚合，最終與關聯數據技術、可視化知識圖譜技術為主要支撐手段，匹配出符合核心概念集所適配的資源及服務[10]，即通過信息本體與過程(流程)本體來適配資源與服務。這種服務顯然是知識服務的范疇，而決定基于場景的知識服務智能適配水平的主要是語義檢索與場景化適配。這也是高校圖書館知識服務水平提升的重要路徑，是智慧圖書館研究的重要內容。

高校館場景化知識服務可分為兩個層次：首先結合圖書館空間、資源與服務，感知讀者的場景信息，然后為用戶提供匹配場景信息與個性化閱讀習慣的語義資源及獲取路徑導航服務，即基于場景化知識服務，見表1。要實現上述兩個層次的功能，需要設計語義檢索平臺與場景化適配的平臺。

表1 場景理論與圖書館知識服務

2 基于關聯數據的場景化知識服務系統架構

系統架構設計目的：(1)實現不同資源的語義深度融合，即基于關聯數據與本體等語義技術實現鏈接外部廣闊的相關資源；(2)實現場景需求的核心概念集，即基于核心概念集及語義平臺中的語義關系發現、內容聚合、可視化關系呈現等實現場景化知識服務。

系統架構實現路徑：(1)知識服務重點在于如何揭示知識要點發現、挖掘關系、語義化檢索、可視化呈現等，了解場景化情境下的個性需求；(2)基于場景的語義層面的知識服務要滿足如下特性：預測性、預警性、針對匹配性、關聯性、市場性等；(3)結合目前已有語義化、交互化、個性化與場景化設計，在信息傳送中更好地呈現內容、深入用戶的學習和創新過程，進而留住用戶、迅速準確地獲取用戶反饋，達到支持用戶的個性化需求的目的。

系統架構具體實施的基礎實驗：基于內容管理平臺Drupal的概念云圖的應用；基于Drupal的關聯數據語義聚合實驗；基于RelFinder的關聯數據關系發現及可視化；語義化關聯化檢索平臺的設計等。

2.1 內容管理平臺：Drupal實驗

Drupal采用PHP腳本語言編寫、架構開放源碼的內容管理系統。基于Drupal來構建線上平臺的應用實例在美國和英國的政府信息平臺中有很多，還有許多新聞媒體也采用該技術來實現關聯數據的應用，如《紐約時報》、《紐約觀察報》。筆者2010年基于Drupal平臺開發的IRSCCO系統是基于Apache+MySQL+PHP的服務器架構開發，在Drupal系統(Content Management System，一種自主開發的內容管理系統)基礎上通過修改部分程序而完成。筆者開發的IRSCCO系統融合部分Web2.0的功能。

2.2 多維度信息內容的語義聚合實驗

筆者在先前的研究成果《敘詞表構建本體的中文敘詞詞間關系細化研究》中提出，將漢語概念間關系表述為5層24種關系規范。在Drupal的關聯數據語義實驗中，首先從CNKI檢索出主題詞為知識組織與知識管理的相關數據，對其進行整理并從五個維度進行概念關系的梳理；然后通過本體庫與關聯數據技術分別建立相應數據間的語義關系；最后通過Drupal將其進行關聯發布[11]。Drupal本身具有支持RDF的核心模塊，分別為RDF模塊、RDFCCK模塊、ARC2模塊、EVOC模塊、RDF Sparql EndPoint等，這些模塊在Drupal官網上均可找到下載地址。下載這些支持關聯數據的核心模塊，安裝并啟用后便可將這幾個模塊導入并導出、存儲于數據庫，根據數據之間的鏈接分別進行映射，針對建立的每一個實體、概念進行語義關聯，再將以RDF格式存儲于RDF倉儲中的數據通過SPARQLEndpoint進行查詢與調用，實現基于Drupal的關聯化發布。在其他研究中，筆者探究了在Drupal平臺的內容模型與RDF數據模型之間建立映射實驗、圖書等多種文獻資源的RDF轉化實驗及MARC數據的批量轉化實現方法[12]。

2.3 語義關系發現可視化實驗

信息可視化指可以用來構建、傳達和表示復雜知識的圖形圖像手段。除傳達事實信息之外，信息可視化的目標還在于傳輸人類的知識，并幫助他人正確地重構、記憶和應用知識。信息可視化作為學習工具，改變以往的認知方式，讓人們更容易接受信息的內容。大數據時代，可視化旨在借助圖形化手段，清晰有效地傳達與溝通信息，或通過把握設計與功能之間的平衡，將復雜的數據元素很好地可視化，達到準確傳達與溝通信息的主要目的。經過多年的實踐探索，業界已越來越清晰地意識到只有在數據可視化呈現方面做得好，才能實現數據應用的穩健成長和可持續發展。可視化元素呈現得好才能較好地傳遞信息內容，提示信息要素間關系。優秀的可視化方案能讓用戶更易于接受信息內容，從而提升信息傳播效果。

本實驗采用可視化開源軟件平臺RelFinder，將數據進行語義化關聯發布后，再進行可視化呈現，以滿足用戶的信息需求心理；同時這些實驗的累積可以發現用戶對信息內容關系發現的需求規律，捕捉用戶信息需求行為特征。學術內容關系可視化發現實驗的具體過程為：將RelFinder安裝與配置后，在服務器端需采用PHP腳本實現客戶端和SPARQL端點間SPARQL查詢的提交，以及返回的結果集呈現，所以運行環境中要修改config.xml中的SPARQL端點，再將Endpoint URI設置成為本地存儲Virtuoso的SPARQL端點：http：//localhost：8080。config.xml的文件片段見圖1；人物、主題詞、機構、基金、引文五個維角度的關系發現效果與可視化呈現見圖2。RelFinder針對的便是依靠Web DATA或Linked Data數據格式的關系發現，它基于SPARQLEndpoint對這些數據進行統一的查詢操作來訪問RDF倉儲中的關聯數據，最終實現語義關系的發現與識別[13]。

圖1 Virtuoso的SPARQL端點config.xml配置文件片段

圖2 不同載體類型的學術資源內容五維關系發現與可視化結果

2.4 場景化知識服務系統平臺設計

本體、關聯數據等理論及語義技術方案的現有研究已有能力為大數據背景下語義化知識服務提供支撐。對于基于關聯數據技術進行學術資源語義關系發現的研究和探索，語義檢索平臺是實現主題聚類的基礎，而主題聚類是場景化知識服務最重要的一個維度，是主題維度的知識服務基礎。

本實驗中通過對“知識組織與知識管理”主題的學術資源進行語義化組織與檢索，在本文2.1、2.2及2.3基礎上，利用Drupal工具將整理后的數據發布為關聯數據，通過映射語言分別建立相應的關聯，通過適配算法，采用RelFinder平臺去動態地交互地發現所研究領域學術資源之間的關系，并以此為導向進行可視化的展示。這個實驗目的是了解知識點在不同的研究者、研究機構的關注度，便于研究學科發展規律從中選題，發現知識點間的交叉、融合演變關系，發現研究領域新的方向、研究熱點及未來該領域的發展趨勢[14]。基于關聯數據的知識檢索平臺的設計方案如圖3所示。

圖3 基于關聯數據的知識檢索平臺設計方案

3 高校圖書館虛擬“教與學”場景的知識服務平臺設計

高校圖書館的核心競爭力可以概括為：持續參與用戶泛在學習過程，增強支撐用戶的研究創新過程，不斷參與政府、高校及社會其他機構的管理決策過程。當前信息環境與技術平臺下，提升高校圖書館核心競爭力的路徑為：空間、資源、服務三個維度的深度融合。服務教學、科研與決策參考成為高校圖書館的核心競爭力。網絡媒介環境下，虛擬“教與學”場景的知識服務成為最重要的環節。基于“場景五力”的圖書館知識服務設計愿景是：首先，傳感器監測用戶身份信息(who)和位置移動信息(where)，通過身份和位置移動來判斷用戶為什么(why)訪問圖書館，即有什么服務需求；其次，在確定身份后通過對用戶大數據的挖掘確定用戶信息需求偏好，同時確定空間內有什么資源(what)；最后，結合用戶需要和用戶偏好為用戶推薦合適的資源和獲取方式(how)，構建完全符合用戶需求的人性化信息服務。

3.1 “教與學”知識服務場景化需求分析

高校圖書館知識服務的設計是將嚴謹、枯燥、呆板的傳統“教與學”關系與自由、寬松、便利的“第三空間”理論相結合的產物。實踐中會再造或置換全新的物理空間，如學習空間、討論空間、創客空間、新技術體驗空間等。又如，引入與虛擬空間相結合的學科化服務平臺，在虛擬服務平臺為讀者提供互動服務，將實體空間與虛擬空間相融合，形成讀者參與、館員引導的，以學習、討論、交流、分享為主要形式的虛實互動平臺，讓學習過程變成學習與社交相結合的過程。

綜上分析，場景化知識服務是空間、資源、服務三維融合發展的直接體現，決定了高校圖書館存在的價值，是高校圖書館核心競爭力提升的直接路徑。而場景化知識服務是以實體場所空間和網絡虛擬信息空間復合并存的新型空間為基礎，為用戶提供多元、自我導向的場景環境。這種場景環境既包括正式的學習環境，也包括非正式的交流環境，包含虛擬社交的功能。圖書館場景化知識服務的特殊性主要表現在圖書館為用戶提供的是復合空間與知識情境的完美融合。這種場景服務以知識情境理論為依據，可以更好地認識圖書館空間的物質構成和精神內涵。傾向從環境、資源、空間、內容和角色等多個維度尋求場景化知識服務，在開放的知識環境中尋求知識服務的新定位，在創新環境中開發實體、虛擬、虛實互動的空間服務新功能[15]。

3.2 “教與學”場景的知識服務功能設計

學生進行專題討論或開題研究等任務時，面對海量的資源，經常是無從下手，很難快速梳理出知識點及這些知識點間的內在關系。這時候探究數據間的語義關聯就成為學習中的重要環節。而關聯數據與本體恰能有此優勢，幫助用戶梳理知識點間的關系，在語義檢索的基礎上實現基于語義的主題維度的語義聚類。并且，關聯數據體現互聯網思維融入的理念，可提升讀者體驗的效果。同時，平臺也離不開基于資源的社交，基于場景的知識創造等新的功能。

教學場景的知識服務要求實現專題在筆記、消息、小組等各個交互場景中的快速流轉，同時可以將不同專題分門別類放到不同的文件夾。結合知識間的關聯關系，將不同主題知識組織成小的結點文件夾，然后結合用戶的需求場景進行個性化推送，并把反饋較好的優質專題的評論與用戶學習心得不斷推薦給更多有共同知識需求的用戶，實現知識傳播、分享的最大化，實現圖書館多種資源的綜合利用與傳播，打贏未來場景之爭的關鍵之戰[16]。

3.3 “教與學”場景的知識服務平臺設計框架

3.3.1 內容設計框架

以語義化檢索平臺為基礎，構建場景中使用者群體對專業知識的語義信息，結合場景中用戶的使用習慣及個性化需求的語義化揭示，創造出場景化的內容平臺，包含大量語義化處理的內容：知識庫(包括體系、算法、內容、鏈接等)。重點是研究如何揭示內容里的知識、內容間的知識關聯、使用者的經驗和方法上升為知識等，都屬于知識組織的范疇。以語義檢索平臺為基礎，強化知識發現是重點。將數據進行RDF描述，使數據具有語義元素，并實現關聯化描述，語義化聚合，這是場景化的內容，是場景化知識服務的核心。

3.3.2 知識傳播設計框架

教學場景的知識傳播設計框架實質是在場景化知識服務平臺的內容基礎上，融入使用者的學習環境、人際環境、創新環境等與教學場景相關的知識傳播社交空間。實體社交空間受到時間、場所、資金等限制，而在圖書館“教與學”知識服務平臺中通過虛實結合的立體的知識傳播社交空間，可提升檢索、下載、學習、交流、分享等學術社交體驗。各類虛擬空間技術發展推動教學交互的發展，在場景化教學知識服務平臺中，教師備課、課堂講授內容均來自于多種數據庫資源以及數字圖書館語義服務的融合。

3.4 虛擬“教與學”場景化知識服務設計方案

教學場景是高校圖書館基礎的服務場景，因為高校圖書館的定位是“三中心一課堂”(即知識服務中心、學術交流中心、文化傳承中心，以及人才培養的第二課堂)。因此，本文以基礎的信息需求為例進行設計，從用戶信息需求場景獲取角度，從用戶在每個時間、空間節點的需求與行為特征值中挖掘出用戶的需求數據，特別是從當前數字圖書館的虛擬語義空間入手，構建高校數字圖書館的“教與學”虛擬空間信息需求流程的核心概念，即用戶的信息需求流程(過程)本體；從用戶的搜索行為特征提煉用戶搜索內容的域及語義場景，并構建該場景內容主題維度的語義核心概念，即信息本體，從而構建出基于語義層面場景下的知識服務框架；最終以關聯數據技術及知識圖譜可視化方式，將上述基于信息本體與流程(過程)本體生成實現語義化主題內容聚合的信息流、結合用戶在特定時空下需求特征的場景信息，以合適方式、設備和渠道呈現給用戶，并將用戶對本次知識服務的反饋信息記錄下來，服務于更多知識服務場景，優化知識服務的效果。

總之，基于關聯數據的場景化知識服務能充分利用關聯數據的特點及其在知識服務中的優勢。筆者以高校圖書館的典型應用(教與學)為場景設計背景，嘗試從語義空間構建入手，為用戶設計基于語義的虛擬“教與學”場景知識服務構架，如圖4所示。

圖4 虛擬“教與學”場景的知識服務構架圖

4 結語

基于關聯數據的場景化知識服務設計可以動態交互地發現知識間的關系并實現可視化呈現，提高了直接或間接語義關系發現的效率。尋找有用的、概念之間未知的關聯，從更細粒度方向開展知識間關系發現的研究，將分析結果通過圖形方式客觀、方便、直觀地呈現出來，能提升知識組織與知識管理效率，對知識關系發現提供了初步探索，可直接服務于場景化知識服務。在此基礎上，設計場景化的知識服務，構建學習者與教學者在不同視角下社交與學習、社交與教學的交互過程。這種設計思路是一種將嚴謹、枯燥、呆板的“教與學”關系與自由、寬松、便利的“第三空間”理論相結合的產物；是圖書館依托“互聯網+”環境下海量的網絡數據以及開放的網絡服務，向虛實互動的智慧圖書館領域作出的有益探索[17]。

移動互聯網時代爭奪的目標是場景應用，“支付寶+快的打車”和“微信+滴滴打車”是關于用戶出行場景的爭奪，而智慧空間建設就是圖書館對知識服務場景的爭奪。圖書館如果不能在這場場景之戰中有所作為，在未來必然會遇到與當下數字圖書館遭遇百度、谷歌等搜索引擎類似的擠壓。我們任重而道遠。