基于人工智能的圖書館空間再造與服務

王筱雯　王天泥

基于人工智能的圖書館空間再造與服務*

王筱雯 王天泥

（1.遼寧省圖書館 遼寧沈陽 110167）

摘 要：人工智能時代，從知識社區向智能空間變革是圖書館空間再造的發展態勢，業界的實踐探索、技術的迅猛發展、理論體系的逐步完善，也都為圖書館智能空間的再造與服務提供了支撐。文章結合人工智能技術在社會多個領域空間再造及服務中的應用，提出了圖書館智能空間再造的“人-事-物-場-時”五要素構建模型，并認為將來可在智能情報、智能檢索、人機交互、知識咨詢等領域實現多種人工智能服務場景應用，最后發展出多種強應用服務。

關鍵詞：人工智能；圖書館；知識社區；智能空間；空間再造；服務場景

中圖分類號：G252 文獻標識碼：A DOI：10.11968/tsyqb.1003-6938.2018044

Library Space Reengineering and Service Based on Artificial Intelligence

Abstract In the era of artificial intelligence， the change from knowledge community to intelligent space is the development trend of library space re-engineering. The practice exploration of the industry， the rapid development of technology， and the gradual improvement of the theoretical system are also provide services and support to re-creation the library intelligent space. This article combining the use of artificial intelligence technology in spatial reengineering and service in various fields of society， and proposes a five-factor construction model for library intelligent space re-engineering as "human-things-object-field-time"， and believes that in the future，artificial intelligence can be applied in intelligence information， Intelligent search， human-computer interaction， knowledge consultation and other fields， and finally developed a strong application services in multiple areas.

Key words artificial intelligence； library； knowledge community；smart space； space reconstruction； service scenario

圖書館是一個社會的文化知識交流乃至休閑中心，其場所也是為社會及用戶提供服務的公共空間之一。人工智能時代的到來，驅動著圖書館空間又將迎來一次以智能化為主導的再造變革浪潮，美國羅德島大學圖書館人工智能實驗室的建設及開放在即，也昭示著人工智能時代的圖書館空間變革要早于想象來到我們身邊。縱觀目前的圖書館空間布局結構，無論是高校圖書館還是公共圖書館，雖然大多數已經通過館舍改造實現了圖書館智能機器人的應用或智能情報推薦等服務，但是距離圖書館空間的完全智能化服務還有一段距離。而從技術應用和用戶體驗的角度來看，人工智能技術在提升用戶服務體驗的同時也進一步模糊了圖書館這一邊界的概念，圖書館只有真正融入到人工智能發展的浪潮之中，通過服務升級、硬件改造、平臺應用和智能體驗，將圖書館這一社會服務空間打造成“圖書館空間+新型設備+人工智能技術+用戶極佳體驗”的新模式，讓圖書館成為整個社會的智能化、個性化、定制化、自動化新型知識交流中心，才能在新時代體現出圖書館社會課堂的這一存在價值。

1 圖書館空間變革：從知識社區到智能空間

自2001年美國總統信息技術咨詢委員會數字圖書館研究小組向時任總統小布什提交了名為“數字圖書館：普遍訪問人類知識”的報告后，數字圖書館就成為民眾普遍訪問的全球共用的知識來源。此后經過近20年知識經濟的發展，圖書館也當仁不讓地成為廣泛存在的知識環境。基于這一定位和認知的知識咨詢等知識服務，在一定程度上滿足著后數字圖書館時代用戶需求[1]的同時，也推動著整個社會的知識環境構建與知識作為第一生產力的壯大及發展[2]。然而，從物聯網、大數據到人工智能，從VR到AR，從移動支付到人臉識別，科技的進步與發展不斷掀起各行各業的變革，也在顛覆和改變著人們的生活和工作方式，圖書館作為知識社區的認知觀念面臨著概念上的挑戰，也面臨著服務發展上的窘境，包括圖書館空間在內的變革已成大勢所趨。

2017 年初發布的《新地平線報告： 2017年圖書館版》[3]將人工智能列為圖書館界的六大技術發展之一，圖書館的智能空間是人工智能與圖書館的有機結合。本文認為人工智能時代圖書館空間的變革方向就是智能空間。從概念來看，圖書館智能空間就是一個“使用各種先進的智能化設備及手段，加強館藏建設和相應服務保障，注重用戶交互和延伸服務，提供便于合作、學習與體驗的服務空間，具有情境感知等特征”（見表1）。

2 圖書館智能空間的變革再造

2.1 圖書館智能空間再造的理論基礎

中國工程院院士、國家新一代人工智能戰略咨詢委員會組長潘云鶴在“2017中科曙光智能峰會”上表示，世界原來由人類社會空間（H）和物理空間（P）二元組成，但近年來隨著信息力量的迅速壯大而產生了新一極——信息空間（C），即從二元空間理論發展到了三元空間理論[4]。三元空間理論的產生，豐富了人類認識世界的方式，通過信息空間人類可以看到以前看不到的物理世界，可以通過人機交互、大數據、自主裝備去改造物理世界，也可以通過信息空間更深刻、清晰看到自身新的行為，如經濟行為、倫理行為等新的人類規律。信息空間的出現和發展壯大，也驅動著信息技術和信息科學的不斷發展和變革，出現了如智能學科、工程計算、社會計算等信息科學，也讓技術的換代更迭出現了新的推動能級，智能設備的廣泛應用，也就自然地讓信息空間進入到了一個信息化發展的新階段（信息化發展的三階段為“數字化—網絡化—智能化”），即與大數據、人工智能保持同步發展的“智能化”階段，大數據智能、群體智能、人機一體化智能、跨媒體智能應用于信息空間并最終服務于信息空間已是必然，這也就為信息空間向智能空間的發展提供了技術支撐。綜上，我們可以認為圖書館信息空間在大數據人工智能時代，智能空間就是其發展目標，而智能空間相較于信息空間，不僅是技術應用的升級發展，更是理念、思維的變革發展。 更重要的是，空間理論及其在大數據、人工智能時代的普適應用，也為人工智能時代圖書館的空間再造與變革提供了理論參考依據。

2.2 圖書館智能空間再造的五要素

圖書館空間（這里既指物理空間，也指虛擬空間、信息空間）作為人們學習與工作乃至生活休閑的公共場所，對普通自然人作為“用戶”在其空間的服務感知與體驗一直是其事業發展所關注和改進的重點。圖書館智能空間的用戶體驗及其設計同樣備受人們關注。然而正如英國詩人約翰·多恩所言“沒有人是一座孤島，可以自全，每個人都是大陸的一片。”一樣，在圖書館智能空間再造中，除了“人”這一第一要素外，還有其他元素也占據重要的位置，考慮到“人”的日常行為所接觸到的空間元素，本文將其他元素概括為“時”“事”“物”，以及無所不在的“場”。如當“人”（這里也泛指圖書館服務使用者即讀者、圖書館服務者即圖書館員）因為某一可能在圖書館發生或享受到的“事”（如講座、展覽、VR體驗等）而來到圖書館這一空間，在這一行為過程中，圖書館提供的服務既受到了“時”（既指時間，也指時序）的限制，也反饋給了“人”以“時”的體驗，且因這一相互關聯、制約和影響而為圖書館這一“場”（這里既指宏觀的圖書館整個服務空間，也泛指任一服務空間）賦予了存在的意義，否則圖書館只是一座空曠的空間建筑而已。同樣，在這個具有了“場”的意義空間中，“物”（如智能機器人、VR設備）因“事”才存在，而“人”與“物”在這里因“場”而連結，“人”因“事”在“場”中與“物”發生的連結通過“時”的串聯，形成了整個行為系統（見圖1）。

從哲學關聯、辯證的角度來看，每一要素之間的關系及所包含的內容具體為：

（1）以“人”為中心：“人”即圖書館用戶或圖書館員，“人”是“事”的主體，賦予了“場”的意義。

（2）以“事”為主軸：“事”即圖書館為“人”所提供的服務或體驗。從發生學的角度來看，“事”先于“物”而存在，“事”“物”從不獨立存在。

（3）以“物”為觸點：“物”泛指空間實現服務的任何材料、設備、工具，也包括各學科支撐理論、各服務平臺、智能數據集等。

（4）以“場”為背景：“場”主要指為“人”提供了服務或體驗的空間場所。“場”是“人”與“物”交互的場所，“事”發生的圖書館物理、虛擬或信息承載空間，這里主要指圖書館智庫空間。“事”是“物”的存在方式、“人”與“物”發生關系的存在狀態。

（5）以“時”為串聯：“時”既為時空也為時序。“時”與“場”一樣屬于現實世界中的元概念，其描述了“人”與“物”之間交互的持續性，形成了“事”的發生之順序[5]。

3 圖書館智能空間的服務應用

3.1 圖書館智能空間的服務應用場景

智能大數據的積累和人工智能技術的發展，通過實現人工智能的場景化已是“人工智能時代”與“場景時代”的最佳結合，于是有人喊出了人工智能時代“場景為王”的口號[6]。在圖書館領域，人工智能技術也有了一定的發展應用，從最初無形的聊天機器人，到人形化不明顯的盤點機器人，再到現在類人類的咨詢機器人、導購機器人、安保機器人，圖書館的人工智能服務功能越來越強大、越來越多樣，也已成為圖書館減輕館員勞動負擔、提高服務質量和水平、實現轉型升級的有力幫手[7]。綜合來看，圖書館目前已在生物識別、智能算法等弱人工智能領域得到了長足的探索和應用，這些服務應用場景也將是圖書館智能空間未來一段時期的主要服務應用場景（見表2）。

從圖書館智能空間的服務應用場景可以發現，盡管人工智能目前在圖書館的應用主要還停留在特定領域幫助用戶進行感知、記憶、存儲應用的弱智能應用層面，但圖書館智能空間未來的服務應用將遠超這些場景，實現強人工智能場景應用已具備技術、實踐等基礎，特別是清華大學圖書館于2018年4月29日正式使用通借通還智能小車[8]，標志著圖書館的人工智能場景化應用進入到了一個新的發展階段。一方面，隨著人工智能進入移動互聯網時代，圖書館內外各類智能終端設備的應用，必將推動從圖像、聲音、視頻到位置、軌跡、動作等多類型的圖書館服務數據呈現指數級的增長，這也使多維度多場景的大規模智能數據場景化開發應用成為了可能；另一方面，雖然目前圖書館的強人工智能、超人工智能及通用智能應用還不成熟，但這也主要受限于人工智能的發展還未達到強應用、通用應用的階段，而清華大學圖書館的探索應用也說明特定場景下的人工智能垂直化強應用也是圖書館能夠實現的發展方向。

從人工智能技術發展的角度來看，人工智能在漫長的六十年發展歷程中經歷了三次低谷，第一次低谷遇到的瓶頸是對于認知算法的基礎性障礙，而第二次低谷遇到的瓶頸是計算成本和數據成本問題。上述兩種瓶頸問題的突破也解決了人工智能的算法和計算力兩大必備條件，并且明確了算法的應用方向（計算機視覺、語音交互、深度學習）。第三次低谷則是數據集的問題。大數據時代的到來則很好地解決了這一問題，這也就是為什么人工智能經過了六十年漫長的發展歷程，但在大數據時代來臨之后才迅猛發展的原因所在。于圖書館人工智能應用而言，在新型計算架構如平臺運算均已滿足所需的用戶服務計算力和場景驅動發展的背景下，圖書館場景化數據集的規模和質量，一度是圖書館場景化服務的發展瓶頸，但智能化IT基礎設施的建設讓智能空間的場景數據采集不再是發展障礙，而大規模圖書館情景標簽數據集可以使圖書館智能空間服務的模型及性能不斷優化。谷歌大腦Jeff Dean的研究表明，即使在300倍大型可視化數據庫ImageNet規模的數據集下，計算機視覺模型的性能仍沒有遭遇平臺[9]，這也說明場景化的數據對于垂直領域的人工智能開發應用更具有實用性、完整性和準確性（見圖2）。

3.2 圖書館智能空間的典型服務應用

從圖書館應用人工智能實踐的角度來看，目前的應用主要包括專家系統（如知識發現系統Primo、EDS、Summon等）、自然語言處理（如文獻檢索、文獻分類、在線訪問公共目錄、發現平臺、關鍵詞查找等）、模式識別（如文本挖掘、文本分析等）、機器學習（如敘詞表自動建模、自動索引等）和機器人服務（如承擔咨詢、導航等服務功能的上海圖書館的“圖小林”等）等領域。從研究進展的角度來看，早在20世紀90年代初，Jones[10]就研究了人工智能在信息檢索中的表征、查尋、摘要抽取和系統集成等四個潛在作用。近年來人工智能技術的發展熱潮，也帶動著國內外圖書館界對圖書館人工智能應用研究進入到一個新階段。如美國中央華盛頓大學圖書館技術服務中心主任傅平等[11]使用文獻回顧和例舉分析的方法，研究了人工智能在圖書館的應用發展歷史和光明未來。筆者以為，在未來典型的圖書館智能空間服務中，當屬代表且已有實現端倪的為機器人服務和下一代圖書館信息系統服務。

（1）圖書館智能空間的機器人服務。早期的清華大學圖書館“小圖”，近期的上海圖書館“圖小林”，都讓業界及社會體驗和見識到了圖書館中的機器人如何進行互動式聊天、導航及檢索等服務。然而不管是從可以實現的服務還是應用的技術來看，這些探索實踐還處于人工智能的初級開發應用階段。從本質上講，聊天機器人只是一個基于機器學習和自然語言處理的機器人，通過語音命令和文本聊天來模仿人類談話并和用戶進行虛擬聊天。但目前的聊天機器人還欠缺基于機器學習的情感分析，即不能通過語言分析來確定在與用戶的聊天中應該表現出來的態度、情緒和語氣。其實具有情感分析的場景構建也是目前智能機器人發展中的最大困境，即使是最先進的聊天機器人，也無法完全檢測識別到語音命令中的評論等情感表達。而多維度用戶畫像在一定程度上提升了聊天機器人的情感分析能力，商業領域的聊天機器人如智能客服等探索，也正在推動機器人以越來越像人類的方式繼續發展和自動學習，在這一基礎上，圖書館智能空間的機器人智能服務等強應用將不再遙遠。

（2）圖書館智能空間的下一代系統服務。技術的發展讓知識發現成為現實，基于知識發現的下一代圖書館服務系統如Primo、EDS、Summon等也已應用到了圖書館的服務之中。但在人工智能環境下，這些系統平臺的深度學習技術利用還有待提升，每一條檢索結果并不會隨著用戶、需求的改變即場景的改變而改變。微軟研究人員Mitra和Craswell的研究表明，信息檢索的神經網絡排序模型使用淺層或深層神經網絡來根據查詢對搜索結果進行排序。神經網絡模型可以從原始文本材料中學習語言的表征，以彌合查詢與文檔詞匯之間的差距 [12]。此外，神經網絡模型也推動著計算機視覺、語音識別和機器翻譯的性能進步，如微軟Bing將于近期為用戶帶來視覺搜索功能，即用戶可以通過手機拍攝需要搜索的東西，Bing即可為用戶在互聯網上搜索相關信息，全過程只需要用戶操作手機按下快門即可。因此，筆者認為，基于機器學習深度應用的下一代圖書館系統服務，將會是圖書館這一智能空間服務應用的最佳體現，人機交互、決策支撐、專家系統等多個應用場景將通過下一代系統得以實現。

（3）圖書館智能空間的信息組織與文獻分類服務。信息組織與文獻分類一直以來是圖書館的核心業務，傳統的圖書館文獻資源主要按照學科或主題列表的知識組織體系進行組織和分類，如杜威十進分類法、美國國會圖書館分類法、中國圖書館分類法（CLC）等。上世紀50、60年代在H .P .Luhn、Maron等人的推動下，圖書館一直在探索文獻自動分類的方法。人工智能技術的蓬勃發展，文獻自動分類由基于規則的分類轉向被廣泛應用于垃圾郵件檢測、定向客戶的產品推薦、商品預測等領域的機器學習分類。Google的一項研究成果也表明，將計算機視覺和語言模型通過CNN與RNN網絡疊加進行合并訓練，所得到的系統可以自動生成一定長度的文字文本[13]等。這些研究成果非常適合應用于圖書館自動分類、自動摘要、主題提取、文章聚類、圖片自動標引、圖像識別、業務預測和分析等內部業務上。

4 結語

人工智能時代，圖書館為讀者提供自動化、智能化、個性化的服務，是技術發展的必然，也是這一時代環境下用戶的需求所在。2017年以來，清華大學圖書館、南京大學圖書館等高校圖書館先后應用機器人館員開展服務，雖然它們的功能有所不同，但都顯示出各圖書館在人工智能方面的嘗試和探索。然而，人工智能技術在圖書館的發展應用，并不是要簡單地利用機器代替人工， 而是可以在空間再造這一層面上實現“人工智能+圖書館”的融合發展。