圖書館智慧空間建設規劃與實施策略

馮一杰，邵 波

0 引言

目前社會進入網絡化、數字化和智慧化發展的大數據時代。對圖書館而言，面對的不僅是海量數據，還有思維模式和服務方式轉變。用戶日漸個性化、細粒度的需求要求圖書館全面革新空間形態，空間即服務理念逐漸深入人心。建設以數據驅動為核心的圖書館空間，組合各場景要素為用戶提供知識服務以適應數據化新常態，能更好地實現智慧服務。智慧空間理念順應了智慧圖書館建設內涵和新一輪科技革命，將成為未來研究優化的空間形態[1]。智慧空間的“智慧”基于“數據”基礎，大數據不僅意味著分散的點數據和分割的條數據匯聚在一起，持續發生聚合效應，也意味萬物數據化，整個社會生產關系被打上數據關系烙印。智慧空間在物聯網支持下，與用戶進行交互，實現智慧化延伸，從而變得更加舒適、實用。目前國內智慧空間領域缺乏對高校圖書館的針對性研究，空間構建思路過于宏觀且不清晰，建設落實步驟研究少，部分技術設想難以實現，缺乏指導性。因此，本文嘗試對智慧空間再造進行全景式、層次性、階段性設計，提出基于數據驅動的圖書館智慧空間再造策略，為智慧空間的科學建設提供支撐。

1 研究回顧

1.1 圖書館智慧空間辨析

“空間”概念在圖書館界備受關注，現代圖書館的服務效益與空間設計形態密切相關。1979年美國拜羅拉多州立大學圖書館館長安德森博士[2]預言計算機作為具有快速運算和傳遞大量情報的工具，將給圖書館空間帶來巨大影響；日后圖書館設計中提供給使用者的空間一定比存儲資料的空間要大，圖書館空間設計應更加重視“功能重于形式”的原則。20世紀90年代，在信息技術革命推動下，美國誕生了信息共享空間(Information Commons，IC)的概念，圖書館空間建設思路得到拓展[3]。

文獻調研發現，國內信息共享空間研究始于2005年[4]，“共享性”打破了對傳統圖書館空間的認知。隨著圖書館空間內涵完善，“學習空間”“創客空間”“智慧空間”等空間類型不斷涌現，其中“智慧空間”是近年來提出的新概念，其最初是在城市空間和地理信息系統中得以應用普及。2015年劉寶瑞等[5]首次在國內圖書館界發表“智慧空間”文章，認為智慧空間是構成現代圖書館的五大空間之一，可以通過圖書館的自優化功能不斷對空間知識進行組織整合有序化并創新凝結成智慧。單軫等[6]系統分析圖書館智慧空間的內涵、要素和價值，提出圖書館智慧空間是以用戶體驗為中心，通過感知、分析、記憶、服務用戶，整合Web3.0技術、設備、資源、服務、環境及整個圖書館網絡，由物理空間、虛擬空間、用戶感知空間、支持空間等構成的多維自優化系統。筆者認為，圖書館智慧空間是一個由豐富多模態傳感器、全面感知系統，融合云計算、人工智能、數據融合等現代智能技術，具有高度交互性、互聯性、感知性和創造性特征的能夠為用戶構建更加舒適、主動、精準服務的智慧環境。

1.2 圖書館智慧空間研究現狀

筆者于2022年1月9日在Emerald數據庫、LISA數據庫(Library and Information Science Abstracts)和ISI Web of Science平臺數據庫中使用“library smart space”“library intelligent space”作為主題詞進行外文檢索，共檢索出190篇有效文獻。國外對圖書館智慧空間的研究較早，主要從智慧空間設計框架、智能技術、智能設備、建設案例分析等角度探討。在設計框架方面，Jeng T S[7]提出泛在的智慧空間主體框架，探討智慧空間設計中普遍存在的設計和技術問題，框架包括物理—虛擬交互界面整合，位置、環境探測技術，社交和環境感知，智能設備和服務控制4個方面。在設備方面，Alabi等[8]介紹了歐美高校館在為視力障礙學生提供輔助教學設備方面的做法和趨勢，以便于利用輔助教學系統作為視障學生的信息獲取機制。Wójcik Magdalena[9]分析可穿戴設備在圖書館智慧空間中的使用現狀和改善圖書館運行流程的潛力。在技術方面，Sam DeLorenzo等[10]認為智慧空間是無縫交織的傳感器環境，根據Raspberry Pi創建新型傳感器套件，可以在校園建筑周圍的各個地點安裝以達到收集用戶數據的目的。Mattia Gianotti等[11]認為物聯網實現了交互式智慧空間的創建，提出交互式智慧空間模型，模型不僅捕捉到發生在聯網設備之間的相互作用，還可以捕捉到發生在用戶和鑲嵌在此類設備的材料和空間之間的相互作用。在案例分析方面，Mark Bilandzic等[12]分析澳大利亞布里斯班昆士蘭州立圖書館的“無書”智慧空間，探究智慧空間作為共同工作和非正式學習環境對用戶交流的影響，提出4個混合設計的維度來改善智慧空間社交促進價值。Wang Zhonghong[13]從需求評估、空間規劃、建筑改造與建設和技術等方面介紹長島大學布魯克林校區圖書館智慧空間的建設經驗。

針對國內研究，筆者在CNKI、萬方等數據庫中以“圖書館智慧空間”“智慧圖書館空間”“智慧空間”為主題詞進行檢索，共檢索出113篇相關文獻，聚焦點落在智慧空間的概念與特征、空間重構、技術設備等方面。在空間重構方面，董同強[14]、楊文建[15]、王筱雯[16]、葉飛[17]等對人工智能在圖書館空間變革中的應用提出見解。董同強等設計了智慧型學科服務空間模型；楊文建等認為應用人工智能的智慧圖書館可以擁有更強的空間表現力，空間層次更加分明，空間多樣性更加凸顯；王筱雯等設想人工智能技術在圖書館的應用場景，提出圖書館智能空間再造的“人-事-物-場-時”五要素構建模型；葉飛等以知識服務為基礎，提出融合實體空間、虛擬空間和支持空間的智慧空間構建方案。在技術設備方面，現有研究包括區塊鏈、數字孿生技術、5G、云計算等新興技術對智慧空間服務的優化作用。大部分研究集中在設想層面，較少涉及數據層面和技術的落實層面。其中從數據層面探討的文章大多落腳在用戶數據，空間數據和環境數據涉及少。曾子明等[18]構建情境融合的智慧圖書館服務模型，通過傳感器、手機等智能設備和技術收集讀者所處的環境信息，同時進行情境建模，最后將推薦資源以圖像、文字、視頻等方式滿足讀者實時的訪問需求。白蘇紅等[19]探究圖書館智慧空間的融合模式，提出目標融合、資源融合、服務融合、場景融合和評估融合等融合路徑。孔繁超[20]從生態學視角設想數字孿生技術在智慧空間的應用，構建基于用戶特征的全生命周期個性化服務。在數據驅動方面，康存輝等[21]認為智慧空間數據管理需要打破數據鴻溝，滿足師生喜好。許鵬程等[22]提出“用戶畫像數據化→標簽化→關聯化→可視化”驅動主路線，設計多維度用戶畫像的框架模型，促進知識服務升級。

2 基于圖書館大數據的智慧空間框架

數據是產生智慧的基礎，但其本身沒有價值，價值來自對數據整理、分析和加工的綜合過程，數據是智慧空間的根本，圖書館智慧空間落地建設需要實現數據到智慧層次的跨越，其中人的智力和經驗是最重要的催化劑。筆者以此為切入點，圍繞用戶需求規劃智慧空間的構成和層次。

2.1 圖書館智慧空間中的數據

從圖書館數據分類研究看，國家圖書館對圖書館數據進行劃分和歸總[23]，包冬梅等[24]將數據分為業務數據、資源數據、用戶數據和管理數據，徐瀟潔等[25]將數據類型分為業務數據、用戶數據、空間數據和資源數據。在此基礎之上，筆者結合高校館智慧空間特點，將智慧空間數據歸納為用戶數據、資源數據、空間數據、業務數據和設備數據。用戶數據涵蓋用戶基本信息和用戶在操作過程中產生的數據[26]。用戶個人基本信息獲取較簡單，如中山大學引入人臉識別技術，用戶的面孔就是ID，刷臉即可識別用戶，同時獲取用戶儲存在云端的個人信息，如圖書借閱量、數目請求、圖書館內社交數據。用戶在操作過程中的數據需要通過空間設備實時感知和用戶的交互來獲得。用戶行動軌跡通過GPS檢測獲取。VR/AR運用不僅幫助用戶實現沉浸式和體驗式學習，還可以根據訴求制作沉浸式內容，以此得到用戶喜好。加拿大魁北克省蒙特利爾康考迪亞大學進行檢測噪聲水平實驗項目，使用計算機視覺技術了解用戶如何在圖書館空間中移動，衡量用戶對圖書館空間的注意力。用戶行為數據多種多樣，需要智慧空間的設計者吸收各學科成果，將其轉化成對用戶的觀測。資源數據包括圖書館內部的紙質、電子資源，機構數據庫、開放存取資源，還包括圖書館外部資源。智慧空間不是一個獨立隔絕的空間，它將通過物聯網和互聯網為用戶提供其可接觸到的信息資源。空間數據包括空間內的實時溫度、濕度、光照強度、噪聲程度、人流量等，空間數據可以從全局把控智慧空間的環境，實時調整出最適合用戶的空間環境。業務數據包括圖書館運轉和服務中產生的管理數據，以及采訪、編目等業務流程數據，業務數據連接智慧空間和整個智慧圖書館產生的業務使用記錄，易于分析智慧空間中的業務類型和數量與普通空間中的不同。設備數據包括數量、容量、使用年限、運行時長等，智慧空間需要先進的智慧設備支持，設備數據能幫助圖書館了解其使用程度和健康程度，以此實施維護、更換與數量的調控，實現智慧空間的可持續運行。

2.2 圖書館智慧空間框架設計

智慧空間的框架設計應具有可實踐性，筆者綜合上述對圖書館空間內涵的抽象闡釋、數據的解構和綜述中學者對智慧空間構成的研究成果，認為可將智慧空間的抽象內涵具化成3個層次：底層為基礎空間建設，中層為智能設備系統建設，頂層為人工智能數據中心建設。底層智能化的物理空間能夠為用戶提供舒適的學習和科研環境基礎。中層連接底層和頂層，服務支持通過各種傳感器、射頻識別技術、定位系統、紅外感應器等實施采集任何需要監控、連接、互動的物體，實現物與物、人與人的泛在連接。頂層智慧化的信息空間能夠實時監測數據與量化變量研究、用戶行為分析為用戶提供更多信息偶遇的機會，實現擴充用戶的知識和智慧的內涵[27]。

(1)底層基礎空間：圖書館服務首先要做好物理空間建設，以圖書館資金和科技實力現狀，難以立即實現全面化的智慧樓宇，因此應從小型體驗空間入手，進行局部館舍的空間智慧化建設。圖書館需要劃分出一些獨立空間，利用先進的物理科技，實現聲音的內外阻隔，使空間在使用過程中不被打擾，具有相對獨立性。獨立空間可以滿足用戶多樣化的服務需求，如可變動大小的會議室、社科模擬實驗室、協作學習空間，部分空間還可以實現自由拆分與整合，以適應不同需求場景。每種空間有針對性，可以獲取不同需求下的智慧空間數據。

(2)中層智能化系統：中層的智能化設備是智慧空間最突出的特征，也是實現空間情境感知和人與空間情境融合的必要硬件設施，是大規模、多模態數據源的收集器。用戶使用這些新興技術體驗學習，技術為用戶提供情境體驗、動手實踐和解決問題的機會，研究設計或為未來職業需求所需技能進行模擬練習。中層智能化設備包括實時動態檢測設備，虛擬現實技術如移動AR導航、自制VR內容，無線接入技術，無線定位技術，人臉識別、虹膜指紋技術、RFID技術等。中層設備帶來了基于用戶和圖書館交互場景觸發的服務請求進而支持學習的能力。同時，中層建設不是各種設備和系統互不關聯而形成的一個個數據孤島，而是通過頂層信息架構把數據整合打通連接起來的統一智能設備系統。

(3)頂層人工智能數據中心：利用大數據、人工智能等現有的技術，可以通過數據分析對現有環境進行感知、對用戶的行為進行智能模擬，這是利用現有知識挖掘未知并獲得最佳實驗效果的方式[28]。這一層要實現的功能是利用中下層建設獲取的大量不同種類的用戶行為數據，形成人工智能數據中心，具有自行驅動力，以讀者為核心進行資源與服務的個性化精準推送、智慧互動等，實現智慧空間深度自學習、主動對話服務讀者，圖書館自身不斷生長提升自身服務效能。

3 圖書館智慧空間分步落地建設

圖書館智慧空間3個層次并非相互割裂獨立，而是相互支撐、推動。圖書館是一個生長的有機體，智慧空間亦如此，智慧空間在不同階段需要不同層次發揮主體作用。因此，圖書館智慧空間的落地應分為3個建設階段，結合實際情況循序漸進、逐步實施，每個階段重點建設一個層級并兼顧其他兩層規劃，充分發揮重點建設層作用，與其他兩層聯動。

3.1 夯實底層基礎空間建設

圖書館智慧空間初期建設重點應是底層基礎空間建設，目的是帶動中上層智能空間建設，為后續中層智能化系統建設中的數據采集提供便利途徑。簡言之，智慧空間底層建設的最終服務目標仍然指向頂層的人工智能數據中心建設。

富有感知力的基礎空間是圖書館空間大數據的來源，基礎空間是其他上層空間的硬件保障，因此必須進行合理的規劃。傳統的圖書館規劃更多考慮的是圖書館管理的便利，因而整體規劃設計更加偏重于規范性與秩序性，功能性較為單一，忽視用戶的體驗，因此對讀者數據未能實現全面具體的收集。智慧空間的核心思想是以用戶為中心，其構建的實體物理空間直接面向用戶服務。新技術和新環境給圖書館空間再造帶來思維模式的重構，智慧空間對于用戶數據的思考和使用必須有更深刻的認識，圖書館空間也要向開放多元協調發展的功能定位轉變。

在圖書館底層基礎空間建設的階段，智慧空間應遵循建設“文化綜合體”、實現空間功能“多變型”的核心思路(圖1)。具體來說可分為幾點：首先搭建集學習、文化、休閑于一體的公共空間區域，創造沉浸式環境，提高空間利用率，以環境改造為基礎，展現超融合設計風格；其次，基礎空間的定位要充分考慮讀者需求，明確定位，結合原有空間的結構特點，對可改造情況進行分析，將空間劃分為若干獨立模塊，分類整合出與之匹配的功能區，打造人性化的新型圖書館空間。HUNT圖書館打造物理計算實驗室、媒體實驗室、制造實驗室等多樣空間形態，豐富了空間使用體驗，而且通過配合使用VR、Autodesk等軟件[29]，使智能技術和空間應用形成了良好結合。實踐證明多樣化的空間可以激發讀者的思維活躍性和創新能力，幫助用戶發現沒有意識到的信息需求，與圖書館空間建設需求形成正向反饋。需要注意的是，底層空間建設并不是孤立進行，在底層實體空間構建的同時，中層智能化系統建設也可以逐步開始技術設備和智能系統的引入，實現底層實體和中層設備的呼應，以此來支撐底層空間獨特功能的實現。同時，頂層人工智能數據中心也應及時根據底層和中層所涉及的功能模塊和數據類型，規劃自身的數據服務體系構建與平臺設計，對讀者數據和圖書館其他數據進行初步的匯總。

圖1 空間建設初期目標

3.2 推動中層設備交互建設

進入建設中期，智慧空間的建設重點集中在中層智能化系統建設上，同時可以繼續跟進底層基礎空間建設，并為人工智能數據中心建設做好準備，以中層獲取的數據作為頂層數據中心的基礎，同時完善底層交互體驗(圖2)。

圖2 空間建設中期目標

智能化系統是用戶空間感知力的重要支撐，是影響用戶體驗的重要因素，也是空間大數據的來源。智能化系統建設并非是虛無縹緲的，它建立在第一階段配備的各種軟硬件的基礎之上，由一個個小的子系統構建而成。通過利用數字化界面、傳感器、人工智能、情景交融技術，將實體空間和虛擬空間連接，提高空間感知力，精確收集全方位多種類數據，為圖書館空間服務的智慧化提供數據沉淀，是建立讀者本體數據的基礎。按照用戶的圖書館空間使用順序來說，首先是進館身份確認，目前通過人臉識別技術、虹膜指紋技術、OCR技術可以輕松便捷地實現入館身份查驗，通過入館信息及時掌控館內人員情況。其次是行為追蹤和動態軌跡掌握，利用GPS技術可以實現對讀者的行為軌跡的實時感知。智能系統通過對這些行為數據的計算和挖掘，可以為讀者提供路線服務、智能查詢服務。同時通過感應光照、濕度等技術，及時調整室內環境、燈光，滿足讀者的需求。除了行為和狀態的感知，中層空間還可以做到設備交互數據的收集，利用VR、AR等設備中的傳感器來構建虛擬現實，實現用戶沉浸式體驗。通過這些系統和設備，實現對圖書館用戶的全面覆蓋，從而實現對用戶數據的全類型收集，保證數據的全面性和完整性。

在中層建設期間，頂層人工智能數據中心即可以針對智能化系統采集到的數據進行匯總，開始逐步實踐智慧空間數據的“超融合”，建立基礎的讀者數據檔案并且實時更新。

3.3 完善頂層數據智能化建設

在智慧空間建設后期，基礎空間建設和智能化系統建設基本成熟完備，工作重點應放在人工智能數據中心的建設和應用上。頂層的核心思想是通過對用戶需求的數據挖掘，現實分析、預測和推送，從全局視角將用戶行為數據和其他數據高度融合，在最大程度上實現智慧空間和用戶的智慧交互(圖3)。在此期間仍然要輔以中層智能化系統建設，完善底層基礎空間建設。頂層建設以人工智能和大數據為中心提供生產力，以自上而下模式驅動智慧圖書館建設的完善，達到實體空間和虛擬空間的融合。在第二階段中期建設時，人工智能數據中心所進行的數據“超融合”和讀者建檔尚屬于較為機械性的操作，這一階段人工智能數據中心建設需要實現更加綜合性和智能化的功能，實現以數據為驅動力的用戶服務。

圖3 空間建設后期目標

頂層空間以數據處理中心為形態，需要對獲取到的數據進行細粒度加工，在海量數據中進行內容挖掘和揭示。利用數據挖掘、可視化、機器學習、知識圖譜等技術對用戶數據進行深度清洗，再借助圖像識別、生物識別、語音識別等智能技術對讀者空間數據進行統計分析，使結果能夠在改善圖書館空間和精準化用戶服務上發揮作用。頂層的數據中心還可以給每一個讀者構建可實時更新的本體數據。除用戶數據外，情境數據也是頂層需要注意的，因為情境數據的缺失會直接影響智慧空間對用戶請求的響應。

以往人工智能信息推薦往往偏向于基于用戶的歷史數據進行資源和偏好推薦，容易讓用戶陷入信息繭房[30]，產生信息邊際效用遞減現象。智慧空間數據中心來源于中層的多元情境融合，既能精準響應用戶的信息需求，還能幫助用戶發現忽視的需求，提供更多信息偶遇的機會，達到讓智慧空間幫助用戶創造知識的目的。空間也會根據數據分析出用戶喜好，調整物理空間的亮度、濕度等，達到頂層帶動中層和底層的效果。

4 建議與展望

本文從數據驅動角度出發，提出圖書館智慧空間“三步走”建設路徑，認為智慧空間建設應該充分考慮空間不同層次先后發揮的作用，按照3個階段不同層側重點對基礎空間、智能化系統、人工智能數據中心有規劃分步建設，實現層次之間聯動作用，以服務讀者汲取知識、交流文化、創新創造為核心推動“圖書館新基建”。此外，筆者從理論與現實的角度基于該路徑對圖書館智慧空間未來的發展提出3點建議。

(1)提升圖書館員的技術消化能力。智慧空間的“智慧”需要技術來支持，館員的技術消化能力很大程度上決定智慧空間為用戶提供理想中的智慧服務的能力。因此，沒有技術背景的館員需要增強技術理解能力，即便不具備高水平的開發能力，但至少可以與外包技術人員進行溝通，參與到諸如AR/VR內容的開發，將自己對圖書館智慧空間的理解融入到設想技術可能用途的建設中來。

(2)警惕唯智能設備論。智能設備是圖書館智慧空間的重要支撐，也是最吸引人眼球的地方，它能夠讓圖書館運行更加智能，讓用戶體驗到更加新穎和便捷的服務，但并不意味著能讓空間更加智慧。智慧空間是由不同部分構成的具有層級的融合體，要實現對用戶需求的精準響應，需要在智慧空間功能支持下，將獲取到的數據互聯、融合、分析、整理之后為智慧空間提供新的準確的信息，為用戶提供專業化、精細化、智慧化的服務。絕不是在一個特定空間中堆砌各種智能設備就可以稱為“智慧空間”[31]，那只是噱頭而已。圖書館需參悟智慧空間的內涵，思索正確的建設路徑，將經費花在科學“刀刃”上。

(3)重視智慧內容支持。圖書館的智慧空間存在重技術輕內容現象。無論虛擬現實還是信息導覽、機器人問答，沒有足夠且深入的內容，缺乏用戶需要的語料庫，技術都將淪為觀賞性的“花瓶”。足夠的虛擬現實內容需要具備專業知識的館員加入到內容的創作中來，未來用戶也可以加入到智慧空間的內容擴充中，讓空間促進人的智慧的同時，人的智慧也在豐富著空間。