“人工智能+圖書館”的應用前景分析

張創軍

（西北民族大學圖書館，甘肅 蘭州 730030）

被工業界冠以第四次工業革命的人工智能（簡稱AI）技術，將重塑全新的未來[1]。作為一種新的生產力因素，人工智能本質上是機器通過大量的數據訓練作出智能決策的能力。傳統的計算方式，機器只能按照預先編寫的程序處理信息，一旦出現沒有預設的情況，或者需要結合大量上下文的判斷，機器將無法處理。而人工智能能夠促使智能機器擁有會聽（語音識別、機器翻譯等）、會看（圖像識別、文字識別等）、會說（語音合成、人機對話等）、會思考（人機對弈、定理證明等）、會學習（機器學習、知識表示等）、會行動（機器人、自動駕駛汽車等）[2]等能力。

2019 世界人工智能大會，微軟、IBM、騰訊、阿里巴巴、深蘭科技、亞馬遜等全球極具影響力的人工智能領跑者，向人們展示了人工智能在各領域的無限可能[3],各行業已普遍達成人工智能技術落地的共識。在圖書情報領域，2017 年國際圖聯將人工智能列為驅動圖書館發展的四大戰略性技術趨勢之一[4]，國內學者專家掀起了對人工智能的研究熱潮。學者吳建中認為，人工智能與圖書館密切相關，圖書館界和情報界要利用自己的專業優勢，參與并在人工智能的發展中有所作為，并從人工智能發展的技術環境、人工智能與信息組織以及人工智能在圖書館的應用三個方面，探討了人工智能對我國圖書館事業發展的影響，指出人類應轉變觀念，以更積極的態度擁抱人工智能這一新型工具[5-6]。傅平等[7]對發表在國內外有影響的期刊文章和最新產業界人工智能技術應用的實例進行了研究，發現目前人工智能在圖書館領域的應用基本上還處于狹義人工智能或稱為弱人工智能的機器學習階段，但強人工智能技術應用于圖書館新一代信息檢索系統的前景比較明朗。王世偉[8]對人工智能與圖書館的服務重塑問題進行了探討，內容包括人工智能將引發圖書館服務、圖書館文獻資源、圖書館人力資源、讀者用戶、圖書館服務空間、圖書館服務項目等問題的重塑，并探討了人工智能與圖書館服務新增長極、人工智能導入路線圖和時間表的可及性、處理好以人為本與數據驅動的關系、發展人工智能時代的圖書情報學、人工智能推進中的價值引領等問題[9]。

借助人工智能等智能技術的驅動，圖書館將迎來革命性改變，其中智慧圖書館將成為未來圖書館新的發展方向。作為智慧圖書館建設和發展的驅動力之一，人工智能將解放和優化圖書館的人力資源，輔助館員開展更深層次的服務，以滿足用戶個性化、多樣性的需求，最大限度地從用戶處獲得更多的價值認同，從而達到提升圖書館服務質量、提高圖書館自身的活力和生命力的目標[10]。本文以人工智能在智慧圖書館的典型應用案例為切入點，深入分析機器人和智能搜索在圖書館的應用現狀，并對其研究應用所面臨的問題進行分析思考，以期能夠對未來圖書館建設提供參考和借鑒。

1 人工智能在圖書館的應用現狀

當前，人工智能的應用仍處于弱人工智能階段，圖書館概莫能外。對人工智能在圖書館相關研究還較淺，研究熱點相對比較分散，多集中在一些具體的應用方式上，未形成高密度的系統化研究課題群，但出現了局部聚集的趨勢。在深入研究擅長領域的同時，部分學者的研究趨向于與計算機技術進行結合。但核心熱點依舊是人工智能、圖書館、語義網絡、知識工程和智慧圖書館等，主要是受限于相關專業知識的欠缺，還有是未能突破“按需研究”的思維定勢[11]。綜合上述成因，本文選取兩個典型的應用場景，進行研究分析。一是機器人應用于圖書盤點、智能咨詢等，二是智能搜索應用于圖書館信息檢索系統。

1.1 機器人應用于圖書館

機器人是人工智能系統的物理延伸，該技術的成熟與普及將為智慧圖書館帶來新的內涵。早在1983 年，國內就發表了第一篇介紹機器人技術在圖書館應用的文章[12]。1987 年，自動存取系統ASRS[13]探索和開創了圖書館機器人技術的新紀元，并得到了較為廣泛的應用。多年來，國內外專家、學者從理論探討、應用測試、真實場景應用等方面，對機器人應用于圖書館進行了不斷地探索和實踐總結，并從經濟的角度論證其在圖書館的應用前景。隨著互聯網技術、信息技術的普及，圖書館應借助自身專業優勢，積極參與機器人技術的融合應用研究，助力機器人快速發展。機器人技術應用于圖書館主要涉及圖書盤點、射頻識別（RFID）、智能咨詢、人機交互、語料技術等方面。

1.1.1 智能盤點機器人

近年來，不少機構和學者從理論研究、可行性分析和技術研發等多個層面，開始探索機器人在圖書館盤點定位中的應用。新加坡國家圖書館的機器人貨架掃描系統（Autonomous Robotic Shelf Scanning System），利用超聲波傳感器技術，通過讀取RFID 標簽來報告圖書丟失或錯架信息[14]；王展妮和張國亮[15]歸納機器人技術在圖書館的應用現狀，指出圖書定位、機器人導航和書籍拾取機構設計三項技術是構建圖書館機器人系統的關鍵技術；南京大學圖書館研發的基于超高頻RFID 技術的圖書盤點機器人，該自主盤點機器人利用可升降式掃描天線，以適應不同的書架層高，達到盤點每一層圖書的目的，同時具有自主設計尋書定位路線、高效盤點和自助充電等功能[16]；江波和吳永祥[17]深入分析比較各種RFID定位方法的原理和優缺點，基于數十家圖書館的實際建設經驗，提出優化圖書定位方案；何赫等[18]設計基于RFID 的圖書定位查找系統，利用射頻識別讀寫模塊對貼有電子標簽的書籍進行定位和查找，通過LabVIEW 軟件實現上位機系統設計，提高了圖書館員在找到館藏書籍和快速盤點方面的效率。基于超高頻RFID 技術，智能盤點機器人能做到高效、動態、實時盤點圖書，極大地提高了讀者找書的成功率，實現圖書盤點的常態化，但是依然面臨一些挑戰：一是在與盤點機器人的互動協作需要依賴技術館員；二是智能盤點機器人的使用場景僅限于固定的圖書館區域[19]，圖書館尚且不具備智能館舍空間的要求。

1.1.2 智能咨詢機器人

智能咨詢機器人的應用拓展了圖書館業務咨詢的維度，使得咨詢服務更加個性和智能。Allison[20]創建了涵蓋圖書館網站和聊天日志記錄的數據庫，通過分析日志提升機器人的聊天效果。清華大學圖書館開發的機器人“小圖”[21]，深圳圖書館應用“小圖丁”IM 咨詢機器人[22]，南京大學圖書館的微信智能問答系統[23],通過預先搭建和調用圖書館的知識庫為用戶提供實時的智能咨詢服務。西密歇根大學（WMU）圖書館網真機器人提供一種介于視頻聊天和面對面交談之間的交流方式，是人機交互在圖書館應用領域的一次重要嘗試[24]。目前，由于圖書館專業語料庫不夠豐富且不能對其提供動態的自動更新，智能咨詢機器人對于自然語言形式的提問，識別準確率較低，往往答非所問，使得智能咨詢機器人在圖書館的應用還處于嘗試和性能完善階段，專業性咨詢和服務上遠未達到讀者的需求，還不能像真人一樣完成復雜場景的交互[25]。

1.2 智能檢索應用于圖書館信息檢索系統

人工智能應用于搜索引擎系統由來已久，谷歌早在1996 年建立之初，針對以指數級增長的網頁信息，對所有網頁按照重要性進行排名，從而提高了網絡用戶的搜索效率[26]。馬斌等[27]利用本體領域研究的最新成果作為知識表示工具，通過智能語義Web 技術與信息檢索方法相結合來實現對專業領域信息的有效查詢，實現了面向領域的智能檢索。Semantic Scholar學術搜索引擎，基于應用內容分析的學術影響力評價指標，利用深度學習技術，在為用戶提供簡單的文獻檢索功能同時，篩選、過濾和理解用戶的需求和對所引用文獻的態度，可助力科研工作者快速獲取重要文獻，提升科研工作者的效率[28]。中國最大的網絡搜索引擎公司百度于2019 年首次發布“成為最懂用戶，并能幫助人們成長的全球頂級高科技公司”的24 字愿景，將人工智能提升為公司未來整體戰略，并率先布局深度學習等人工智能基礎技術和關鍵賽道。

中文分詞技術作為推動搜索引擎主體發展最重要的助推器，雖很難徹底解決這樣的自然語言處理領域問題，但引入語義網、知識圖譜等新一代信息搜索支撐技術，將逐步提高搜索引擎查準率。依據用戶的行為信息，如檢索習慣、檢索歷史等，通過用戶畫像，依據深度算法推測用戶的實際意圖。在實際應用中，結合用戶反饋信息，通過多次反饋迭代，達到具備理解語義和有效推理的能力，最終將符合算法的資源篩選推薦給用戶。回顧搜索引擎的發展歷程，從主題語言到自然語言，從文字檢索到與語音、圖像和視頻結合檢索，智能化、個性化、特色化、多媒體化將成為搜索引擎未來的發展趨勢[29]。以百度學術、Semantic Scholar 學術為代表的學術搜索引擎的逐漸完善，無疑將啟發、指引和推動圖書館信息檢索系統的改進和升級。

2 人工智能在圖書館的應用前景

人工智能在未來將滲透融入經濟社會發展的各個領域，人工智能領域的下半場即人工智能技術落地的交鋒已在行業內達成共識，其中協作機器人Cobots，即具備與人類協同工作的機器人，將成為最主要的發展趨勢之一。圖書館作為知識密集度相對較高的服務領域，人工智能機器人對圖書館人才資源的重新配置將成為不可避免的趨勢。機器人產業結構復雜，圖書館應制定一套符合自身產業實際的機器人替代方案。就現階段而言，機器人替代的普及度還不算廣，其替代程度取決于行業使用機器人的普及程度和自動化程度。但隨著機器人購買、維護成本的下降，政府對機器人產業的扶持，以及人力資源成本的上漲[30]，使得機器替人成為必然。試想如下的協作場景：機器人和圖書館員一起工作，機器人通過監控設備接收來自讀者用戶的服務請求，與圖書館員一起分工協作，按順序依次完成各自任務，最終制定并提出最佳的方案。這些解決方案包括語音、手勢和對人類動作意圖的正確識別。任務分工應基于以下原則：機器人擅長的依舊是在規則明確的重復性領域，圖書館員做好與用戶的溝通，進一步了解用戶的更多需求。

3 人工智能在圖書館建設中所面臨的問題

3.1 數據方面

在摩爾定律的驅動下，隨著人工智能賴以學習的標注數據的指數級增長，存儲、分析數據的能力也在同步拓展，大數據已成推動人工智能發展的重要因素之一。作為人工智能的一個典型應用場景，用戶數據是理解和分析用戶行為的重要依托，是人工智能發展和應用的基礎。在大數據的海洋里，從看似雜亂無序的數據中，尋找總結原本看似不明顯的相關關系，以便更好地理解和影響用戶行為。圖書館在應用相關技術收集、分析用戶數據記錄時，面臨一定程度的信任風險，同時，對于需要收集哪些數據，以及為什么需要收集這些數據存在分歧。數據的收集、處理與分析整個流程，太依賴于以往的先驗知識。在筆者看來，圖書館館員數據素養和大數據思維培育、大數據可用性問題的改進是目前圖書館在人工智能時代亟待解決和面臨的問題。

（1）提升圖書館員數據素養，培育正確的大數據思維方式。數據素養是信息素養的一種外延，主要包括數據意識的培養（對數據的敏感度、批判思維、感知數據價值等意識）、數據能力的提升（數據收集、數據管理、數據應用等基本知識與操作技能）和數據倫理的規范引導（數據隱私、信任與安全、獲取、發布與使用規則、法律與道德規范等）三個部分[31]。在掌握以上相關理論和技能之外，圖書館館員還需不斷培育和打造大數據思維。大數據思維是伴隨大數據發展而形成的一種新的思維方式，培育和建立正確的大數據思維方式，要首先從大數據本體觀、特主觀、價值觀和共用觀四個方面正確認識數據。其次，置身于大數據環境下，正確理解大數據的范疇。最后，在實踐活動中不斷體驗、審視、檢驗和修正對大數據的認知和判斷，從而真正形成大數據思維[32]。數據素養的提升和大數據思維方式的建立有助對數據的科學理解，有助于協同創新，有助于促進人工智能在圖書館的應用。

（2）加大數據可用性問題研究，提高源數據質量。自大數據產生，“數據是一種重要的戰略資源”的理念就被提到前所未有的高度，但數據缺乏規范、不完整或陳舊、不正確或不準確、存在各種誤差甚至錯誤等數據可用性問題由來已久，嚴重困擾著信息社會。

人工智能需要不斷獲取新的數據進行分析、學習，糟糕的數據可能帶來反向的分析結果。同時，人工智能可以生產假數據，目前卻無法準確識別這些造假數據。Fakespot 估計，沃爾瑪官網上，有約52%的用戶評論是“不真實和不可靠的”；而在亞馬遜平臺這一數據約為30%。流量造假、賬號造假、內容造假進一步說明數據可用性問題的嚴重性。數據可用性對于人工智能而言具有重要戰略意義，建設數據可用性評價體系[33]，是助力人工智能良性發展的重要保障。

3.2 倫理方面

人工智能技術已取得顯著成效，尤其是深度學習技術在智能家居、無人駕駛、語音合成等眾多領域的突破，人工智能技術的快速發展將改變人類的生產生活及思維方式。在享受人工智能技術帶來諸多福利的同時，圍繞人工智能產生的倫理問題愈來愈突出，不斷思考和探討人工智能技術帶來的倫理問題，做好有效規避已成為眾多行業無法回避的問題。縱觀整個學術界，對人工智能倫理問題的研究明顯滯后，尚未形成完整的針對人工智能管理體系及其相關限制的法律法規。究其本質，在于人工智能技術本身和對其倫理問題的研究都尚處在初級階段[34]。再者，人類的片面認知所帶來的人工智能恐慌，影響了對人工智能倫理問題的理性思考。

在未來，人工智能與圖書館的有機融合，使得圖書館員職業精神受到了極大的挑戰：機器人的普及可能會導致圖書館員責任感的降低；日常工作中對人工智能算法的過度依賴，可能會抑制圖書館員的求知欲，滋生惰性思維，導致其主動思維能力日漸下降。同時機器人的出現，要求圖書館員必須開始學習如何與其友好相處。如何有效規避以上問題，建議從以下幾方面入手：

（1）在相關立法完善的同時，根據需要對《中華人民共和國公共圖書館法》做出相應的修改，規范人工智能開發與應用的責任，確保對人工智能的研發、生產、銷售和使用整個流程的有效監管。

（2）加強對人工智能技術與產品的管理，確保惡意代碼未嵌入人工智能程序，對人工智能產品設置唯一的識別碼，在產品內部放置可實時遠程控制的監控器。

（3）提高圖書館員對人工智能的認知素養，以科學嚴謹的態度，引導用戶認識了解人工智能，沉著應對人工智能技術帶來的沖擊，減少不必要恐慌[35]。

4 結語

在當前人工智能驅動圖書館建設的條件下，完全依靠人工智能實現圖書館轉型升級還不夠現實，需充分利用人工智能在基礎工作中的高效率和在創造性領域的獨有優勢，走人機協作道路，在人機協作趨勢下，圖書館應具備人工智能的思維方式。人工智能技術的發展是一個循序漸進的過程，受限于現有館舍、技術及人才等，從現有人工智能技術應用于圖書館的具體案例來看，應用僅限于一個點，集成多項人工智能技術應用的并不多，展現的智能化特征不高，離真正的“智能”還有很長的路要走。未來研究應注重結合圖書館的多場景特征，需在環境感知、邏輯思維、判斷決策和反饋控制能力等方面深入研究。人工智能發展的核心基礎是數據，提升圖書館員數據素養、培養圖書館員數據思維有助于解決人工智能技術在圖書館應用所產生的底層問題。倫理問題對圖書館員的職業精神提出了挑戰，需要非凡的勇氣和智慧來維護。人工智能和圖書館兩者是相輔相成的，人工智能是圖書館發展的一種友好輔助，圖書館則是人工智能不可或缺的應用場景。圖書館應未雨綢繆，積極參與到人工智能建設中來，與企業、政府加大溝通和合作力度，從反向助推人工智能技術的發展。