元宇宙視域下虛擬數字人在圖書館服務場景中的應用研究

摘要：2021年掀起元宇宙熱潮，虛擬數字人是人類應用元宇宙的初階方式。文章基于圖書館的服務場景劃分，結合元宇宙技術特征，將虛擬數字人分為四類：借閱型、咨詢型、陪伴型和教育型。在此基礎上，通過真人模擬和計算機模擬的方式構建虛擬數字人，最后總結分析元宇宙視域下虛擬數字人在圖書館服務場景中的應用范圍，旨在為圖書館創新服務方式和提高服務質量提供借鑒參考。

關鍵詞：元宇宙；虛擬數字人；圖書館；服務場景

中圖分類號：G250.7?? 文獻標識碼：A

DOI：10.13897/j.cnki.hbkjty.2023.0009

虛擬數字人是指具有數字化外形的虛擬人物，具有一定的感知、表達和互動能力 ［1］。2021年掀起元宇宙熱潮，元宇宙技術實現現實世界與虛擬世界的映射，從而構建一個與現實世界息息相關的虛擬世界。在元宇宙中，虛擬數字人作為人類應用元宇宙技術的初階，在虛擬場景中的互動交流以及服務創新等方面發揮著重要作用。目前虛擬數字人主要應用于醫療、文娛、航空航天等領域，研究重點主要集中在案例研究［2］、技術探究［3］、模型構建［4］等方面，研究人員通過構建虛擬數字人，實現智能化創作、個性化生產、虛擬診斷等。相較于文娛、醫療等領域，虛擬數字人在圖書館領域的應用研究相對較少［5］，尚處于探索階段。

元宇宙是指利用數字信息技術將自然世界拓展為虛擬世界和實體世界，即將單一世界變為雙重世界［6］。元宇宙技術包含5G、人工智能、數字孿生等技術，具有沉浸體驗、虛實相生、群體創造、虛擬社交、去中心化、人人可及等特征［7］。目前元宇宙在圖書館領域的研究主要集中在智慧圖書館建設［8］、資源管理［9］、系統設計［10］等方面，圖書館利用元宇宙技術構建智慧圖書館，實現資源自動處理和系統優化升級，為用戶提供沉浸式學習體驗。

因此，本文結合元宇宙的技術特征以及元宇宙視域下圖書館服務場景劃分，將虛擬數字人進行功能定位，構建了符合圖書館服務場景的虛擬數字人，最后總結分析了元宇宙視域下虛擬數字人在圖書館的應用范圍，旨在為圖書館的服務創新提供借鑒參考。

1 元宇宙視域下的虛擬數字人

虛擬數字人主要通過語音識別、合成、理解等多項技術構建虛擬數字形象，目前主要有兩種構建方式［11］：一是真人虛擬，通過CG建模等方式創造虛擬形象，借助真人進行動作和面部捕捉完成虛擬數字人創造；二是自然虛擬，從創建、驅動、生成到交互全程通過人工智能技術完成，不需要自然人參與。虛擬數字人是人類應用元宇宙的初階方式，在元宇宙中，虛擬數字人成為用戶與虛擬世界的入口，用戶可以通過與虛擬數字人進行交互，從而形成虛擬世界中的社會關系和架構［12］。

與自然人相比，虛擬數字人在圖書館知識服務、資源管理、參考咨詢、學科服務等方面具有一定的優勢［5］。元宇宙技術為圖書館數字化轉型、服務優化升級提供有利契機。通過元宇宙技術實現多源、多模資源整理、知識發現、知識關聯等，虛擬數字人可以為用戶提供高質量的知識服務，促進資源共建共享，有效緩解現階段圖書館不同系統間資源關聯不強的現狀；通過元宇宙技術實現精準用戶畫像分析，虛擬數字人可以為用戶提供準確且符合個性化需求的信息服務，有效緩解現階段圖書館用戶分析不透徹的現狀；元宇宙技術具有交互性強、沉浸體驗等特點，虛擬數字人在虛擬世界中可以及時響應用戶需求，與用戶進行虛擬對話，有效消除圖書館與用戶之間的屏障，緩解圖書館館員響應不及時的現狀。

2 元宇宙視域下圖書館服務場景中的虛擬數字人功能定位

元宇宙視域下圖書館的服務內容更加多元化，借助元宇宙技術為讀者提供虛實結合的服務場景。圖書館主要的服務場景分為圖書借閱服務場景、參考咨詢服務場景、閱覽服務場景和教育培訓場景等。本文根據圖書館服務場景劃分，結合元宇宙的技術特點，將虛擬數字人定位為借閱型、咨詢型、陪伴型和教育型虛擬數字人（見圖1）。借閱型虛擬數字人主要為用戶提供圖書文獻等借閱輔助服務；咨詢型虛擬數字人主要為用戶提供工具書咨詢、學科咨詢等服務；陪伴型虛擬數字人主要陪伴用戶進行自主學習和自主創造；教育型虛擬數字人主要為用戶提供講座、培訓、知識競賽、文化沙龍等服務。

2.1 借閱型虛擬數字人

借閱服務作為圖書館基礎服務內容之一，借閱型虛擬數字人主要功能就是為用戶提供書籍、資源等借閱服務，能夠與用戶進行簡單對話，交互性相對較低。在此服務場景中，用戶更多期望虛擬數字人能夠像真實的圖書館館員一樣提供借閱服務［13］。借閱型虛擬數字人的外形需要做到與真實的圖書館館員無差別，避免引起用戶視覺不適，同時該類型的虛擬數字人可以協助用戶進行資源檢索和虛擬找書等服務，便于用戶以最快的速度找到所需要的資源。

2.2 咨詢型虛擬數字人

圖書館的參考咨詢服務包含兩方面內容，一是根據用戶需求提供優質的工具書和檢索工具，方便用戶了解和利用圖書館資源；二是圖書館館員利用參考工具書解決用戶在學習、工作中遇到的問題。在此服務場景中，咨詢型虛擬數字人主要功能就是為用戶提供實時的參考咨詢服務，與用戶進行虛擬交流。在服務過程中，用戶更期望虛擬數字人能夠做到“隨叫隨到”，因此，咨詢型虛擬數字人需要充分利用元宇宙技術的實時性和交互性，及時響應用戶的咨詢需求，為用戶提供實時的問題解答服務，增強圖書館服務場景的人性化。

2.3 陪伴型虛擬數字人

圖書館閱覽服務是指圖書館提供閱覽室、相關設施設備以便讀者利用圖書館資源。元宇宙視域下圖書館的閱覽服務更加靈活，實體空間與虛擬空間相結合，用戶可以不受時空限制地進行自主學習和自主創造。在此服務場景中，陪伴型虛擬數字人主要的功能是主動提供引導服務，與用戶進行交互，增強用戶在場景中的熟悉感和親切度，陪伴用戶進行自主學習以及實踐創造。陪伴型虛擬數字人要充分利用元宇宙技術中的深度學習、大數據、5G等技術，深入了解讀者的閱讀需求，實時為用戶提供閱讀資源、知識服務以及情感陪護，從而用戶可以沉浸式體驗閱覽服務和創客空間服務，減少對陌生場景的不適和排斥。

2.4 教育型虛擬數字人

圖書館的教育培訓服務主要通過舉辦各種講座、知識競賽等活動，以提高公眾的信息素養。元宇宙去中心化和人人可及的技術特征促進圖書館的教育培訓服務更加科學和人性化，用戶可以實時交流，進行思想碰撞，促進用戶深入了解主題活動內容。在此服務場景中，教育型虛擬數字人主要的功能是進行教育教學活動，與用戶進行虛擬交流、頭腦風暴、研究支持等，同時可以模擬相關主題場景，協助用戶進行實踐操作，增強用戶的體驗感。同時教育型虛擬數字人需要充分理解圖書館的主題活動目的，利用元宇宙技術增強自身知識儲備，為用戶提供專業知識服務以及實踐輔助服務。

3 元宇宙視域下圖書館服務場景中的虛擬數字人構建流程

目前，虛擬數字人建設仍處于探索階段，主要有兩種構建方式，分別是真人模擬和計算機模擬。真人模擬的構建方式相對簡單，但普適性不強，而計算機模擬的方式前期準備比較復雜，但可以應用于不同服務場景中。本文結合元宇宙視域下圖書館服務場景中的虛擬數字人定位，借鑒這兩種構建方式構建元宇宙視域下圖書館服務場景中的虛擬數字人。借閱型虛擬數字人和咨詢型虛擬數字人主要采用真人驅動的方式構建，陪伴型虛擬數字人和教育型虛擬數字人主要采用計算機模擬的方式構建。

3.1 真人模擬的虛擬數字人

真人模擬的虛擬數字人主要是將動作捕捉和3D仿真模擬相結合，利用攝像機捕捉圖書館館員的一舉一動，再映射到虛擬形象上。元宇宙技術下只需要借助普通相機即可精確捕捉到圖書館館員的動作和神情，具體構建步驟如下：

（1）根據圖書館的借閱服務和參考咨詢場景構思虛擬數字人的形象，對動作、神情的關鍵點進行3D建模；（2）對圖書館館員和虛擬數字人關鍵點進行對應，關鍵點的數量越多，模擬的虛擬數字人的形象就會更逼真、更真實；（3）利用照相機實時捕捉圖書館館員在借閱和參考咨詢過程中不同的肢體動作、神態，完成動作和表情數據采集；（4）對虛擬數字人的語音進行仿真，合成理想狀態下的語音；（5）最終合成虛擬數字人的形象，與圖書館用戶進行實時互動。

3.2 計算機模擬的虛擬數字人

計算機模擬的虛擬數字人相較于真人驅動的虛擬數字人更為復雜，主要是利用深度學習算法對真人的肢體動作、神態表情、聲音進行建模，具體構建步驟如下：

（1）形象設計。通過攝像頭對圖書館館員的形態、表情進行打點掃描，接著按照需求進行局部和全局掃描，重點是對眼神、神情等細節進行數據采集。（2）形象建模。主要是基于特定形象進行建模，這種建模方式是將真人與虛擬形象進行匹配，生成動漫類、卡通類形象，以適用于圖書館閱覽服務和教育培訓服務場景。（3）細節處理。利用深度學習算法進行細節處理，讓虛擬形象更接近于真實人物的動作、表情等，高度還原真實人物的表情、肌肉的細微變化，從而可以在教育培訓和閱覽服務場景中自然地展現動作和表情。（4）語音合成。以語音合成技術為底層技術，根據教育培訓場景和閱覽服務場景設計對話文本，生成對話語音，接著將面部表情和唇部動作與生成的語音進行匹配，從而將語音和虛擬數字人進行完美融合。（5）渲染。通過計算機進行虛擬數字人在線或離線渲染，針對教育培訓場景，圖書館可結合專業知識、知識圖譜、語義理解等對虛擬數字人進行深度訓練。

4 元宇宙視域下虛擬數字人在圖書館服務場景中的應用范圍分析

虛擬數字人主要應用于圖書館的借閱服務、參考咨詢服務、閱覽服務和教育培訓服務。根據元宇宙技術構建的虛實空間，虛擬數字人在圖書館的應用范圍主要包含三方面內容：一是為用戶提供符合需求的資源服務，提高用戶的信息素養和數據素養；二是增進相互間的互動交流，滿足用戶的社交需求；三是協助研究人員進行數字人文研究，為數字人文研究提供新的概念模型和框架。

4.1 利用虛擬數字人提供資源服務

圖書館可以利用元宇宙技術創建孿生和虛擬場館，虛擬數字人在此場館中進行資源和知識服務。一方面，虛擬數字人作為虛擬圖書館館員，可以為用戶提供書籍導航、參考咨詢、知識檢索等服務，在服務過程中實時記錄服務數據，為虛擬數字人深入理解用戶需求奠定數據基礎，不斷增強虛擬數字人的互動交流能力，促進虛擬數字人升級換代。另一方面，虛擬數字人作為一種綜合性數字媒介，是具備語言、行動、思考的數字人，在虛擬場景中將用戶所需的資源通過圖文、影像、聲音等形式呈現出來，用戶可以身臨其境感受和利用圖書館資源，滿足用戶的沉浸式學習體驗。

4.2 利用虛擬數字人增進互動交流

傳統服務模式下，圖書館與用戶間的互動交流形式比較單一，主要是通過參考咨詢的方式進行互動。元宇宙視域下圖書館通過構建虛實結合的空間，為用戶搭建了實時互動交流的平臺。一方面，虛擬數字人可以利用5G、大數據技術實時獲取到用戶需求，與用戶進行實時溝通交流，以便提供最符合需求的服務，用戶對服務進行評價，形成雙向交流互動。同時虛擬數字人通過收集到的用戶信息，針對用戶特征主動提供信息服務，促進圖書館資源共享。另一方面，在虛擬場景中，用戶可以以數字身份自由出入，虛擬數字人作為中間人搭建起用戶間的交流橋梁，用戶可以在此場景中自由發表感想、心得，產生思想碰撞，促進知識迸發。同時虛擬數字人可以利用自身龐大的數據積累實時提供知識服務，解答用戶在互動交流中遇到的問題，提高圖書館的服務質量。

4.3 利用虛擬數字人協助數字人文研究

在數智時代，數字人文研究成為業界的研究重點。相較于傳統人文研究，數字人文研究更加注重利用數據技術進行量化分析、文本分析、虛擬仿真等。元宇宙視域下，虛擬數字人對數字人文研究范式和研究內容產生了重要影響。圖書館虛擬數字人都是由圖書館館員、學科老師等形象模擬而來，作為數字化身的虛擬數字人可為數字人文研究提供新的研究模型和框架內容。例如，基于事件描述自動整理案件順序，方便研究人員進行歷史案例梳理；基于歷史人物交往范圍生成人物關系圖，便于研究人員進行歷史人物社會關系網絡分析；基于家族史自動生成家族樹、家譜、人物年譜，有利于研究人員進行知識圖譜研究等。

5 結語

元宇宙視域下圖書館的服務內容更加多元化，借助元宇宙技術可以為讀者提供虛實結合的服務場景。本文在分析研究現狀的基礎上，結合元宇宙視域下圖書館四大服務場景，將虛擬數字人定位為借閱型、咨詢型、陪伴型和教育型虛擬數字人；結合虛擬數字人構建流程，通過真人模擬的方式構建借閱型、咨詢型虛擬數字人以及通過計算機模擬的方式構建陪伴型、教育型虛擬數字人；最后總結分析了元宇宙視域下圖書館虛擬數字人的應用范圍：一是提供資源服務，二是促進互動交流，三是協助數字人文研究。由于元宇宙技術仍處于探索階段，未來虛擬數字人在圖書館的應用中仍需不斷加強技術的應用研究以及注重用戶隱私保護，不斷為用戶提供高質量的服務。

參考文獻

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作者簡介：

邱錦（1984-），女，碩士，渤海大學圖書館館員。研究方向：讀者信息服務。

（收稿日期：2022-08-28 責任編輯：張長安）

Research on the Application of Virtual Digital Human in Library Service

Scene from the Perspective of Metaverse

Qiu Jin

Abstract：2021 is the year of the metaverse. Virtual digital human is the initial way for human beings to apply the metaverse. Based on the service scene division of the library and the characteristics of the metaverse technology， this paper divides virtual digital people into four categories： borrowing type， consulting type， accompanying type and educational type. On this basis， the virtual digital human is constructed by means of human simulation and computer simulation. Finally， the application scope of virtual digital human in the library service scene under the perspective of the metaverse is summarized and analyzed， aiming to provide reference for the library to innovate the service mode and improve the service quality.

Keywords： Metaverse; Virtual Digital Human; Library; Service Scenario