基于智能化人機交互技術的數字圖書館研究

朱葉

摘要：人機交互技術是一種智能化技術，該技術的運用對于各個行業都產生了十分重要的影響。將人機交互技術運用到圖書館中，能夠使圖書館為用戶提供更加完善的服務，有利于促進數字圖書館的建設和發展。文章主要闡述了數字圖書館建設中所采用的智能化人機交互技術的價值，分析了技術的運用現狀，最后提出了基于智能化人機交互技術的數字圖書館建設途徑，希望能夠為相關領域的工作人員提供參考。

關鍵詞：智能化；人機交互技術；數字圖書館；信息捕捉

中圖分類號：TP39? 文獻標志碼：A

0 引言

伴隨著智能化技術的高速發展，各領域的數字化水平均有所提升，圖書館正向著數字化的方向發展。但數字圖書館建設的過程，同樣面臨著沖擊與挑戰。為了推動數字圖書館建設，需要順應時代的步伐，抓住機遇，積極采用人機交互技術，對圖書館的資源、技術、服務進行整合，使圖書館實現協同發展。人機交互技術的運用可以更好地滿足人們對圖書館資源的需求，因此有必要針對此項技術的運用方法進行研究。

1 智能化人機交互技術在數字圖書館建設中應用的必要性

數字圖書館建設過程中所運用的人機交互技術，能夠輔助實現機器與用戶之間的交互。在整個交互過程中，會涉及人機理論以及相關技術問題。人機交互理論最早提出時間是在20世紀中葉，美國科學家在研究中指出，計算機與人類工程學存在著緊密的聯系，并且建立了人機共生的相關理論體系。經過后續十多年的發展，構建了人機交互初步系統，正式開創了人機交互領域。伴隨著信息技術的不斷進步，目前，全世界范圍內興起了人機交互技術的研究熱潮，各種版本的計算機人機工程學均已經出現。

人機交互技術理論的內容隨著時間推移而逐漸完善。伴隨著當今移動互聯網、人工智能顯示信息技術的發展，人機交互技術在圖書館的建設過程中也得到了全面的應用。移動互聯網以及移動智能終端技術的使用，促使圖書館服務呈現大眾化的發展趨勢，用戶可以隨時隨地進行人機交互操作。一些虛擬、增強以及混合顯示技術得到了應用，用戶甚至可以進入虛擬世界。

2 基于人機交互技術的圖書館體系框架

隨著人機交互技術使用時間的延長，數字圖書館建設所需的關鍵技術逐漸出現，在未來的圖書館服務工作中，為了改善用戶的體驗，可考慮引進上述技術。在信息技術以及相關軟件技術高速發展的過程中，數字圖書館人機交互技術的使用，已經獲得了較大的進步，但是同樣面臨著一定的挑戰，除了解決傳統的無交互關鍵詞、文本交互等問題之外，還需要進一步為用戶創建出一個虛擬化的數字圖書館系統空間，使用戶可以在操作中，通過視覺、聽覺、嗅覺等指導數字圖書館人機交互連接，從而獲取更加全面、具體的數據信息，構建完善的人機交互體系［1］。

在不同領域的研究中，數字圖書館在人際交互方式方面存在一定差異，交互類型以及模式眾多。針對人際交互技術的研究，基本都是從輸入、響應、輸出這幾方面入手而實現。為了構建完善的人機交互體系，需要明確用戶如何為數字圖書館提供信息插入，數字圖書館在接收到信息之后，需要如何針對信息進行集中處理。

基于人機交互技術的圖書館體系，由前臺與后臺兩部分構成，數據信息處理的過程首先需要通過前臺對信息進行處理，之后在后臺進行數據分析，最終完成信息的反饋［2］。另外，本系統還能夠對數據進行處理，判斷是否缺失，是否存在不可能值，如表1所示。

3 基于人機交互技術的數字圖書館建設方法

3.1 數字圖書館智能化人機交互技術的業務

在人機交互技術的發展過程中，存在著業務不完善的問題，這體現了數字圖書館對人機交互技術重視程度的不足。進入新時期后，人們對于人機交互理念的研究逐漸深入，圖書館讀者的思想不斷轉變，圖書館受眾同樣有所不同，因此在人機交互業務設計的過程中，需要在心理學模型指導下，對用戶交互模式進行改進以及完善，使其能夠從單一性的形式轉變為多元化的發展，實現信息資源的融合與利用［3］。

用戶交互體現在以下6個方面。

（1）社群需求：掌握用戶需求。

（2）創意交互：用戶所提出的創意相互交互、溝通。

（3）體驗/優化：基于用戶需求，對圖書館體驗進行優化。

（4）預約/預售：基于用戶需求，進行圖書預約，或開展預售服務。

（5）智造/交付：于智能工廠交付圖書。

（6）迭代/升級：基于生態場景，對用戶體驗進行迭代、升級［4］。

3.2 數字圖書館智能化人機交互技術的實際運用

在智能化時代，數字化圖書館人機交互技術體系的構建，要本著為用戶提供更加自然、靈活以及簡單的交互方式而進行，在人工智能環境當中，用戶需要能夠與數字圖書館實現較為自然的交互，而圖書館系統也需要能夠對用戶的行為信息和意圖進行及時的采集與分析，在此基礎上，通過對多元化的反饋方式，為用戶提供更加豐富的感知［5］。

3.2.1 人機交互界面技術

相比傳統的技術而言，人機交互界面技術能夠為用戶帶來智能化的操作和交互體驗，提高數字圖書館的服務質量。對此，圖書館需要首先創新技術理念和思想，充分考慮用戶的心理以及行為，幫助用戶利用物理實體與數字圖書館的人機交互，通過輸入層的作用，完成感知的第一步，通過中間層完成感知過程，通過輸出層，最終達到感知的目的，實現多元化的交互。觸控感知交互用戶界面技術，可以在圖形交互界面上增加觸控感知設施，之后利用相應技術就可以實現人機交互處理。

人機交互界面中，輸入訓練數據集如下：

T=｛（x1，y1），（x2，y2），（xN，yN）｝

上述公式中，x代表向量，為實數；y代表1或-1。

除此之外，還需要引申出學習率的概念，學習率一般利用φ表示，取值范圍：

0<φ≤1

人機交互界面中，以w與b代表感知模型，輸出訓練數據集如下：

（1）選擇w與b兩個數據的初始值，分別稱為w0與b0。

（2）繼續選擇w與b的數值，與此同時，選擇（xi，yi）的數據。

（3）假設

yi（w×xi+b）≤0

則：

w←w+φ·yi·xi

b←w+φ·yi

（4）繼續訓練，直到最終感知完成。

以虛擬、增強、混合現實為基礎的虛實融合用戶界面，能夠為用戶與數字圖書館之間的互動提供空間，構建出一個完善的人機交互環境，通過在虛擬空間中的操作，用戶便能夠對知識進行獲取，完成虛擬漫游等操作，通過上述過程所提供的信息服務，可以極大地豐富用戶的操作體驗。多通道下的交互界面技術，是一種在設計界面的過程中負責處理文本、圖像以及音視頻等信息內容的技術，能夠實現對視覺、聽覺、觸覺的感知交互處理。

3.2.2 人機交互智能設施

（1）智能輸出設施。在人工智能技術的支持下，數字圖書館的建設需要確保能夠為用戶提供高質量的輸出服務。在對關鍵設備進行匹配的過程中，除了要保證順應視覺器官的特征之外，同時還要適應用戶對聽覺、嗅覺、味覺等輸出的需求。因此，在人工智能化的環境中，智能圖書館的建立，可以基于相應聽覺輸出的設備，改善用戶體驗。例如，可以應用放大器，對智能圖書館進行設計，滿足用戶需求等內容，同時全面圍繞輸出的需求，使圖書館能夠確定具體的聽覺信息。

（2）智能輸入設施。輸入設施與輸出設施對數字圖書館的建設均具有重要價值。在人工智能環境中，為了使圖書館人機交互體系得以實現，為用戶與數字圖書館之間構建出一個良好的通信，就需要針對智能輸入設施進行設計以及分析。需要設計離散型智能輸入設施，這種設施可以對用戶的行為、動作進行離散型的捕捉分析，同時全面生成數據信息。

在文本圖像的信息處理上，圖書館可以根據離散情況的表征，對離散信息進行處理，最大化提升信息輸入的處理效果。將上述模式應用到智能圖書館中，有利于實現對輸入信息的持續性采集，高效率處理讀者的信息。采用直接型智能輸入設施，能夠對語音、生理、眼動進行分析，及時采集到更多用戶信息，從而保證輸入信息具有完善性。

3.2.3 人機交互智能技術

人機交互智能技術主要是利用人機交互用戶界面，加強用戶與智能設施之間的聯系，充分滿足用戶對多元化知識服務的需求。伴隨著信息技術的高速發展，我國對該領域的研究需要全面提升數字圖書館對于用戶的意圖了解程度，在采用人機交互技術的過程中，單手單眼操作為主要的操作模式，上述模式需要轉變為沉浸式體驗，從而滿足用戶的需求。

（1）視覺交互技術。視覺交互技術能夠為用戶提供個性化、多元化的服務，智能處理技術則可以實現對人機交互過程的優化。人機交互的載體，主要是文本、圖像、視頻以及模型等各種視覺資源信息。在使用關鍵技術的過程中，需要將視覺內容標注、視覺特征匹配、視覺知識庫構建等技術相互融合。另外，還可以基于雙目視覺，進行IPT模擬訓練，從而實現對讀者手勢的識別，幫助智能圖書館獲取信息。具體而言，此方法的原理如圖1所示。

（2）語音交互技術。

視覺交互技術能夠在用戶的操作中為其提供較為連貫的人機交互技術方式。例如，在針對短文本語音交互、非規范化信息進行處理的過程中，需要針對語音識別進行針對性處理。

（3）虛擬融合交互技術。

虛擬融合交互技術在使用過程中能夠為用戶提供較為自然、高效的交互路徑，可以對數字圖書館中的知識資源以及服務機制，實現抽象與隱喻方面的針對性處理。該技術的使用，為用戶提供了一個較為典型的虛擬交互體驗，例如采用的虛擬機械手臂、虛擬博物館以及觸控虛擬手套等，都會帶來更多的服務類型，這是一種全面提升用戶體驗的重要技術方式［6］。

4 結語

綜上所述，進入新時期之后，圖書館為了能夠為用戶提供更高水平的服務，需要針對智能化人機交互技術進行運用，通過對硬件以及軟件基礎的設計以及分析，強化用戶在交互過程中的體驗，進而形成一個良好的信息反饋。

參考文獻

［1］王秀華，陳玉玲，張文明.基于區塊鏈技術的數字圖書館數字版權管理策略研究——以清華大學數字圖書館為例［J］.四川圖書館學報，2022（1）：58-62.

［2］殷小川，張巖，朱艷碩.人工智能技術在數字圖書館信息服務中的應用研究［J］.產業與科技論壇，2022（4）：64-65.

［3］趙帥帥，楊梅.基于知識圖譜的國內數字圖書館與著作權保護研究綜述［J］.內蒙古科技與經濟，2022（1）：114-118.

［4］熊明，程釗.人機交互技術影響下湖南皮影的數字化傳播模式研究［J］.今古文創，2021（43）：102-103.

［5］張興旺，趙樂，葛夢蘭.人工智能時代數字圖書館智能化人機交互技術分析——以古代南海海圖數字圖書館為例［J］.圖書與情報，2018（5）：56-64.

［6］達力巴日.全球化時代的智慧化數字圖書館探析［J］.文化產業，2022（12）：106-108.

（編輯 李春燕）

Research on digital library based on intelligent human-computer interaction technology

Zhu? Ye

（Henan Institute of Animal Husbandry and Economics， Zhengzhou 450042， China）

Abstract： Human-computer interaction technology is a kind of intelligent technology. After entering the new era， the application of this technology has had a very important impact on various industries. The application of human-computer interaction technology to the library can make the library provide users with more perfect services， which is conducive to promoting the construction and development of digital library. This paper mainly expounds the value of intelligent human-computer interaction technology adopted in the construction of digital library， analyzes the current situation of the application of technology， and finally puts forward the way of digital library construction method based on intelligent human-computer interaction technology， hoping to provide reference for the staff in related fields.

Key words： intelligence; human-computer interaction technology; digital library; information capture