基于智能機器人的圖書館智慧服務優化研究

摘要：近年來，人工智能技術發展迅速且日趨成熟，智能機器人的規模化應用成為助推公共文化服務智慧化發展的重要手段。智能機器人在越來越多的圖書館承擔了館員的職責，分擔具體工作，這為讀者服務創新和智慧化轉型提供了新思路。文章介紹了機器人在圖書館服務中的應用演進歷程，分析了當前智能機器人在圖書館智慧服務中的具體應用場景，并在圖書管理、參考咨詢、語料庫結構、人機協同等方面提出了優化建議。

關鍵詞：圖書館；智能機器人；智慧服務；人機協同

中圖分類號：G250文獻標識碼：A文章編號：1003-1588（2023）09-0117-03

2018年3月，李克強總理在《政府工作報告》中強調人工智能給我國各行業發展帶來了重大歷史機遇[1]。人工智能（AI）是引領未來經濟社會發展的關鍵技術之一，各國陸續將其列入國家級發展戰略，智能機器人作為人工智能技術的成果集合，已經開始進入社會的各個領域，并潛移默化地改變著人們的生產生活方式。在公共文化服務領域，人工智能在模式識別、自然語言處理、深度學習、知識圖譜、人機交互等方面的技術突破使其更加符合讀者服務場景的應用需求，能夠為用戶帶來便捷化、個性化的服務體驗，推動讀者服務朝智慧化方向發展。技術發展推動智能機器人迭代，制度優化更新智慧服務布局，目前圖書館智能機器人的功能已經相當完善，能夠提供語音咨詢、掃碼找書、定位導航、自助借還等服務，服務方式也更加契合用戶所需。未來，圖書館將通過技術更新、流程優化、數據整理、制度建設等實現智能機器人的優化迭代，使其在智慧服務中扮演更加重要的角色。

1機器人在圖書館服務中的演進歷程

1.1應用借鑒與流通研發階段

我國對圖書館機器人的應用借鑒和研究可追溯至20世紀80年代。機器人在圖書館的應用始于西方發達國家，其應用初期主要以書庫管理、文獻傳輸、環境維護等館員替代型基礎服務為主，應用的主要目的在于節約高昂的人力成本，提升內部服務效率[2]。21世紀初，我國進入圖書館機器人自主研發的高峰期，關于機器人自主設計與研發的理論研究迅速增多，王晶、陳俊華等提出應用編程控制器PLC對機器人進行硬件配置和軟件設計，孫俊、蔣昕怡等對機器人的底盤結構、導航和控制系統進行了系統研究。同時，國外在圖書館機器人功能研發上也取得了較多成果，尤其是新加坡在RFID技術應用研究上取得了突破性進展，這也為現代智能機器人的功能實現奠定了基礎。

1.2智能化發展與綜合服務階段

我國圖書館機器人的智能化發展起步于2010年前后，機器人的研發重點開始從服務自動化向系統設計和知識庫構建轉變，并提出將“智能”作為研發重點。2010年，清華大學圖書館研發的線上機器人“小圖”能夠基于AIML知識庫進行思維推理與咨詢解答，為用戶提供信息咨詢和文獻檢索服務[3]。2012年，東南大學圖書館借助MSN平臺設計了機器人智能交互架構。此后，深圳、上海等地的圖書館參與研發的智能機器人被陸續投入使用，并在以往替代基礎工作的基礎上實現了圖像識別、參考咨詢、自助借閱等功能，這標志著圖書館機器人開始由自動化向智能化轉變。近年來，圖書館機器人在智能化的基礎上朝縱深方向發展，力求實現“一機多能”，提供即時化綜合服務，與之相關的機器行走控制、系統設計、語音識別、RFID應用、3D導航、用戶識別、VR虛擬等技術研究與實踐逐漸增多，智能機器人在圖書館的感知能力與控制能力迅速提升，適應的場景也逐漸增多[4]。基于實際應用分析，在讀者服務層面，機器人應用以綜合服務為主，能夠滿足讀者入館后的絕大多數服務需求，如江西省圖書館的“圖圖”和“旺寶”；專業服務層面，圖書館以功能性機器人為主，如安保機器人、盤點機器人、智能倉儲機器人等，此時的功能化機器人與初期的工作替代機器人有本質區別，它們具有導航、射頻識別、地圖構建等功能，工作效率和精準度均遠超初期替代型機器人。

2圖書館智能機器人關鍵技術與服務場景

2.1智能機器人關鍵技術

為滿足圖書館的綜合性服務需求，科研團隊將多學科交叉、融合技術應用于智能機器人，以使其具備更加豐富、高效的功能。根據現有的生產設計實踐，圖書館機器人將下列技術作為基礎支撐：多傳感器信息融合技術主要根據智能機器人的信息獲取需求安裝若干個外部或內部傳感器，外部傳感器主要獲取視覺、觸覺、角度等相關信息，內部傳感器主要獲取內部組件工作狀態及方位角、加速度、角度數等相關信息，內外部傳感器的結合能夠獲取多組數據，更加清晰地了解對象特征與自身服務狀態[5]。導航與定位技術主要協助實現機器人在非結構環境下對靜態或動態障礙物的準確定位與避障功能，根據環境變化調節自身運動狀態，通過累計計算獲得路徑標識并自動匹配預設運動模型。路徑規劃技術是在實現定位與導航功能的基礎上以任務為目標實現最優路徑設計，提升機器人運行路徑的精準度和速度，滿足實際應用需求[6]。人機接口技術是實現人機交互的關鍵，該技術能夠使機器人具備清晰的人機交互頁面和完善的文字、話語表達系統，且具備深度學習功能。智能控制技術是機器人能夠通過技術融合實現環境感知、運行決策、精準連續操作等功能的關鍵，當前較常用的智能控制技術有神經網絡控制技術、模糊控制技術、智能融合控制技術等。

2.2智能機器人應用場景

目前，圖書館智慧服務過程對機器人的應用主要基于兩類場景，一類是能夠協助館員完成圖書搬運、存取及盤點等工作，另一類能夠協助館員完成圖書館參考咨詢與特殊服務工作。

2.2.1圖書搬運、存取、盤點場景。圖書搬運是圖書館的基礎性工作，早期的機器人功能單一，僅用于減輕館員的勞動強度，完成不同閱讀區間的圖書搬運工作，且需要館員協助完成。自動化智能立體圖書存儲系統的應用將導航和自主定位系統融入搬運機器人系統中，免去了以往人工鋪設軌道、設置路標或磁導引線等工作，機器人能夠通過環境感知自主規劃路徑，實現智能搬運。當前，圖書館主要應用開架書庫模式和密集書庫模式，開架書庫（Open Stacks）允許讀者入庫查找相關資料，在當今圖書館規模和面積不斷擴大的背景下，圖書館采用全開架、大開放的方式能夠實現圖書的藏、借、查、閱四種功能。密集書庫（Compact Stacks）主要應用密集書架收藏文獻資源，該模式多采取密集型排架方法用以提升空間利用率。自動存取系統ASRS（Automated Storage and Retrieval System）主要應用不同規格的不銹鋼金屬柜組成框架列陣，通過機械手完成水平移動或垂直升降并實現自動存取，讀者通過OPAC系統查閱書籍時，系統會根據用戶指令通過操控自動升降機和碼垛機獲取對應書籍，并放至借書口，實現自動存取[7]。圖書盤點有助于館員更好地了解館內資源結構，早期的圖書盤點主要通過人工清點、條碼掃描兩種方式完成，隨著圖書館資源量的猛增，傳統盤點方式已不能滿足應用需求。現階段，人工智能與RFID技術的融合能夠設計一套更加完整成熟的盤點模式，實現自動盤點、多維分析[8]。南京大學圖書館與南京大學計算機科學技術系合作，聯合研發了基于超高頻RFID芯片的智能圖書盤點機器人，該機器人在盤點圖書時能夠通過超高頻RFID識別定位，自主優化尋書路徑，收集圖書準確信息，提高了盤點效率。

2.2.2參考咨詢與特殊服務場景。參考咨詢服務主要基于人機交互與信息服務層面，協助館員完成用戶溝通和文獻傳輸等工作。當前，參考咨詢機器人主要基于現有的信息基礎和技術，構建智能機器人服務系統，全天候幫助讀者獲取優質資源，機器人可通過人機交互技術對用戶的自然語言進行分析，通過關鍵詞從語義上獲取、理解和檢索用戶需求。參考咨詢機器人能夠大幅降低館員的工作負擔，突破人力、時空等客觀因素限制，提高服務質量。隨著技術的深入發展，人機交互系統日益完善，人機溝通也更加流暢，參考機器人能夠在FAQ數據中匹配用戶問題需求，提供周到服務。實體參考咨詢機器人以日本電子通信大學圖書館的Sota機器人最具代表性，它體積小，可放置在桌面，可為用戶提供圖書館使用指南或檢索服務[9]。我國圖書館參考咨詢機器人研發也取得了較大進展，如太原市圖書館的虛擬咨詢機器人小圖、南寧市圖書館的聊天咨詢機器人艾米等。

3基于智能機器人的圖書館智慧服務優化策略

3.1基于智能機器人的圖書館智慧服務架構

圖書館智慧服務以物聯網為基礎，以人工智能為核心技術，以智慧化設備為手段，以滿足用戶需求為驅動，是智能技術與館員智慧有機結合的產物，也是圖書館發展的最高階段[10]。未來，基于智能機器人的圖書館智慧服務將在圖書管理、參考咨詢、語料庫建設和人機協作等方面創新發展模式，并以組織、資源、技術與應用為基礎支撐。

3.2多模態圖書管理

多模態SLAM算法設計能夠解決當前智能機器人發展過程中定位導航、建圖算法和路徑規劃中存在的問題，實現各類傳感器信息的綜合深度應用。在圖書管理方面，多模態智能圖書盤點機器人能夠結合現有的RFID技術與機器人自動化技術，在原有設置不變的基礎上實現全自動化的圖書盤點操作，高效管理圖書，推動智慧化管理進程。多模態圖書管理系統能夠解決當前圖書館存在的圖書錯放、亂放、不整齊、數據不完整、信息模糊、定位不準等問題。多模態智能圖書管理機器人能夠借助超高頻RFID感知技術和圖像識別技術提升信息識別的精準度，通過數據分析計算解析數據信號，實現高精度信息識別。此外，多模態智能圖書管理機器人還能結合已有的分類模型和圖像識別技術提升圖書姿態探測的準確性，自主制訂整理方案。

3.3強化人機協同

無疑，智能機器人的引入對現有的業務流程和管理體制造成了較大沖擊，圖書館唯有進行自我革新和轉型才能適應時代要求。雖然目前智能機器人只能智能進行固定項目的重復性工作，但未來智能機器人也會扮演好館員這一角色，通過提供綜合性服務滿足用戶的多樣化需求[11]。因此，圖書館應逐步強化人機協同，根據智能機器人在不同場景中的服務優勢進行“分工”，優化協同機制。根據目前圖書館服務實踐與未來發展需求，未來一段時間，圖書館應通過培養專業人才強化對智能機器人的管理協同，并完成以下工作：一是替代自然人館員完成圖書搬運、讀者交互、書籍查找、用戶反饋等基礎性工作，提升工作效率，解放人力，使館員能將更多精力放在高層次服務或服務創新上。二是強化對各類群體的關懷，目前雖已有圖書館開展了相關服務，但案例較少、深度不夠，需要進一步探索實踐，提升特殊群體服務水平。三是強化深度學習能力，輔助讀者進行自助閱讀，為用戶解決閱讀中出現的各種問題，提供綜合性服務。圖書館要協同處理好智能機器人與自然人館員之間的關系，強化協同關系，提升自然人館員的工作積極性，并在實踐過程中逐步建立評價和管理機制，科學設置崗位要求，提升用戶的滿意度。

4結語

智能機器人在圖書館的規模化應用將會極大優化現有的業務流程，推動圖書館智慧化轉型進程。智能機器人是科學技術轉化為生產力的典型案例，實現了圖書搬運、存取、盤點的自動化和參考咨詢的智能化，在較短時間內完成了圖書館由傳統向自動化、智能化方向的跨越。未來，圖書館可在智慧服務中通過多模態管理、強化人機協同等舉措實現智能機器人服務升級，使其早日成為“全能館員”。

參考文獻：

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[11]王晶鋒.AGV分揀技術在圖書館的應用研究[J].圖書館雜志，2020（12）：66-70.

（編校：崔萌）

收稿日期：2023-08-24

作者簡介：滿宗萍（1974—），青島市市北區圖書館館員。