數(shù)字孿生圖書館智慧應(yīng)用場(chǎng)景建設(shè)研究

中圖分類號(hào)：G250 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-1588（2025）04-0128-04

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展過(guò)程中，數(shù)字孿生（DigitalTwin，簡(jiǎn)稱DT）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并廣受關(guān)注。數(shù)字孿生是物理實(shí)體與數(shù)字虛擬空間的融合，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和管理領(lǐng)域具有廣泛而深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。數(shù)字孿生技術(shù)是智慧管理的基礎(chǔ)技術(shù)之一，指通過(guò)數(shù)字化和虛擬化的手段和物理模型，基于管理全生命周期全過(guò)程，在虛擬數(shù)字空間中構(gòu)建一個(gè)模擬實(shí)體空間，實(shí)現(xiàn)對(duì)管理過(guò)程和全要素的檢測(cè)、分析、判斷和優(yōu)化的一種新興技術(shù)形態(tài)，并能預(yù)測(cè)潛在風(fēng)險(xiǎn)，合理有效地規(guī)劃或?qū)ο嚓P(guān)資源和設(shè)備進(jìn)行有效維護(hù)。

1數(shù)字孿生在構(gòu)建圖書館智慧場(chǎng)景應(yīng)用中的價(jià)值

1.1整合圖書館多源數(shù)據(jù)資源

圖書館是知識(shí)管理和服務(wù)的重要部門，硬件設(shè)備和知識(shí)文獻(xiàn)資源信息存量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)據(jù)多源，需要將多源數(shù)據(jù)資源都分門別類地加以存儲(chǔ)和處理，推動(dòng)圖書館虛實(shí)空間的融合，實(shí)現(xiàn)圖書館全要素、全生命周期的協(xié)調(diào)服務(wù)。數(shù)字孿生將圖書館信息數(shù)據(jù)進(jìn)行深度融合，增強(qiáng)了實(shí)體世界與信息世界的一致性。

1.2 滿足用戶個(gè)性化場(chǎng)景服務(wù)需求

數(shù)字孿生帶動(dòng)圖書館的技術(shù)升級(jí)，通過(guò)二維碼、傳感器等射頻識(shí)別數(shù)據(jù)方式對(duì)實(shí)體世界的整體感知，為用戶構(gòu)建更適宜的閱讀學(xué)習(xí)場(chǎng)景，并通過(guò)跟蹤記錄用戶的個(gè)人瀏覽、使用的信息記錄等，為用戶提供更精準(zhǔn)的服務(wù)。圖書館根據(jù)用戶檢索的內(nèi)容、數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇及虛擬空間的訪問(wèn)等歷史數(shù)據(jù)的分析，呈現(xiàn)用戶需求。

1.3提升圖書館智慧科研服務(wù)水平

智慧科研為用戶提供不同情境下的資源使用，使用戶在安全、直觀和可視化的方式下改善用戶的智慧科研體驗(yàn)界面，實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)的智慧科研體驗(yàn)。數(shù)字孿生結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)備和服務(wù)，通過(guò)數(shù)據(jù)的輸入輸出映射，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書館的擴(kuò)展，提供具有高仿真動(dòng)態(tài)交互的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，不僅強(qiáng)化了圖書館在科研服務(wù)中的角色定位，而且也提升了圖書館的綜合能力[1]。數(shù)字孿生圖書館實(shí)現(xiàn)智能交互融合精準(zhǔn)化管理，促進(jìn)數(shù)字資源共享、會(huì)議互動(dòng)直播等業(yè)務(wù)的開展，提升圖書館作為科研中心的核心數(shù)據(jù)主體地位，對(duì)于圖書館場(chǎng)景服務(wù)變革具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[2]。圖書館應(yīng)積極與高校內(nèi)外各院系及研究機(jī)構(gòu)加強(qiáng)合作，高效整合不同學(xué)科的科研信息與數(shù)據(jù)，對(duì)物理空間進(jìn)行建模，將科研所需的各種資源動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)出來(lái)，嵌入科研全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)智慧科研服務(wù)的落地[3]

1.4打造圖書館智慧空間服務(wù)

圖書館利用智能檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書館空間規(guī)劃與服務(wù)項(xiàng)目的完善，優(yōu)化其服務(wù)資源供給，對(duì)圖書館軟硬件設(shè)施支持及數(shù)據(jù)庫(kù)資源管理等各類服務(wù)進(jìn)行重新優(yōu)化，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在數(shù)字孿生的助力下，圖書館的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)被全方位記錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶情景數(shù)據(jù)等的全時(shí)段采集[4]，通過(guò)虛實(shí)互聯(lián)與集成的物聯(lián)網(wǎng)在虛實(shí)空間同步舉辦學(xué)術(shù)會(huì)議，全景視頻同步傳輸、實(shí)時(shí)監(jiān)控等技術(shù)的支撐強(qiáng)化對(duì)事物的認(rèn)知和理解[5]。

2數(shù)字孿生圖書館智慧場(chǎng)景應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)建

2.1數(shù)字孿生圖書館智慧場(chǎng)景建設(shè)理念

數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用相關(guān)理念包括虛實(shí)共生、虛擬仿真、實(shí)時(shí)交互、深刻洞察等，數(shù)字孿生圖書館建設(shè)要將這些技術(shù)的相關(guān)理念融人圖書館智慧場(chǎng)景全過(guò)程。數(shù)字孿生圖書館是智慧文化建設(shè)的主陣地，也是智慧文化建設(shè)的重要中心，因此數(shù)字孿生圖書館的建設(shè)理念和目標(biāo)應(yīng)在技術(shù)指標(biāo)、生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)施建設(shè)等方面均有較高要求，涉及圖書館實(shí)體規(guī)劃、數(shù)字資源整合、管理運(yùn)維、智慧化服務(wù)等方面，覆蓋圖書館全要素、全生命周期的數(shù)據(jù)和感知，通過(guò)營(yíng)造高水準(zhǔn)、高品質(zhì)、高效能的創(chuàng)新智慧服務(wù)環(huán)境，構(gòu)建先進(jìn)、數(shù)字化、智慧化的公共文化創(chuàng)新服務(wù)陣地，為建設(shè)智慧城市提供重要的基礎(chǔ)設(shè)施支撐。

2.2數(shù)字孿生圖書館關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

數(shù)字孿生應(yīng)用全息仿真、人工智能、擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)、邊云協(xié)同認(rèn)知計(jì)算、多源異構(gòu)數(shù)字孿生模型構(gòu)建等多元信息技術(shù)進(jìn)行深層次數(shù)據(jù)加工，創(chuàng)建科學(xué)高效的圖書館智慧場(chǎng)景服務(wù)。一是全息仿真。數(shù)字孿生運(yùn)用全息仿真技術(shù)，模擬物理世界的實(shí)體狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型間的虛實(shí)映射與融合和對(duì)物理實(shí)體全域、全生命周期的感知，加強(qiáng)對(duì)數(shù)字圖書館的協(xié)同管理和運(yùn)行控制。數(shù)字孿生模型表征與事實(shí)信息的匹配度越高，虛擬服務(wù)場(chǎng)景的仿真性就越強(qiáng)，數(shù)字孿生對(duì)圖書館的數(shù)字化賦能可實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖書館向智慧圖書館的升級(jí)[6]。二是人工智能。數(shù)字孿生技術(shù)融人了人工智能實(shí)現(xiàn)模擬、延伸、擴(kuò)展人類智能的理論、技術(shù)、方法及應(yīng)用，提高了數(shù)字孿生虛擬模型的精準(zhǔn)度，并能與海量物理實(shí)體世界交互聯(lián)通，保障了數(shù)字孿生圖書館數(shù)據(jù)全程留痕，并且可追瀕。三是擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）。數(shù)字孿生采用擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將明顯降低數(shù)字終端設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷和能耗，擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)的終端設(shè)備可變得更輕便、更智能化。圖書館員可借助擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)設(shè)備控制巡查機(jī)器人的檢測(cè)維護(hù)，在虛擬空間中以遠(yuǎn)程控制方式檢查和解決圖書館實(shí)體設(shè)施設(shè)備的故障問(wèn)題。四是邊云協(xié)同。數(shù)字孿生圖書館采用的邊云協(xié)同技術(shù)，可以將邊緣計(jì)算多硬件部署和應(yīng)用場(chǎng)景需要的邊緣側(cè)與中心云構(gòu)建協(xié)同，實(shí)現(xiàn)本地智能決策、及時(shí)回應(yīng)和快速執(zhí)行，對(duì)圖書館的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效運(yùn)算和處理，保障數(shù)字孿生圖書館的實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的檢測(cè)、研判和預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)故障的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和有效預(yù)防。五是多源異構(gòu)。數(shù)字孿生圖書館采用多源異構(gòu)數(shù)據(jù)管理方式，多源異構(gòu)指一個(gè)整體由多個(gè)不同來(lái)源的數(shù)據(jù)單元構(gòu)成，既有混合型數(shù)據(jù)又有離散型數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生圖書館能夠?qū)崿F(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享和管理，為圖書館全域、全生命周期的多源、多類型數(shù)據(jù)融合提供技術(shù)保障。

2.3構(gòu)建數(shù)字孿生圖書館生態(tài)支持系統(tǒng)

數(shù)字孿生圖書館的關(guān)鍵是構(gòu)建數(shù)字孿生圖書館生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)圖書館各要素進(jìn)行數(shù)字化建模，依據(jù)虛實(shí)空間的相互協(xié)同、相輔相成，按照生態(tài)系統(tǒng)邏輯關(guān)系，構(gòu)建數(shù)字孿生圖書館生態(tài)支持系統(tǒng)的四個(gè)層次。見下頁(yè)圖1。

2.3.1數(shù)據(jù)保障層。數(shù)據(jù)保障層是驅(qū)動(dòng)數(shù)字孿生圖書館生態(tài)體系科學(xué)運(yùn)行的基礎(chǔ)，支撐圖書館物理實(shí)體和虛擬空間的上層體系運(yùn)作。數(shù)據(jù)保障層通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、清洗、儲(chǔ)存、加工及建模等，在虛擬空間對(duì)圖書館物理實(shí)體進(jìn)行實(shí)時(shí)交互及雙向反饋，滿足數(shù)字孿生圖書館全新業(yè)務(wù)模式中感知、分析、模擬、管控及管理和服務(wù)的需求。

2.3.2孿生技術(shù)應(yīng)用層。孿生技術(shù)應(yīng)用層是圖書館生態(tài)體系構(gòu)建的關(guān)鍵和核心層，該層采用多種數(shù)字孿生技術(shù)，并可應(yīng)用于信息可視化、場(chǎng)景互動(dòng)、人工智能、用戶情景模擬等多種應(yīng)用情景。數(shù)字孿生原始數(shù)據(jù)模型可以進(jìn)行管理和服務(wù)需求分析，預(yù)測(cè)并優(yōu)化服務(wù)提供，全面提升圖書館整體管理和服務(wù)的一體化、協(xié)同化水平，促進(jìn)智慧場(chǎng)景服務(wù)協(xié)同運(yùn)行和多元化應(yīng)用情境的整合優(yōu)化，對(duì)圖書館整體規(guī)劃及協(xié)同管控提供技術(shù)支撐，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶幚硇剩饶軡M足用戶高效獲取信息的需求，又能支撐圖書館作為智慧圖書館綜合體的實(shí)現(xiàn)。

2.3.3智慧應(yīng)用層。智慧應(yīng)用層基于數(shù)據(jù)特征與標(biāo)簽識(shí)別為用戶提供個(gè)性化、精準(zhǔn)化的推送服務(wù)，主要提供圖書館每日借閱實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫(kù)資源調(diào)度等信息服務(wù)，針對(duì)不同用戶群體提供精準(zhǔn)的文獻(xiàn)資料查閱服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與模型的雙驅(qū)動(dòng)。圖書館依托先進(jìn)的智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，采用多元模型算法，基于用戶的需求分析和使用軌跡數(shù)據(jù)，分析并畫出用戶畫像，判斷用戶的使用需求和使用特點(diǎn)，基于多維個(gè)性標(biāo)簽對(duì)用戶進(jìn)行知識(shí)資源的精準(zhǔn)推送，輔助用戶對(duì)文獻(xiàn)資源進(jìn)行加工創(chuàng)新，提高智慧應(yīng)用水平。

2.3.4用戶感知層。用戶感知層的運(yùn)行效果對(duì)持續(xù)優(yōu)化數(shù)字孿生圖書館智慧場(chǎng)景管理具有重要參考意義。在用戶感知層，數(shù)字孿生通過(guò)智能感知技術(shù)不斷擴(kuò)展視覺(jué)與聽覺(jué)范圍，為用戶提供全息多感官沉浸式場(chǎng)景體驗(yàn)，直接面向用戶提供便捷、可視化的服務(wù)操作，尤其要重視用戶使用感和界面的友好設(shè)計(jì)。在新興多元信息技術(shù)應(yīng)用的支持下，多場(chǎng)景智慧服務(wù)設(shè)備升級(jí)為用戶帶來(lái)身臨其境的感官體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了多主體間的實(shí)時(shí)高效協(xié)同，使用戶在數(shù)字仿真的圖書館全景服務(wù)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)全沉浸式知識(shí)獲取體驗(yàn)，提升其獲取知識(shí)和服務(wù)的數(shù)字四維空間視覺(jué)舒適感。

3建設(shè)數(shù)字孿生圖書館智慧場(chǎng)景應(yīng)用的具體對(duì)策

3.1保障用戶信息安全

數(shù)字孿生圖書館提升圖書館資源使用率，成為提高質(zhì)量、減少損耗、降低成本、優(yōu)化資源、提升效率、保障安全的關(guān)鍵技術(shù)，針對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜過(guò)程的數(shù)字孿生構(gòu)建需求，需要相關(guān)的集成工具與平臺(tái)支撐。與所有的信息技術(shù)應(yīng)用一樣，數(shù)字孿生圖書館建設(shè)的信息安全是關(guān)鍵保障。圖書館應(yīng)從法律的角度出發(fā)，按照監(jiān)管部門的要求，保障個(gè)人信息安全，不過(guò)度搜集個(gè)人信息，不強(qiáng)制個(gè)人提供信息，包括人臉識(shí)別信息、個(gè)人隱私信息、用戶的使用信息和瀏覽記錄等，對(duì)用戶需求進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，保障個(gè)人信息的安全管理和保存，維護(hù)信息系統(tǒng)安全。

3.2充分發(fā)揮個(gè)性化推薦作用

新興技術(shù)的強(qiáng)化應(yīng)用加強(qiáng)了人與人之間情感或關(guān)系的連接，數(shù)字孿生圖書館通過(guò)感知系統(tǒng)對(duì)用戶、場(chǎng)館、館員、文獻(xiàn)等諸要素進(jìn)行實(shí)時(shí)感知，促進(jìn)館員在線平臺(tái)與用戶進(jìn)行互動(dòng)，精準(zhǔn)推送服務(wù)信息和服務(wù)數(shù)據(jù)，分享知識(shí)，提高資源適配效率，提升用戶使用體驗(yàn)，支持用戶在服務(wù)場(chǎng)景或具體情境中的個(gè)性化學(xué)習(xí)和沉浸式學(xué)習(xí)[7]數(shù)字孿生技術(shù)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)追蹤與分析引擎功能，可實(shí)時(shí)追蹤用戶的查閱記錄并進(jìn)行專業(yè)的測(cè)算分析，為用戶提供更為精準(zhǔn)、高效的個(gè)性化知識(shí)推送服務(wù)，增強(qiáng)用戶黏性，為他們提供不受時(shí)空限制的虛擬空間個(gè)性化服務(wù)，確保其及時(shí)輸入學(xué)習(xí)需求并反饋學(xué)習(xí)效果。傳統(tǒng)圖書館的場(chǎng)景服務(wù)提供方式已無(wú)法滿足日益復(fù)雜化和個(gè)性化的情景操作模式，亟須引入數(shù)字孿生新技術(shù)以滿足用戶個(gè)性化需求[8]

3.3 強(qiáng)化資源優(yōu)化管理

數(shù)字孿生在虛擬空間中呈現(xiàn)用戶與仿真環(huán)境的交互，對(duì)虛實(shí)資源和主體在全生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，構(gòu)建數(shù)字孿生體與物理實(shí)體融合共生的智慧管理服務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)了空間智慧化管理與智能終端設(shè)備一體化的整合[9]，形成循環(huán)互促的虛實(shí)映射體系，共享知識(shí)和學(xué)習(xí)空間。目前，數(shù)字孿生需要更高的標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)支持，強(qiáng)化數(shù)據(jù)共享交互，采用跨機(jī)構(gòu)、多平臺(tái)、高速存取的數(shù)據(jù)管理模式，高效處理圖書館和用戶的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息資源的優(yōu)化和匹配。圖書館數(shù)字孿生智能場(chǎng)館建設(shè)是一個(gè)高度復(fù)雜的高科技智能生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)圖書館場(chǎng)景空間的超清晰視頻，在數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)處理、分析應(yīng)用、精準(zhǔn)預(yù)測(cè)等方面提高圖書館數(shù)字信息資源的整合度和匹配率[10]。

3.4重視專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)

數(shù)據(jù)治理策略和模型通常非常接近人類思維習(xí)慣，數(shù)字孿生幫助館員打開思路，呈現(xiàn)多視角分析問(wèn)題方式，輔助館員做好智能創(chuàng)新服務(wù)和管理工作。數(shù)字孿生系統(tǒng)的運(yùn)行是人工智能無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，館員的情商與智商在運(yùn)作過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，貫穿于整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行全流程，小到設(shè)備的維護(hù)，大到管控方案的實(shí)施與調(diào)整，皆依賴于館員的間接或直接參與。館員不僅應(yīng)具備傳統(tǒng)圖書館專業(yè)知識(shí)，還要具備新技術(shù)操作能力，推動(dòng)數(shù)字孿生圖書館智慧管控系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)維能夠順利推進(jìn)，保證數(shù)字孿生全生命周期循環(huán)順利運(yùn)行[11]。圖書館服務(wù)質(zhì)量受圖書館員服務(wù)能力的影響，館員服務(wù)能力是圖書館核心競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)，對(duì)用戶與圖書館之間構(gòu)建長(zhǎng)期穩(wěn)定和諧的關(guān)系至關(guān)重要[12]。數(shù)字孿生圖書館多場(chǎng)景智慧服務(wù)系統(tǒng)的搭建需要專業(yè)高效的智慧服務(wù)團(tuán)隊(duì)的支持，圖書館應(yīng)重點(diǎn)篩選優(yōu)秀人才，通過(guò)建立完善的智慧服務(wù)考核體系、優(yōu)化團(tuán)隊(duì)崗位設(shè)置等方式，充分發(fā)揮專業(yè)人才的作用，并加強(qiáng)技術(shù)人才培養(yǎng)，提升館員的服務(wù)意識(shí)和服務(wù)精神，積極主動(dòng)響應(yīng)用戶需求，提升數(shù)字孿生圖書館智慧場(chǎng)景的整體管理和服務(wù)效能。

4結(jié)語(yǔ)

面向未來(lái)的數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)圖書館事業(yè)發(fā)展具有重要價(jià)值與意義。數(shù)字孿生為圖書館場(chǎng)景服務(wù)建設(shè)提供了虛實(shí)空間的連接，為用戶帶來(lái)可視化呈現(xiàn)與沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)，將圖書館的空間、知識(shí)、用戶緊密連接起來(lái)，為智慧圖書館建設(shè)帶來(lái)了新機(jī)遇，其應(yīng)用將推動(dòng)圖書館智慧服務(wù)質(zhì)量的整體躍升。

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（編校：周雪芹）