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2022.07.27甘肃
关键词：智慧图书馆;人工智能;物联网;云计算;大数据
引用本文格式：沈奎林.智慧图书馆建设思考与实践[J].大学图书情报学刊，2022（1）
计算机技术和网络技术的急速发展，特别是智能手机和移动互联网的普及，促进了整个社会的快速发展。云计算、大数据、虚拟化、物联网、人工智能和元宇宙等技术和服务的兴起，将地球变成了地球村。智慧地球、智慧城市等概念应运而生。图书馆在利用电脑信息技术管理资源以来，也进入快速发展阶段。数字图书馆方兴未艾，智慧图书馆的概念和建设扑面而来。最近几年，国内的智慧图书馆理论研究一直是个热点话题，2019年智慧图书馆入围中国图情档学界十大学术热点。每次图情界的学术会议，话题绕不开智慧图书馆的理论与实践方面的探讨，论文、各级各类科研项目、学生的毕业论文，智慧图书馆都成为研究重点。
1智慧图书馆概念辨析
智慧图书馆的概念来自于“smartlibrary”一词，国内学者对智慧图书馆的概念引进和研究起始于2010年，这十年来很多学者对智慧图书馆做了概念辨析、理论框架、上层设计、局部实践、全局探索等工作。
MarkusAittola认为智慧图书馆就是“不受时空限制，能够感知的移动图书馆服务，可以通过连接无线互联网帮助用户查找图书馆中的图书和其他类型资料”。刘炜等人认为智慧图书馆是指能够提供“智慧型”服务的图书馆，所谓智慧型服务有两方面含义：一是能够提供大量的“无人”或“自助”服务，就像目前兴起的无人超市(如AmazonGo和阿里的无人超市等)；二是能够通过对用户需求进行自动感知并提供精准、高质量的服务。因此，全面的“智慧性”是信息技术应用发展至今的一个最主要特征。王世伟认为智慧图书馆是以数字化、网络化、智能化的信息技术为基础，以互联、高效、便利为主要特征，以绿色发展和数字惠民为本质追求，是现代图书馆科学发展的理念与实践。
关于叫智慧图书馆还是智能图书馆，学界颇有争议。有的学者觉得现阶段叫智能比较好，有的学者觉得叫智慧图书馆为好。我认为不要过分纠结智能还是智慧，在实践中智能和智慧在某种程度上只是叫法的区别。智慧图书馆是图书馆发展到一定程度的呈现形态，为了统一名称和交流的方便性，就叫做“智慧图书馆”。图书馆在发展的过程中，特别是计算机技术、互联网技术应用在图书馆之后，出现过不少名字，比如数字图书馆、电子图书馆、虚拟图书馆，这些概念也不断地被进行辨析和争论，最后都以数字图书馆来称呼。智慧图书馆的概念演进也是如此。
笔者认为智慧图书馆是未来图书馆的一种新的形态。它以实体图书馆和线上图书馆为载体，以智能设备为途径，以服务为宗旨，以智能管理平台为核心，对图书馆资源进行全方位管理和服务于用户的图书馆建设模式。这里的图书馆资源指的是全资源，包括馆员、电子资源、纸本资源、空间资源、专题服务资源、设备资源，等等。在读者和图书馆交互的过程中，产生了大量数据，这些数据经由管理平台进行大数据整理和分析，反作用于图书馆，进而促进服务手段的提升，经过良性循环，最终形成一种智慧化硬件和软件相结合的读懂读者需求的图书馆。这种低碳化绿色节能、全方位智能运行、立体式智慧服务的图书馆形态，笔者称之为智慧图书馆。
2智慧图书馆支撑技术
现代化的图书馆离不开硬件和软件的支持，硬件发挥作用的必由之路就是软件的支持，操作系统、办公软件、视频软件等都是通用软件。专用软件技术是对一些特定设备定制的软件，其中最主要的是图书馆自动化管理系统，这是图书馆从传统图书馆走向数字图书馆最主要的支撑技术。智慧图书馆的建设是一个涉及硬件设备、软件系统和平台、海量多维数据以及智慧图书馆员等多种因素的构建过程。智慧图书馆只能先依据现有理念、设备和软件实践落地做起来，这其中涉及到一些必不可少的关键技术。包括物联网、大数据、云计算、人工智能技术、5G技术等。
2.1物联网
物联网是感知的基础。万物互联是智联网的目标，物联网是实现智慧联网的基础，物联网通过不同类型的传感技术识别不同物件，同时使物与物、人与物之间实现信息共享。物联网通过射频识别RFID标签、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备，按照一定协议，在互联网中接入各种物件，通过它们之间信息通信和交换，达到对物体进行智能化识别、跟踪、定位、管理及监控的目的。
计算机视觉识别也是物联网的重要组成部分。“机器视觉”，即采用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种）把图像抓取到，然后将该图像传送至处理单元，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息进行尺寸、形状、颜色等的判别，进而根据判别结果来控制现场的设备动作。
图书馆里的物联网包括：人脸识别、书籍识别、OCR处理、智能门禁、智慧空间、RFID管理、RFID盘点机器人、通道捕捉、智能书车（书架和还书一体）、咨询机器人等。
2.2大数据
大数据是分析的基础。大数据是一套软件和技术，旨在解决数据传输成为计算任务瓶颈的问题。每当数据集太大而无法移动时，在某种意义上，采用特殊的软件避免必要的数据移动时，可以使用大数据的概念。大数据包括结构化、半结构化和非结构化数据，非结构化数据越来越成为数据的主要部分。人工智能在这几年取得了长足进步，大数据功不可没。计算机硬件和软件架构的突飞猛进，使得海量数据的处理成为可能，“数据即未来”的提法见诸于各种媒体。图书馆坐拥海量的纸本资源、电子书、学术数据库、读者行为数据以及其他线上图书馆和实体图书馆使用留痕数据，这些宝贵数据成了智慧图书馆构建的数据基础。
图书馆的数据太多了，只要是读者和实体图书馆、读者和数字图书馆、设备和资源之间等所产生的一切交互都是数据之源。图书馆的大数据以及如何利用这些大数据可以单独写一篇长文进行讨论。
2.3云计算
云计算是计算和存储的基础。云计算是技术，也是服务。云计算是分布式计算技术的一种，其最基本的概念是通过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统，经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。云服务一般包括软件即服务、平台即服务、商业服务平台、管理服务提供、云存储提供等。目前“云”的高速运算能力是最有力的服务，人工智能和物联网的很多大数据处理能力需要云来处理，单机和本地服务器难以胜任，特别是对语料库、图像识别处理等任务的计算和处理。
图书馆里的云计算应用包括：云存储、业务上云、计算上云；形式为公有云、混合云、私有云。
2.4人工智能技术
“人工智能”这个词首次出现在1956年的达特茅斯会议上，由被认为是“人工智能之父”的约翰·麦卡锡首先提出。人工智能就是要让机器的行为看起来像是人所表现出的智能行为一样。人工智能的发展经历了许多波折，高峰和低谷交替出现，如今人工智能无处不在，这一部分归功于大数据，一部分归功于机器学习，更归功于商业模式的推动。可以说，大数据成就了现在的人工智能。人工智能是个很大的研究范畴，像机器学习、深度学习、神经网络等，计算机算法属于其中的一部分。机器学习是让机器具备人类智能所必要的最重要技术，使它学习数据中的内在规律性信息，获得新的经验和知识，能够像人那样去决策。深度学习则是近年来机器学习的新研究方向，它模拟人脑的多分层结构、神经元的连接交互、信息的逐层分析处理等机制，使机器模仿视听和思考等人类活动，自适应、自学习能力强大，被称为最接近人类大脑的智能学习方法和认知过程。
人工智能目前发展比较成熟的有：固定范式的游戏类、语音识别、图像识别、推荐算法、智能问答。图书馆的人工智能应用包括但不限于智能推荐、人脸识别、定向语音、咨询机器人、知识发现系统、应用型机器人等。
机器人是人工智能的典型应用。机器人在图书馆主要应用于管理和服务。机器人（Robot）是一种能够半自主或全自主工作的智能机器。机器人具有感知、决策、执行等基本特征，可以辅助甚至代替人类完成危险、繁重、复杂的工作，提高工作效率与质量，服务人类生活，扩大或延伸人的活动及能力范围。机器人长得不一定像人，日本热衷于神似。目前成熟的工业机器人、装配机器人、服务机器人都只是程序的执行者。图书馆里的机器人主要有：迎宾机器人、咨询机器人、盘点机器人、分拣机器人、运送机器人等、在线智能问答型虚拟机器人。
2.55G技术
5G在图书馆主要应用于物联网和图形识别方面大数据的高速传输。应用场景之一是盘点机器人（RFID+计算机视觉识别），精准盘点图书产生的数据传输和处理；另一个使用场景是图书馆通道和重要空间部署的高清摄像头拍摄高清视频和人脸识别数据的传输。
3智慧图书馆组成要素
智慧图书馆的发展是一个学习和积累的过程，是一个生长体，从自动、智能、学习、挖掘发展到更高级的阶段。笔者所理解的智慧图书馆是由智慧硬件、智慧软件、智慧馆员等部分有机结合而成。如果说智慧图书馆是什么不容易界定，但在智慧图书馆建设的过程中，一些基本的要素是必备的。
智能门禁结合空间感知。不管是刷卡、刷脸还是二维码进馆，智慧图书馆都能识别出读者，知道该读者的喜好，提供相应的个性化服务。
下一代图书馆管理系统中中央知识库作用的发力。图书馆的核心服务就是资源的服务。下一代图书馆管理系统作为智慧图书馆的软件入口，应该保存所有数据、记录所有行为，为大数据分析收集第一手的数据，将纸电资源看作一个生命体，从开始到结束。这么做的好处是能全程监控纸电资源的利用状况，为图书馆购买资源提供真正的评估依据。
基于“我的图书馆”为读者学习打造个性化的社区。读者和图书馆所有的交互都有迹可循，在每个学习阶段，为读者形成一个完全个性化的“我和图书馆的那些事儿”之类的电子书或电子档案。
VR、AR、3D等的应用。图书馆空间的虚拟导览（静态、随实际场景更新两种）；增强现实（智慧终端，比如手机内应用和图书馆实体内部结合为一体的应用）；3D场景（结合高清摄像头，定位到人、书、开水间、座位等）。
基于RFID感知应用。智慧通道（小空间）感知用户，比如温馨欢迎、学术推荐、资源推荐；智能朗读亭感知人，亭内温度个性化调节、个性化记忆、个性化素材推荐、朗读打分和推广等。
无接触借还书机器人。帮读者还书取书，帮助消毒。
智慧图书馆馆员。在建设智慧图书馆的过程中，重视人的培养，激励馆员不断学习、不断创新、勇于尝试、勇于担责、紧跟时代、紧跟技术、紧跟图书馆的服务初心。
智能文印、照片打印、证件打印，打印数据大数据分析。
4智慧图书馆实践
4.1“图书馆+”系列
2012年5月20日，南京大学110周年校庆之际，南京大学“智慧图书馆”服务系列开通。其中最重要的组成部分就是图书馆开发的“+”系列服务系统，这些服务涵盖了知识发现、个性化服务、移动服务等[7]。
4.2下一代图书馆管理系统
图书馆自动化管理系统的引入，将图书馆管理和服务带上高速发展的道路。图书的管理从手工管理到计算机系统管理，是一个质的飞越，在此后的图书馆建设和发展中，不管是数字图书馆、复合图书馆还是智慧图书馆，都是图书馆自动化管理系统在背后作为核心支撑。如今图书馆在购买资源方面，越来越多的经费花费在数字资源上面，基于纸本资源构建的图书馆自动化管理系统越来越显现出弊端和不足。在图书馆业务发展的实际需求下，下一代图书馆管理系统或者管理平台的呼声越来越强。
南京大学图书馆联合江苏图星开发了NLSP系统。NLSP1.0系统于2019年2月在南京大学图书馆上线，4月份召开发布会，全面部署运行NLSP，2019年9月份发布NLSP2.0版本，2020年9月发布NLSP3.0版本。NLSP3.0版本的发布，意味着NLSP已经进入成熟期，进入一个稳定的服务状态。NLSP对标Alma，在技术架构、业务流程以及很多细节方面吸收了各种国外LSP的优点，并且自主创新了很多有特色的功能，真正打造了一个相对完善的下一代图书馆管理与服务平台。
下一代图书馆管理与服务平台生态系统的价值会随着图书馆的发展变化而不断调整和适应，将平台系统的众多功能向未来更有价值的环节进行升级和规划，构建平台生态的长久发展。坐拥图书馆及其周边上下游供应商的海量数据，包括资源和用户，是下一代平台最大的战略优势，要把数据转换成经济价值和社会价值。下一代图书馆管理系统采用了更先进的技术架构，以微服务为基础，采用云计算、大数据、深度学习、数据仓储、数据挖掘等技术，以互联网思维来运作整个开发运营团队。上述元素都使得整个平台有能力构建和巩固一个良好的生态圈。
4.3图书馆机器人系列
图书馆作为服务部门，管理着大量的资源。如何更好地进行管理和提供服务是图书馆重要的研究内容。随着人工智能的发展，各种机器人进入各个行业服务，图书馆也不例外。
图书错架乱架、读者偷偷藏书等是图书馆长期以来的痛点问题，如何快速定位图书、盘点图书和规划取书路径是图书馆迫切需要解决的难点。国内很多图书馆通过利用ＲFID技术提升图书馆服务，但是ＲFID在某些方面反而加重了馆员的工作量，比如图书盘点和整架时，手持点检仪和盘点车误读率比较高，几乎每本书都要近距离去扫描，大大降低了效率，增加了馆员的工作量。南京大学计算机软件新技术国家重点实验室联合南京大学图书馆，在物联网、人工智能与机器人融合方面开展大量系统、深入的研究工作，自主研发智能图书盘点机器人-—“图客”，实现了全自动化图书盘点。“图客”将RFID感知、计算机视觉和智能机器人技术进行有机结合。“图客”沿书架逐层扫描图书，通过RFID阅读器定位图书内嵌的RFID芯片，实现了精确、可靠的全自动图书盘点。一旦发现图书错架，可以实时显示其错架位置。
（1）迎宾机器人：利用语音识别技术和图形识别技术，结合图书馆FAQ数据库，为读者或来访者介绍图书馆情况，包括建筑、资源、布局方位等，起到接待员的作用，让读者在聊天的过程中，了解所在图书馆。
（2）咨询机器人：咨询机器人可以做一些咨询馆员的常用咨询工作，它可以固定在图书馆大厅的“信息台”，利用自身的屏幕和语音实现和读者的互动，它是图书馆主页上图宝在线的线下版。
（3）智能书车：借还一体书车，带有显示屏幕，书车的四边内嵌RFID阅读器，相当于可以移动的借还机，里面的图书在OPAC上可以检索到；也可以把它看成移动书架；它还可以自动送书到不同区域，提醒工作人员上书到书架。
（4）引领拿书机器人：读者利用PC端、手机端查询所需图书，利用二维码做纽带，可以带领不熟悉图书馆的用户去拿到自己想要的图书。在特殊时期，引领机器人结合服务馆员进行无接触递送图书。
5）消毒测温机器人：利用内置装置进行手部消毒；利用红外线等技术测量读者体温；结合读者一卡通信息，通过扫描二维码得知自己全面的健康信息。
4.4图书馆智慧空间
图书馆实体空间承载的功能越来越多，如何利用空间服务也是图书馆急需研究和实践的重要内容。
（1）文化休闲中心。休闲和社交成为人类的重要组成部分，图书馆作为服务性质的社会机构，应适应现代社会公众文化生活的需求，更多地承担起文化交流和文化休闲的职能，使读者通过图书馆提供的服务获得放松和休息等需求。图书馆可以设置特定的空间，以文化休闲社交为主要功能，从环境绿化、桌椅布置、音乐选择、咖啡茗茶等方面进行建设，可以举办小型讲座、影音鉴赏、读书会，可以召集头脑风暴触碰会，可以成为馆员学习提升的交流场所，也可以是线上社区的线下沙龙地点。
（2）创客空间。图书馆依托自己的空间优势，积极探索创客空间的构建。创客以用户创新为核心理念，是面向知识社会的创新2.0模式在设计与制造领域的典型体现。通过发展创客空间，图书馆能够最大限度地扩展和延伸服务功能，将社区、学习型组织、商业团体、家庭等联接在一起。
（4）图书馆室内定位和导航。用户进入图书馆，首先需要知道自己所处的位置，以便于寻找目的地，比如办公室、各部门、卫生间或其他场所；其次是定位图书、期刊等资料，以便能快速找到所需资料。室内定位能很好地解决一部分“图书馆焦虑”问题。
4.5图书馆智能服务设备
（1）投屏阅读。现代化的图书馆电子产品越来越多，阅读大屏也越来越多，但不管是直接阅读还是扫码阅读，总之不太方便。为了阅读海量数字资源，目前图书馆引进了一种数字化阅读设备，只需要网络和电源，可以将内容投放在任何平滑的面上，比如桌子、台子、墙壁上，可以直接触摸投在桌子上的光影就可以进行选取、翻页、下载等和实际体验一样的操作，还可以听书等操作，为电子阅读提供了全新和方便的体验。
（3）在线自助打印。打印方式有两种：安装客户端打印、云打印，读者可以在任何设备上打印所需文档，然后在图书馆自助打印设备上打印输出，这些设备同时支持自助扫描、自助复印和自助缴费。这种方式非常受读者欢迎。
（4）自助借还。目前有RFID和条码两种模式，读者可以自助借还图书，也可以在线预约图书，到图书馆来自助取书，还有放在图书馆外面的24小时还书机。
（5）VR、AR、3D等应用。图书馆空间的虚拟导览（静态、随实际场景更新两种）；增强现实（智慧终端，比如手机内应用和图书馆实体内部结合为一体的应用）；3D场景（结合高清摄像头，定位到人、定位到书、定位到开水间、定位到座位等）。
其他还有自助存包柜、自助朗读亭、
4.6图书馆软智慧服务
（1）精准的电子资源管理监测系统。图书馆购买的数字资源越来越多，这些资源极大地满足了用户的需求，如何更好地评估数字资源，将图书馆有限的经费用在更需要的资源上面；如何合理使用数据库，保障广大读者的科研需求；如何利用用户访问数据库的资源来做学科服务；以及精准推荐等都是目前图书馆需要做的重要工作。对于电子资源使用评估和防护恶意下载，保护知识产权，监测系统核心是：及时、有效地对电子资源使用情况进行统计、分析；及时发现非合理访问情况，采取相应保护措施，规范使用行为。
（4）基于“我的图书馆”，为读者学习打造一个个性化社区。读者和图书馆所有的交互都有迹可循，在每个阶段，比如本科阶段等，为读者形成一个完全个性化的“我和图书馆的那些事儿”之类的电子书或电子档案。
5南大智慧图书馆建设三大板块
以NLSP为基础的数据收集、积累，以中央知识库为核心打通数据应用，为AI提供数据支持。如各种线上应用、学术轨迹、用户画像、智能推荐等。
智慧感知设备。以RFID射频应用为基础，以盘点机器人研发为核心，打造周边服务型机器人。
智慧空间。以整个图书馆建筑为载体，以计算机视觉识别技术、一卡通、手机二维码等技术为通道，打造一个能够记录用户轨迹的智慧应用。
6十四五规划中智慧图书馆的建设
图书馆“十四五”规划的建设任务是在现有基础上调整定位，实现管理与服务的精准转型与变革，在学校人才培养、科学研究、社会服务、国际交流等核心使命的发展过程中提供精准化服务，发挥学校公共数字化平台的最大效能。图书馆“十四五”期间的主要任务是“一平台四中心”建设。
6.1智慧图书馆建设与服务支撑平台建设
6.2文献与数据资源中心建设
图书馆正由纸质文献收藏机构向实体、数字馆藏并存的新结构进化，南京大学图书馆目前电子资源与纸本资源采购费用是六比四或者更高。文献与数据资源中心建设将注重于能提供适应本科生、研究生和教师科研人员进行交叉学科研究所需的学术馆藏和服务；当前学术交流正在发生变化，学术成果越来越多样化，图书馆将采用新的技术和引入新的合作模式，加强获取并管理学者所需关键性硏究资料的能力，特别是提高数据管理能力。
6.3图书馆学习支持中心建设
加强学生信息素养的教学工作，在原有服务的基础上发挥自身优势，采用线上、线下相结合的授课方式，建立优化通识与特色兼具的信息素养课程培训体系(微课、微视频、微百科、直播等不同方式的嵌入)；提供智慧化服务，上线RFID借还系统，借助盘点机器人为读者提供精准、高效、智能的服务；在原有学习空间和研究空间的基础上，增加交流空间和创新空间。图书馆将在现有“悦读经典”基础上重点开展阅读推广及网络导读工作，重点建设电子教材，提供音视频资源服务等。
6.4科研支持中心建设
6.5古籍保护与文化传承中心建设
图书馆藏有大量的古籍特藏文献，包括古籍善本、地方文献、文史资料、民国书刊、校史资料、名人字画等。对这些珍贵的历史文献进行进一步保护开发与宣传揭示，将是中心规划期间的主要工作，具体包括：激活沉睡文献，发掘其独特价值；创建智能化管理与发布平台，实现对古籍特藏文献的内容数字化、管理智能化、阅览现代化；继续推进图书馆阅读推广及文化营销工作；做到进一步细分用户，分层次、分步骤地开展精细化阅读推广。在现有营销渠道基础上进一步构建跨平台、跨媒体的全渠道营销。创建图书馆文化营销品牌，融入到书香校园建设中去。图书馆已建有古籍保护中心，将重点筹建新媒体服务、数字人文研究中心。
智慧图书馆的重点是提供智慧服务。智慧服务与传统的图书馆服务主要区别在于对用户信息需求的满足程度和服务提供的技术手段两个方面。在强调个性化服务的当下，图书馆不仅将文献提供给用户，更是借助多学科的多领域技术方法协助用户内化知识，构建起知识学习网络。服务手段多样化，所依凭的资源更为丰富，图书馆服务在智慧服务阶段展现出个性化、智能化、社交化的特点。
虽说目前还没标准定义，但智慧图书馆必须具备很多要素。图书馆的作用之一是服务读者，如何营造和谐的工作氛围，让馆员轻松工作，让读者顺畅、完美地利用图书馆，是智慧图书馆建设的指导方针。数据是核心，人脸识别、环境感知、刷卡数据、摄像头捕捉、预约系统、RFID感知、机器人盘点、机器人问答、机器人领航、智能书车、智能书架、自助借还、阅读屏、掌上综合服务端、下一代图书馆管理与服务平台、发现系统、推荐系统和各种面向读者的应用前段都是手段或者说途径，都是为了更好地进行管理与提供服务。图书馆的广义资源多而全，要做到工作优而善，要做到服务精而准，需要以智慧图书馆的理念作为指导，一步一步做。
笔者在推文里说这样一段话：我们从来不去定义智慧图书馆，也不去争论智慧图书馆是什么，争论智慧图书馆不如去创造智慧图书馆。如果某一天，读者说，南大图书馆真好、方便、挺懂我的、我喜欢，那可能就是在某些方面实现了智慧化服务，愿意叫他智慧图书馆我也不反对。“君子欲讷于言而敏于行。”建设智慧图书馆，要积极行动。贫穷不是社会主义，难用也不是智慧图书馆。