“5G+AI”技术驱动下的图书馆智能空间再造与服务研究*

姚雪梅

（辽宁省图书馆 沈阳 110167）

随着信息技术、通信技术的快速发展，用户对图书馆服务的需求日益多元化，尤其对图书馆空间功能服务的数字化、智能化、个性化、人文化需求与日俱增。图书馆作为读者学习交流最为活跃的空间场所之一。图书馆人一直在思考如何使图书馆发展与时代发展、用户个人发展同频共振这一命题。近些年空间再造作为图书馆转型与发展的重要突破口，在图书馆界掀起了一股“空间再造”的热潮。一些业内专家学者从二十世纪八九十年代就开始了空间服务理论的探索，并不断深化，国内外许多空间理论研究都受启发于社会学家雷·欧登伯格（Ray Oldenburg）提出的“第三空间”理念，2012年SLJ（School Library Journal）发布的图书馆10大未来趋势之一 的 创 客 空 间（Makerspaces）；2013年ALA（American Library Assaiation）冬季会议主题也是围绕“创客空间（Makerspaces）和图书馆空间管理的再思考”展开[1]。实践方面，如芬兰的赫尔辛基Oodi图书馆[2]、丹麦技术大学（DTU）图书馆等都在其服务中加入了体现智能化、人性化服务理念的设备和空间。如，图书分拣机器人、VR体验服务、3D打印等。我国学者以“图书馆空间再造”作为主题进行研究始于 2009 年。2018图书馆空间再造与功能重组研讨会在北京成功举办[3]，近些年已有不少相关成果产出，《新媒体联盟地平线报告：图书馆版》（2015—2019）强调，图书馆空间的重构与再造成为应对图书馆转型挑战的有效途径。阮冈纳赞关于“图书馆是一个生长着的有机体”的论述，也肯定了图书馆空间具有自主发展的生命力[4]。在构建智慧城市、智慧地球的大背景下，探究图书馆智能空间再造与服务具有重要的现实意义。

1 国内图书馆空间再造研究现状的可视化分析

数据来源与年份分布。以中国知网“期刊数据库”为数据源，以“图书馆 and 空间再造”或者“图书馆 and 空间重塑”及相关词汇作为主题词进行检索，时间范围为“2009—2020年”，去除不相关文献后，获得有效文献352篇，之后笔者对论文进行量化统计可视化分析。

作者们每年发表论文的数量变化情况，在一定程度上可反映出一个学科主题研究的现状及发展趋势 。由图1可知，我国图书馆空间再造的研究成果数量随着时间的推进整体呈现出逐年增长的趋势，我国用“图书馆空间再造”作为主题进行研究始于 2009 年。2009—2014年期间共发文16篇，发文量较少可视为该主题研究的萌芽阶段。从2015年以后，年发文量显著增加，说明该主题理论与实践研究的关注度不断攀升，呈现热点研究趋势。

图1 图书馆空间再造论文数量年度变化趋势

核心关键词分析。高频关键词能在一定程度上反映一个学科发展的前沿及动态，能够帮助学者较准确地把握研究热点趋势。利用中国知网统计功能对图书馆空间再造研究论文关键词进行统计，并列出高频关键词（≥6）（如表1所示）。可以看出除了“图书馆”这类图书馆空间再造研究主体的关键词外，高频关键词还包括空间再造、服务创新、创客空间、服务转型、第三空间、阅读推广、人工智能（下文简称AI）、“互联网+”、智慧服务等，可以大体看出空间再造对于图书馆服务转型与创新发展具有重要意义。

表1 图书馆空间再造研究文献高频关键词（≥6）

核心作者分析。核心作者是该学科领域研究的重要引领者，因此对核心作者进行分析非常重要。根据普赖斯定律，M[M=0.749（Nmax）0.5]篇以上文献作者可视为该领域的核心作者，M为该领域最低产出论文量，Nmax 为最高产出论文量。由图2可知，沈阳师范大学王宇发文量最多为6 篇，由此可以算出，发文量 ≥ 2篇以上的作者都是图书馆空间再造研究的核心作者，这里选取发文数量前10的作者，具体见图2。

图2 图书馆空间再造核心作者分析（≤10人）

在获知图书馆空间再造研究现状的背景下，调研图书馆智能空间再造，为文章研究寻求依据。在CNKI期刊总库中以“图书馆”“智能空间”“再造”“AI”“人工智能”“5G”为主题词进行检索，获得相关文献16篇，研究成果较少，且都是在2018年前后发表的，有近一半发表于核心期刊，同时许多文献有国家社科基金等项目的支持。实践探索方面，狭义上来说图书馆对智能空间的探索大体分为两类：①在原有馆舍空间内开辟一定的空间来作为智能空间（名称略有不同）的探索，如暨南大学图书馆[5]、广州图书馆、上海交通大学图书馆、辽宁省图书馆等都设有“弱”智能[6]空间，其大都是利用知识库（馆内纸质及数据库资源）、互联网、计算机软硬件设施，为读者（包括个人、小组或学术团队）的学习、讨论和研究等活动提供一站式服务。②24小时智能自助图书馆。许多省市的街区都设有智能社区图书馆，如重庆市九龙坡区图书馆[7]，就是内置人脸识别技术、读者行为分析技术、智能监控技术，智能分拣及RFID智能设备等新系统的全智能化图书馆，可以极大提升用户体验。

图书馆智能空间再造从三维空间的角度重塑了图书馆的功能与服务，延伸了服务的广度和深度，并深化了空间的内涵与价值。而随着以AI技术、5G、云计算为代表的新兴技术的发展，这为图书馆创新空间服务提供了更多的可能性，重新建立起一种“以人为本、虚实融合”的新空间形态，使图书馆智能空间不断向着多元、开放、共享、包容的方向发展。

2 5G、AI与图书馆智能空间再造的契合度

5G带来的高速率、低时延的网络连接与物联网收集到的海量数据相结合，再由AI技术提供语境化和决策能力，能够为图书馆智能空间的发展提供新动能。

2.1 5G与图书馆智能空间再造

5G即第五代移动通信技术，是2G、3G、4G网络通信系统的延伸与发展，是一种高度集成的网络新范式。根据国际电信联盟无线电通信局的标准，5G的目标场景为增强型移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信（uRLLC），以及大规模物联网（mMTC）[8]。其高速率、低延时、低耗能的技术优势，使万物之间的交互连接成为可能，引发了通信业和学术界的热烈讨论。随着图书馆数字化、网络化的发展，图书馆的存储数据量呈指数级增长，特别是半结构化和非结构化数据的存储与传输难度较大，同时面临读者到馆率下降的挑战，越来越多的图书馆加入人机交互的场景服务,如利用虚拟现实、增强现实等应用场景来吸引用户到馆体验。在这样的大环境下，许多有条件的图书馆的新馆空间建设都布局了5G网络，5G 技术的智慧应用场景为图书馆空间变革发展提供了一个全新的视角，如5G网络较出色的传输速率和资源利用率、无线覆盖性能、系统可靠安全性，及其对较强的海量传感设备及机器与机器通信的支撑能力，都会显著提升用户体验。

2.2 AI与图书馆智能空间再造

所谓人工智能，主要指人类的各种脑力劳动或者智能行为“诸如判断、推理、证明、识别、感知、理解等思维活动”可用某种智能化的机器实现。我国AI研究起步较晚，纳入国家计划的研究（“智能模拟”）始于1978年[9]，近些年随着深度计算的发展和专家系统的商业化应用，各行业AI的研究与应用又被推向了一个高潮。但目前人工智能研究的两大主要学派符号主义（源于数理逻辑）和连接主义（源于仿生学）对人工智能技术的研究都远未达到应有的高度，对人类自身的思维活动和行为的机理还知之甚少，所以AI近期的应用集中于用机器来模仿和执行人脑的某些智力能力，并开发相关的理论和技术。在此背景下，AI技术在图书馆的应用主要以支撑性技术嵌入，并与图书馆服务进行有效融合来实现的。对图书馆智能空间再造，国内大多数学者倾向于研究基于iBeacon、Wi-Fi、人脸识别等各类传感器按程序设计好的智能空间设计和智能服务，利用各种先进的智能化设备和手段提升用户体验。如将数据挖掘、自然语言处理、智能检索、智能控制等AI技术，运用于用户深度咨询、行为分析、资源推送等方面，以提高图书馆服务质量。

2.3 新技术融合创新赋能智能空间再造与服务

5G和AI本属于两种不同领域的概念，但实则是相辅相成、密不可分的关系。如AI、远程医疗、物联网等先进技术都需要依赖于5G无线通信技术得以实现。5G技术像信息高速公路一样，是万物互联的基石[10]。在“5G+AI”融合发展的时代背景下，图书馆智能空间再造恰逢其时，5G的高传输速率及系统的稳定可靠性，使图书馆大量的异构信息和数据的传输成为可能，尤其是在AI技术的应用过程中，对于大量的数据和信息的处理有着更为严格的要求，此时5G的技术优势极为明显。同时，图书馆通过AI收集海量数据，从数据中自动识别学习模式和规则，并代替人工来预测趋势、执行策略，在网络运维及网络自动化提升的过程中承担着重要角色。“5G+AI”技术融合驱动下的图书馆智能空间将能提供更高效快捷的响应速率、更多元化的智能应用场景，以及更丰富直观的知识内容，使用户获得更优质的服务体验，从而提高图书馆资源和服务的利用率，提升其服务效能。

图3 5G万物互联与人工智能融合

3 “5G+AI”环境下图书馆智能空间再造的层次框架

图书馆智能空间再造的构建需要信息感知、自动控制、网络传输、智能处理等信息技术支持，其智能空间再造的层次框架也有共性可借鉴。

3.1 图书馆智能空间的特点

美国国家技术标准研究院（NIST）对智能空间应具备的功能和服务概括为：“能识别和感知用户以及他们的行为和目的，理解和预测用户在完成任务过程中的需求；用户能便捷地与各种信息源（包括设备和数据）进行交互；提供丰富的信息显示；提供对发生在智能空间中的经历的记录，以便在以后检索回放；支持空间中多人的协同工作以及与远程用户的沉浸式的协同工作。”[11]在新技术环境下，笔者认为图书馆智能空间就是把感应器和装备嵌入馆内图书、期刊等各种物体中，并且使其普遍连接，形成所谓“物联网”，然后将物联网与现有的互联网整合，实现虚拟空间和物理空间的整合，同时通过5G、AI、大数据、云计算等技术对收集到的大量数据进行数据挖掘和精准呈现，使用户服务能够更加精准、便捷，从而使图书馆空间达到一种“智慧”的形态。

3.2 图书馆智能空间再造的层次框架

图书馆智能空间是以各类传感设备、网络基础设施为基础，以各类智能应用为主体，以促进图书馆空间发展和改善用户体验为目标的空间发展新模式。

笔者通过对目前国内外图书馆智能空间再造的理论与实践进行分析，将智能空间再造分为3个基本层次：智能感知层、智能传输层和智能应用层（见图4）。

智能感知层是智能空间的感觉器官，通过布局在图书馆空间中各式各样的传感器来承担物体的标识和信息的采集，包括各种物理信息、身份识别信息等。感知层，主要决定物品能否被感知和能否转化成数字信息。

智能传输层是智能空间的网络层，承担着图书馆内各类设备的网络接入以及信息的传输，将完成整个空间信息的传递与沟通，通过互联网、物联网等形成一个覆盖全域的网络，实现对采集到的信息进行实时、准确、可靠地传递和共享。

智能应用层主要是对采集到的信息进行数据处理、信息集成和结果呈现，将新兴技术与空间再造相结合，实现或完成特定的智能化应用和服务任务，并实现广泛智能化应用的解决方案。

图 4 图书馆智能空间再造基本层次框架

4 “5G+AI”技术驱动下的图书馆智能空间服务

图书馆的智能空间再造应由点到面，结合自身资源情况，打破现有空间布局的限制,全面考虑空间的功能要求及特点,把资源、空间、技术、服务结合起来,再造出结构多元、功能多样、方式移动智能的智慧型空间体系。

4.1 空间服务：由借阅服务、信息服务走向智能连接服务

在图书馆服务寻求转型和变革中发现，用户的真实需求更加关注“设备+服务”的整体用户体验，图书馆应顺势而为升级服务，积极利用5G、AI及物联网技术等将资源与服务进行整合，提供智能连接服务。具体列举几种典型的智能连接服务类型。

4.1.1 智能检索系统

智能检索系统是结合了人工智能技术的新一代搜索引擎，图书馆用户可以利用自然语言进行信息检索，以实现一站式搜索文献、图片、音频等多媒体信息，使信息服务更加智能化、人性化。相较于传统搜索引擎，其除了具备快速检索、相关度排序功能外，还能提供用户兴趣自动识别、内容的语义理解、智能信息化过滤、个性化推送、资源发现等功能。大数据环境下，数据量的激增与结构的复杂给数据的组织、存储与传输带来很大压力。AI和5G网络的结合将提高从传感网络中采集和分析数据的能力，从而提升资源的使用效率，这涉及5G与AI许多关键性技术应用，如AI技术相关的语义网、数据关联技术等就是用于解决知识（数据）与知识（数据）连接的问题，使高效的信息共享和机器智能协同成为可能，如上海图书馆的“中国家谱知识服务平台”，即主要依赖数据关联技术实现的[12]。而5G的传输优势也将助力智能搜索的呈现效率。

4.1.2 知识服务与增值

伴随着信息社会的高速发展，人们对图书馆的服务质量提出了更高层次的要求。图书馆每天产生的海量数据，须提取转化为有价值的信息与知识，才能真正为用户所用。可以利用AI深度学习、认知计算、自然语言处理等技术将文献转换为可计算的知识，实现知识融合并支撑智能化的知识应用，这已成为新一代开放知识服务系统必须要解决的问题。连接服务体现在将新信息和知识连接到已存储信息和知识的过程，当数据实现连接后，可以对其进行更深入、更智能和更高效的分析，如数据挖掘、知识发现、模式识别、预测等，真正实现知识服务，智能获取精准信息服务，使知识增值。再者，人们在利用智能空间的设备设施、资源、服务进行交流、分享的过程中，都有利于将隐性知识转化为显性知识，促进知识的增值。同时智能空间可以对用户的知识需求进行智能感知与响应，使知识服务呈现出一种不断循环的动态过程，图书馆应根据用户需求的变化及时做出相应调整与补充，持续改善知识服务，为用户的发展提供持续的动力。这里涉及的知识获取、知识处理、创建知识链等技术服务都离不开AI、5G等新兴技术的支持。

4.1.3 数字人文服务

数字人文为图书馆多元化开发历史学、文学、艺术学等馆藏资源提供了新的范式。图书馆空间再造视角下，计算机科学、人工智能等新兴信息技术的引入，丰富了数字人文服务的内容，使得数字人文服务逐渐向智能化、 多元化方向发展。如针对馆藏资源中的一些非传统资源——古籍、名人字画、家谱等珍贵资料，蕴含着丰富的史料价值，但由于其文献的特殊性，图书馆对其开发及传播利用较少，没能充分发挥其文化价值，而通过AI技术可将海量资源蕴含的历史事件、人物与语音、图片甚至视频等之间建立联系，让用户通过简单的交互便能发掘出其所需的文献资源；或可将5G与VR技术结合，调动用户的视觉、听觉、触觉，营造其智能空间服务的沉浸感、立体感，增强用户的阅读体验，切实将信息技术与文化资源建设结合起来，促进科技与人文的互动与融合。

4.2 空间延伸：由单体空间、局域空间走向全域空间

图书馆空间再造的范围应不断向更深更广的方向延伸，这也是用户对图书馆未来空间发展的期许。根据空间服务的范围和区域可将图书馆智能空间再造分为单体智能空间、局域智能空间、全域智能空间再造。

4.2.1 单体智能空间再造

单体智能空间再造主要指基于单一物理空间的一站式信息共享空间的重塑。目前基本分为两大类型：学习交流空间：空间内整合了各种类型文献资源（包括纸质资源和数字资源）及互联网、计算机软硬件设施，以学习研讨室、教学培训室、研发创新室、信息咨询室、多媒体制作室等空间形式。体验式空间：主要为支持创新和引领用户需求，在此类空间内用户可以亲身体验到科技的乐趣，从而更好地融入图书馆信息资源的建设使用中。关于体验式服务的项目，以目前科技水平和图书馆空间再造的经济实力来衡量，可以逐步开通3D打印服务、移动设备体验，以及3D电影、VR体验等多种服务。现有图书馆智能空间再造大多停留在这两个阶段。

4.2.2 局域智能空间再造

这里将智能空间再造的内涵扩大到智慧图书馆空间的整体建设层面。可以通过利用AI、5G、大数据技术及传感、监控设备，将图书馆空间内的物理设备及软硬件设施有机地整合在一起，以实现对图书馆空间的智能化再造。例如，可以通过智能化温控及照明系统等，实现对智能空间内温度、亮度、湿度的实时监测和调节，从而为用户打造一个舒适健康、节能环保的阅读空间。此外，局域空间再造还应包括智能借还系统、智能盘点系统、RFID自助服务终端系统、3D导航系统等内容，可提高图书馆的服务效能。如有些图书馆已经应用了AI全能机器人，其集AI、手机管理、云数据于一体，可实现语音识别、人脸识别、电子支付、二维码登录、微信推送、自助借还、办证、智能分析等功能。局域智能空间再造涉及智慧图书馆空间服务的方方面面，可让读者获得便捷高效的泛在化服务体验。

4.2.3 全域智能空间再造

全域智能空间再造将打破物理空间的束缚，指由图书馆局域空间向外延伸的24小时自助图书馆、总分馆、馆与馆之间、图书馆与社会空间之间的空间再造。全域智能空间再造使图书馆的信息服务空间、网络数字空间、用户的社会公共空间及其个人生活空间等融为一体[12]，将图书馆智能空间的服务与用户需求相融合，实现资源、服务、用户的全域资源共享。在5G和AI时代背景下，全域智能空间再造已经超越了传统意义上空间再造的内涵和价值，全域服务不仅可以采用总分馆及区域图书馆联盟的形式，还可以采用与其他行业协作的形式，如推动出版业、教育业、信息产业、交通行业等与图书馆的交流与合作，形成图书馆业界内外互相促进的文化生态圈，进而提升整体居民的文化素养。

4.3 空间价值：由服务价值、创新价值上升到文化价值

图书馆智能空间再造是构建智慧城市的重要组成部分，也是完善公共文化服务体系的重要内容，可以更好地满足人民群众的精神文化需求，提高全民的科学文化素质，助力学习型社会和创新型国家的建设，有助于传承和弘扬中华优秀传统文化及人类文明成果。

4.3.1 空间再造的内在逻辑

在文化供给侧改革的大潮下，图书馆智能空间再造是图书馆人在面对信息化、智能化时代的冲击，以及人们对公共文化服务需求普遍增长的环境下，对图书馆转型与发展所做出的积极思考与实践。用户渴望的图书馆空间不仅是传统借阅服务的场所，更是人们进行知识创新与交流聚会的信息共享中心。基于此图书馆智能空间再造应从物理和功能层面入手，将图书馆智能空间打造成具有亲切、舒适、自由、包容等特点的公共文化共享空间。但图书馆智能空间再造并不是一个简单的过程，且没有一个很成熟的模式得以效仿，因此各级图书馆可以根据自身的资源与服务情况，新建或二次开发和利用闲置的空间资源，进一步提升图书馆空间服务的质量与水平，不断满足人民日益增长的精神文化需求。

4.3.2 空间价值的提升

图书馆不仅是藏书空间、阅览空间、学习空间，更是信息共享空间、创客空间、智能空间、体验空间等。图书馆空间再造以资源为中心逐渐过渡到以人为中心，以人为本，我们希望不仅能将空间改造得更好，还能将服务理念切实融入整个环境。AI、5G等信息技术，为图书馆智能空间再造提供了新的服务方法和服务手段，图书馆可以立足本地资源，创新服务内容，提升空间价值，促进图书馆空间服务更加科学化、精细化、智能化，使其向着融合、创新、共享的文化综合体方向发展，赋予图书馆空间不断生长的新动能。图书馆智能空间服务一定是融入社会的服务，故图书馆可以根据用户需求并结合自身发展的客观需求，总结提炼出“图书馆+”的空间再造发展模式。坚持以“用户为中心”的核心理念，充分发挥“图书馆+”模式的无限包容性，以改善、丰富用户的文化生活为目标，积极开展实践创新，提升智能空间服务效能，助力完善公共文化服务体系。

5 结语

信息技术的不断创新，推动着人类文明的不断演进，而智能空间正是信息创新发展到一定程度后出现的必然结果。近年来，许多图书馆以深化空间内涵与价值从而提升图书馆服务效能为切入点，通过5G、AI和物联网等新兴技术的融合发展，赋予图书馆空间服务发展新动能，以推动图书馆空间创新服务纵向延伸。“5G+AI”技术驱动下的图书馆空间服务将具备全面智能、全面感知以及广泛互联的特点，满足用户多场景知识体验服务的需求，将图书馆空间打造成智能、高效的知识交流、传播、共享中心。

但实际上智能空间再造要面临的技术瓶颈也很多，如5G带宽可以支持大量的数据传输，但这也意味着要新建许多基站来增加覆盖范围，相应就会增加基站的建设成本，随之面向用户的使用成本也会加大；AI技术尚处于发展初期，AI在图书馆智能空间内的应用场景尚处于弱人工智能应用。可以预见，未来图书馆智能空间再造还有很长的路要走，但随着信息技术和通信技术的飞速发展，相信这些问题都会迎刃而解。

（来稿时间：2020年9月）