创新驱动背景下人工智能在图书馆的应用研究与展望

李 宇，鲁 超，马 波（东北大学图书馆）

人工智能这一概念出自1956年美国教授约翰·麦卡锡召集的达特矛斯学术会议，其原意是利用智能算法、仿真原理、机械技术等手段，通过建立能够自行解决问题的系统，使机器能够像人一样完成相关的工作任务，从而提升工作效率［1］。当前，人工智能已经成为驱动社会变革、推动产业升级的核心力量，为社会生态环境带来了全新的发展理念，图书馆同样受益于人工智能技术所带来的巨大效益。王世伟指出，“人工智能技术无疑是目前全球创新发展中令人称奇且最为聚焦的前沿技术之一，对图书馆更新和图书馆发展带来决定性影响”［2］；吴建中在论述中阐明，“人工智能时代不仅已经走来，而且将深刻地影响着社会经济、文化以及生活等各个领域，图书馆应以积极的姿态拥抱人工智能，积极探索开展人工智能在图书馆领域的应用”［3］；邵波等强调，“大数据、人工智能等技术使图书馆摆脱了服务效能低下的困局，为图书馆的数据收集，情报分析提供了技术和设备支撑，更为图书馆提供智慧服务带来机遇”［4］。在创新驱动的大背景下，人工智能在图书馆不仅拥有广阔的发展前景，还将促进图书馆技术手段的全面升级，引发图书馆服务平台、服务模式的智慧化蝶变，为智慧图书馆的长期建设发展注入活力。

1 人工智能技术在国内外图书馆的应用现状

近年来，国内外图书馆大量尝试通过应用人工智能技术构建创新型的服务平台，且均收到了良好的实践效果。

1.1 人工智能技术在国外图书馆的应用现状

美国罗得岛大学图书馆为了拓展教学模式，加速教育普及途径，创建“人工智能实验室”，该项目在对空间进行改造的同时，添置了6台装载AI软件的高性能计算机，可进行开发设计、实践教学等开放性综合服务，旨在为师生及社区居民提供智能实验空间，辅助开展新兴技术的应用体验等探索性服务［5-7］。英国剑桥大学图书馆的人工智能项目利用全自动扫描机器人“KABIS”完成文献资源大型数字化项目，每小时最高可扫描3,300页，极大地提升了资源数字化效率。哈佛大学图书馆通过“KABIS”开展了相关智能项目，致力于用户行为及馆藏资源应用的数据分析，从而提高图书馆文献资源的获取效率［8］。美国马萨诸塞州的剑桥公共图书馆为了提升交互式体验效果，建设了“Laughing Room”智能空间，当空间智能引擎感应参与者讲述的内容幽默风趣时会发出笑声，激发用户的参与热情，鼓励读者参与智能交互体验［9］。美国约翰斯·霍普金斯大学图书馆为了增强文献远程获取及异地传输的保障服务能力，设计研发了CAPM系统，由智能机器人对文献进行快速检索和辨识读取，并将获取的信息传递给用户，使异地资源远程快速获取得以高效完成［10］。德国科隆公共图书馆投入使用了仿真型机器人NAO，该机器人集合了多种人工智能科技组件，通过感知、识别技术，实现各种仿真动作，兼具交互、咨询等功能，可识别20种语言，在提升社交体验方面取了良好的效果［11］。德国不来梅大学图书馆应用了智能帮扶机器人FRIEND，该款智能机器人能够依照残障读者的实际指令信号辅助其抓取图书并完成阅后归位整理等工作［12］。美国斯坦福大学图书馆通过人工智能技术创建了网络图书馆社区，提供虚拟社交服务，读者只需通过网络登录虚拟社区，就能使用图书馆的虚拟资源进行学习、互动、游戏、咨询等活动［13］。美国卡内基梅隆大学图书馆为了提高读者对图书馆资源的兴趣，设计研发了两款有趣的智能闯关游戏，提升读者对图书馆的认知和了解［14］。美国亚利桑那州立大学图书馆开发了“Quarantined”智能游戏，读者可通过角色扮演，在游戏中的6个建筑物场景中查询文献信息获取游戏线索，拯救病毒感染者［15］。美国莱康明学院斯诺登图书馆开发了人工智能游戏“Goblin Threat”，将不良的学术道德行为设置成“妖怪”，让用户通过消灭妖怪胜出游戏，提升个人学术文化素养［16］。在图书馆稀缺资源展示交流方面，人工智能技术也大有可为。英国曼彻斯特大学图书馆利用AR技术展示图书馆古籍特藏资源，即SCARLET项目，读者通过SCARLET-APP识读文献，手机终端就会推送该古籍文献相关的图片、文字、音频等多元数据流，实现古籍特藏的在线浏览［17］。美国迈阿密大学图书馆的ShelvAR系统是美国国家设计研究院研究生为图书馆开发的用户图书搜索系统，该系统可自动判断架位信息，极大地提升图书馆馆员管理图书的工作效率，即使是没有图书馆工作经验的人在从事图书管理工作时也能和经验丰富的馆员一样快速和准确［18］。

1.2 人工智能技术在国内图书馆的应用现状

我国对于人工智能在图书馆领域的理论研究起步较早。1992年，陈建宏提出利用人工智能技术批量加工文献，实现文献的分类、编目、索引、文摘等自动化处理［19］。此后，更多学者开始关注人工智能研究领域。国内较早开启人工智能实践研究的机构是清华大学图书馆，设计研发了AI机器人“小图”，通过构建AIML语料信息库实现了AI机器人与读者自由沟通，提供信息咨询等服务，并且增加了自我学习功能，通过与读者交流实现语料信息库的自动填充积累［20］。上海交通大学研发的机器人“小交”是基于MSN的智能聊天机器人，除具备自主聊天功能外，还能提供学科导航、借还提醒、文献查询等服务［21］。此外、哈尔滨工业大学图书馆、国家图书馆、三峡大学图书馆等也都先后通过人工智能机器人等开展智能咨询服务，因AI机器人交互性能良好、储备信息强大、服务功能完善，受到众多读者的青睐。深圳图书馆是国内第一家全面使用RFID技术的公共图书馆，不仅实现了自助借还，还建设了智能导航系统和智能盘点系统，使服务效率极大提升［22］。南京大学图书馆在RFID基础上，进行了深度开发，设计了盘点机器人“图客”，使得智能盘点功能更加强大，获得多项国内外专利，可以在无人干预下自主完成盘点工作，并且在国内多所高校图书馆投入使用［23］。西安交通大学图书馆“虚拟全景系统”也是通过VR技术，根据钱学森图书馆和医学财经图书馆实际情况，设计了仿真服务场景，实现了图书馆空间的虚拟展示［24］。浙江理工大学图书馆通过人脸识别技术完成了读者身份验证，无须出示任何证件，读者只需刷脸即可入馆，成为较早提供此项服务的国内图书馆之一。华中科技大学图书馆运用人脸识别技术实现了刷脸借书服务。中国计量大学图书馆则借助百度人工智能开放服务云平台的人脸识别模块研发了独立的门禁系统，不仅减少了办证费用，简化了借书流程，还提高了身份识别的效率，增强了读者的智能体验［25］。

2 国内图书馆应用人工智能存在的问题及不足

2.1 人工智能服务领域有待拓展

尽管近年来我国图书馆在人工智能领域进行了很多尝试，部分项目得到了快速发展，形成了系列标志性产品，但与欧美等国外图书馆相比，我国图书馆在智能空间管理、智能游戏服务、智能残障帮扶、智能社交体验等领域涉足较少，甚至在一些领域未有触及，亟待进一步拓展相关领域的智能服务。如，2018年美国至少有28家图书馆使用ASRS图书馆自动存取系统开展大规模密集图书管理，形成了巨大的规模效益［26］，而国内首个大型智能化立体书库是2019年底正式投入使用的苏州第二图书馆智能立体书库，贵州省图书馆（北馆）的智能立体书库于2020年底建成并投入使用［27］，深圳市图书馆调剂书库预计2023年建成，国家图书馆国家文献战略储备库项目于2017年确定设计方案，目前国内只有4家图书馆ASRS书库进入实施阶段［28］。国内图书馆总体建成项目较少。美国芝加哥公共图书馆能够为读者提供编程及机器人等方面的研究培训服务，英国伯明翰大学图书馆的安保机器人Bob可独立自主实施馆舍空间安全检测，提供智能安保服务［29］，而我国图书馆目前在这些领域都尚无涉及。

2.2 创新型研发有待加强

人工智能涉及高新智能科技，其核心技术成果多集中在专业公司或高校科研院所，对于图书馆而言存在较大的技术壁垒。因此，现阶段我国图书馆人工智能项目多是通过引进成熟的技术平台产品加以应用实施，少数图书馆为了缩短项目周期，甚至将项目完全委托给第三方实施，虽然智能服务项目在短期获得了成效，但也引发了诸多问题：未与图书馆主流业务深度对接，用户体验欠佳；过度依赖制造厂商，导致图书馆服务出现“盲盒”效应；各类智能化服务项目自成一体，很难发挥整体联动效应等。究其原因，主要是图书馆缺乏自主创新意识，对新技术、新产品的主动参与性不够，导致智能技术与图书馆员之间、项目服务与实际业务之间、用户反馈与研发升级之间脱钩。因此，图书馆应调动各方力量，主动参与智能项目的创新研发工作，将馆员的智慧及经验充分融入智能项目建设中去，将人工智能技术与图书馆业务深度结合，开发出适合图书馆实际需求的智能化服务，最大程度上发挥出智慧图书馆的服务效力。

2.3 用户隐私保护有待提升

图书馆的人工智能服务是建立在读者服务基础上的，在组织实施人工智能服务项目时，部分图书馆对于用户隐私保护问题考虑不足。特别是近年来广泛应用的人脸识别技术，虽使刷脸办证、刷脸入馆、刷脸借还等读者服务变得便捷高效，但是一旦读者面部隐私信息泄露，将为读者带来不可估量的经济损失。此外，很多高校图书馆都开展了用户画像研究整理工作，旨在为用户提供更为精准的个性化服务，但同时也极易引发用户隐私泄露问题。因此，图书馆需要谨慎对待，一方面采集用户敏感信息应获得用户的授权认可，另一方面要严防用户隐私数据被不法分子窃取牟利。图书馆要提高数据安全防范管理等级，在使用人工智能技术开展服务的同时，制定完善的管理防护策略，以保障各类数据信息安全有效运行。

2.4 图书馆专业技术力量亟待增强

从国内图书馆人工智能应用实践的现状来看，绝大部分图书馆过度依赖商业技术公司的服务力量，只有少数与AI厂商开展了相关合作，并参与自主创新。导致这种现象出现的原因除了资金规模、项目周期等因素外，另一个主要原因就是国内图书馆专业技术力量严重不足，创新研发能力亟待增强。人工智能是我国新兴技术学科，专业人才少，技术含量高，近几年该行业才在国内得到发展，图书馆又滞后于产业发展，因此国内图书馆在该领域的项目建设经验不足，有待于通过专题建设提升完善。此外，图书馆人员管理模式及人才引进机制不够灵活，激励措施、薪酬待遇缺乏优势，使得图书馆人才引进缓慢。高端人才往往汇聚于国内一线城市及高端研发公司，一定程度上制约了图书馆的人才积累。2020年，中国科学院文献情报中心开展的有关“智慧图书馆建设现状调查与分析”数据显示，国内“双一流”高校图书馆馆员维度的考核评价因子指数略大于3，图书馆高素质人才占比低于50%，信息技术类馆员队伍不能满足智慧图书馆建设发展需要，图书馆员综合创新能力与图书馆智慧化建设需求仍存在较大差距［30］。“双一流”高校图书馆现状尚且如此，国内其他图书馆技术力量综合状态就更加堪忧了。因此，图书馆需要通过多种途径，加大高端人才引进力度，丰富人才培养途径，完善人才激励措施，建设与智慧图书馆相适应的人才队伍，全面增强图书馆技术保障力量。

3 国内图书馆实施人工智能的应对策略

3.1 科学规划，拓展应用领域

作为文化教育产业的重要组成部分，图书馆应精准谋划，科学部署，围绕智慧图书馆建设目标，加速人工智能项目建设，全面拓展智能科技在图书馆的应用领域。图书馆要从全局发展观出发，制定长期愿景目标和阶段发展规划，分步骤分阶段有序实施，使智慧图书馆建设得以持续稳定发展。国内图书馆应在提供信息咨询、智能盘点、人脸识别等服务的基础上，全面拓展“知识采集服务”等服务领域，积极探索人工智能科技给图书馆带来的新服务增长点，延伸图书馆智能化服务途径。同时，关注业界最新动态，引入新技术、新成果、新体验、新服务，积极布局建设全新的智能互联服务体系，以智促建，以建促享。从内部改革出发，借助人工智能科技的外部力量，提升人工智能技术服务水平，增强图书馆综合服务能力。紧紧抓住“智能制造，智能引领”的发展机遇，通过合作、共建、共享等多种方式，强化各层级科技支撑力量，夯实图书馆智能服务基础，实现图书馆智慧化的快速发展。

3.2 加强自主创新，推进升级转型

人工智能助力图书馆服务提质扩容的进程是图书馆实施智慧化产业升级的进化过程，也是将智能技术、智能成果融入图书馆各业务层级且全面重塑图书馆产业链的蝶变过程，因此图书馆在应用人工智能技术推广智能服务项目时，要注重加强自主创新，积极推进自身业务转型升级。网络环境下，智能服务体系建设不是智能设备的物理堆砌，更需要融合智慧逻辑和前瞻式思维，实现人工智能技术成果与图书馆产业需求的深度契合。要充分发挥图书馆的主导作用，研发出适合图书馆的项目成果，提高图书馆服务效能。新一代图书馆智能服务体系一定是以信息为基础、以服务为主导、以技术为驱动、以互联为途径的综合服务体系，因此，图书馆应在我国信息产业快速发展的宏观背景下，以智慧图书馆建设为契机，将知识获取、机器学习、数据挖掘、虚拟现实、物联网、云计算等人工智能技术与图书馆的构成要素和业务需求深度结合，设计研发出适合图书馆的新业态模式，致力于信息组织网云化、管理控制无人化、用户服务个性化、空间体验智能化、场景服务虚拟化，通过一切有效的智能技术手段构建出图书馆各层面的新型智慧服务平台，实现图书馆行业的整体转型升级。

3.3 完善数据管理，加强隐私保护

人工智能的自动化、智能化信息收集管理模式提高了图书馆的服务效率，给用户带来了良好的服务体验，但隐私保护、伦理道德等问题也凸显出来，需要图书馆完善数据管理制度，加强用户数据隐私保护，严防信息泄露，切实保障用户权益不受侵害。图书馆在开展相关服务项目时，要制定完善的规章制度和操作流程，对数据管理人员及技术操作人员进行系统培训，履行好数据安全管理主体责任；履行信息获取告知义务，在用户知情及许可下合法采集数据；制定安全等级管控策略，及时排查系统漏洞，对信息的采集、管理、维护、传递、保存加以规范约束，对个别特殊信息进行加密处理；如果数据涉及个人敏感信息，应及时向上级网信部门备案。

公共信息安全管理是一个不断完善的过程，需要社会全体人员共同努力。近年来，我国加强了公共规范的制定与实施。2018年，多家高校及国内人工智能企业联合发布了《新一代人工智能行业自律公约》，致力于建立人工智能公共道德伦理体系，规范国内人工智能行业行为，促进人工智能行业健康稳定发展［31］；2019年，国家互联网信息办下发了《数据安全管理办法（征求意见稿）》，从维护国家信息安全、社会公共利益、保护公民合法权益的角度出发，推出了四十条指导及约束性条款，并明确规定“网络运营者不得以改善服务质量、提升用户体验、定向推送信息、研发新产品等为由，以默认授权、功能捆绑等形式强迫、误导个人信息主体同意其收集个人信息”［32］。系列公共政策的出台，较为全面地对用户权益、隐私保护进行了约束，也为图书馆科学使用人工智能技术、规范数据信息管理、规避安全隐患提供了重要的理论参考。

3.4 加强人才的引进与培养，提升技术保障力量

在图书馆全面推广人工智能技术不仅能加快国内智慧图书馆的建设步伐，也能提升图书馆的核心竞争力和综合服务能力，这对图书馆员提出了更高的要求。只有积极引进和培养高端技术人才，打造高水平的智慧馆员技术团队，才能提供完善的技术保障，有能力承担高附加值、高影响力的创新项目，实现图书馆与图书馆员同步跃升的发展局面。

近年来，我国高度重视人工智能人才培养工作。2018年，教育部制定了《高等学校人工智能创新行动计划》，加大了人才培养规模和培训力度［33］，至2019年5月，我国已有31所高校建立了人工智能学院，24所高校组建了“人工智能研究院”开展专题研究［34］，未来将有更多的专业人才进入人工智能应用领域，这都为图书馆引进专业人才提供了机遇，并为与高校科研机构开展合作提供了发展平台。图书馆要有计划，分步骤地实施人才战略：重视人才招募，优化人才队伍结构；完善馆员队伍的培训措施，提供广泛的培训交流渠道，融入创新思维，积极培养图书馆复合型人才；重视实践项目对馆员的培养与提升，鼓励馆员申报科研立项，引导开展实践性创新项目研究；积极开展区域性馆际合作交流，通过行业及地域范围的联合共建、协作共享，增进馆员交流，促进科研成果普及推广；联合行业公司及科研团队，组织馆员参与新业务、新技术研发升级工作，培养馆员创新能力，增进知识积累。积极构建馆员与智能科技协调发展，使图书馆的人才队伍稳健发展，图书技术保障力量持续性得到提升。

4 国内图书馆应用人工智能的未来展望

4.1 智能科技驱动效应显著

人工智能是融合了众多学科元素的科技集合体，其高效、稳定、快捷、持久等特点已经远远超过人类个体，能够胜任各种特殊环境下的服务工作，技术驱动效应显著，人工智能强大的运算效率对于未来图书馆海量信息资源的高速智能化管理、精准智能化决策都具有显著技术优势。《2020十大战略性技术趋势报告》指出，人工智能与机器学习将提升人类各种场景的决策能力，给人类发展和社会生活带来巨大变化［35］。人工智能技术成为新一轮科技革命和产业变革的核心驱动力，是引领未来的战略性技术，全球视野下很多国家已经把发展人工智能作为提升国家竞争力的重大战略［36］。人工智能作为人类智慧的集合载体，其发展潜能是人类智慧的集中体现，前进动力在于人类智慧持续累积的滚动发展，人工智能具有巨大的驱动效应，能够赋能行业发展，激发内部活力，其强大动能将从各个层级、各个维度逐级显现，全面提升图书馆的服务效能，实现图书馆的升级转型。人工智能正以前所未有的巨大能量驱动着图书馆的文献流、信息流、知识流、人才流、读者流，是撬动未来图书馆创新发展和增量攀升的重要支点。

4.2 智慧图书馆建设的重要途径

随着我国图书馆事业的不断发展，人们对图书馆智能化、智慧化服务需求日益强烈，建设功能完善、服务高效的“智慧图书馆”已经成为图书馆业界人士的共同努力方向。图书馆专家、学者对通过何种途径建设智慧图书馆，已给出了科学预判。初景利等指出，图书馆的智慧化转型是随着智能技术的升级不断发展和演变的，智能技术是智慧图书馆建设发展的基础。图书馆要积极适应、感知、发现并引入智能技术，加快图书馆智慧化建设的进程［37］。程跃认为，智慧图书馆是由四个内在联系的、平行的层面决定着本质特征的结构，包含智慧管理层、智慧服务层、智慧信息层、智慧空间层，人工智能的跨界融合是各层面交互同化的技术特征，并为智慧图书馆知识服务延伸提供了可能［38］。黄晓斌认为，人工智能将为图书馆智慧化升级提供重要途径和手段，在智能馆舍设计、智能感知空间、智能信息决策、智能信息搜索、智能教育培训、智能个性服务等方面发挥巨大效力［39］。人工智能必然成为图书馆智慧化建设进程中必不可少的技术手段，将从多个维度全面重塑图书馆格局。我国智慧图书馆平台建设更要重视人工智能的科技支撑作用，充分发挥其强大的服务效能。第六次全国县级以上公共图书馆评估体系涉及多项智能化指标，如智能参考咨询、智能图书排架、保障设施的智能化管理等［40］，系列智能评估指标的引入，表明国家对图书馆建设中智能科技元素的重视，更预示着在未来智慧图书馆的建设道路上，人工智能将为智能信息生态体系构建提供全新的解决方案。

4.3 国家及地方的战略规划保障

随着我国“科技强国”“科技兴国”战略的提出，国家及地方政府日益重视人工智能的创新驱动引领作用。2017年，国务院制定了《新一代人工智能发展规划》，设计了人工智能三步走的规划目标，将人工智能提升到国家战略高度［41］；国家“十四五”发展规划将“人工智能”列入科技前沿重点攻关项目［42］；《关于促进文化和科技深度融合的指导意见》指出，利用大数据、人工智能等新技术对公共文化服务产业进行全方位、全链条改造，推动人工智能在文化领域的深度应用和创新发展，为我国图书馆开展人工智能服务指明了方向［43］。各级地方政府也纷纷出台相关政策，支持人工智能在地方区域的推广实施（见表1），为人工智能技术在我国各行业的快速应用推广提供了强有力的制度保障。在国家统一规划部署和地方政府精准布局下，文化教育产业的智慧城市、智慧校园、智慧图书馆建设构想必将得到快速跃升式发展。

表1 部分省（区、市）人工智能产业政策规划

4.4 智能服务发展空间巨大

根据《新一代人工智能发展规划》（国发〔2017〕35号），预计我国2025年人工智能产业规模将超过4,000亿元，带动相关产业超5万亿元，至2030年人工智能核心产业将达到1万亿元以上，辐射带动其他产业超10万亿元［44］，可以说基于人工智能的服务产业在我国未来具有巨大的发展空间。柯平指出，人工智能技术在知识服务中的广泛应用和深度发展将直接赋能图书馆，影响图书情报领域各个方面，近几年这种影响更加强烈而深远，图书馆要拥抱数智科技，增强活力［45］。《2020年国民经济和社会发展统计公报》显示，2020年全国公共图书馆总数已达3,203个，我国软件和信息技术服务业全年完成业务收入81,616亿元，比2019年增长13.3%［46］，表明我国软件和信息服务产业发展态势迅猛，在国内庞大的图书馆规模体系下，人工智能在我国图书馆市场前景一片光明。特别是随着我国5G网络建设步伐日益加快，文化服务领域生态空间和服务模式将被重塑，现实空间与虚拟场景深度融合，人工智能将成为虚拟与现实连接、用户与万物连接、需求与服务连接、感知与评价连接的重要渠道，将为图书馆提供一个全新的智能化信息服务生态体系。相信在新一轮科技革命的驱动下，图书馆将整合信息生态，加载智能引擎，满载动力，开创出技术先觉和文化自信的新局面。