基于数字孪生技术的图书馆精准服务研究

2022-07-13王家玲王伟赟

新世纪图书馆 2022年6期

王家玲王伟赟

摘要精准化服务是图书馆服务转型的必然趋势。数字孪生技术，集数字化技术、数字建模、大数据分析、数据挖掘、可视化、人工智能技术于一体，从顶层设计到底层逻辑进行系统规划，可从根本上实现图书馆精准服务。本文通过梳理数字孪生技术和图书馆精准服务的内涵与研究现状，分析了数字孪生技术在图书馆精准服务中的应用场景，并构建了基于数字孪生技术的图书馆精准服务体系框架。

关键词图书馆; 精准服务; 数字孪生

分类号 G250

DOI 10.16810/j.cnki.1672-514X.2022.06.008

Research on Library Precise Service Based on Digital Twin Technology

Wang Jialing， Wang Weiyun

Abstract Accurate service is the inevitable trend of library service transformation. Digital twin technology， integrating digital technology， digital modeling， big data analysis， data mining， visualization and artificial intelligence technology， carries out system planning from the top design to the bottom logic， can fundamentally realize accurate library services. By sorting out the connotation and research status of digital twin technology and accurate library service， this paper analyzes the application scenarios of digital twin technology in accurate library service， and constructs the framework of accurate library service system based on digital twin technology.

Keywords Library. Accurate service. Digital twin.

0 引言

信息泛在、网络泛在及智能泛在环境，使得读者对信息资源、空间环境以及服务形式的需求都发生了巨大的变化。传统的被动型、等待型的粗放式、大众化服务已无法满足读者的多样化、个性化需求，图书馆要想生存并发展，就必须顺应时代的发展和读者需求的变化，进行相应的服务转型和创新。图书馆作为公共文化服务机构，拥有优越的空间资源、丰富的实体资源、海量的数字资源，如何以读者需求为导向，构建读者的精准画像，将海量的资源与读者的多样化需求精准匹配，并以精准的服务方式高效便捷地呈现给读者，是图书馆实现精准服务的最终目标。

然而，目前对于精准服务的研究缺乏专指性，精准服务与个性化服务、特殊群体服务、学科服务等内涵界定模糊。图书馆各类资源相对独立，互不相通，缺乏整合、共享，图书馆与读者之间缺乏互动交流，难以挖掘读者的需求。精准服务的实践也缺乏科学合理的整体规划，难以从根本上实现资源与读者的精准匹配。数字孪生技术集数据挖掘、可视化、人工智能技术于一体，从顶层设计到底层逻辑进行系统规划，构建精准的读者画像，实现空间资源的精准再造、文献资源的精准呈现、人力资源的精准匹配，从根本上实现图书馆资源与读者的精准匹配。

1 数字孪生技术与图书馆

2002年美国密歇根大学Grieves教授在“PLM开发联盟”成立时对业界所作的陈述中，包含了数字孪生的所有要素，被認为是数字孪生概念的雏形。2011年，Grieves教授正式提出数字孪生体的概念。数字孪生技术最初被应用于航天航空领域，主要是飞行器的维护与保障。随着数字孪生技术的不断丰富和完善，其应用领域逐渐扩展至智能制造、智慧城市、智慧医疗等。自2017年开始，该技术连续三年被全球最具权威的信息技术研究与咨询公司Gartner列入《十大战略性技术趋势》，由此引起社会各界的广泛关注。

2019年，在国务院印发的《河北雄安新区规划纲要》中，明确提出同步规划“数字城市和现实城市”，建设“数字孪生城市”。2020年，数字孪生技术在国家发改委印发的《关于推进“上云用数赋智”行动培育新经济发展实施方案》中也多次被提及，方案鼓励各界积极开展数字孪生创新计划。国内也开始了以数字孪生技术为导向的具体实践：上海静安区的“数字静安”政务大脑，利用数字孪生技术实现了政务系统的智能规划选址能力;上海临港通过数字孪生技术构建了对象精细化的“虚拟城市”;天津滨海数字孪生城市运营中心运用数字孪生技术实时感知、监测城市运行状态，实现了城市智能化综合管理。

关于数字孪生图书馆的概念，各研究者的阐述并不一致[1-2]，没有统一的定义。本文认为数字孪生图书馆是智慧图书馆的一个新阶段，它是在新一代信息技术和服务理念的驱动下，构建与图书馆实体完全对应的数字孪生空间，实现孪生空间和物理实体的实时双向映射，通过对孪生大数据的实时监测、分析和深度挖掘为图书馆的管理与服务提供决策依据的一种未来智慧图书馆管理与服务新模式。学术界不少研究者已开始探索如何将数字孪生技术应用于图书馆。孔繁超[3]分析了数字孪生技术在图书馆的应用场景及应用领域，探讨了数字孪生技术应用于图书馆空间重构的可能性和服务优势。张兴旺[4]以雄安新区图书馆建设为例，提出数字孪生图书馆的概念与模型，并给出了相应的技术框架。石婷婷[2]提出数字孪生技术在智慧图书馆的应用场景，并给出保障数字孪生图书馆顺利建设的策略。李璐[5]提出数字孪生图书馆智慧管控系统模型。王东波[6]探索了基于数字孪生的智慧图书馆应用场景架构、运行机制和建设思路。

2 图书馆精准服务的要求

图书馆精准服务的精髓是资源与读者的精准匹配，它是解决当前读者需求多样化、个性化与图书馆粗放式、大众化服务之间矛盾的重要途径。诸多研究者对图书馆精准服务的概念特征进行论述，发表了各自的观点。唐斌[7]、牛勇[8]认为图书馆精准服务是以读者需求为导向的个性化服务，是与传统的粗放式、大众化服务相对应的概念。曹树金[9]认为图书馆精准服务是以大数据和信息技术驱动为主线向读者提供的个性化、差异化服务。周萍[10]提出精准服务的首要任务是激活图书馆的资源，实现资源与读者的精确匹配，同时也指出数据驱动是精准服务的最显著特征。对于精准服务的技术方法研究主要集中在读者画像的构建上。董宁[11]提出构建读者群组画像是实现图书馆精准化服务的有效工具，并基于读者偏好特征和数据关联，给出了构建读者群组画像的方法。于兴尚[12]以读者的多维度数据为基础构建读者画像，并给出了读者画像精准服务模型的规划设计及搭建方法。

目前来看，对图书馆精准服务的概念特征和构建图书馆精准服务体系的技术策略已有了一定的研究积累，但是对于精准服务的研究还缺乏专指性，精准服务与个性化服务的内涵界定模糊。技术上多是单独运用某一项特定技术实现特定领域或者特定群体的精准服务，缺乏科学合理的顶层设计和底层逻辑，没有实现全方位的资源整合，难以从根本上实现资源与读者的精准匹配。本文认为，图书馆精准服务应该是在新一代信息技术和服务理念的驱动下，构建图书馆全要素孪生体，以读者的实时需求和潜在需求为导向，将图书馆的空间资源、文献资源和人力资源与读者进行精准匹配，并以精准的服务方式高效便捷地呈现给读者。

3 数字孪生技术在图书馆精准服务中的应用场景分析

3.1 讀者画像的精准构建

读者画像将用户画像的概念引入图书馆领域，以大量的读者数据为基础，收集海量读者数据，运用聚类、关联规则等数据挖掘方法精准挖掘读者需求、构建读者画像模型，以便全面准确地为读者提供服务。

利用数字孪生技术，在图书馆数字孪生空间中构建读者数字孪生体，所有的读者实体都有相应的孪生体与之对应。系统通过对读者孪生体基本数据、科研数据、社交数据、信用数据、行为数据、情境数据的实时监测和全方位收集，利用聚类、关联规则等数据挖掘方法为读者孪生体贴上画像标签。

首先，可以将读者按群体划分：依据读者的基本数据、行为数据进行聚类分析，将有相似专业文化背景、阅读行为、兴趣和阅读偏好的读者进行群体划分，贴上相同的画像标签。借助于一些过滤算法，对具有相同画像标签的读者群体进行需求分析和需求预测，从而为读者提供有针对性的个性化服务。在孪生空间中，孪生图书馆根据读者的信息迅速定位读者画像，从而在数字孪生空间中为读者提供与画像匹配的精准服务，同时映射至物理实体，实现物理实体与孪生空间的同步更新。其次，构建千人千面的读者画像。将数字孪生空间中的读者孪生体与资源孪生体建立关系映射，为每一个读者孪生体匹配相应的服务及资源。这样图书馆就可实现为每位读者在特定的时间、特定的空间以特定的方式提特定的服务，从而实现提供千人千面的精准服务。因此，基于数字孪生技术，可多维度、全方位地收集读者信息，构建精准的读者画像。

3.2 空间资源的精准再造

图书馆空间资源包括物理空间资源和信息空间资源，它是以读者需求为中心，为读者显性知识和隐性知识的获取与建构服务的公共知识空间，具备“自由、宽松、便利”的第三空间属性，其本质是知识情境[13]。图书馆要实现精准服务，空间资源的精准再造是主要任务之一。

数字孪生技术将图书馆的读者和空间资源进行数字建模，构建图书馆读者数字孪生体和图书馆空间数字孪生体。这些孪生体是实体在虚拟信息空间的完全映射，读者可在图书馆物理空间和数字孪生空间之间自由切换，实时交互，虚实融合，大大地拓展了图书馆空间资源。现实世界的主体被映射到孪生世界中进行优化，并以最合适的方式进行反馈。可通过对图书馆读者孪生体的实时监测、实时需求跟踪、潜在需求挖掘，分析出读者对图书馆空间资源的实时需求和潜在需求，结合对数字空间孪生体和物理空间孪生体的实时监测，分析读者在使用时存在的问题，模拟设计出图书馆物理空间改造后的场景和信息空间优化场景。通过沉浸式的可视化场景为读者提供实时服务，可为读者的学习和创新提供更大容错性的空间。读者可通过虚拟孪生体、模拟工具等实现更多的创意，并可通过调用和分析大数据，对孪生体进行验证、优化和升级。因此通过数字孪生技术，可有效拓展图书馆空间资源，合理优化图书馆信息空间，提升图书馆物理空间资源的配置效率，实现图书馆空间资源的精准优化和再造。

3.3 文献资源的精准呈现

如何以读者需求为导向，精准地配置文献资源，并将文献资源精准地呈现给读者，是图书馆精准服务的重要内容。目前，让文献资源精准匹配读者需求可实现的关键技术就在于数字孪生技术的应用。

数字孪生技术首先要将图书馆的纸本资源数字化，并在数字孪生空间中构建纸本资源数字孪生体和数字资源体。孪生体是全生命周期的，图书馆文献资源的所有流通信息、馆藏信息、书目信息、访问统计信息都会被映射到数字孪生空间。因此，图书馆可在数字孪生空间中，对文献资源的数字孪生体的所有信息，包括读者借阅数据、数据库资源的访问数据、数据库数据、书目数据、馆藏数据进行全方位的整合、关联、分类，并将最终的分析结果与读者数字孪生体中群体的专业、学历、工作、年龄、性别、爱好等属性相结合，并以此分析和挖掘出读者的实时借阅需求和潜在借阅需求，进而做出采编决策，优化图书馆文献资源的配置结构，实现文献资源配置与读者需求精准匹配。同时在数字孪生空间中实时监测读者文献资源的借阅和访问需求，根据读者的实时需求分析并预测出读者的文献资源流通需求。图书馆可根据分析结果，及时个性化地推送相关文献资源，将文献资源精准地呈现给读者，实现文献资源的精准优化。

3.4 人力资源的精准匹配

数字孪生技术实现了馆员、读者、资源的互联互通，虚实融合。通过馆员孪生体的构建，将馆员全方位、全生命周期地映射在虚拟信息空间。动态监测和分析虚拟信息空间中馆员孪生体的学历、专业、工作年限、业务能力、爱好、专长等信息数据，构建出精准的馆员画像，如研究型馆员、技术型馆员、嵌入型馆员、业务型馆员，沟通型馆员等。馆员画像的构建为管理者对馆员队伍的建设和调度提供决策支持。在馆员队伍建设上，管理者依据分析结果，结合现有条件，合理引进相关人才。在孪生环境中，搭建共享学习平台，为现有馆员提供不断学习的环境，如为研究型馆员提供学术研究环境、为技术型馆员开设多种技术培训课程、为嵌入型馆员提供教育教学平台、为业务型馆员提供业务培训平台等，以此构建合理的馆员队伍。在数字孪生空间中，对读者分布情况和需求，以及与馆员的实时交互全方位地展示和监测，可分析出读者的实时需求和需求倾向，系统依此智能选择最优的人员调度策略，为不同的场景、不同类型的读者、不同的时间段调配最合适的馆员提供服务，实现图书馆人力资源与读者服务的精准匹配。

4 基于数字孪生技术的图书馆精准服务体系框架

科学合理的顶层设计和底层逻辑，可从根本上实现图书馆精准服务。本节基于前文对数字孪生技术在图书馆精准服务中的应用场景分析，构建了基于数字孪生技术的图书馆精准服务体系框架，如图1所示。

在数字孪生技术环境下，借助红外线、传感器、RFID芯片、GPS定位器、智能终端设备等可实时动态地识别和收集图书馆一切物理实体的信息，比如图书馆空间资源的楼栋信息、温度信息、湿度信息、光线信息、设施设备信息、文献的书目信息、馆藏信息、流通信息、馆员和读者的人物基本信息和人物行为轨迹信息等。因此，数字孪生技术实现了对信息的多维度、全方位的实时动态收集，为图书馆精准服务的实现提供了充分的底层数据支撑。

图书馆的数字孪生空间是对图书馆一切实体的全生命周期的实时双向映射。利用数字化、智能化、数字建模、可视化技术等，对图书馆实体进行整体规划、分析。将图书馆的空间资源、文献资源管理、人力资源和读者等实体在图书馆的数字孪生空间中建立相应的孪生体，这些孪生体与物理空间的实体完全对应，并可实时进行动态交互。图书馆数字孪生空间与实体空间通过可视化技术、增强现实技术虚实交互，融合互通。现实世界的实体被映射到孪生世界中，通过不断地模拟与评估反馈，为实体的不断优化提供可靠的决策依据。图书馆孪生大数据的数据收集来源于图书馆实体和图书馆数字孪生空间。图书馆实体的一切数据、数字孪生空间的一切数据，以及它们在运行过程中产生的一切数据都会被收集并存储到这个大数据中。通过对孪生大数据的实时监测、关联分析、智能挖掘，将驱动图书馆实体和孪生体的不断改进与创新，为图书馆精准服务提供主要动力。

数字孪生技术的支持下，图书馆通过科学合理的顶层设计和底层逻辑，可从根本上实现图书馆精准服务，实现图书馆空间的精准再造、文献资源的精准呈现、人力资源的精准匹配和读者画像的精准构建，从而实现图书馆的空间资源、文献资源、人力资源与读者的精准匹配。

4 结语

新技术的出现往往能够为图书馆的转型和服务创新带来机遇。目前，图书馆界对数字孪生技术的研究和应用均处于初步探索阶段，使用效果缺乏评估。但随着5G网络的普及，6G网络的提前布局，数字孪生城市的不断推进，将数字孪生技术引入图书馆界并被普及应用是一个必然的趋势，届时，希望本文的粗略设想和分析能为数字孪生技术环境下的未来图书馆提供一定的参考。

参考文献：

张兴旺，石宏佳，王璐.孪生图书馆：6G时代一种未来图书馆运行新模式[J].图书与情报，2020（1）：96-102.

石婷婷，徐建华，张雨浓.数字孪生技术驱动下的智慧图书馆应用场景与体系架构设计[J].情报理论与实践，2021，44（3）：149-156.

孔繁超.基于数字孪生技术的智慧图书馆空间重构研究[J].情报理论与实践.2020，43（8）：146-151.

张兴旺，王璐.数字孪生技术及其在图书馆中的应用研究：以雄安新区图书馆建设为例[J].图书情报工作，2020，64（17）：64-73.

李璐，尹玉吉，李永明.基于数字孪生的图书馆智慧管控系统模型构建研究[J].图书馆学研究，2021（4）：29-37.

王东波.基于数字孪生的智慧图书馆应用场景构建[J].图书馆学研究，2021（7）：28-34.

唐斌.图书馆精准服务：内涵、机制与应用[J].图书馆工作与研究，2017（5）：9-13.

牛勇.图书馆精准服务研究[J].图书馆学研究，2016（5）：50-52.

曹树金，刘慧云，王连喜.大数据驱动的图书馆精准服务研究[J].大学图书馆学报，2019，37（4）：54-60.

周萍，陈雅.数据驱动下高校图书馆精准服务路径与机制研究[J].图书馆工作与研究，2020（12）：25-31.

董宁.面向群组用户画像的图书馆精准服务体系构建[J].图书馆论坛，2020，40（12）：151-158.