元宇宙视域下国内虚拟图书馆研究综述

毛鸿鹏

（上海海关学院图书馆，上海 201204）

1 引言

元宇宙（Metaverse）一词于1992年首次出现在Neal Stephenson的《雪崩》（Snow Crash）中，被描述为一个虚拟的城市环境，用户可以通过光纤和VR头戴设备访问[1]。11年后即2003年由美国Linden Labs开发的虚拟3D平台——第二人生（Second Life）诞生，被认为是元宇宙的早期形态，用户可在虚拟环境中进行虚拟的社会交流[2]。次年，在线游戏公司Roblox在美国创立，该公司运营一个人类共同经验平台（Roblox Platform），用户可在该平台上互动、探索，开发沉浸式、用户生成的3D体验。

从元宇宙概念的首次提出，经过十多年发展到其早期形态的诞生，并未受到社会的广泛关注，这主要限于当时的科技发展水平还不足以让人们相信《雪崩》中所提到的虚拟城市环境将来可能会实现。

直到2021年10月，世界著名社交软件公司Facebook宣布将建设元宇宙计划，甚至将公司更名为“Meta”[3]，鉴于其庞大的用户群体和全球影响力，元宇宙一词瞬间风靡全球。随后，百度立即推出了国内首个元宇宙产品“希壤” App，依托人工智能、云计算、区块链等前沿技术，打造国产元宇宙生态。在“2022世界人工智能大会”上，阿里巴巴达摩院发布了与元宇宙关系密切的最新的“通义”大模型系列，打造世界首个AI统一底座，构建大小协同的层次化人工智能体系，为AI从感知智能迈向知识驱动的认知智能提供先进基础设施。微软公司和芯片业巨头英伟达主要在工业制造应用中寻求元宇宙的发展机遇，微软表示制造业为元宇宙提供了最理想的平台，将通过构建数字孪生模型和机器学习模型来提供生产流程的模拟运行、预测性维护以及服务决策的智能分析等服务。而英伟达推出了“Omniverse”平台，通过数字孪生技术构建的数字世界，制造商可以在其中建造虚拟智能工厂，对制造过程进行预演练[4]。

除了企业，各国政府也在积极推动元宇宙产业的发展。2021年11月，韩国首尔宣布要建设成为第一个进入元宇宙的大都市，首尔市政府计划将在2022年底前开发自己的元宇宙平台。到2026年全面运行时，它将承载各种公共功能，包括一个虚拟市长办公室和为商业部门服务的空间、一个金融技术孵化器及一个公共投资组织[5]。2022年4月，日本“元宇宙推进协议会”成立，将探讨适配元宇宙运用的法律制度的理想状态，并提出政策建议[6]。在国内，同年7月，上海市发布《上海市培育“元宇宙”新赛道行动方案（2022—2025年）》，提出将坚持虚实结合、以虚强实价值导向，发挥上海在5G、数据要素、应用场景、在线新经济等方面的优势，推动元宇宙更好赋能经济、生活、治理数字化转型[7]。8月，“元宇宙与虚实交互联合研究院”在上海成立，这是首家以“虚实交互”“以虚强实”为核心方向的元宇宙综合性科技与产业创新平台[8]。同时，除了政府和企业，高校也纷纷加入元宇宙的产学研之中，清华大学发布了《元宇宙发展研究报告2.0版》，从起源、概念、属性、应用场景、热点问题等方面梳理了元宇宙的发展历程。

2 元宇宙的定义与特征

2.1 定义

元宇宙与元宇宙图书馆之间的关系应该是技术与场景之间的关系，元宇宙为图书馆提供技术，图书馆为元宇宙贡献落地场景。虽然元宇宙的概念提出较早，但毕竟从2021年开始才广泛进入学界视野，人们对元宇宙的认识和理解还处于探索之中，并没有形成统一定义，而是仁者见仁，智者见智。清华大学沈阳团队在《元宇宙白皮书》中给出了一个综合性定义：元宇宙是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态，它基于扩展现实技术提供沉浸式体验，基于数字孪生技术生成现实世界的镜像，基于区块链技术搭建经济体系，将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合，并且允许每个用户进行内容生产和世界编辑[9]。

在“元宇宙与虚实交互前沿系列论坛——天堂的具象：图书馆元宇宙的理想”[10]，澳门大学图书馆馆长吴建中认为图情工作者要更加重视人与数据间的关系，重视人在数据世界扮演的角色，在元宇宙当中也是如此；复旦大学国家智能评价与治理实验基地副主任赵星教授认为目前图书馆介入元宇宙具有紧迫性和可行性，图书馆要利用数字孪生技术来实现增强现实和虚拟现实的交互；重庆大学图书馆馆长杨新涯讨论了构建元宇宙图书馆的虚拟服务体系，包括虚拟导览、虚拟展厅、虚拟数字；上海图书馆副馆长刘炜指出，图书馆是人类的一种记忆机构，是最具想象力和知识最丰富的领域，不仅要在元宇宙当中创建图书馆，把图书馆的服务带到元宇宙中，还要把积累起来的知识以及正在产生的知识纳入元宇宙的空间中；武汉大学马费成教授认为元宇宙作为新兴科技的代表，与图书馆应该尽早实现同频共振。

元宇宙在图书馆界引起了广泛关注，有专家学者认为元宇宙为未来图书馆的智慧化建设提供了思路，建议图书馆抓住元宇宙的发展契机，加快元宇宙与图书馆的融合；但也有部分学者认为元宇宙目前仍处于概念研究阶段，未来仍有很长的路要走。许鑫、易雅琪和汪晓芸[11]指出元宇宙宣扬的未来图景存在人类的主体性丧失、媒介的全局性替代、场景的远距离模拟等泡沫风险，因此认为当下社会各界对元宇宙有过度炒作之嫌，并总结了元宇宙“七宗罪”——“不自知的空泛噱头”“不健康的竞争格局”“不辩证的科技排斥”“不均衡的供需结构”“不持续的激进扩张”“不节制的盲目崇拜”和“不理性的享乐主义”。华东师范大学范并思[12]教授认为元宇宙介入图书馆有不确定性，并指出了图书馆关注元宇宙的3个原因：一是由图书馆的使命和价值决定的，二是图书馆需要创新文化和技术文化，三是图书馆需要帮助用户理解元宇宙。

2.2 特征

Roblox公司认为元宇宙具备8个特征：身份（Identity）、社交（Friends）、沉浸感（Immersive）、随时随地（Anywhere）、低延迟（Low Friction）、内容多元化（Variety of content）、经济（Economy）和文明（Digital Civility）。元宇宙意见领袖Matthew Ball认为元宇宙的特征是持久性、同步同时性、同时在线用户人数无上限、全面运转经济体、互通性、更丰富的内容和体验、个体在场感等[13]。

梅夏英、曹建峰[13]认为元宇宙具有一些全新的特征：一是统一的数字身份，二是数字资产与经济系统，三是更大的开放性和互通性。董同强、王梅[14]认为元宇宙的特征是虚实融合、技术整合和具身社交。腾讯公司认为元宇宙具有7个特征：实时真实、社交性、心流、可互操作性、平台性、拥有经济系统、开放性[15]。郭亚军[16]等总结了元宇宙图书馆的核心理念是虚实融合、随时随地、技术整合以及人人可及。

3 元宇宙图书馆模型架构研究

Brian Armstrong和Alex Reeve[17]等将元宇宙架构设计为3层：基础层、平台层和应用层。基础层主要依赖硬件和基础设施、标准和协议、支付工具、监管框架等；平台层是不同的元宇宙互相访问和共享数据的平台；应用层为用户提供多元化的服务和应用。

李洪晨、马捷[18]通过沉浸理论视角分析元宇宙图书馆的设备、技能和职能，构建元宇宙图书馆的架构模型，探究元宇宙图书馆“人、物、场”的属性和关系重构。指出“人”作为图书馆的用户和行为主体，基于元宇宙的图书馆的人要构建成具有数字身份的虚拟人；“场”的重构是运行机制和服务模式的重构，这种“场”除了提供阅读的孪生场景外，更重要的是提供完善的各种服务请求和有助于构建人际关系的机制；“物”是除了现实世界映射到元宇宙外，还需要用户在元宇宙场景中创作新的文化。在“人、物、场”关系重构上，“人”与“场”的关系不仅包括在馆内接受图书馆服务，元宇宙还赋予用户创造和改造图书馆的权利，主动参与图书馆建设，增强沉浸感。“人”与“物”的关系主要是创作和接受，“人”将现实世界汲取的客观信息通过主观意识加工转化成虚拟世界的知识，输入元宇宙图书馆的区块中，同时“人”也接受元宇宙虚拟空间所产生的数据。而“场”和“物”的关系为存储和被丰富的关系，图书馆的信息和数据存储在图书馆区块链上，同时存储的信息逐步丰富元宇宙图书馆的内容。

李默[19]构建了元宇宙图书馆的体系架构，探讨了物理层、软件层、数据层、规则层、应用层和交互层6个层次的功能。物理层是整个图书馆元宇宙体系的根基，是产生数据、储存数据、分析数据以及应用数据的载体。软件层主要负责加工、分析和处理物理层获取的数据，是图书馆元宇宙的引擎驱动器。数据层主要包括数字孪生等各类数据中心以及数字模型等功能模块，为元宇宙图书馆体系提供数据支撑。规则层在数据层基础上，为海量数据建立一系列规则，形成完善的元宇宙数字监管体系。应用层以大数据、5G、人工智能、区块链等现代技术为支撑，与图书馆元宇宙深度融合，为用户提供各种应用功能。交互层为用户提供图书馆元宇宙入口，包括软件和硬件两部分。

董同强、王梅[14]结合元宇宙的技术基础、基本特征和图书馆与元宇宙理论融合的需求设计了基于元宇宙概念的智慧图书馆生态系统框架。框架分为4个层次——物理层、资源层、分析层、交互层。物理层是指现实世界中构造元宇宙的设备及基础设施环境，该层系统部署沉浸设备、5G网络等搭建包括“机-物-环境”的可嵌入式基础设施环境，具体包括网络设施资源（5G网络等）、设备配置资源（生物采集传感器等）、物理实体资源（建筑空间布局等）、运行逻辑资源（活动模型、推荐算法等）。资源层是为了实现数字资源在图书馆元宇宙服务场景的构建，实现资源服务与用户学习认知的智能耦合，包括资源结构，知识组织和虚实联通。分析层主要是计算、建模和分析等功能，是优化图书馆元宇宙场域中数字资源管理的必要模块，该层可采用无序熵值算法、心理生理数据分析与多模态数据标签分析等方法对所采集和挖掘的VR特征数据、用户感知数据、图书馆运营数据等进行分析，取得虚实的数据孪生效果。交互层是用户通过智能终端交互进入元宇宙虚化的数字场馆即现实图书馆的孪生映射场域，用户通过动作、语言等方式实现虚实共生空间的自由切换与全感官沉浸式体验。

4 元宇宙图书馆服务模式研究

储节旺、李佳轩[20]从馆藏资源、阅读体验、文化推广、特殊用户服务、个人知识空间和共享阅读空间等方面对服务模式的转变进行了分析。具体如下：（1）元宇宙实现了图书的智慧排列。元宇宙场域下的图书馆资源不是以学科分类，而是以读者需求进行分类，读者的个性化需求成为馆藏资源排列的主要方式。元宇宙图书馆根据读者需求关联强度进行全领域文献的重新排列，强关联文献位于学科领域顶端，弱关联位于末端。读者需求不同，资源排列方式不同，使每位读者拥有自己的元宇宙图书馆。（2）用户在元宇宙图书馆中可享受动态实景阅读。元宇宙的出现使读者进行阅读时通过数字孪生、空间感知、动作捕捉、手势识别以及数字替身等人机交互技术实现阅读过程中的全面沉浸，使读者在阅读中可以与书中人物进行交互，书本知识以视听方式展现。（3）元宇宙图书馆馆员可以通过对虚拟图书进行独特建模，定期设定主题开展虚拟书展进行文化传播。同时利用区块链上的NFT（非同质化代币）与馆藏资源价值绑定，达到文化推广的效果。（4）元宇宙技术完善了图书馆服务残障用户的模式。对于视力障碍读者，图书馆可以利用智能机器人全程提供语音辅助服务；对于听力障碍读者，利用元宇宙技术可以提供视觉强化服务。（5）读者可以在元宇宙图书馆中进行AI创造，形成个人的知识空间。（6）通过更为完善的底层算法技术配合实体建模，实现实时渲染、体感互动和零延时，使元宇宙图书馆成为一个在线开放的全民线上图书馆，这是一种去中心化、多层次的共享空间，增加更为多样的学习、办公、社交、娱乐等虚拟场景，使元宇宙图书馆服务模式更加全面。

社会教育是图书馆四大社会职能之一。元宇宙图书馆将改变社会教育的服务模式。娄方圆[21]等从学习方式、学习资源、支持服务和认证标准4个方面重塑了元宇宙图书馆的社会教育形态。在学习方式方面，能够实现“自学-智评”一体化，创建模拟真实情境，让市民在虚实世界中产生具身关联，实现全纳式教育，充分发挥图书馆的社会职能。在学习资源方面，将虚拟资源和真实资源融合，市民可实现预设和编辑并行。在支持服务方面，能够精准记录学习全过程，通过全息式学习、沉浸式学习环境和优质资源共享实现全流程服务。在认证标准方面，市民在虚拟世界拥有唯一数字身份，通过身份标识、资格认证、成果保护、技术标准制定等使图书馆社会教育健康发展。

郭亚军[16]等从用户需求出发，描述了5种应用场景来转变服务模式，即检索系统、学习空间、咨询社区、教育服务和精准推荐。在元宇宙图书馆中，资源检索是可视化的，用户检索资源更加准确、方便和快捷，具体而言就是构建“货架视图”，运用脑机接口技术，按照用户大脑里的主题、标题、文字内容等对图书馆资源进行3D模型预览，再利用云计算、边缘计算将数字资源和自建资源整合，实现统一检索和知识发现。元宇宙图书馆的学习空间是能动型的，通过对用户动作的捕捉，体验现实生活中感知不到的学习环境和场景，帮助用户提升自主思考学习的能力。元宇宙图书馆咨询社区包括角色定制和虚拟咨询两大功能，在角色定制过程中用户可以构建自己的孪生数字体来增强沉浸感；而虚拟咨询功能是用户在咨询问题时，图书馆的智慧馆员佩戴的虚拟设备发出提醒后，其孪生数字身份迅速出现在用户身边来进行虚拟面对面交流，做到“随叫随到”。图书馆的教育服务主要分为入馆教育服务、教学支持服务以及社会公益服务。元宇宙图书馆的教育服务是用户参与式的服务。入馆教育服务中图书馆构建“场景漫游”功能，通过角色扮演的方式让用户在虚拟场景中完成对图书馆的体验和认知。在教学支持服务方面，元宇宙图书馆提供沉浸式的教学空间，在空间中用户以虚拟身份与施教者进行面对面交流。社会公共服务方面，元宇宙图书馆可以与公益性质的公共组织合作，在虚拟环境中开展公益事业，比如与消防机关合作开展虚拟演练。在元宇宙赋能下的图书馆中，个性化推荐服务分为场景推荐、资源推荐及服务推荐。场景推荐是指根据用户的历史偏好，推荐用户直达向往的虚拟空间；资源推荐是根据用户的历史阅读记录推荐相关的电子资源；服务推荐是智能分析用户当前所处的环境后进行个性化服务推荐。

5 元宇宙图书馆面临的挑战

作为新兴产业，元宇宙吸引了社会各界的积极布局，但其风险复杂性、不确定性和动荡性的特征，也带来了监管目标和内容设定、节奏和力度把握、思维和规则适用等治理挑战[22-23]。

赵星[24]认为图书馆元宇宙的实际发展仍然存在3大困境。其一，元宇宙的发展离不开产业的支持。其二，图书馆管理机制和外部文化数据机构的协调难度较大，导致共享之苦。其三，元宇宙治理体系的不完善，使图书馆元宇宙的推进缺少借鉴，存在治理之忧。

李默[19]认为当前元宇宙还处于初期发展阶段，具有新兴产业不稳定和不成熟的特征，面临的问题主要在以下层面：（1）应用技术层面。一方面，VR/AR、区块链、人工智能、大数据等底层技术距离图书馆元宇宙落地应用的需求还有较大差距；另一方面，图书馆元宇宙集AR/VR入口、可编辑世界、多人在线、UGC（用户生成内容）、数据经济系统、社交系统、去中心化认证于一体，使其在运算过程中对算力的要求过高。（2）标准法规层面。要实现图书馆元宇宙与其他元宇宙生态系统的大连接，需要引导科技企业制定一系列的规则和协议，建立统一的技术、软件、硬件、服务、内容等行为标准体系；而在元宇宙发展工程中产生的监督审查、数据安全、资源垄断、经济风险方面需要提前立法，制定适合元宇宙发展的相关法律制度。（3）知识产权层面。虽然区块链技术为UGC的确权和追责提供了技术可能性，但它不能判断UGC的初创者是谁，分离了著作权和交易体制；另外，跨越虚实边界的应用可能引起知识产权纠纷，加剧知识产权管理的复杂性。（4）隐私保护层面。元宇宙的沉浸式体验涉及大量的用户个人信息，一旦泄露会影响个人在现实世界中的正常生活，因此要确保数据在产生、存取、使用和管理过程中的绝对安全。

Matthew Ball[25]认为元宇宙最大的挑战是计算能力和网络延迟，值得关注的风险包括谣言、数据隐私、数据安全、网络暴力和骚扰、用户幸福感、平台权利等。乔利利[26]等人认为在信息交互模式革新中，高度发达的元宇宙社会也将产生技术的社会风险。在利用数字化的社会场景数据实现价值应用的过程中，数据的泄露可能带来社会伦理与隐私保护困境，尤其是与现实世界高度同步化的个体行为、资产、生活模式等的记录可能导致“数据透明人”的危机；人工智能和大数据算法结果的不可解释性、区块链的漏洞后门、可信计算的可行性等目前也无法解决。另外，由于元宇宙的基础设施本身尚不完善，也可能产生产业前景风险、主权模糊风险和精神生存危机等次生危机。

6 结语

元宇宙图书馆作为更高级的智慧图书馆，将有效处理日益增长的馆藏文献和馆藏空间之间的矛盾，节约空间；元宇宙图书馆能够有效保护和使用珍贵文献，避免古籍善本、名人手稿字画因为翻阅而遭到破坏，促进珍贵文献的使用；元宇宙图书馆将提升读者利用图书馆的效用，读者能够“所见即所得”，沉浸在各类展览讲座之中，改变知识获取方式。

元宇宙目前处于初始阶段，应用场景主要集中在游戏领域，离人们所想象的元宇宙虚拟世界给人们带来的生活体验还相差甚远。Facebook现实实验室负责人Andrew表示许多产品要经过10~15年才能实现[27]。图书馆要主动去适应时代和科技的发展变化，积极转型，找到自身在元宇宙中的定位，在未来虚拟和现实融合的世界中为读者提供更好的服务。