日本图书馆人工智能应用前沿研究

摘 要：数字化日本是日本国立国会图书馆推出的数字化资料项目。该项目推动了日本图书馆信息资源、文化资料和历史遗产等收藏的数字化、网络化处理，为人工智能应用打下基础。作为较早实践人工智能应用的典型，日本在文献开发、读者引导、阅览服务、古籍保护与文化推广上都取得了一定突破。本文围绕日本图书馆人工智能战略规划、人工智能应用展开调研，针对智能机器人开展总结与分析，从而探索日本人工智能在大数据环境下的沿革与前景。基于对日本图书馆人工智能应用经验总结，驱动我国智慧图书馆蓬勃发展与图书馆事业的智慧转型。

关键词：日本图书馆；人工智能；应用智能；机器人；智慧服务

一、日本人工智能发展

1.日本人工智能战略发展

据日本产经新闻显示，日本于2016年4月创建 “人工智能、技术战略会议”，主要承担经管教育部（文部科学省）、总务省、经济产业省下属的各大研究中心的职责。次年，日本制定了《人工智能技术战略》及其产业化路线图《以人为本的人工智能社会原则》。前者起到人工智能战略 “指挥塔”的作用，后者指出日本构建人工智能社会的多方利益相关机构应遵循的基本原则。随后，《人工智能战略2021》更是提出应继续加强与国际社会合作推进人工智能伦理规范建设，并在人工智能核心研究机构群组中增加社会人文类研究人员，以加强包括伦理在内的综合性研究。

2.日本人工智能应用发展

日本人工智能领域研究相比我国起步早、研究面广，最早可追溯到20世纪60年代，由日本川崎重工公司先后引进开发的第一台工业机器人“Unimate”与日本早稻田大学发明的第一个人形机器人“Wabot-1”。随着近年来人工智能技术的蓬勃发展，知识挖掘与共享、智能语言处理、智能网络、人机交互（HCI）以及人工智能应用等专业成为日本研究重点。应用领域，智能机器人AI的高速发展备受关注，智慧应用已渗透各行各业，如智能汽车、农业嫁接和智慧陪伴等功能型机器人的应用。在工业机器人方面，如用于农业嫁接的机器人Agri-robot I与1992年进阶版Agri-robot II被引入工业机器人开展采收作业。陪伴型机器人，如本田的ASIMO，身高130cm，重48kg，它可以在帮助人类的同时，分辨出多位用户同时说话的语境，并理解每位用户的言语分别。

二、日本智慧图书馆发展与应用

1.日本图书馆人工智能机器人的发展与应用

日本图书馆界人工智能在技术研究与人工智能应用上也有新的突破，如东京都市大学图书馆正在研发基于人工智能技术的“智能问答系统”，帮助用户快速获得所需的图书馆资源；北海道大学图书馆开发了一个名为“自分类式アイテムレコメンドシステム”（自动分类式项目推荐系统）的人工智能系统，可以根据用户的借阅历史和喜好为用户推荐所需的图书资源。日本图书馆人工智能的研究与应用从智慧服务系统到读者服务应用，从文献管理到古籍文献价值开发已渗透多个方面。近年来，日本各大图书馆根据不同需求分别引入、开发各类型AI智能机器人。例如，人形服务机器人Pepper和An-San、动物形引导机器人Koro机器狗和Uta-San机器兔、工业型搬运机器人HAL装置和搬书机器人THOUZER等。

（1）情感机器人Pepper

Pepper是一個身高120cm，重量约29千克，启动时长为12小时左右的人形机器人。它的头部、胸部、手以及腿部内都分别设置了传感器。设计者在他的胸部安置了一个触屏显示器。情感机器人被赋予人类式的情感理解与表达，使用者可通过Wi-Fi无线局域网与云端人工智能通信打开Pepper情感引擎功能，使他与人展开交流与自身学习。用户还可以使用名为Choregraphe的简易开发语言功能为Pepper开发各类应用。

日本山中湖情报创造馆率先引入销售模式Pepper。作为一款定位于消费市场的社交人形机器人产品，Pepper实现了与用户实时对话，提供图书馆参观等简单向导服务。2016年，东京江户川区筱崎图书馆启用了具有图书馆智慧服务系统的Pepperforbiz模式机器人。定制后的Pepper添加了座位信息接收功能。用户可以直接在机器人上操作预约、结束阅览座位的使用。Pepper将座位情况发送电子邮件给图书管理员来动态掌握阅览座位使用情况。用户还可与它直接对话来利用文献检索与定位功能。机器人Pepper将自主收集、分析用户操作日志和数据测算，来向馆员反馈用户的喜好与个性化需求。这在减轻馆员工作负担的同时，提高了读者服务质量和效率。山中湖信息制造馆还将定期对Pepper开展培育和应用开发，如图1 所示“山中湖宠物培养计划”的研究开发活动。

（2）地板机器人PEANUT

地板机器人PEANUT为预防新冠肺炎疫情，于2020年6月被日本熊本森城市中心广场图书馆启用。PEANUT是一款由日本ZMP Inc.公司研发的地板清洁机器人。它采用先进的SLAM技术，可以自主规划最优清洁路线，自动避开障碍物，比传统的地板清洁工具更为高效。此外，PEANUT还配备一些智能传感器和高效过滤系统，可在清洁过程中自动识别并吸收灰尘和杂物，将它们存放在内置收纳盒中。尽管PEANUT是一款地板清洁机器人，但是它的自主导航能力和躲避障碍物功能可以为图书馆等公共服务机构提供有力的支持。PEANUT机器人通过感应器感知用户后，利用语音识别技术为用户提供对话式信息搜索、向导服务。此外，图书馆PEANUT机器人还可用于书籍运送工作。馆员也可通过机器人PEANUT将文献送到用户手中。读者可借助移动PEANUT机器人将待还的书籍运还至图书馆馆员处。新型的无接触服务不仅减少人与人之间接触，减轻馆员负担，还可防止传播病毒，为读者打造既安心又创新的服务体验。

（3）人形机器人An-San

甲南大学智能与信息学学院副教授Tomohiro Umetani博士，通过研究人类手指的触觉而研发了一款名为An-San的人形机器人。它能够帮助身处偏远地区的图书馆工作人员通过An-san的相机与麦克风同读者交流。当工作人员抽不开身时，An-san可以帮助图书馆工作人员承担前台接待读者的工作。它的眼睛装有摄像头，耳朵装有声音收集麦克风，该系统允许读者通过平板设备与办公室工作人员交流。开发者Tomohiro Umetani教授认为，虽然目前An-san还没有自动生成问题与答案的功能，但An-san系统的稳定实用性在用户中的口碑很高，它的远程控制操作性也极高。此外，通过使用An-San自动参考系统收集基本数据，从而进一步进化人工智能操作，未来An-San有望自动回复用户的咨询和问题。

（4）动物型机器人Koro 和Uta-San

Koro是一款由Masahiro Tanaka教授和他的实验室成员于2015年12月9日开发的电子机器狗，以两轮小车机器人为基础，没有先进的学习功能或熟悉灵敏度调节。在设计初期，Koro是一个身高130厘米，穿着红色衣服，戴着棒球帽的人形机器人。经过计算与设计改良，Koro被编程为不能移动，但可以通过移动眼睛、耳朵、舌头和尾巴来表达情绪、外形可爱的机器狗。它通过识别人类的手势和写在黑板上的公式展开交流。Koro不仅可以使用Leap Motion等传感器，根据用户手指的移动与人交谈，还可以显示楼层地图和图书馆使用指南等各种视频。此外，Koro还实现了响应用户呼叫与另一个房间工作人员通话的功能。Koro有时还被当作一个引导机器人来操作。这只如狗一样可爱的机器人目前被用于甲南大学图书馆的入口处，帮助指路、问候游客与读者。

Usa-tan是一款方形的移动机器人，外形酷似兔子毛绒玩具。大山学院国立理工学院机械工程系的Takashi Kawamura博士等人通过研究调查日本青少年读者从初中到高中，平均读书数量随着年龄的增加而减少。所以，如果能尽早培养孩子的阅读习惯，将有助于提高孩子的阅读理解能力和养成良好的阅读习惯。调查显示，日本儿童在早期阅读培养时，大部分孩子们会在小学三年级时开始和朋友一起去图书馆。Takashi Kawamura教授等人设计了针对协助儿童读者寻找文献和借阅的动物型机器人Usa-tan。Usa-tan兔型机器人的主要功能是引导孩子们穿过图书馆，到达预定的书架。孩子们可以在书架上将书挑选出来，放在Usa-tan机器人背上的袋子里，然后跟着Usa-tan回到借书柜台。因为它是一款服务于小学生的机器人，故出于安全考虑，该机器人由12伏电池和电机供电，这使得它不会行动过快。Usa-tan机器人通过底部6个、前面3个传感器来识别并跟随地板上胶带反射的光线来移动。在此基础上，Usa-tan预先录制了回答和语音，以便与用户展开简单的互动交流。机器人的录音声源来自小学生，这样可以使小朋友有一种熟悉的感觉。

（5）搬运型机器人装备HAL

图书馆搬运书籍资料是一项很消耗体力的工作。除了库房日常的上下架和紧架等工作，馆际互借（ILL）出纳台在指定时间内每次的工作量也非常大。筑波大学（University of Tsukuba）的风险投资公司CYBERDYNE开发的HAL车型机器人套装，内置一个传感器读取器，机身重约3公斤，电池待机时长为4.5小时。HAL机器人为电池所驱动，可以不受空间使用限制，自由移动。HAL车型机器人是一套从操作员大脑发送到肌肉的信号机制。机体的马达可以很容易被安装在操作员腰部，有助于支撑人体运动。该机器人装置只有三个简易操作按钮与5个级别的援助，可用于各种任务。据CYBERDYNE公司称，穿上HAL套装，可以减轻工作人员腰部40%负担。研究人员还为HAL机器人增加了防水和防尘功能，用于户外重体力劳动。筑波市中央图书馆引进了两种HAL机器人装置，以减轻工作人员的负担，通过一段时间的测试，调查显示该机器人装置能够有效减少员工背部疼痛。

（6）跟踪搬运型机器人THOUZER

除了上文提到的HAL车型机器人装置，筑波市中央图书馆还引进其他款型机器人以减轻图书管理员的负担。筑波风险投资公司于2016年开发出一款名为THOUZER的运输型机器人。它可以自动跟踪图书管理员，运送最多120公斤的文献包裹。工作人员将书放在THOUZER上，按下自动跟踪按钮，机器人就会检查周围环境，利用激光传感器自动跟在工作人员身后，遇障碍时它将自动停止。筑波市中央图书馆在引进THOUZER后，将它用于图书馆内收集放置在回书架上无人使用的书籍。2020年，筑波风险投资公司与筑波图书馆合作，增加机器人THOUZER的日常消毒工作，作为对抗新型冠状病毒传播的对策。THOUZER在完成運送读者已阅的文献后，将定期在整个图书馆开展消毒喷雾的喷洒工作，该机器人还可用于工厂和库房工作。

三、我国图书馆人工智能应用的发展

通过调查研究发现我国各公共、高校图书馆在人工智能应用方面也有着相关研究与实践。高校图书馆方面，清华大学图书馆是国内最早深入探索咨询服务机器人研究的大型综合性大学图书馆，先后成功引进、推出了基于A和AIML的两种人工聪慧智能数字标记咨询语言的图书馆咨询服务机器人。随后，国内各大高校图书馆也先后成功引进了众多智能实时在线服务机器人，为用户提供参考咨询。

例如，上海交通大学图书馆的基于MIMSN的自动智能实时在线语音聊天咨询服务管理机器人、重庆文理学院图书馆的基于MIAIMLBot的自动实时在线虚拟智能参考资料咨询、查阅服务管理机器人以及南京大学图书馆的图书定位和盘点的文献管理机器人。

在公共图书馆方面，国家图书馆自主设计开发的新型数字智能化阅读机器人 “小图”实现了聊天咨询功能外，还拓展了OPAC系统书籍自动检索、参观讲解、读者卡信息自动查询等业务。目前，我国人工智能图书馆研究重点主要在于文献管理、智能咨询、机器人视觉处理和机器人路线规划设计等方面，且机器人研究大多在探索发展阶段。

四、结语

通过对日本图书馆人工智能发展和应用的研究，进一步驱动对智慧图书馆建设的探索。我国近年来人工智能科技在不断提升，人工智能系统、设备设施与应用日新月异。相较于日本的数字化人工智能应用，我国针对图书馆的人工智能机器人技术还有所欠缺，这与各机构间的利益协同和组织融合关系密不可分。各机构间应开放数据资源、深度开发合作，发扬优秀传统文化与现代科技共同体结合，共同携手推进我国图书馆事业的智慧转型与高质量发展，凝聚起文化强国建设民族复兴的磅礴力量。

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[4]Pepperが本を探すお手伝ぃ——筿崎図书馆のPepper に藏书检索机能 [EB/OL].[2020-06-30].https：//www.itmedia.co.jp/enterprise/articles/1703/29/ news063.html.

[5]図書館内にある閲览席の受付をPepper が担当することで来馆者の利便性向上を図る[EB/OL].[2021-06-10]. https：//cdn.softbank.jp/biz/set/data/robot/pepper/case/trc/pdf/case-trc.pdf.

[6]図書館ロボ、熊本で活躍中感染防止にも[EB/OL].[2021-07-09].https：//www.sankei.com/article/20200624-7GWNBFETY5KVNIDFKWS2CR5CVU/.

[7]李 宇，石 磊，姚天泓等.国际视野下图书馆机器人应用现状及其机遇与挑战[J]图书馆，2021（9）：34-41.

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（作者单位：国家图书馆）

作者简介：孙东月（1991—），女，汉族，北京人，本科，馆员，研究方向：图书馆学研究。