人工智能賦能專業(yè)服務：廣州市南沙區(qū)圖書館新探索

楊 焱，屈義華

人工智能作為影響廣泛的基礎技術，對各行業(yè)的發(fā)展將產生深遠影響。近年人工智能發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略，各行各業(yè)都在探索人工智能技術應用。在圖書館領域，《國際圖聯(lián)趨勢報告》將人工智能列為四大技術趨勢之一，認為其對圖書館的影響是全方位的，涉及資源建設、對外服務、館員發(fā)展、建筑與環(huán)境、管理體制等各個方面[1]。近年我國圖書館的人工智能技術應用案例越來越多。比如，2017年浙江理工大學圖書館實現刷臉進館，2018年上海交通大學圖書館將人臉識別技術用于讀者管理，2019年三亞市圖書館實現刷臉借書。這些人臉識別技術應用主要通過采集持證讀者照片，將照片與讀者證綁定，實現刷臉識別讀者身份，應用方向集中在門禁系統(tǒng)、辦證、借還等方面[2]。再如，利用機器人實現智能導航、問答、互動等，讀者可以同機器人聊天，在人機交互過程中完成信息咨詢，或利用智能管理系統(tǒng)實現書單推送、預約座位，這方面的機器人有清華大學圖書館的“小圖”、深圳圖書館的“小圖丁”等。實際上，這些案例僅僅在圖書館基礎業(yè)務表層與人工智能進行了融合，尚欠缺在人工智能與圖書館業(yè)務的深度融合方面進行探索，在解決圖書館傳統(tǒng)服務難題上缺乏突破性創(chuàng)新。在這一背景下，廣州市南沙區(qū)圖書館(以下簡稱“南沙館”)研發(fā)“書服智慧終端”“資源服務導航”項目，探討人臉識別、地磁導航技術與圖書管理系統(tǒng)的對接，以智能技術構建“人”“資源”“空間”三要素智慧服務，力圖通過人工智能與圖書館專業(yè)服務的深度融合解決傳統(tǒng)服務難題。本文就這一問題進行探討，為圖書館業(yè)務建設與人工智能的融合發(fā)展提供借鑒。

1 “書服智慧終端”項目

充分利用人工智能技術是圖書館智慧服務應用的必然。南沙館研發(fā)的“書服智慧終端”項目以人臉數據庫為支撐，構建融合“人”“資源”“空間”三要素的智慧服務，配置相關穿戴設備，將傳統(tǒng)的被動咨詢轉變?yōu)橹鲃右龑В瑥娀宋年P懷，打造圖書館新型智慧服務。該項目的創(chuàng)新和亮點在于實現人臉識別與圖書管理系統(tǒng)對接，通過人臉自動比對和智能技術應用，預知讀者身份和借閱信息，實現服務“有備而來”。一方面推動咨詢服務由“被動等候”向“主動出擊”轉變，調整館員角色定位，在技術賦能及方式創(chuàng)新中強化自身能力素養(yǎng)，為讀者提供更全面細致和個性化的智慧服務。另一方面，構建圖書館個性化知識推薦服務體系。以讀者為中心，整合系統(tǒng)生成的讀者個人閱讀報告、活動預約和館方提供的資源推薦、個人建議等服務要素，構建讀者畫像，依托人工智能技術為讀者提供主動式的智能推薦服務，創(chuàng)新個性化咨詢服務方式，提高服務內涵和質量。該項目在研究路徑上，主要實現了人臉識別技術、智能技術與圖書館參考咨詢服務融合，預知服務對象有關的系統(tǒng)數據，改進服務效果。

在實際操作中，將圖書館管理平臺的借閱記錄和閱讀報告等數據關聯(lián)至圖書館人臉大數據分析平臺，圖書館線下安裝的人臉識別攝像機與館員佩戴的AR人臉識別眼鏡可識別讀者的人臉信息，通過人臉大數據分析平臺自動向館員手機推送被識別讀者的身份信息和歷史借閱記錄、圖書基本信息，館員快速知悉讀者閱讀喜好，整個識別和推送過程高效迅速且無感。館員第一時間知悉讀者的身份信息和閱讀喜好后，主動問候，貼心引導，精準推薦，縮短服務距離。館員手機接收到的讀者個人閱讀報告數據可通過二維碼分享至讀者手機上。同時，館員可結合現場情況，主動為讀者提供智能推薦，以滿足符合讀者閱讀習慣的文獻和服務，針對不同讀者提供個性化精準服務和智能推薦。

1.1 人臉數據庫設計

基于人臉識別技術，南沙館與云從科技集團共同研發(fā)讀者人臉數據庫，為南沙館部分服務項目與智能技術深度融合奠定了基礎。南沙館人臉數據庫采用云從人工智能技術，基于人臉識別核心算法，包括人臉檢測、關鍵點檢測、人臉規(guī)整、特征提取、比對識別五大步驟。通過人臉錄入，南沙館可直接運用南沙微警“互聯(lián)網可信身份認證”(公安部級廣東省試點平臺)，系統(tǒng)自動調取“微警可信身份認證接口”，針對填寫的身份信息和人臉信息進行線上人證核驗，通過用戶填寫的身份信息匹配公安人像庫的人臉照片與用戶錄入的人臉照片進行1∶1比對，比對成功即確認用戶填寫的身份信息與人臉照片一致。錄入的人臉數據所構建的南沙館讀者人臉庫，在庫內再設立多個分庫，如針對人才卡持有者、殘障人士、特殊讀者建立專項人臉庫，實現相應的應用服務。在應用層面，可以調取數據庫數據，特別是針對南沙館所在地域的特殊人才、特定對象提供定向優(yōu)享服務，只需在圖書館人臉大數據分析平臺中提前錄入特殊人才、殘障人士等特定對象的人臉信息，調取數據庫后，設備終端如AR眼鏡終端即可識別，并引導、提供該人群的個性化優(yōu)享服務，體現對特殊人群的尊重和關懷(具體應用機制見圖1)。

圖1 南沙館人臉識別技術應用機制

1.2 人臉數據收集

讀者人臉數據庫收集方式為：讀者在館內相應設備錄入人臉信息，同時關聯(lián)居民身份證，或通過手機微信公眾號將個人辦證信息與人臉自行關聯(lián)。利用人臉識別終端，實現“刷臉—借書”無縫銜接。南沙館人臉數據收集主要通過刷臉辦證取得。刷臉辦證項目提供兩種收集渠道見圖2。

一是現場收集。在南沙館現場，通過使用人證合一終端和自助辦證機完成人臉辦證。讀者在設備前刷身份證且識別人臉后，核驗讀者人證一致，并輸入讀者手機號碼，完成確認。通過設備的攝像頭進行讀者人臉照片抓拍采集，完成后辦證機會自動調取圖書館管理系統(tǒng)和人臉數據庫，完成讀者信息注冊和人臉庫信息錄入，實現刷臉辦證操作。

二是網上收集。在南沙館微信公眾號，輸入身份信息和錄入人臉照片，公眾號會自動調取微警可信身份認證平臺的API接口，判斷填寫的信息與照片是否一致，認證通過后頁面自動跳轉至辦證操作，讀者確認辦證后系統(tǒng)自動調取圖書館管理系統(tǒng)和本館的人臉數據庫，完成讀者信息注冊和人臉庫信息錄入，實現刷臉辦證操作。

圖2 南沙館刷臉辦證人臉數據收集方式

顯然，刷臉辦證只是收集讀者人臉數據的手段，建立讀者人臉數據庫才是目的。圖書館的人臉數據庫與業(yè)務管理系統(tǒng)、讀者活動預約管理、重點讀者關注等服務內容信息數據亦實現相互關聯(lián)，當讀者人臉錄入后，意味著與館內所有基于人臉數據的相關服務已經聯(lián)通。南沙館的讀者人臉數據庫部署在本地，后期將與南沙區(qū)政府“一臉走南沙”平臺數據聯(lián)通，與其他應用相結合。

綜上，與其他人臉識別技術應用不同的是，南沙館注重通過人臉識別技術錄入人臉信息，在此基礎上建立人臉數據庫的深度應用。應用人臉識別技術不是目的，構建人臉數據庫應用才是創(chuàng)新之舉。

1.3 人臉數據庫應用

(1)終端設備。在“書服智慧終端”服務項目中，館員的AR穿戴設備是分體式雙目AR智能眼鏡和一個手持終端。館員在日常巡邏過程中，通過AR穿戴設備，實現對入庫讀者的身份信息識別，可同時識別3個對象，可實現一對三的個性化服務。

圖書AR眼鏡自帶隱藏式攝像頭，可直接針對讀者進行人臉識別。當館員面對讀者時，AR眼鏡上的攝像頭會自動識別讀者人臉，同時將人臉抓拍照片通過wifi自動發(fā)送至云從人臉大數據應用平臺進行后端1：N人臉比對，比對成功后生成該讀者的身份證號碼，然后通過身份證號調取圖書館管理系統(tǒng)平臺API查詢接口查詢該讀者的開戶館、當前借閱書籍數量、逾期書籍數量等數據，最后平臺將上述數據通過wifi下發(fā)至AR眼鏡，AR眼鏡將獲取的數據以標簽卡的方式同時將3個服務對象信息顯示出來。眼鏡成像附帶的標簽內容可多維度設定，分別顯示讀者身份信息、讀者活動或場地等服務預約信息、讀者閱讀喜好、讀者辦證信息、讀者是否存在逾期未還書籍、讀者是否為黑名單庫成員等。佩戴設備手持終端，除了可以便于操作、調度智能眼鏡上的顯示程序外，還配置有二維碼識別器，館員通過掃碼，識別圖書借閱、館藏復本數量等詳細信息，及時解答讀者咨詢。此外，該套設備兼具日常安保巡邏視頻錄像、突發(fā)事件追蹤等安防功能。

(2)重點讀者進館提醒。在圖書館4個對外入口安裝人臉抓拍攝像機，實現人臉抓拍識別比對。系統(tǒng)平臺將特殊身份人員、殘障讀者、南沙區(qū)人才卡持有者等設置為重點讀者，單獨設庫，當他們進入圖書館時，攝像機將人臉照片和全身照片自動發(fā)送至人臉數據應用平臺進行后端1：N人臉比對及全景照存儲，平臺比對成功后直接調取圖書館管理系統(tǒng)平臺API推送接口將該人員的身份證號、抓拍記錄、全景照等信息推送至管理系統(tǒng)平臺，平臺獲取信息后根據讀者身份證號查詢其關聯(lián)的開戶館、當前借閱書籍數量、逾期書籍數量等信息，同時將這些字段信息、抓拍記錄及全景照通過南沙圖書館微信公眾號消息模板接口，推送給提前配置好微信接收對象的館員。館員手機微信可直接獲取該消息模板推送的讀者信息數據，快速知悉進入圖書館的普通讀者或重點關注讀者從哪個入口進入、進入時間、讀者姓氏、開戶館和時間、當前借閱書籍數量、逾期借閱書籍數量以及入口的全身抓拍照片。館員在了解該讀者的身份信息和借閱記錄后，根據全景抓拍照片進行人群定位，可對該讀者提供主動式迎賓及精準個性化服務。

(3)刷臉借書。南沙館在保留原有讀者證借書方式基礎上擴展支持刷臉借書功能，提供2種刷臉借書渠道(見圖3)。

一是在人工借書區(qū)辦理。館員操作電腦通過USB轉韋根接口連接人臉識別終端，讀者借書時通過該終端實現人臉識別，終端將識別結果發(fā)送至人臉數據應用平臺進行后端1：N人臉比對，比對成功后將該“讀者證號”回傳至人臉識別終端，該終端再通過韋根協(xié)議輸出到館員操作電腦，電腦鼠標光標自動粘貼“讀者證號”，從而顯示該讀者的身份信息，館員再通過掃碼槍或感應面板識別書籍RFID電子標簽辦理借書。

二是在自助借還區(qū)辦理。讀者通過自助借還書終端選擇借書操作，選擇人臉登錄，該終端自動打開攝像頭進行人臉識別，識別到讀者人臉后終端會將人臉照片發(fā)送至人臉數據應用平臺進行后端1：N人臉比對，平臺比對成功后將該人員“讀者證號”回傳給自助借還書終端，終端獲取“讀者證號”自動登錄該讀者身份信息，讀者將書籍放入識別區(qū)識別書籍RFID電子標簽，實現自助式刷臉借書全流程操作。

圖3 南沙館刷臉借書兩種渠道運作原理

2 資源服務導航

南沙館引進地磁導航技術，研發(fā)資源服務導航系統(tǒng)，實現主要地址和文獻資源導航查詢。相較于wifi、beacon，地磁天然存在且較穩(wěn)定，如果建筑建構不發(fā)生大的改變，地磁分布也不會發(fā)生改變。建筑內的鋼筋結構為每個區(qū)域形成了獨特的磁場分布，地磁定位正是利用這種分布來測算位置。因此，可以把地磁場當作一個天然的坐標系，利用地磁場的測量信息來實現導航定位?，F代地磁導航技術基于地磁場是矢量場，強度大小和方向是位置的函數。地磁場也具有豐富的總強度、矢量強度、磁傾角、磁偏角、強度梯度等特征，為地磁匹配提供了充足的信息。地磁導航隱蔽性，自主性高，抗干擾能力強，能提供全地域、全天候、全天時的導航信息。實踐應用中，結合手機用戶人群的步行姿態(tài)、活動范圍、歷史軌跡等傳感器數據輔助手機終端定位，地磁定位技術在手機傳感器原生數據中通?？梢赃_到1～3米精度。施工難度小，設備簡單，價格低廉，適合于中型圖書館部署。目前地磁導航技術在新加坡國立圖書館、天津中新友好圖書館部署調試，截至2020年5月尚未上線使用。

通過圖書館室內地磁導航系統(tǒng)，館內讀者不受位置限制，能夠快速了解圖書館功能布局、整體結構及功能分區(qū)，快速生成館內導航路線，充分體現人性化、開放化、泛在化理念。同時，節(jié)約讀者時間成本和體力消耗，提高圖書館的整體智能化體驗。在針對性解決應用層面問題，特別是解決“找書難”等行業(yè)難題上也有突破性貢獻。

南沙館提供的地磁技術結合云從科技核心算法，以南沙館導航小助手小程序(應用界面見圖4)為載體，實現讀者在圖書館室內導航、路線規(guī)劃、人員定位管理、客流量分析、目標人群軌跡跟蹤、人群識別模型、停車場車位導航等服務。讀者還可在小程序上搜索書籍名稱，系統(tǒng)自動調取圖書館管理系統(tǒng)的書目查詢API接口，接口返回該圖書的索書號及書架編號，讀者選擇書籍導航后系統(tǒng)會自動將導航目的地定位至該圖書所在書架編號映射的室內地圖坐標上，從而實現圖書名稱導航的圖書館個性化導航服務。

南沙館將上述功能嵌入公眾號“導航”欄目，讀者可實現對圖書資源的架位導航，將讀者“被動選擇”變“主動探索”，讀者直接迅速查找要前往的區(qū)域或圖書架位。該項目可實現導航至每本書具體架位，但在設計中充分考慮預留給讀者一定“瀏覽和找書”樂趣，設計步驟僅指向具體圖書所在書架，不顯示架位。

圖4 南沙館地磁導航技術的導航小程序界面

3 專業(yè)服務與人工智能深度融合原則

3.1 實用性原則

第一，建立以讀者需求為導向的應用研發(fā)。南沙館創(chuàng)新應用技術成果的研發(fā)源于對讀者的行為分析，并以心理需求分析為基礎，構建讀者與館方之間的互動配合關系。比如，公共圖書館經常面臨讀者逾期歸還圖書、未按約定履行預約事項、弱勢群體需要特殊化服務、部分讀者個人閱讀的盲目性等問題。這些問題均在推出的項目中得到一定程度的解決。

需要結合不同區(qū)域特點，探索創(chuàng)新成果應用的轉化路徑和方法。比如，在項目研究中，納入對南沙特殊人才的重點關注，既符合該區(qū)打造人才特區(qū)的戰(zhàn)略目的，也符合圖書館在服務過程中最大程度地開展個性化針對性服務的要求。

技術應用終端設備還需考慮人機協(xié)同問題。比如，館員在服務過程中操作是否簡易、便攜、舒適，設備展示是否具有觀賞性。

第二，必須考慮項目的應用前景和推廣價值。開發(fā)的技術應用要具備兼容性、簡便性，便于技術應用的推廣和具備可復制性。系統(tǒng)研發(fā)具有可開放性，除圖書館外，最好對相關行業(yè)也具有參考借鑒作用。比如，南沙館資源導航系統(tǒng)推出后，引起博物館行業(yè)的高度興趣。博物館迫切需要運用智能技術解決展陳有效推介和引導，提升展覽、展示效果。當然，圖書館也應向其他行業(yè)的先進技術看齊，舉一反三，促進圖書館業(yè)務提升。比如，物流行業(yè)的包裹分揀技術就可以與圖書館內的圖書分揀實現融合，提升分揀效率。

3.2 適度性原則

圖書館與人工智能技術的深度融合要考慮技術創(chuàng)新的應用適度。一方面是整體的投資額度與應用場景的圖書館規(guī)模體量有關，不是任何體量的圖書館都需要這樣的技術應用創(chuàng)新。資源導航應用創(chuàng)新最適用于中型規(guī)模以上的圖書館，體量太小，技術應用凸顯不出效果，還會產生投資浪費。另一方面，新智能技術的研發(fā)和應用最好基于圖書館業(yè)務管理原有系統(tǒng)功能的擴充、完善和智能化，需取得原有系統(tǒng)的接口，減少不必要的研發(fā)投資。

3.3 整體性原則

我國正在推行現代公共圖書館服務體系建設。在任何地區(qū)的服務體系中，每個分館都是體系中的一個節(jié)點。因此，處理好局部與整體的關系尤為重要。自成體系，獨立于體系之外，必然會破壞體系的總體性。人工智能技術的應用創(chuàng)新不能局限于某一個館，應遵循整體性原則，推動整個總分館服務體系的發(fā)展。上級館和下級館之間、館與館之間，在系統(tǒng)、資源以及具體業(yè)務環(huán)節(jié)上必須相互配合，不能有人為的技術壁壘，否則有可能影響創(chuàng)新成果的應用效果，甚至影響項目的實施。此外，技術創(chuàng)新不能局限于某個業(yè)務環(huán)節(jié)，應盡可能與更多的業(yè)務實現關聯(lián)，達到相對效益的最大化。比如，“書服智慧服務終端”基于刷臉辦證，但并不局限于辦證、借書這些個別環(huán)節(jié)，而是建立讀者人臉數據庫，為其它應用的研發(fā)打下基礎。該系列項目從圖書館業(yè)務總體性出發(fā)，使業(yè)務流程與人工智能技術實現匹配，優(yōu)化原有業(yè)務機制。

4 結語

“一切為了用戶”是公共圖書館跨界合作的本質。南沙館在人工智能項目上運用先進的跨界技術，立足構建新的服務機制，試圖盡一己之力，解答一些業(yè)務難題。如何通過智能技術與業(yè)務的深度融合，打造科技促發(fā)展、創(chuàng)新服務體制機制的圖書館2.0版本，是圖書館人的使命。實踐證明，人工智能技術在圖書館的深度應用有廣闊的空間，值得進一步探索。而在技術應用上，不能停留和局限于技術的“拿來主義”，更應該具備“創(chuàng)新主義”。