數(shù)字孿生技術(shù)在圖書館借閱服務(wù)中的應(yīng)用

呂豐華姜繼紅王秀麗徐劍英于 靜

(青島大學(xué)圖書館,青島 266071)

圖書館數(shù)字孿生技術(shù)的運用是基于對館藏物理文獻實體的系統(tǒng)描述,實現(xiàn)系統(tǒng)來源數(shù)據(jù)、模型和信息的管理和應(yīng)用。通過在虛擬空間中模擬現(xiàn)實環(huán)境,構(gòu)建數(shù)字孿生模型,實時提取館藏文獻流通數(shù)據(jù),在計算機中創(chuàng)建真實的館藏文獻流通現(xiàn)場,運用仿真軟件對其規(guī)劃和調(diào)整,并在虛擬世界中進行測試以及持續(xù)優(yōu)化,實現(xiàn)物理實體與虛擬模型的雙向?qū)崟r映射互動[1-2]。數(shù)字孿生技術(shù)不僅可以解決借閱服務(wù)遇到的困難,提升借閱服務(wù)質(zhì)量,還可以為圖書館建設(shè)注入新的活力,提供優(yōu)化建議[3-4],在為讀者提供個性化及精準(zhǔn)服務(wù)、促進圖書館虛擬空間和物理空間的融合以及空間重構(gòu)等方面拓展出更多的可能性[5]。未來,孿生圖書館將成為6G 時代圖書館運行新模式[6]。借閱服務(wù)是圖書館的基礎(chǔ)服務(wù),將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于借閱服務(wù)中的目的,是為了解決在圖書館提升借閱服務(wù)水平和層次過程當(dāng)中存在的障礙。針對借閱服務(wù)中存在的諸如借閱數(shù)據(jù)利用不充分、館藏資源結(jié)構(gòu)不盡合理、珍貴館藏資料利用率低、館藏資源空間分布有待優(yōu)化、遇到突發(fā)公共衛(wèi)生事件面臨借閱困難等問題,通過在孿生數(shù)據(jù)庫中實時更新借閱數(shù)據(jù),創(chuàng)建可視化分析模型對數(shù)據(jù)進行深度挖掘,為優(yōu)化館藏資源結(jié)構(gòu)和科學(xué)安排館藏空間分布提供決策支持。遇到突發(fā)事件時利用數(shù)字化文獻庫實現(xiàn)“云開放”,滿足廣大讀者的知識需求。2021年以來,越來越多的研究積極尋求數(shù)字孿生技術(shù)在圖書管理中的應(yīng)用,已有研究更多偏重于如何應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)進行建?；蝾A(yù)測。本文基于圖書館基礎(chǔ)的借還服務(wù),充分挖掘日常的大量沉淀的基礎(chǔ)借閱數(shù)據(jù),利用不同的圖、表豐富的表現(xiàn)力,生動展示圖書館的運行狀況,快速進行可視化分析,通過模擬沙盤推演館藏資源空間分布、優(yōu)化館藏資源結(jié)構(gòu);將紙質(zhì)文獻和館藏珍貴資源數(shù)字化以提升資源利用率,將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用在知識服務(wù)中。通過優(yōu)化基礎(chǔ)借閱服務(wù),為圖書館更好地挖掘和利用館藏資源、開發(fā)更多創(chuàng)新服務(wù)、建設(shè)智慧化圖書館奠定基礎(chǔ)。

1 傳統(tǒng)借閱服務(wù)存在的不足

1.1 借閱數(shù)據(jù)利用不充分

圖書館每天產(chǎn)生大量的借閱數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)往往沉淀在借閱系統(tǒng)中,得不到充分地挖掘和分析。大多數(shù)圖書館沒有根據(jù)實時的動態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)整館藏資源,或者根據(jù)讀者的借閱行為提供更加精準(zhǔn)和個性化的服務(wù)。

1.2 優(yōu)化館藏資源結(jié)構(gòu)的支撐數(shù)據(jù)不足

傳統(tǒng)的采購模式以書商集中供貨為主,采購人員憑借個人經(jīng)驗購買文獻。因為缺乏數(shù)據(jù)指導(dǎo),部分文獻資料無人問津而導(dǎo)致利用率過低;而有些圖書非常受歡迎,但圖書館藏量不足,讀者借不到圖書;頻繁借閱使文獻得不到良好的維護,過早因為破損等原因剔舊。如果能夠依據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果,結(jié)合圖書館的發(fā)展目標(biāo)及館藏布局需要進行采購,則能減少因?qū)π枨蠛桶l(fā)展趨勢的誤判而產(chǎn)生錯誤決策的可能性。

1.3 突發(fā)事件容易導(dǎo)致線下借閱困難

以2020年突發(fā)的新冠疫情對圖書館業(yè)務(wù)的影響為例,出于防疫需要,圖書館實施緊急應(yīng)對策略,暫時停止借閱服務(wù),讀者的借閱需求無法得到滿足。由某圖書館的借閱量年度對比(圖1)可知,由于突發(fā)疫情,圖書館在一段時間內(nèi)閉館,讀者無法借閱。2020年各類書籍的借閱數(shù)量明顯少于其他年份,說明疫情對讀者的借閱行為影響很大。

圖1 2020年書籍的借閱情況與其他年份的數(shù)量對比

1.4 館藏珍貴資料利用率不高

圖書館在發(fā)展過程中或多或少都有一些具有自身特色的珍貴館藏。因為珍貴,往往存在較多的借閱限制條件。所以,圖書館借閱服務(wù)面臨館內(nèi)珍藏的古籍和孤本資源難以得到充分利用的困難。

1.5 館藏空間分布難以滿足讀者需求

圖書館的館藏資源分布在一定程度上受其歷史布局及空間條件的制約,并不一定是符合讀者的需求和借閱便利的最佳安排。而且,資源存儲地一旦為大家所熟知,改變也并非易事。排除大規(guī)模倒庫、倒架的沉重負擔(dān),調(diào)整之后是否科學(xué)合理也未為可知。數(shù)字孿生技術(shù)可以在一定程度上解決上述問題,實現(xiàn)借閱服務(wù)效率和質(zhì)量的提升。

2 數(shù)字孿生技術(shù)在圖書館借閱服務(wù)中的應(yīng)用

2.1 建設(shè)虛擬數(shù)字孿生文獻資源庫

2.1.1 數(shù)字孿生文獻資源庫的實現(xiàn)過程 云計算,大數(shù)據(jù),交互技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展使紙質(zhì)資源數(shù)字化越來越容易。圖書館運用數(shù)字孿生技術(shù),根據(jù)物理文獻資源的數(shù)據(jù)建立虛擬文獻資源系統(tǒng)[7]。數(shù)字孿生文獻資源庫建設(shè)過程見圖2。

圖2 數(shù)字孿生文獻資源庫構(gòu)建過程

運用數(shù)字孿生技術(shù),在數(shù)字文獻和物理文獻之間建立雙向的連續(xù)的閉環(huán)信息反饋,從而實現(xiàn)紙質(zhì)文獻資源的持續(xù)優(yōu)化[8],具體過程如圖3所示。

圖3 虛擬數(shù)字孿生文獻庫的利用

2.1.2 數(shù)字孿生文獻庫有助于減少突發(fā)事件對于借閱服務(wù)的影響 若遇到突發(fā)事件影響圖書館的正常借閱時,圖書館的數(shù)字化資源依然可以實現(xiàn)“云開放”,通過時空一體的數(shù)字孿生系統(tǒng),讀者可以在線閱讀,獲取需要的信息和知識[9]。

2.1.3 數(shù)字孿生文獻庫有利于提高館藏珍貴資源的利用率 數(shù)字孿生技術(shù)具有的雙向映射、動態(tài)模擬、實時連接等特點,可以營造虛擬鏡像化的古籍開發(fā)平臺,借助混合現(xiàn)實、虛擬仿真技術(shù)和可視化展示技術(shù),實現(xiàn)珍貴古籍資源的開發(fā)利用。圖書館通過在虛擬信息空間構(gòu)建與現(xiàn)實物理世界中的文獻資源完全一致的數(shù)字孿生體,減少物理接觸,能有效的保護圖書館的珍貴文獻遺產(chǎn)。同時,用戶可以在虛擬環(huán)境中交流,借助混合現(xiàn)實技術(shù),享受全息沉浸式體驗。

運用三維數(shù)字孿生技術(shù)將古籍和其他珍貴藏品進行超精細三維數(shù)字化復(fù)原,大大提高館藏珍貴資源的利用率。古籍遺產(chǎn)數(shù)字化可以“復(fù)活”館藏的稀缺資源,在提高館藏珍貴資源利用率的同時又能很好地對珍貴資源加以保護。古籍孿生數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建如圖4所示。

圖4 古籍孿生數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建過程

2.2 動態(tài)同步文獻流通信息，為文獻資源結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐

借助數(shù)字孿生技術(shù),圖書館可以實現(xiàn)針對性更強、效率更高的智能服務(wù)[10]。文獻資源虛擬數(shù)據(jù)庫能夠動態(tài)同步文獻流通信息,利用相關(guān)數(shù)據(jù),迅速準(zhǔn)確地統(tǒng)計出文獻需求量,為下一年度的文獻購買做出科學(xué)合理的安排,使館藏資源的整體布局更加合理[11]。

2.3 可視化輔助分析與決策

可視化分析可以清晰了解圖書館的資源借閱狀態(tài)。圖書館每天產(chǎn)生大量的借閱數(shù)據(jù)和點擊數(shù)據(jù),例如,借還、查詢、遠程訪問等,通過采集數(shù)字孿生文獻資源庫中的數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)存儲、融合、計算和數(shù)據(jù)交互等處理后,不僅使凌亂的圖書館服務(wù)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出清晰的輪廓,并且能夠運用復(fù)雜的圖書館數(shù)據(jù)分析出未來發(fā)展的趨勢,以可視化形式展示。分析讀者的瀏覽行為,如獲得網(wǎng)站訪問停留時間、回訪次數(shù)、回訪間隔時間、搜索的關(guān)鍵詞、訪問時間段等基本數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析后,可以發(fā)現(xiàn)讀者感興趣的領(lǐng)域?？梢暬瘓D表可以直觀體現(xiàn)各種細節(jié),如根據(jù)ILAS數(shù)據(jù)庫提供的餅圖,可以得知各大類圖書借閱占整體借閱量的比重。圖5清晰地顯示不同門類的書籍借閱在整體借閱數(shù)據(jù)中的占比情況。近五年數(shù)據(jù)表明,文學(xué)類書籍都占據(jù)了將近一半的借閱量。

圖5 2017—2021年各大類圖書借閱占整體借閱量的比重

如果采用折線圖(圖6),盡管每一年借閱占比都有所不同,但基本屬于微調(diào),各門類書籍借閱占比變化不大,五年的折線圖基本重合,難以看出各類圖書借閱情況的趨勢變化。

圖6 2017—2021年各類書籍借閱占比(%)

由圖7的柱狀圖可知,雖然整體的調(diào)整幅度較小,但依然可以看出變化的趨勢。輕工業(yè)紡織類、電子學(xué)、藝術(shù)、社會科學(xué)總論、政治法律、文學(xué)這些種類的圖書基本維持平衡,計算機、經(jīng)濟、語言文學(xué)借閱占比逐年遞減,而醫(yī)藥衛(wèi)生、歷史地理、哲學(xué)、宗教、文化科學(xué)教育等書籍的借閱占比逐年增加。若以圖7作為圖書采購的決策依據(jù),則需要采用基于圖書分類號進行聚類分析,根據(jù)圖書的聚類分析結(jié)果和借閱率數(shù)據(jù),做出采購決策。

圖7 2017—2021年各類書籍借閱占比(%)

由于文學(xué)類的書籍借閱量占比近50%,其他種類的書籍占比相對較小,在整體圖表中難以觀察其具體變化,所以,為了顯示得更清楚,暫且在統(tǒng)計表中剔除文學(xué)類書籍的借閱,如圖8所示?？芍?借閱占比逐年快速增加的學(xué)科有醫(yī)藥衛(wèi)生、歷史地理、哲學(xué)宗教和文化科學(xué);下降趨勢明顯的有計算機、經(jīng)濟和語言文字;基本平衡的是數(shù)理科學(xué)、藝術(shù)、政治法律;輕工業(yè)類書籍小幅減少;社會科學(xué)類書籍小幅增加。

圖8 2017—2021年剔除文學(xué)類的借閱占比(%)

圖9是剔除文學(xué)類圖書的借閱占比情況折線圖,可以看出各門類的書籍借閱占比的趨勢和數(shù)量的變化。有些種類,例如輕工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、社會科學(xué)總論、文化科學(xué)教育在不同年份重合的部分比較大,即變化甚微,而計算機、歷史地理、哲學(xué)宗教、語言文學(xué)類的借閱數(shù)據(jù)在不同年分占比差距較大,趨勢向上,占比提升得比較快。

圖9 2017—2021年剔除文學(xué)類圖書的借閱占比(%)

對比相同數(shù)據(jù)的不同圖表,由于展現(xiàn)方式的不同,凸顯的信息也不同。根據(jù)需要選擇不同的圖表,為科學(xué)決策和措施改進提供可視化的數(shù)據(jù)支持。

2.4 為空間分布改造提供數(shù)據(jù)支撐

根據(jù)文獻的借閱情況、樓層和書庫的分布,科學(xué)地調(diào)配現(xiàn)有資源,改造空間布局,使文獻物理分布空間更加方便讀者借閱。建設(shè)虛擬數(shù)字孿生文獻庫,猶如將圖書館的館藏資源做成一個沙盤,既可以做成實體的可視化沙盤,放置在圖書館內(nèi)給讀者借閱導(dǎo)覽,也可以是計算機中的虛擬沙盤。建設(shè)虛擬沙盤時,可以使用物理實體的數(shù)據(jù)修改孿生模型,經(jīng)診斷、預(yù)測和評估后,輸出仿真結(jié)果[12]。由于計算機的存儲功能,在虛擬沙盤推演過程中可多次決策并加以比較,節(jié)省了直接在紙質(zhì)文獻存儲地點多次搬運的人工成本和物資成本。

3 借閱服務(wù)中運用數(shù)字孿生技術(shù)的優(yōu)勢

3.1 建立用戶畫像，實現(xiàn)精準(zhǔn)服務(wù)

通過整理相應(yīng)的特征數(shù)據(jù),提取讀者興趣愛好,形成抽象化的人物角色描述,即讀者畫像,可以實現(xiàn)個性化閱讀的精準(zhǔn)服務(wù)[13]。從被動服務(wù)轉(zhuǎn)向以用戶需求為中心,運用多種方式和技巧,整合梳理館藏資源,利用數(shù)據(jù)技術(shù)完成數(shù)據(jù)資源的選擇和過濾、分析推理后,為用戶精準(zhǔn)推送,進而實現(xiàn)由資源數(shù)據(jù)化向數(shù)據(jù)知識化的轉(zhuǎn)變,具體過程見圖10。

圖10 建立用戶畫像過程

3.2 利用虛擬文獻庫數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析結(jié)果優(yōu)化紙質(zhì)文獻資源庫結(jié)構(gòu)

運用數(shù)字孿生技術(shù),可以實現(xiàn)實時高度鏡像真實空間的運行情況。挖掘與分析用戶的搜索行為、在館時間、借閱歷史、線上閱讀記錄及線上閱讀時長等數(shù)據(jù),生成動態(tài)的圖書館服務(wù)場景展示,并根據(jù)設(shè)定條件模擬真實空間的運行效果和發(fā)展方向。數(shù)字孿生文獻庫可以充分挖掘借閱數(shù)據(jù),為圖書館文獻采購工作提供依據(jù)和參考,合理購買讀者真正需要的文獻資源?？梢暬Ｐ透又庇^地展示圖書館的服務(wù)狀態(tài),有利于做出更加科學(xué)的調(diào)整。讀者在借閱圖書、訪問數(shù)據(jù)庫、查詢書目的過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)經(jīng)過統(tǒng)計所展示出來的閱

讀偏好和變化趨勢,可以用來判斷借閱情形的變化和發(fā)展趨勢[14]。根據(jù)數(shù)字孿生文獻庫中的數(shù)據(jù)分析結(jié)果進行調(diào)整,并模擬變化結(jié)果,有助于做出科學(xué)決策,合理安排文獻資源結(jié)構(gòu)。

3.3 提供決策支持

數(shù)字孿生技術(shù)將成為數(shù)字化轉(zhuǎn)型時代的關(guān)鍵技術(shù)[15]。數(shù)字孿生技術(shù)可以根據(jù)數(shù)據(jù)的變化進行可視化分析,為圖書館發(fā)展提供決策輔助。數(shù)據(jù)可視化分析為物理文獻資源庫的優(yōu)化提供更加科學(xué)的決策工具,從更宏觀的視角服務(wù)讀者。通過分析圖書館采購和借閱數(shù)據(jù),可以定期調(diào)整經(jīng)費分配和進度,使采購決策更加科學(xué)。利用借閱數(shù)據(jù)迅速建模,對圖書館館藏文獻利用情況進行可視化分析,按需購買,還可以購置與廣受歡迎的書籍配套的有聲書,既滿足了年青一代讀者的掌上閱讀需求,又克服了紙質(zhì)圖書館藏量不足的困難[16],實現(xiàn)有限經(jīng)費的最大化效用。數(shù)字孿生文獻庫中的數(shù)據(jù)反映了讀者借閱頻率和集中度,紙質(zhì)文獻和數(shù)字孿生文獻庫之間的實時動態(tài)同步,可使圖書館管理者快速了解紙質(zhì)文獻庫的流通情況,不僅便于圖書館為讀者提供相關(guān)的信息服務(wù),還可以通過分析掌握讀者的資源需求,閱讀行為和習(xí)慣,改變服務(wù)形式,完善圖書館的管理。

4 結(jié)論

數(shù)字孿生技術(shù)有助于圖書館更加智能、科學(xué)、主動和精準(zhǔn)地分析讀者需求的變化和發(fā)展趨勢,實現(xiàn)精準(zhǔn)知識服務(wù)、提高珍貴館藏資源利用率、適時調(diào)整文獻資源的數(shù)量和結(jié)構(gòu)、充分利用借閱服務(wù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源。在數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上進行科學(xué)決策,無論在購置資源還是服務(wù)形式創(chuàng)新方面,都能為讀者提供人性化、智能化、個性化的借閱服務(wù)。