大數據與物聯網在高校圖書館的應用前景分析與適應性比較研究

高 榮

大數據和物聯網是互聯網發展進入Web 2.0、云計算和移動互聯三個時代后出現的兩大熱點研究領域。本質來講，大數據是一種技術過程，而物聯網是一種聯接模式，兩者差異很大，但是作為互聯網未來的兩大發展趨勢，大數據和物聯網對社會生活和思維方式的影響將是廣泛和深刻的。

由于大數據和物聯網與人類的信息行為和知識管理關系緊密，在其廣受關注的初期，圖書館界就對這兩大趨勢與未來圖書館之間的結合開展了多方面的研究。相比較而言，由于大數據概念出現較早，與圖書館知識服務間結合的方向較為清晰，相關的研究較多；而物聯網概念直到2003年才正式確定，因此相關研究較少，但仍有不少學者持物聯網技術將引領圖書館事業實現新的飛躍[1]的觀點。在以往的研究中，學者們普遍認為，大數據技術和物聯網技術都能夠幫助圖書館實現信息服務的個性化、智能化、交互化、便利化[2-3]，但對于兩條不同路徑實現的信息服務之間的異同和路徑本身需要解決的關鍵性問題卻較少有學者關注。

圖書館信息服務的個性化、智能化、交互化和便利化作為未來智能或者智慧圖書館的重要標志是必然的發展趨勢，現階段是選擇大數據還是物聯網來實現這一目標，則需要對二者的資金投入、階段性產出及對圖書館理念的影響等多個層面進行比較，才能選出最佳方案，幫助圖書館在智能化的道路上邁出關鍵性的步伐。因此，本文試圖通過對大數據和物聯網兩大技術趨勢應用前景的分析和適用性的比較研究，分析高校圖書館實現智能化的路徑選擇和可行性方案，并據此對兩大技術在高校圖書館中的應用階段進行探討。

1 大數據技術與物聯網技術概述

1.1 大數據概念的提出與影響

大數據（Big Data）這一概念早在上世紀80年代就在美國被提出[3]，隨著美國政府斥巨資推出的“大數據研究和發展計劃”[4]這一國家戰略而受到全世界的廣泛關注，人們對信息爆炸過程中所產生的海量信息的價值開始改觀，正如麥肯錫公司（Mckinsey and Company）發布的《大數據：創新、競爭和生產力的下一個前沿領域》中所描述的那樣，“人們對于海量數據的運用將預示著新一波生產率增長和消費者盈余浪潮的到來”。挖掘海量非結構化數據中所蘊藏的巨大價值激發了如甲骨文、IBM、Google、微軟等一批IT和網絡公司的濃厚興趣[5]，也使沃爾瑪等實體公司在“啤酒與尿布”這一經典案例中賺的缽滿盆余[6]，更重要的是大數據給人們的思維方式帶來了深刻的影響與變革。

1.1.1 個體需求和行為的趨勢預測成為可能

大數據的數據挖掘和分析并非基于傳統的因果關系的思維模式，更多關注的是數據間的關聯關系，因此具備實時預測個體、群體需求和行為趨勢的能力，使個體的需求和行為可以通過參照他人的數據集合來實現有效預測。

1.1.2 對信息的價值的理解發生改變

以往，以信息管理為代表的學科對于信息爆炸帶來的數據量激增往往持“一分為二”的觀點，認為信息量的激增一方面有利于人類社會的發展，但是大量“無用”信息也給數據存儲和處理帶來了困擾，消耗了社會資源。而大數據時代的到來，使學者們發現大量以往認為價值較小、時效性較低的非結構化數據，經過數據挖掘與處理可發現其關聯關系，這就使所有的數據和信息都具備了無法估量的價值，能夠產生巨大的經濟和社會效益，使傳統意義上的“冗余信息”“無用信息”的概念產生了動搖。

1.1.3 樣本即總體理念的逐步推廣

大數據的特征無論是歸納為“3V”“4V”抑或“4V+1C”，其必備的特點之一是海量（Volume），而海量數據的處理就意味著人們具備了處理總體信息的能力，傳統統計學中的抽樣環節成為可以省略的步驟，樣本及總體的理念開始得到學界的認可。

1.2 大數據的關鍵性技術

大數據技術是在數據庫技術和云計算技術的基礎上發展而來的，可以簡單分為數據庫技術、大數據分析技術和大數據安全技術三類。從大數據的關鍵性技術來看，無論是由語言層到抽象層，還是由存儲層到檢索層，基本上都有相對成熟的技術支撐，雖然這些技術還需要不斷研究優化，但總體而言，實現大數據的挖掘、處理、應用已經具備相當的基礎；大數據的安全問題雖然會長期存在，但是隨著安全技術的不斷發展，并不會對大數據的應用造成過大影響。

1.3 物聯網概念的提出與影響

物聯網的概念最早起源于比爾·蓋茨在《未來之路》中的構想，這種基于無線射頻識別技術（RFID）將物體通過網絡連接起來的理念引起了麻省理工大學的興趣，并于1999年提出了物聯網（Internet of Things）的概念。此后，美國、以色列、韓國等國家先后推出的智慧地球、虛擬邊境、智慧農業系統、智能互聯建筑、洲際安全網等項目引起了各界的廣泛關注。

我國對物聯網技術的關注起源于上世紀90年代，2009年溫家寶總理視察了位于無錫的微納傳感網項目，并于第二年的《政府工作報告中》明確指出“加快物聯網的研發應用”，標志著物聯網被納入國家重點振興產業之一[3]，引發了全社會對于物聯網的熱議。

在圖書館領域，物聯網技術中的RFID技術在世界各地圖書館得到較為廣泛的應用，如新加坡、澳大利亞、印度、荷蘭和馬來西亞等10余個國家的近100家機構都在圖書館自動管理系統中采用這項技術[4]，我國的深圳圖書館新館、武漢圖書館、上海圖書館、湖北宜昌圖書館、南京圖書館及陜西省圖書館等機構也全部或部分應用了這一系統，通過圖書的自動分揀、整序排架、自助清點、智能書車、防盜報警等功能，大大提高了圖書館的工作效率[5]，改變了傳統的圖書管理模式。但是RFID技術更多的還是在公共圖書館中的應用，在高校圖書館、專業圖書館等機構應用較少，并且物聯網技術中RFID以外的技術在圖書館中的應用還較為鮮見，技術應用的普及度和深度均不足。

1.4 物聯網的關鍵性技術

物聯網作為各種信息傳感設備結合起來所組成的巨大網絡，實現了人與物、物與物之間的溝通，其本質是物體的感知化與網絡化，即通過物聯網實現了物體間、人與物體間點對點的互通，實現了人類社會與物質實體間的有機整合。因此，物聯網涉及的學科領域十分廣泛，如光學傳感、通訊技術、信息技術、無線互聯技術等領域的先進技術都是物聯網的關鍵性技術，如圖1所示。

圖1 物聯網系統中部分關鍵性技術

物聯網的系統技術可分為感知層、網絡層和應用層三個層次，每個層次中又包含若干技術群，在圖書館中應用較為普遍的RFID技術僅僅是物聯網技術中感知層的一個較為成熟的方面，真正實現智慧圖書館還有很多關鍵性技術難題沒有解決，尤其是物聯網界公認的感知層方面的技術瓶頸、物聯網標準體系構建方面的技術困境和物聯網的安全性問題，都給物聯網的推廣應用制造了一定障礙。

2 大數據與物聯網在高校圖書館的可行性應用

2.1 大數據技術在高校圖書館中的應用方向

2.1.1 基于數據關聯性的推薦服務

以往圖書館提供的推薦服務一般是基于書籍自身的相似度來實現的，如將同學科、同主題、同著者、同出版物的文獻集中在一起提供族檢索服務，這種依據文獻特征的標引著錄工作，為用戶節省了大量的時間。從多年的實踐來看，對文獻內容，尤其是細節性內容的著錄一直是文獻編目過程中的一個難題，而大數據則能夠通過記錄其他相同檢索行為用戶的行為，來為讀者提供更為準確的推薦性服務，通過他人的“選擇”來發現文獻之前的關聯性，實現用戶緯度和文獻緯度的雙協同過濾，從而使推薦服務更為精確，同時也節約了學科館員等專業人員的時間成本，為圖書館服務向縱深化發展提供了條件。

2.1.2 基于人工智能的機構知識庫服務

知識庫（Knowledge Base）是傳統數據庫技術與人工智能技術碰撞下提出的概念，其中機構知識庫（Institutional Repository）的構建被認為是未來高校圖書館核心競爭力的組成部分[6]，但目前僅香港科技大學、中國科學院等機構的圖書館開展了相關服務[7]，這主要是囿于機構知識庫單純強調資源的實時更新（Live Update）和開放存取（Open Access），而傳統數據庫技術在大數據存儲、知識產權保護、資源推介等方面均存在一定缺陷，造成用戶激勵不足，用戶習慣無法養成，只能依靠自存儲與強制存儲相結合的方式[8]，效果并不理想。隨著大數據技術的日趨成熟，個人知識庫能夠提供的服務將更為多元化，通過對用戶信息行為的全記錄，實現對用戶信息需求的智能化推介服務，甚至實現對用戶需求的預測，使知識庫與用戶實際生活智能化結合，全面管理用戶信息行為，從而使用戶與知識庫的需求聯系更加緊密。同時，基于大數據的海量存儲功能，還能及時準確地記錄用戶的原創信息，為知識產權保護提供依據。

2.1.3 基于趨勢預測的學科建設咨詢服務

科教資源的有限性決定了高校學科建設階段性的投入必須是有重點、分階段的，而選擇哪些學科作為重點發展對象，則往往根據決策層的主觀判斷，準確性往往難以量化評估，給高校的學科建設和未來發展帶來極大不確定性。而基于大數據的趨勢預測分析，尤其是在用戶信息行為和知識庫的海量數據支撐下，高校未來的學科發展趨勢往往能夠清晰預見，圖書館如果能夠為高校決策層提供這一重要參考數據，其將會逐步成為高校發展規劃的智庫機構，使學科建設的趨勢預測數據支持高校發展的頂層設計，推動高校學科布局和發展的科學化和特色化。

2.2 物聯網技術在高校圖書館的可能性應用方向

2.2.1 智能“云圖書館”的實現

自從“云計算”的概念出現后，圖書館界就一直在關注“云圖書館”的實現方式，傳統意義上的“云圖書館”是指依靠互聯網實現全面的圖書館服務，但是由于互聯網出現之前的大量紙質文獻無法在短期內實現數字化，且資金投入、知識產權等眾多問題的解決都存在障礙，因此進入流通領域的紙質載體的圖書依然脫離圖書館的控制[19]。在信息膨脹的今天，所有紙質文獻的數據量可能都不如互聯網上一周所產生的數據量多，但由于這部分紙質文獻內容指向的明確性，事實上被更多人需要，要解決這一矛盾就必須借助物聯網技術，將未能全部數字化的紙質文獻納入圖書館信息服務的資源庫內，構筑開放型的圖書館管理服務模式，通過區域聯盟、地區聯盟、國內聯盟、國際聯盟層層擴展的模式，實現智能化的“云圖書館”服務，不僅方便用戶使用，也能夠節省圖書館的經費，真正實現資源的集約有效利用。

2.2.2 移動圖書館

隨著移動互聯時代的到來，移動終端的便捷性開始彰顯，圖書館借助移動終端設備和相關服務系統，就可以通過短信、WAP（Wireless Application Protocol，無線應用協議）或Web等形式[10]，開展身份認證、賬戶維護、續借預借、視頻播放、參考咨詢、移動閱覽，信息互動等服務[11]。移動圖書館為圖書館服務提供了拓展的空間，也會在一定程度上增加用戶量，對培養用戶習慣也大有裨益，在技術層面也是目前最容易實現的。

2.2.3 智慧圖書館

物聯網技術在圖書館應用的最高層級，應該是智慧圖書館的實現。建設智慧圖書館，要從建筑物、基礎設施、硬件配套、館藏、信息資源、服務終端等層面構筑全互聯的管理服務體系，是一項系統性工程，需要做好頂層設計。利用物聯網技術構建的圖書館系統管理與服務，可以實現全天候的安全監控和智能服務，圖書館的照明可以隨時間和用戶偏好而改變，圖書館的圖書可以通過自動分揀完成，甚至智能終端可以向用戶發布可能需要的書籍清單，并在用戶到達圖書館之前就為其準備好選定的圖書。

基于網絡的人與實物間的鏈接需要解決的技術難題還有很多，目前已有深圳圖書館等機構積極實踐，初步通過RFID技術實現了圖書與人之間的網絡鏈接，借助自動化設備節約了人力成本、延長了服務時間，取得很好的反響，為智慧圖書館的實現進行了有益嘗試。

3 基于高校圖書館的大數據與物聯網應用比較研究

資金相對短缺一直是高校圖書館不得不面對的問題，如何在這種限制條件下獲得用戶的滿意，關系著圖書館未來能否得到更多的資源持續發展這一關鍵性命題。因此，通過多維度比較，選取更為合適的發展路徑就顯得必要而緊迫。

3.1 比較維度的選擇與確定

比較大數據和物聯網技術這兩大技術體系在高校圖書館中的應用可行性，首先要解決的就是采取哪些維度進行綜合比較。

大數據和物聯網均屬于技術范疇，從應用角度講，可以比較技術的作用對象范圍、關鍵技術成熟度、技術風險和實現難度等；從投入角度講，可以比較基礎設備建設投入、系統研發投入、設備和系統維護投入以及升級換代投入等；從需求角度來講，可以比較用戶需求的迫切程度、管理部門需求的迫切程度以及高校圖書館自身建設和發展需求的迫切程度。

分析兩項技術在高校圖書館中的應用可行性，還需要考慮高校圖書館空間、資金的限制條件，以及技術應用對高校圖書館可能帶來的負面影響。如圖2所示。

圖2 技術比較維度及限制性條件的確定

3.2 大數據與物聯網的比較研究

根據上述比較維度的設置，我們可以對大數據技術和物聯網技術展開分項細致的比較研究，為直觀展現比較結果，筆者將比較分析內容匯總成表，如表1和表2所示。

3.3 高校圖書館發展路徑的選擇性分析

基于上文的比較分析，從技術體系比較來看，大數據技術的技術應用難度小、技術投入低，在技術需求基本與物聯網持平的條件下，從管理部門的角度可能更為急迫，且替代性小，因此在高校圖書館應用的必要性和緊迫性就更高；而從限制條件體系比較來看，大數據技術受資金、空間的限制較低。因此，現階段高校圖書館可能更應優先選擇通過與大數據技術結合的方式來優化圖書館服務，推動圖書館的發展。

表1 大數據技術和物聯網技術在技術比較體系中的比較分析

但是，這并不能說明，物聯網技術不具備在高校圖書館中應用的可能性。事實上，西安理工大學、西安工業大學和西安交通大學的研究者們正在設計物聯網解決方案，試圖通過“智能書架”布局和分層應用程序框架來實現自動執行庫存管理[12]，新公布的地平線報告中明確表示，未來4至5年，物聯網技術將徹底變革人們的學習和研究方式，而實現這一變革的媒介就是圖書館。

表2 大數據技術和物聯網技術在限制條件體系中的比較分析

筆者認為，在目前高校圖書館所擁有的資源條件下，優先發展大數據技術能夠快速應用，快速見效，快速為高校的學科建設、未來發展提供咨詢服務，從而使圖書館在高校中更好地發揮作用，為圖書館今后的發展奠定基礎。未來，圖書館、博物館、文化館等機構推廣物聯網技術的可能性很大，但是在目前的技術環境下，由圖書館支撐整個物聯網技術的研發試驗顯然是不現實的，不妨將物聯網的應用劃分模塊，分步驟進行，從而減輕圖書館的資金投入壓力，緩解因自動化帶來的人員過剩矛盾。

大數據技術與物聯網技術的應用從長遠來看并不存在矛盾，只是階段性的推廣技術會有先后步驟之分，大數據技術與物聯網技術網絡層中的計算與服務技術、控制層的安全技術等存在共通性，我們甚至可以將大數據技術的應用作為圖書館全面應用物聯網技術的準備階段，為高校圖書館由云時代進入物聯網時代起到過渡作用。

4 結語

高校圖書館服務的智能化、差異化、交互化是用戶對圖書館的期待，也是圖書館界對圖書館未來發展目標的共識。通過大數據技術在高校圖書館中的率先應用，圖書館服務的智能化和個性化水平將得到很快提升，對高校發展決策的支撐作用也能夠盡快得到彰顯，從而使高校圖書館更好地為用戶和學校的發展服務。另外，依靠大數據技術建立起的更為緊密的圖書館間的聯盟和共享平臺將會為高校圖書館的合作提供堅實的基礎。隨著關鍵技術的突破，相信物聯網技術會繼大數據技術之后與高校圖書館普遍結合，共建與整合將會推動圖書館進入新的發展階段。

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