人工智能環境下的圖書館空間發展與變革研究*

蒲姍姍

（四川外國語大學圖書館 重慶 400031）

1 引言

近兩年來，人工智能（Artificial Intelligence，AI）快速崛起，風靡全球，各國紛紛啟動了AI發展戰略。同時，一些科技企業也加大了對AI的研發投入，或以巨資收購AI業務，或斥重金招兵買馬搶占市場制高點。而科技的快速發展對圖書館服務形態必然會產生沖擊和影響。AI環境下, 圖書館服務形態將會呈現出什么樣的新特點？AI時代又會給圖書館空間設計帶來什么樣的變化？這些都是學界和業界需要面對的問題。21世紀以來，圖書館的空間設計日益重視對用戶學習的支持、強調用戶的良好體驗，但是由于多種條件限制，圖書館空間對個性化服務理念的支持還遠遠不夠，而AI技術的出現為此帶來了新的可能。

通過梳理圖書館空間設計研究方面的文獻，我們可以發現，既有關于空間設計流程的研究，如英國高校圖書館學會（Society of College National and University Libraries）建立的影響研究模型,提出了設計和優化圖書館空間的八個步驟[1]；也有基于利益相關者視角來設計圖書館的空間格局的研究，例如, Webb K M等人基于館員、用戶和設計師三者的不同視角，構建了一個空間設計模型[2]。上述模型和框架的提出為我們開展圖書館空間設計提供了有益啟示，有些模型或框架在實踐中還得到了成功應用。但上述理論過于強調圖書館空間開發設計的具體實踐，對構成圖書館空間的核心要素卻缺乏足夠重視。而在這方面，SST（Service-Space-Technology）框架具有很強的啟示意義。Latimer K 和Niegaard H 指出圖書館空間設計要綜合考慮三個重點要素:服務、空間和技術[3]，三者既相互聯系又相互制約。該理論認為，不論是技術運用還是空間設計，都要圍繞圖書館的服務來開展，而技術只有與空間融合才能夠彰顯其優勢，空間則可以通過與技術結合進行拓展。SST框架為我們研究圖書館空間的演化提供了理論支撐。因此,文章以此為據，圍繞AI背景下的圖書館空間特征、空間設計以及AI與圖書館的關系展開論述，探討AI時代圖書館空間的發展與變革。

2 AI與未來圖書館

在SST框架下,圖書館空間設計的兩大要素“空間”與“技術”受另一要素“服務”的指導，而圖書館的“服務”與圖書館學理論、用戶發展以及時代背景聯系緊密，在不同時代背景下圖書館服務有不同的選擇和方向。此外，如何理解和定義空間也會影響圖書館服務的選擇和實施。因此，進入AI時代，圖書館的服務形態必然會發生重大變化。

2.1 人機協同的精準服務模式

在AI發展背景下,精準服務將成為圖書館服務的基本特征。即無論圖書館在任何服務情境下，用任何服務方式面向任何服務對象提供任何一種服務，都會是個性化的精準服務。例如，可以利用AI技術為圖書館用戶提供個性化、定制化的信息推送服務和咨詢服務。在可預見的未來，隨著AI技術的不斷發展以及在圖書館的有效運用，AI協助圖書館解決復雜問題的能力會持續提升，圖書館不再僅僅從簡單的知識傳遞和技能學習視角出發來設計和運用智能系統，而在促進用戶交流、支持用戶團隊學習、體驗學習、互助學習以及探究學習等方面提供更多的可能，從而更好地促進用戶成長，這將是未來AI圖書館發展的主要趨勢。而提供基于人機協同的、更有助于提升用戶核心素養的服務方式將成為未來圖書館服務的核心。

2.2 趨于平等合作的館員和用戶關系

首先， 在AI背景下，視覺計算和自然語言技術的日趨成熟和完善,將促使越來越多的用戶利用更為便捷和人性化的人際交互界面獲取需要的信息和知識，智能機器人、智慧系統將為用戶提供更多的個性化知識服務，并取代館員的部分工作。其次,智能系統可以根據不同情境下用戶的不同需求靈活選擇不同的服務手段和方式，館員可以借助AI技術設計更加人性化的服務方案。館員在智能化系統的輔助下，可以制定更科學的服務策略，跟蹤并監督服務的全過程，并扮演著輔助用戶決策和支持用戶學習的角色。與傳統館員相比，AI背景下的館員角色發生了重要變化，進而影響到了館員和用戶關系：一是館員作為圖書館服務的設計者和知識提供者的角色正在淡化，館員與用戶之間的關系趨于平等。但在提供服務的過程中, 館員依然扮演著引導者、組織者的角色；二是館員與用戶之間的溝通合作將日益頻繁，館員與用戶之間更多表現出合作與對話的關系。

2.3 定制化和個性化的服務內容

首先，圖書館將有更多的資源和服務供用戶選擇。在數字化環境的推動下，用戶的學習方式、行為和習慣正在發生巨大變化，他們在面對一些新知識、新內容時往往通過自學就能夠吸收和掌握。另外，不同用戶的興趣、能力和需求不同，為了更好地滿足用戶個性化的需要，圖書館提供的小眾化數字資源和服務會快速增長，用戶選擇圖書館資源和服務的權利、范圍和路徑將得到有效拓展。其次,圖書館的資源和服務將朝著定制化和個性化的方向發展。基于AI技術定制服務方案，為用戶提供個性化的資源和服務，將打破傳統的圖書館服務形態，成為未來圖書館服務的常態。

2.4 靈活多樣的服務組織形式

首先，圖書館線上服務和到館服務的融合日益緊密，表現出明顯的泛在服務特征。當前，在圖書館管理體制、用戶需求偏好以及技術應用等因素的制約下，圖書館線上服務與到館陣地服務的融合還不夠理想。AI技術的出現和應用,則可以解決圖書館線上服務所面臨的最大問題，即圖書館服務過程的監督及反饋，因為AI可以利用生物信息采集技術、面部識別技術和眼動技術等對用戶行為進行跟蹤和監控[4],進而實現人機交互。其次，隨著大數據技術的不斷發展，圖書館的數據處理能力將大幅提升，能夠有機整合線上線下服務經驗，為用戶創造一體化的服務體驗。因此,AI技術能夠進一步創新圖書館服務形式，為館員開展用戶服務提供更多的技術保障。

3 AI環境下的圖書館空間特征

同傳統圖書館空間相比，現代圖書館更加重視空間生態環境，強調用戶體驗以及支持交互等[5]。而在AI環境下，圖書館空間將會呈現出更多新的特征。

3.1 空間包容性

圖書館空間包容性是指通過AI技術的運用，對圖書館空間中的環境、設施、技術和家具等進行個性化設計以滿足不同用戶的需求。將現在的圖書館空間與傳統圖書館空間進行縱向比較，我們不難發現傳統圖書館一般會采取統一、規整、有序的空間設計，而現在的圖書館則更強調人性化、靈活性和用戶體驗，傾向于為讀者創造美觀、舒適、愉悅、放松的空間環境。目前，圖書館空間設計理念已在實踐中得到廣泛應用。根據《2017年地平線報告（圖書館版）》的預測，今后3—5年內圖書館空間的改造和設計將出現重大變革[6]。但受到當前發展環境的制約，圖書館空間依然無法最大化滿足用戶的需求。在傳統空間格局固化的情況下，只能通過調整桌椅間距或高度、控制內部溫濕度、調整或改變內部陳設色彩等方式來提升用戶體驗，以盡可能彌補圖書館空間設計的缺陷與不足，但是對于用戶比較關注的學習支持方面，仍有許多待改進之處。AI技術的有效運用，則能幫助圖書館更好地掌握不同用戶對圖書館內部空間環境、配套設施及學習支持的需求，并為之提供針對性的服務和支持。

3.2 空間層次性

AI時代圖書館空間的層次性，主要包括三方面的內容：第一，圖書館內部空間規劃的層次性。由于AI技術能夠針對不同用戶需求提供多種服務方案，使得在同一個空間內多種服務形態同時存在，這就要求圖書館空間可以同時為不同區域、不同層次的服務活動提供支持；第二，圖書館內部設施的層次性。雖然AI技術能夠對圖書館部分設施的色彩、大小、高低等進行智能化調整，但不是所有陳設都可以進行調整。因此，圖書館空間內部的設施也具有層次性的特點；第三，圖書館資源與服務的層次性。即使在同一空間中，不同用戶對圖書館資源與服務的要求和需求也存在差異，圖書館空間也需要根據用戶的不同需求提供多元的服務與支持。

3.3 空間多樣性

圖書館空間多樣性是指圖書館的空間規劃與布局、空間環境、內部陳設、技術應用等方面表現出多樣性、復雜性和靈活性的空間特征。圖書館空間是用戶閱讀、學習和體驗的重要場所，在設計空間格局時，要強調對用戶閱讀、學習和體驗過程的支持和服務，從而更好地滿足用戶對空間環境的使用需要。AI技術能夠為用戶提供更具個性化、人性化的空間環境支持、學習支持和設施支持，這將帶給廣大用戶完全不同的體驗和感知。資源與服務的智能推送、虛擬智能咨詢、機器人的智能服務、個性化的溫度、濕度、氣候和照明等，都有效推動了圖書館空間的全面轉型，表現了圖書館空間的多樣性，促進了圖書館空間服務的個性化發展，帶給用戶感官上的豐富體驗。

3.4 空間協同性

AI背景下，圖書館空間的各要素需要與館員、用戶開展合作來共同完成服務工作，這就體現了圖書館空間的協同性。協同性主要表現在以下幾方面：第一，圖書館空間內外的各組成要素之間，通過協同共同形成智能化的空間環境。AI技術與其他現代技術相互融合，將推動圖書館空間生態的新發展:利用智能化感知系統或智慧圖書館收集用戶信息，通過大數據技術進行分析，然后再利用AI進行識別和操作，最后通過云服務形式將執行結果反饋給用戶。在這個過程中，圖書館機器人與空間智能環境緊密聯系，能及時了解用戶需求并提供支持；第二，AI作為助手協同館員為用戶提供更加人性化和多樣化的服務。雖然在短期內AI還不能完全取代館員的地位和作用，但智能檢索系統、圖書館機器人等已經具備甚至超越了館員的部分能力，它們可以靈活嵌入和組合，幫助館員為讀者提供高效的一體化服務；第三，AI與用戶開展協同合作，提升用戶的信息素養甚至是核心素養，AI相當于用戶的學習支持工具和學習伙伴。今后，用戶與AI協同將在更多的情境中進行，例如社交伙伴以及合作學習等[7]。

4 AI環境下的圖書館空間設計

在SST框架下，AI時代提供的圖書館服務需要空間和技術這兩大要素的支撐，尤其是隨著AI技術的廣泛應用，在圖書館空間環境中將會融入更多的智能化因素，因此，技術和空間是圖書館空間形態的基本組成要素，二者有機整合，不可分割。這里的“技術”不僅包括AI技術，還涉及云計算、大數據等計算機技術；“空間”包括的內容則更加豐富，如桌椅、網絡、陳設等硬件設施和物理環境等。借鑒經典的建筑物層次模型，我們可以將圖書館空間要素分為四大類：空間規劃和布局、室內陳設、物理環境與服務、信息技術[8]。如果基于SST框架來劃分上述四類要素，前三類為空間要素，后一類為技術要素。

通過對AI時代圖書館空間特征的探討，我們建立了AI背景下的圖書館空間層級模型（見圖1）。該模型共包含三個層次：目標層、特征層和操作層（通過上述四類要素實現空間特征）。

圖1 圖書館智能空間的層級模型

4.1 空間規劃和布局

空間規劃是指圖書館內部空間的布局和設計。筆者認為，AI時代的圖書館空間設計的發展方向將會是:一是可以靈活設計和調整空間結構。由于AI時代的圖書館空間將更加側重于組織多樣化的服務來提高用戶服務體驗，因此諸如創客空間服務、文化服務、項目式服務、學習支持服務、基于人機交互的合作學習等都要求圖書館空間設計能促進上述服務間的自由切換和相互合作。因此，必然要求圖書館空間布局更加靈活而易于調整；二是采用隔斷與開放相結合的空間布局方式。通過采用自然隔斷的區隔式布局，建立半開放、半封閉的空間區域，可以同時組織開展多種類型的服務活動，并降低不同小組活動間的相互干擾和影響。

在這方面，美國佛羅里達州坦帕預科學校（Tampa preparatory school）圖書館進行了積極探索，該館堅持在空間設計中融入個性化服務的理念，盡力豐富和完善圖書館空間功能，為不同類型的圖書館服務提供支持和幫助。例如，該館空間既支持用戶獨立的活動，也支持小組活動，同時也可以為用戶群體提供服務。圖書館內部空間既能滿足個人學習需要，也能兼顧小組學習和群體合作。圖書館內部專門開辟的創客空間，能夠同時提供微機操作實驗、休閑閱讀和娛樂活動，該空間通過自然隔斷、隔音等措施使得每個小型空間都具有一定的獨立性，實現了開放與區隔的有機統一[9]。

4.2 物理環境與服務

傳統圖書館空間布局要求規整劃一，強調秩序性，而AI環境下的圖書館空間設計以人的需求為導向，致力于打造一個人性化的服務環境。將AI技術和物聯網有機融合，不僅可以打造舒適、優雅、綠色、健康的空間環境，同時可以為用戶或館員提供個性化、定制化的空間環境。圖書館空間的色彩、溫濕度、光線和照明等都可以根據用戶偏好和需求進行調整，充分滿足不同用戶的需求。

在溫度控制方面，美國麻省理工學院已經設計出了一種“局部溫控系統”（Local Warming），該系統能夠在個體周圍創造一種個性化的溫度環境，并根據人體生理需要提供最舒適的溫度，用戶置身其中會很舒適和放松。而其周遭空間的溫度則較低，主要是為了降低能量損耗[10]。個性化照明服務方面也已經有了很大進展。Goldee公司設計了一款名為Light Controller的照明系統，該系統通過識別用戶手勢來提供照明方案，系統還會自動采集和分析用戶的使用記錄，經由云服務器計算后，預測用戶的習慣，進而為用戶使用照明系統提供智能化和個性化的支持[11]。除此之外，Kinestra公司研發出了智能化色彩控制系統，可以為用戶提供靈活的色彩選擇和組合方案。該系統是一款智能的玻璃色彩調控系統，用戶可以通過控制電荷觸發化學反應來對光照顏色和亮度進行調節，選擇自己最喜歡的顏色。同時，用戶可以借助手機、電腦、聲控系統等來調節墻面玻璃的顏色，打造多功能圖書館空間，同時還可以根據不同用戶需要提供不同私密性的學習環境[12]。以上案例可以表明，對個性化氣候、照明、色彩等的控制和服務方面，圖書館都可以實現。因此，AI技術的有效運用將使得圖書館空間提供個性化的物理環境成為可能。

4.3 內部陳設

圖書館空間內部陳設主要包括書桌、椅子、書架等設施。為了滿足用戶個性化、多樣性的需求，圖書館內部空間可以配置不同規格、型號、色彩的桌椅，并采取層次性的布設方案。另外，AI技術與圖書館內部陳設相融合，不僅可以有效提高用戶體驗，還可以采集用戶的感知信息，為其提供智能服務。

Autonomous Desk被視為目前最為智能的辦公桌，使用者可以通過App來調節辦公桌的色彩和高度等，同時它還可以記錄和學習用戶的使用行為和習慣，在某一特定時段自動調整辦公桌的狀態來滿足用戶的需要。該智能辦公桌還可以通過聲音來辨別使用者的身份和偏好，并自動調整為滿足其需求的參數，擴展其他智能設備后還可以為用戶提供室內溫度調節、人體健康警示、門禁等服務[13]。此外，傳統家具融合AI技術后，還可以對用戶生命體征進行監測，進而為其提供學習服務以外的支持和幫助。如一種智能化的軟墊——Darma，借助置于其中的光纖傳感器，采集人體的生理數據，再以此分析使用者的坐姿，并基于健康管理的視角提示使用者調整坐姿，并給出專業化的鍛煉建議[14]。

雖然上述智能設備和技術尚未在圖書館領域得到廣泛應用，但從上述分析可以看出，AI技術在與圖書館內部陳設融合方面有很大的發展空間。例如，智能桌椅可以通過調整角度、溫度、照明和高低等為用戶創造一個良好的學習和閱讀環境，同時采集其生命體征為其提供健康建議等。隨著這類技術的快速發展，圖書館空間中必然會出現越來越多的智能化陳設。

4.4 智能技術的整合

AI時代，越來越多的智能元素將會嵌入到圖書館空間設計當中。但是這類智能化產品、技術和設備的開發者和供應商各不相同，如何利用標準化接口進行整合，以提高圖書館空間的智能化服務水平，是我們需要面對的重要問題。為了實現上述目標，在圖書館空間服務的技術架構中，數據的采集與分析將由大數據技術負責、數據的存儲與計算將由云計算技術負責，感知并提供智能服務將由AI技術負責（見圖2）。

從當前AI技術發展趨勢來看，超級計算、機器深度學習和大數據技術等都是必不可少的技術，但是對上述技術的應用，普通圖書館難以單獨支撐。因此，建立區域圖書館聯盟將成為促進圖書館AI生態發展的重要方式，而那些擁有先進AI技術的超大規模科技企業，也將會作為重要支撐參與到圖書館的智能化建設當中。例如，百度公司的“百度AI開放平臺”和阿里巴巴的“ET大腦”等將可能為圖書館提供更加多樣、精準的智能技術和服務。為了更直觀，筆者從服務前、服務中、服務后三個環節來分析圖書館空間與AI技術的整合路徑和應用情景。

圖2 圖書館智能空間服務的一般技術架構

4.4.1 服務前

在服務前階段，館員將圖書館的資源與服務提交給AI進行分析，AI根據資源和服務的特征，結合知識圖譜來制定用戶服務方案，并采用語音和圖像識別技術、自然語言處理技術等識別用戶的狀態和行為，當發現用戶知識儲備或知識結構不足時，及時提供個性化的指導和幫助，進而為圖書館的后續服務提供基礎。同時，在圖書館提供服務之前，AI還能夠針對用戶未來的服務需求進行預測，并將服務建議提交給館員。

4.4.2 服務中

（1）構建個性化服務環境。AI技術通過在服務前對用戶進行分析，從而對其進行標識、分層和分類，進而為不同用戶提供針對性服務。智慧的“圖書館大腦”能夠將每一名用戶的個人信息、閱讀習慣、借閱記錄、學習偏好、數字資源使用行為等進行記錄，并通過面部識別或語音識別區分用戶，同時向圖書館空間中的智能系統或設備發出指令，進而定制用戶所需的圖書館空間環境，例如物理環境中的個性化氣候、照明、色彩、景觀等，還包括內部陳設如桌椅的調節等。當前，面部識別和語音識別技術已趨于成熟，完全可以在圖書館空間中得到應用，為館員與用戶創建個性化環境。上海交通大學圖書館、華中科技大學圖書館等已有相關應用，通過“刷臉”來進館、借閱[15-16]。

（2）用戶跟蹤監測。在服務過程中，館員可以運用情感分析技術和方法，對用戶行為進行跟蹤監控，并將監控數據導入“圖書館大腦”，為評估用戶行為、預測服務需求和改進服務策略提供參考。其中語音和表情監測、皮膚電導監測、腦電圖監測、眼動監測、心率監測等都可以作為用戶行為監測的技術和工具。例如，美國麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology）教授Sandy Pentland等人設計了一種“智能徽章”, 該徽章不但可以定位用戶的位置，還可以通過分析用戶的聲調、語速變化來判斷其情感變化[17]，Beyondverbal公司也開發了一個根據用戶聲音識別其情感的智慧系統[18]。如果將這些技術與圖書館服務有效融合，館員就能夠及時了解用戶在使用圖書館資源或服務過程中遇到的問題，而智能服務系統會根據計算和評估結果制定相應的服務方案，提交給館員或圖書館機器人。

此外，LCA Learning公司采用用戶的攝像頭來提取眼球運動軌跡和臉部表情特征參數，以此來監測用戶的注意力[19]；腦控技術公司BrainCo的產品Focus可通過監測用戶的腦電波數據來分析用戶的精神狀態[20]；Fleureau等人則通過對人體皮膚導電能力的變化進行監測來分析用戶情感變化[21]。我們可以預見，在不久的將來，諸如上述技術將會廣泛應用于圖書館的線上或線下服務中。

（3）智能服務。由于在不同的服務場景中，智能服務都能夠為不同用戶提供個性化、定制化的服務。因此，圖書館機器人作為智能服務系統的主流應用，將成為圖書館未來智能服務的重點。例如，用戶到館后，機器人可以主動迎接并提供引導和咨詢。而在提供咨詢和服務的過程中，智能服務系統能夠根據用戶行為或狀態的變化，靈活調整服務策略和支持方案。目前，圖書館機器人在智能盤點、咨詢和檢索等方面表現出明顯優勢，國內很多大館都已經引進試用[22]。Kiesler等人通過研究機器人的工作效能發現：同電腦相比，人們更愿意與機器人進行溝通[23]。圖書館機器人能夠為館員提供有效支持，在用戶較多的情況下，館員可能無法一一滿足所有用戶的服務需求，這時可以由圖書館機器人通過與智能環境的溝通，了解用戶需求并為用戶提供幫助，進而提高服務效率。

4.4.3 服務后

在服務結束后，“圖書館大腦”會收集智能傳感器及各服務平臺或系統的數據，并對數據進行清洗、采集、整合和處理，預測用戶可能遇到的問題和需求，自動制定針對性的服務方案，并通過云服務將資源推送給用戶，或給用戶提出建議等。對館員來說，“圖書館大腦”會對館員服務效果進行評估，并根據評估結果為館員提供服務方法或內容方面的建議，從而不斷提升服務能效。

5 結語

在對未來進行憧憬的同時，圖書館空間設計的AI應用還面臨著諸多挑戰。首先，技術是首當其沖的最大挑戰。近年來，AI技術能保持快速發展，除了信息環境的變革、社會對AI需求不斷增長、大數據技術發展等產生的推動力之外，深度學習的成功實現成為了推動AI發展的核心原因[24]。但值得注意的是，當前深度學習算法主要通過大數據技術來實現，著名人工智能專家朱松純將這種深度學習方法稱為“大數據、小任務”（Big Data for Small Task）范式[25], 其主要面臨的問題是模型不具有普適性。這也是當前AI集中在一些特定領域的主要原因，因此通用人工智能的普遍應用還有很長的路要走。在這種情況下，圖書館空間的AI應用需要根據預設功能進行特殊設定，而這會對圖書館空間的通用性產生一定的負面影響。其次，是來自于用戶個人隱私方面的挑戰。AI背景下的圖書館空間需要收集用戶行為、狀態、情感甚至是思維方面的數據，通過分析這些數據來了解用戶需求并提供服務，這意味著用戶隱私信息在AI面前暴露無遺，而這對用戶、館員和圖書館都將是一個很大的挑戰。用戶和館員能否真正接受AI，必將對圖書館空間的AI設計和應用產生極大影響。最后的挑戰來自于資金和人才方面。目前，AI技術正處于快速發展階段，而圖書館AI應用的研發和定制，需要投入大量的經費，培養更多的AI人才，圖書館難以承擔。AI背景下圖書館的空間發展和變革雖然還存在諸多挑戰和困難，但是技術的發展日新月異，對未來圖書館AI應用帶來的變革充滿信心。

（來稿時間：2018年5月）