圖書館服務中人工智能技術應用的調查研究

楊子帥 王穎純 劉燕權

（ 1.天津理工大學管理學院 天津 300384；2.美國南康涅狄格州立大學信息與圖書館系 紐黑文 06515）

引言

在云計算、物聯網、大數據、移動互聯網之后，人工智能技術在各個領域掀起了應用熱潮，人工智能的時代已然來臨。2016年7月，《“十三五”國家科技創新規劃》提出重點開發人工智能技術[1]；2018年9月，習近平在2018世界人工智能大會中強調：“新一代人工智能為社會發展注入新動能，正在改變人們生活的方式。”[2]這意味著在國家政策的鼓勵下，一個由人工智能引領的創新性智能社會已經初現雛形。為搭上人工智能的“發展列車”，響應國家號召，圖書館急需進行人力、資源、空間、服務、讀者等多方面的重組與構建，推動自身發展升級，進一步發揮自身優勢，滿足讀者日益增長的文化需求，解決新時代下其所面臨的新問題、新矛盾。鑒于此，筆者對圖書館服務中人工智能技術的研究現狀與應用現狀進行調查研究，以期為圖書館服務與人工智能技術的融合發展提出些許建議。

1 人工智能技術與圖書館的融合是必然的

行業的發展離不開技術的革新，圖書館一直本著“以人為本”的原則，依據自身特性有選擇地吸收應用先進技術并加以創新。當前時代下，人工智能技術為人類生活帶來了前所未有的便利，為各行業提供了高效智能的發展模式。圖書館順應人工智能時代的新趨勢，實現轉型升級是大勢所趨[3]。

1.1 人工智能促進圖書館行業發展

美國斯坦福大學尼爾遜教授給人工智能下了這樣的一個定義：“人工智能（Artificial Intelligence，AI）是關于知識的學科，是怎樣表示知識以及怎樣獲得知識并使用知識的科學。”[4]而美國麻省理工學院的溫斯頓教授認為：“人工智能是對計算機進行研究，使它可以感知、推理、行動。”[5]筆者認為，人工智能是通過分析人類智能活動的規律并搜集數據，將數據賦予具有智能的人工系統并使之加以學習，使計算機學會人類的思維邏輯，從而使計算機能夠完成那些需要人類的智力才能完成的工作。人工智能使計算機成為知識的學習者，同時也是知識的創造者。

近些年，人工智能技術在金融、互聯網、教育醫療等領域內均有所應用。2011年IBM超級計算機沃森在美國電視答題節目中戰勝兩位人類冠軍，2017年谷歌研制的阿爾法狗戰勝人類圍棋高手，同年，百度AI技術、騰訊覓影、阿里巴巴達摩院等科技產品相繼出現，這代表著人工智能時代正在向我們走來。人工智能時代的到來推動著圖書館的發展。圖書館需緊跟時代步伐，抓住新機遇，迎接新挑戰，更好地履行社會職責。

1.2 圖書館融合人工智能技術是自身發展需求

圖書館傳統的服務方式和技術隨著自身的發展創新正面臨著諸多挑戰，無法滿足其多元化發展的需求，而人工智能技術的應用幫助圖書館打開了多元化發展的大門。隨著圖書館向智慧圖書館發展轉型的步伐不斷加快，圖書館從智能化建筑到智能化管理再到智能化服務，都大量使用了人工智能等信息技術，人工智能技術正在逐漸進入中國的公共圖書館領域[6-7]。憑借自身優勢融合人工智能技術，推動自身發展，拓展自身業務，提高服務效率，可使圖書館實現從理論邁向應用，建立其符合時代特征、貼合自身需求的新形態。

1.3 圖書館融合人工智能技術是為滿足讀者需求

圖書館服務的讀者需求各異。不同時期讀者的需求狀態不同，圖書館依據讀者需求有針對性的進行轉型升級是十分有必要的。當前時代下，信息知識呈現出爆炸式增長，并不是只有圖書館才能進行知識服務，各種碎片化信息知識、移動端信息知識獲取平臺正充斥著讀者的生活，讀者對知識精準獲取的需求不斷增長。傳統的圖書館服務模式已經無法滿足讀者更為深層次的需求，也無法提供準確的指導與服務。在互聯網與移動設備普及的前提下，面對讀者需求的轉變，圖書館融合人工智能技術是必然趨勢。大數據、機器學習等技術的應用，將物理圖書館和虛擬圖書館融合為一個有機體，面對讀者多樣化的需求均可以自如應對，提升服務效益。

2 人工智能技術在圖書館服務中的研究現狀

“人工智能”一詞被引入學術領域是始于1956年[8]，經歷了60余年的探索與研究，其研究成果在2017年開始呈爆發式增長，僅2018年發文量已經達到2 411篇[9]。說明近幾年隨著人工智能技術在各個領域的深度應用，人工智能的研究再次獲得重視。

2.1 研究綜述

1976年，Smith對人工智能在圖書館信息檢索系統中的作用展開了調查[10]。1986年，簡明分析了人工智能發展現狀，對人工智能技術應用于圖書館提出了設想，并指出專家系統、自然語言接口程序和視像資料是未來發展的三大興趣點[11]。Hsieh在1989年對《圖書館文獻》和《圖書館與信息科學文摘》中有關人工智能文獻的發表時間、發表數量、以及人工智能技術應用于圖書館的文章進行了全面調查[12]。Young在1990年研究了學校圖書館中專家系統、超文本技術和CD-ROM技術的可能應用途徑，并討論了這些技術帶來的挑戰[13]。Linda C.Smith和Lancaster在1992年分別對人工智能發展史、專家系統的局限性進行研究，比對人工智能在各領域內應用現狀，探究人工智能技術與圖書館的融合方向[14]。1997年Hauptmann等人使用人工智能技術自動生成支持多媒體數字圖書館用戶界面的元數據，通過應用語音識別，自然語言處理和圖像分析，幫助用戶尋找需求的信息，實現更有效地導航或瀏覽數字視頻庫[15]。

21世紀以來，人工智能技術應用于圖書館服務的研究逐漸多元化。郭軍、母軼分析了人工智能在文獻檢索、圖書分類、圖書館自動化應用現狀與原理特點，指出人工智能技術應用于圖書館建設是圖書館事業發展的重要研究方向[16]。Fabio Abbattista等人研究歐洲各國將人工智能技術應用到文化遺產領域的成果，分析了異構數據、服務方式、系統操作等問題，為構建具有人工智能技術的數字圖書館提供建議[17]。陳穎瑜介紹了人工智能防火墻與智能入侵測試系統的應用現狀和原理機制，提出人工智能應用于圖書館計算機網絡安全是十分可行的[18]。趙勇宏依據人工智能技術特點，結合用戶學習、信息查詢推薦和應用功能模式，建立基于Agent的智能化信息采集與服務系統模型[19]。費瑤等人創作出能夠進行虛擬參考咨詢服務的智能會話機器人“小兔”，根據用戶反饋結合實際應用，對智能會話機器人的語言處理、智商邏輯、個性化處理提出改進意見[20]。王凱麗從優化網站無障礙建設、采用第三方語音技術和終端服務保障三方面為圖書館應用語音服務進行探討，針對語言障礙讀者提出無障礙服務模式[21]。Otterlo通過分析BLIIPS項目的基本動機，提出利用數據驅動和人工智能來優化物理圖書館的解決方法[22]。王榮榮等人從文獻資源、人力資源、共享空間以及服務項目等方面探討了“AI+library”服務的重要性[23]。

2.2 研究結果

筆者通過文獻研究發現近十年來人工智能技術在圖書館服務的應用研究主要有以下幾種：專家系統、檔案云、傳感技術、圖像識別系統、語音識別系統、電子檔案智能分類、智能檢索、虛擬參考咨詢機器人、資源智能分類、智能防火墻、智能空間、智能學習中心、圖書盤點機器人、自助圖書館、咨詢機器人、3D打印等。研究者大多利用計算機視覺、機器學習、自然語言處理、機器人技術和語音識別技術結合當前其它新型技術（如大數據、云計算、物聯網等），設計出符合圖書館特點的新系統或者新模型。隨著研究程度的加深、人工智能技術的發展以及國家的大力支持，更多的系統或者模型將會在未來得以實現并加以應用。

3 人工智能技術在圖書館服務中的應用現狀

我國已有部分圖書館開始嘗試與人工智能技術的融合，2010年，無錫新區借助政府和社會資本合作（PPP）模式，構建智能化新型圖書館。2017年，百度與武漢大學共同聯手打造武大AI圖書館，百度教育大腦正式投入使用。這表示，人工智能技術應用于圖書館服務已近在眼前。為推動兩者實現更進一步的融合，筆者對人工智能技術在圖書館服務中的應用現狀進行了調查分析。

3.1 調查對象與方法

為保證人工智能技術在圖書館服務中應用調查數據的準確性，選取的調查對象需具有良好的社會公信力、先進的信息技術、充足的文獻資源、較高的館員素養，可進行實時、穩定的信息獲取。因此，文章選取33所省級圖書館（包括港澳臺地區，不包括江蘇省圖書館）、27所省會圖書館（包括臺北市立圖書館）、39所“985”高校圖書館作為研究對象。

為保證調查結果的可靠性與實時性，采用電話訪問、網站調查的方法，且調查時間均在圖書館工作時間段內。通過網站調查和網頁查詢確定受訪圖書館咨詢電話，利用電話訪問咨詢各受訪圖書館咨詢服務館員，對人工智能技術在圖書館服務中的應用現狀進行調查記錄并分析。此外，為避免因溝通不暢等原因造成結果不準確，將各受訪圖書館網絡中和網站中人工智能技術應用的報道納入參考中，并向咨詢館員進行確認。

筆者依據上文的研究結果將調查應用分成五類，分別是：智能機器人、資源存放與管理、虛擬知識服務、館內智能應用以及網絡安全系統，如表1所示。對于其它應用則參照是否使用計算機視覺、機器學習、自然語言處理、機器人技術和語音識別技術。

3.2 調查結果與分析

受訪圖書館中，臺灣省圖書館、國防科技大學圖書館電話無法接通，中國海洋大學圖書館對咨詢問題保密，以上三所圖書館網站內均無法查到人工智能技術相關應用的報道，因此調查結果實際為96所圖書館。

表1 應用分類說明

調查結果顯示，96所受訪圖書館中，39%采用了人工智能技術的應用，其中高校圖書館和省級、省會圖書館的使用率分別為61%、24%，如圖1所示。超過三分之一的圖書館采用了人工智能技術的應用，這反映出隨著人工智能技術在各個領域發揮的作用凸顯，有部分圖書館開始嘗試著與新技術融合并有所應用；但從另一方面來看，仍有61%的圖書館尚未采用人工智能技術的應用，這說明當前階段，圖書館服務中人工智能技術的應用仍存在諸多的困難，導致圖書館無法快速適應新技術并加以使用。此外，相比于省級、省會圖書館，高校圖書館的使用率更高。

圖1 人工智能技術在圖書館服務中的應用現狀

3.2.1 智能機器人

調查結果如表2所示。機器人融合了控制理論、人工智能、概率和統計等多種先進技術，具有24小時高效率工作、穩定性高、精度高、通用性強等優點，以南京大學超高頻RFID盤點機器人為例，不單實現了圖書規模化盤點的可能，還彌補了傳統盤點方式的缺點。機器人的應用能夠提高圖書館的工作效率和服務質量，但是僅有5%的圖書館實現其應用。究其原因，部分在于機器人應用成本高昂；部分是由于機器人投入使用后需要高額的保養費并需要專業人員維護。

表2 智能機器人應用現狀

3.2.2 資源存放與管理

調查結果如圖2所示，受訪圖書館中沒有使用檔案云、電子檔案智能分類，資源智能分類的使用率為3%，分別是湖南圖書館大數據平臺系統、華中科技大學圖書館大數據推薦系統、武漢大學的百度大腦。大部分圖書館能夠憑借自助分揀技術實現資源分類，但是利用人工智能技術對資源數據的整理、發掘和利用還是十分欠缺。筆者認為，隨著圖書館的資源日益增多，雖然人工智能技術能夠充分利用館藏資源發揮其價值，但是圖書館海量的資源整合分類需要大量的時間和復雜的工序，這也是阻礙上述三類應用發展的重要原因之一。

圖2 資源存放與管理的應用現狀

3.2.3 虛擬知識服務

圖3是虛擬知識服務在圖書館服務中的應用現狀。在受訪的96所圖書館中，僅有蘭州大學圖書館有應用專家系統，東南大學圖書館、華東理工大學圖書館等正在建設中。虛擬參考咨詢機器人的使用率為21%，占比最高，這也是圖書館參考咨詢服務未來發展的方向。例如杭州圖書館的咨詢機器人“文瀾在線小微”、清華大學圖書館的虛擬參考機器人“小圖”、哈爾濱工業大學圖書館的微信自動問答機器人等都受到讀者的肯定[24]。

圖3 虛擬知識服務的應用現狀

智能學習中心與智能檢索在受訪圖書館中的使用率分別為1%、2%，包括上海交通大學圖書館自主學習智慧服務平臺、武漢大學圖書館知識搜索引擎、廣州圖書館科技情報服務。導致大部分圖書館并未采用上述兩類功能的原因在于大多數圖書館中均有多種自主學習資源與信息檢索工具，例如新東方在線課堂、慕課網、OPAC檢索機等，基本上能夠滿足讀者的知識服務需求。

3.2.4 館內智能應用

結果如圖4所示，3D打印在受訪圖書館中的使用率為3%，它們分別是上海圖書館、湖北省圖書館、北京大學圖書館。語音識別系統占8%，多應用于智能機器人和檢索機器。圖像識別系統的使用率最高，占21%，主要以人臉識別為主，并全部用于門禁功能，例如福建省圖書館、天津大學圖書館。人臉識別的應用改變了傳統的“持卡入館”，解決了讀者忘記攜帶入館證明而無法入館的問題，同時“憑臉入館”有利于圖書館的安保工作，將不法人員與失信人員第一時間攔在館外，起到安全屏障的作用。此外，廈門大學圖書館打算將圖像識別系統應用到自助圖書館中，只需要人臉識別就能夠在短時間內完成到館借還書等服務，極大方便了讀者。

智能空間在受訪圖書館中的應用率為7%，均是圖書館中某一個設施的智能化，例如湖北省圖書館智能視頻客流系統、南寧市圖書館凱圖智能照明系統。筆者認為，智能空間是物理圖書館內部設施智慧化的整合，圖書館需要花費大量的人力、時間和金錢，因此導致智能空間發展比較慢。

圖4 館內智能應用的應用現狀

3.2.5 網絡安全系統

受訪圖書館中僅有東北大學圖書館使用智能防火墻，其應用是由東北大學與華為集團聯手研發的華為桌面云系統，通過端管云控安全防護體系為圖書館進行實時的安全保護。筆者認為，絕大多數圖書館內均有內部安全系統，例如Win10防火墻等，在當前階段網絡信息安全能夠得到保障，因此并未選擇智能防火墻。

3.2.6 其它應用

此外，清華大學圖書館的通還智能小車、武漢大學圖書館的劇情網絡游戲、重慶大學圖書館的智能采訪系統等，越來越多的創新型應用投入到了圖書館日常服務中，為讀者帶來了新穎的服務體驗。

4 讀者對人工智能技術應用于圖書館服務的態度

4.1 調查對象與方法

利用騰訊問卷，通過網絡途徑向各省市公共圖書館、高校圖書館QQ群或微信群發放關于人工智能技術應用于圖書館服務的調查問卷，并通過清洗、去重以及有效性驗證，剔除無效問卷，將數據整理記錄并分析。

4.2 結果分析

最終共回收問卷206份，有效問卷192份，有效率為93.2%。參與問卷者年齡分布在18—55歲之間，主要集中在22—35歲之間；參與問卷者職業多元化，學生占比較大。由于未成年讀者以及高齡讀者大部分很少使用互聯網，所以無法參與調查，但是對調查結果影響并不大，因此調查結果誤差屬于可控范圍。

4.2.1 過半數的受訪者完全不了解人工智能技術在圖書館服務中的應用

結果顯示，對于人工智能技術在圖書館服務中的應用，僅有9%受訪者表示非常了解，65%的受訪者比較了解，而完全不了解的受訪者占26%。一方面是由于人工智能技術應用于圖書館服務仍處于發展階段，導致大部分受訪者并不了解；另一方面是圖書館對人工智能技術能夠應用的推廣力度不夠。同時，96%受的受訪者希望人工智能技術應用于圖書館服務中。這反映出讀者感受到了人工智能技術所能帶來的高質量服務，并意識到人工智能技術能夠滿足自身多元化的知識需求。

4.2.2 使用過具有人工智能技術應用的近90%受訪者覺得滿意

結果顯示，59%的受訪者從未在圖書館服務中使用過人工智能技術的應用，其余41%的受訪者中，僅10%受訪者對于人工智能技術的應用不滿意，90%認為比較滿意或非常滿意。反映了圖書館人工智能技術的應用目前并未普及，且缺少專業館員對其使用方法的介紹與宣傳。同時，使用過具有人工智能技術應用的讀者滿意度較高，說明大部分應用能為讀者帶來高質量的服務體驗。

4.2.3 讀者更傾向于面向自身的應用

由圖5可以看出受訪者更加傾向于哪些應用，排名前三的分別為：機器人向導、語音識別技術、圖像識別技術；排名后三的（除去其它）分別為：檔案云、電子檔案智能分類、圖書盤點機器人。這反映出讀者屬于被服務者，對于應用的實現會從自身知識需求的角度去考慮，且排名前三位的應用屬于讀者經常能接觸到的，讀者對此并不陌生。但對于圖書館，排名后三位的應用能夠提高自身的工作效率，減少工作過程中的錯誤，同樣是不可缺少的。此外，專家系統作為面向讀者的應用占比僅為12%，是因為大部分圖書館尚未使用這一應用，因而多數讀者對其不了解。智能防火墻作為保護讀者網絡隱私的應用占比為25%，筆者認為是因為部分讀者并未認識到圖書館服務中個人網絡隱私的重要性。智能學習中心和智能檢索分別占51%、58%，結合兩者在圖書館的應用率（1%、4%）來看，顯然當前圖書館內此類服務已經無法滿足讀者的知識需求，這一點是值得思考的。4%的受訪者選擇了其它，這意味著讀者針對自身的知識需求還需要其它功能類型的應用。

圖5 讀者對應用類型的傾向

5 人工智能技術應用在圖書館服務中的發展建議

圖書館與人工智能技術的融合是圖書館自身發展創新的新方向，一方面體現了人工智能技術應用到圖書館的必然發展道路，另一方面也體現了在人工智能時代背景下，圖書館作為文化傳播中心，其是滿足讀者知識需求的必然要求[25]。為推動圖書館服務中人工智能技術應用的發展，實現兩者更好的融合，筆者從以下幾個方面提出建議。

5.1 加強館員培訓，提升館員思維

目前在圖書館服務中人工智能技術的應用并未普及，導致部分館員不了解人工智能技術，這對于人工智能技術在圖書館中的發展十分不利。圖書館的發展創新離不開館員的努力，在人工智能技術的沖擊下，圖書館和讀者都對館員有了進一步的要求。一方面，館員需了解人工智能技術，貼合圖書館自身的特色，充分發揮應用本身的功能與價值；另一方面，館員自身需尋找讀者與人工智能的平衡點，彌補人工智能技術的不足，實現“想AI未曾想到的，為了一切的讀者”。圖書館應定期組織館員進行培訓，提升館員思維，引進具有專業素養的人才，推動人工智能技術在圖書館服務中實現從研究到應用、從應用到普及，為讀者帶來高質量的知識服務。

5.2 注重資源數據的利用

當前階段，國內大部分圖書館應用智能程度并不高。圖書館服務與人工智能技術的融合不光要體現在功能深度上，更要體現在智能高度上。圖書館需結合自身發展規劃，有計劃的對基礎設施進行新建或升級，例如電子攝像頭、RFID、紅外線檢測等，提前為人工智能技術的引入做好充足的準備，避免因基礎設施不足或陳舊導致無法支撐人工智能技術的應用。另一方面，針對讀者的個性化推薦，這不但需要讀者的數據，還需要圖書館動態的、細粒度的資源庫，從而進行精準匹配。圖書館需利用大數據等技術，對館內資源數據進行整理、發掘、利用，為讀者提供更加精準的推薦服務，同時還能夠縮短應用的適應周期，避免因數據的錯誤或遺失導致結果偏差。

5.3 加大宣傳力度

調查中發現，讀者對于人工智能技術的理解參差不齊，這會導致讀者無法正確認知或使用圖書館服務中人工智能技術，甚至抱有懷疑心理。圖書館需定期舉辦宣傳活動，讓讀者走進圖書館感受人工智能技術為之帶來的便利。還可以通過微信公眾號、微博以及APP等方式進行宣傳，告知讀者館內新應用及其使用方法。擴大宣傳渠道讓讀者了解、使用并認可人工智能技術才能得到讀者更多的反饋，并根據讀者反饋對應用及時進行調整，實現圖書館服務與人工智能技術的深度融合。

5.4 重視網絡信息安全問題

2017年5月，“永恒之藍”電腦勒索病毒席卷全球，眾多畢業生的論文面臨著數據丟失的危險；2018年1月，河南省圖書館遭到網絡攻擊，主頁信息被篡改。在網絡環境下，圖書館大多使用內網，導致病毒傳播速度極快，一旦沒有強大的安全保護系統，讀者的隱私、圖書館的資源就會完全暴露在黑客的視野下。祝鳳云提出未來黑客將會利用AI技術進行網絡攻擊和虛假傳播，這代表著新的一輪網絡信息安全保衛戰即將開始[26]。筆者認為，人工智能時代下，黑客的網絡攻擊手段也在升級，圖書館需提高對網絡信息安全的重視程度，如：選用高安全性能高的安全系統，主動對虛假信息進行及時注明，在公告欄中履行告知義務，提醒讀者與館員從安全渠道登錄，開展網絡信息安全培訓課程，提高讀者與館員的網絡安全意識。

5.5 尋求多方支持，發揮自身優勢

技術的應用從來都離不開經費的支持。人工智能技術的應用離不開大量軟硬件的投入。以向導機器人為例，前期需要大量的資金購入，后期的維護成本也是一筆不小的開支，而圖書館的建設經費大多集中在資源采購上[27]，這成為人工智能技術應用于圖書館服務所面臨的一個問題。目前多家圖書館采用政府和社會資本合作（PPP）的模式，例如重慶大學圖書館、無錫市圖書館等，尚未出現任何負面影響。筆者認為圖書館應吸取PPP模式中的經驗，積極尋求多方合作，提高經費支持，將自身的服務推向社會，把先進的設備引入到館內。此外，高校圖書館可以利用自身優勢，培養教師與學生對人工智能技術的興趣，鼓勵在校團隊自主研發，降低設備成本，例如清華大學圖書館自主研發的咨詢參考機器人“小圖”以及通還智能小車“智行者”。

5.6 人工智能技術無法生搬硬套，需進一步實踐

道路安全AI檢測系統將車身上的代言人誤認為是交通肇事者，清華大學圖書館咨詢機器人“小圖”被學生“教壞”，LG機器人Cloi在揭幕儀式上突然停止運行。這些事故同樣也為圖書館帶來了啟示，計算機視覺技術會不會“認錯”？咨詢機器人會不會答非所問？分揀機器人會不會在高峰期突然“罷工”？筆者認為，單純因為人工智能浪潮而追趕形式是不可取的，“去其糟粕，取其精華”才是圖書館當下要思考的。圖書館需參考自身條件、功能的利弊、讀者的反饋，有選擇性地進行技術融合，通過不斷實踐將人工智能技術化為己用，真正實現圖書館服務質量的提升。

6 結語

圖書館服務與人工智能技術的融合之路還有很長一段路要走，這需要克服諸多難題，但相信隨著人工智能技術以及其它先進技術的成熟，成本將會更加低廉、應用將會更加智能、設備將會更加安全、讀者將會更加了解，更多的應用將會投入到圖書館的服務當中去。

本研究通過梳理圖書館服務中人工智能技術的相關研究，整理出主要的研究技術，根據研究技術進行實證調查和定性研究，探究人工智能技術的使用現狀以及讀者對人工智能技術的看法，為圖書館服務與人工智能的研究提供實時數據，并提出問題與建議，以期兩者能夠進一步融合。調查過程中發現，由于人工智能在圖書館服務中的應用尚處于初級階段，部分館員對于人工智能技術的應用并不了解，導致調查結果存在不足之處。對此，在后續的研究中會將此處作為研究難點，注意調查方法的選擇與搭配，盡量避免因為人為原因導致的誤差。

（來稿時間：2019年6月）