5G時代高校智慧圖書館變革探究

劉恩澤 羅 彬

（西南醫科大學圖書館，四川 瀘州 646000）

1 5G時代帶來全新社會經濟變革

1.1 5G的出現

5G，又稱為第五代通信網絡，是繼目前的第四代通信網絡（4G）之后的最新代網絡標準。2013年5 月13 日，韓國三星電子宣布開發出首個基于5G核心技術的移動傳輸網絡，該公司使用64 個天線單元的自適應陣列傳輸技術，在28GHz 的超高頻段上，以每秒1GB的速度（約為8Gbps，8倍于4G的網絡速度）在2km 范圍內實現了數據傳輸，其后，加拿大、德國、瑞典、美國、中國等國家相繼展開了5G 網絡實際應用的研究。2018年6月14日，國際電信標準組織3GPP（3rd Generation Partnership-Project，第三代合作伙伴計劃）全會批準了5G NR（new radio，新空口-意為承載信息發送的新規范）獨立組網凍結，再加上之前2017 年12 月21 日3GPP 第78 次全體會議通過的全球首個可商用部署的5G NR 標準，標志著5G 商用組網已進入實踐部署階段，全球通信市場將迎來巨大的變革，萬物互聯的5G時代即將到來。

1.2 5G時代重塑通信體驗

理論上的5G 網絡速度應是現階段4G 網絡速度的10倍以上，當然，考慮到實際部署應用中各方面的損耗，例如物理性損耗，但即使是損耗后，至少也會有4G網速的數倍以上，而且不排除某些基礎通信條件好的區域可能會有5G“+”的網絡條件，其速度有可能達到4G 網速的十多倍，例如韓國，該國的網絡條件一直領跑全球，在優秀的基礎網絡環境下部署5G 網絡系統將會有更大優勢。5G商用組網一旦部署完成，屆時用戶將體驗到遠超4G 的速度，最通俗的例子就是1 秒鐘下載一部高清電影，1 分鐘不到即可下載一部4K 畫質的超大規格的視頻文件。5G 關鍵技術中，MMIMO（Mas?sive Mutiple-Input Mutiple-Output，大規模多入多出技術）以及國際最先進的信道編碼LDPC（Low Den?sity Parity check，低密度奇偶校驗）和頻譜共享、超密集異構組網等技術，共同幫助5G建立具有特色的泛在網。這種泛在網一般指兩層概念，一是水平范圍廣的網絡。5G時代的一大特色是將部署密集的5G 基站，大量的5G 基站相互組網，構建一個超大范圍的5G覆蓋網絡，為處于其中的各種設備提供網絡支持。二是縱深層次多的網絡，5G 網絡發射信號模式改變，自適應信號天線陣列模式根本上有異于4G 時代，傳統信號弱的區域例如車庫、廁所、地下室等區域的網絡信號強度將會得到明顯改善。5G 泛在網在合理部署下能夠覆蓋4G時代信號極弱的區域，從而真正地使網絡無處不在。有了超高速的網絡，又有了獨一無二的泛在網，生命體、電子設備、建筑物等都處于這個范圍超廣的網絡下，萬物通過5G網絡互相連通得以實現，由此引出5G 網絡萬物互聯的概念。4G 時代，人可以和人相連，人也可以通過移動終端和設備相連，但 5G 時代的D2D（Device to Device，設備對設備）通信技術，實現了4G 時代不能實現的獨立條件下設備和設備相互傳輸數據的功能。在5G組網的背景下，每個用戶節點均能接受和發送信號，并具有自動路由的功能，這些設備能夠基本脫離基站或者第三方服務器，自發的組成虛擬或實際的群體，成為獨特的分散式網絡。5G 網絡另一個重要特性是頻譜共享和超高頻段（28GHz 以上）數據傳輸數據，不僅能夠在超高頻段工作，同時也能兼容低頻段的傳輸，再加上其具備網絡切片（運營商將物理網絡切片，分為多個虛擬網絡，每個網絡適應不同的服務需求）能力并搭配簡潔而優秀的LDPC 信道編碼，這些特性讓5G 網絡在高速的同時變得更低功耗，更低延時。所以，5G時代能夠產生諸如云AR/VR（Augmented Reality，增強現實技術/Virtual Reality，虛擬現實技術）、車聯網、智能制造、智能能源、無線醫療、無線家庭娛樂、聯網無人機、智慧社交網絡、個人AI（Artificial Intelli?gence，人工智能）輔助、智慧城市十大應用場景。當然，這些場景還可以更廣泛、更縱深地延展，不可避免地會對圖書館系統產生深遠的變革性影響。

2 5G時代圖書館變革

2.1 5G時代助力高校圖書館完成智慧化升級

當下，對于智慧圖書館比較普遍的共識是：數字化、網絡化、智能化這3 種特性將是構建智慧圖書館的基石。而在5G 時代，這3 種特性將會得到巨大提升。

2.1.1 數字化

在5G 時代，超高網速、超低延遲的特性將助力AR/VR/AI 技術更加成熟，部署于智慧圖書館的增強現實虛擬投影導航系統指日可待。如在圖書館各樓層要道、書庫核心區域可設立虛擬投影人工智能導航員，這種虛擬投影能模仿真人體態面容，與來館讀者進行正常語言交流互動。由于其本身就連接了后臺數據庫，所以也可當做智能查詢機使用，讀者可通過與虛擬投影交互，獲取感興趣的館藏資源或者有關圖書館的即時信息，體現出圖書館智能化數字服務的便捷。另外，虛擬投影可連接監控系統，360度全方位監控圖書館公共區域，在維護圖書館安全方面起到重要作用。當然，這僅是5G時代下圖書館數字化提升的一個方面，此外在電子資源傳遞或多媒體融合方面也將更有建樹，這些都值得圖書館學者去探究。

2.1.2 網絡化

高性能的無線網絡對于智慧圖書館來說是必不可少的，網絡是維持圖書館各項服務的基本要素，如同大腦神經一樣起著重要的連接作用。5G時代，廣域的泛在網為圖書館建設全覆蓋、高強度的無線網絡提供了技術支撐，保證了任何移動設備終端訪問圖書館服務網絡。由于5G 基站部署的密集性，可解決大量用戶訪問同一網絡時造成的卡頓延遲問題，其全新的網絡通信道路和編碼格式能夠承受大容量的網絡交互，在保證廣域用戶訪問的同時，還能夠提供高速上傳下載的良好網絡，屆時圖書館的網絡體驗將帶給讀者全新的感受。另外，在優秀的網絡布局背后，管理者可以更加便利地對圖書館的網絡資源進行相關監控和調配，防止網絡擁堵崩潰或網絡資源浪費。

2.1.3 智能化

在構建好圖書館數字化與網絡化兩大基石后，高校圖書館可以準備完成向智能化升級的轉變。

首先，可以從出入館的人臉識別系統切入。現階段的高校圖書館，基本采用刷卡出入館的傳統模式，少數高校圖書館已在試點人臉識別入館系統，如浙江理工大學、上海海事大學、鄭州大學等，但試點高校數量稀少，使用過程中也仍有延遲過高或識別差錯等問題存在。但在5G時代，低延時、低功耗、超高速的網絡條件將助力人臉識別技術的大幅提升，全國高校圖書館部署智能人臉識別出入館系統將成為常態化，對比傳統刷卡模式，快速響應的人臉識別系統將在增加學生入館效率、隔絕不明人員、精準記錄到館人員信息、提升用戶體驗感方面取得重大進步。

其次，可由大數據向讀者推薦熱門書籍。依托圖書館5G組網背景的極快反應，通過圖書館后臺系統分析讀者日常借閱或查詢記錄，當讀者的移動終端連入圖書館網絡后，可瞬間彈出其可能感興趣的書籍目錄，并在其后標明館藏地址詳細信息。這種智能化推薦充分尊重個體差異，而且可隨讀者的喜好隨時更改，可在一定程度提高圖書館的智能化水平。

最后，智能建筑助力綠色環保。在5G 高速網絡下，來自網絡系統的指令能夠飛速傳遞至各個角落，整個圖書館建筑可利用溫感器檢測室內外溫差，由智慧圖書館實時調控建筑物內的溫度，既維持了讓人體感覺最舒適的環境，又可避免中央空調下室內過熱或過冷造成的資源浪費。此外，智能建筑應具備合理調配能源使用的能力，包括室內光照強度的自動調節以及水壓水量的控制等，這些都是值得大家探討的細節。

2.2 5G時代助力高校智慧圖書館工作體量簡化

傳統高校圖書館作為一個組織機構，會下設多個部門，例如讀者服務部、技術部、文獻建設部等，各個部室會承擔不同的工作職責和工作體量。現行階段，各部室承擔工作體量基本穩定，但在5G時代，圖書館各部室工作量將會明顯下降。

2.2.1 降低技術、讀者、書庫服務強度

在5G 時代，智慧局域網絡的自配置、自愈合特性將會為圖書館技術人員省去配置智能設備網絡參數的工作。精準極速情況下的人臉識別技術能夠幫助讀者高效率帶走館藏紙質圖書，這將簡化讀者服務臺服務人員的工作。同時，現有的RFID（Radio Frequency Identification，無線射頻識別）技術將會在5G 網絡條件下得到硬性加強，圖書位置實時定位，自動盤點圖書，甚至仍在概念中的大規模圖書自動上架系統也有望在5G 時代研發成功。這些技術將大大簡化書庫人員的工作體量。

2.2.2 降低學科服務工作強度

由于5G 的超快網絡速度，尤其是其獨特的CDN（Content Delivery Network，內容分發網絡）系統，能夠有效緩解同一數據庫高峰訪問時期的網絡擁堵問題，高校圖書館情報工作人員能夠更加快速地在國內外數據庫中檢索需要的文獻，為圖書情報工作的開展提供便利。

2.2.3 降低綜合管理工作強度

智慧圖書館內一切事物將在5G 網絡下實現互聯，其本身也是一個巨大的設備，其中的各項事物就是設備內的數據。學者李歌維在其學術文章中提到“用戶也就不必如4G時代下載繁雜的多種終端接口，如APP、微信小程序等，可直接通過服務云平臺來實現數據、信息的流轉……”。在此觀點上進行延伸，就意味著5G時代的高校圖書館網絡系統將集成化為一個云服務平臺，幾乎任何連入5G 網絡的設備都可以連接到這個平臺上來接觸平臺開放出來的基礎功能（如館藏查閱，論文檢索等）。當然，其平臺核心后臺系統具有最高權限，統籌管轄整個圖書館的各項數據，云集成平臺和圖書館將會成為一個密不可分的整體，實際上是為圖書館的管理人員提供了最優化的全數據化管理，甚至可以說，通過這種模式，高校圖書館可以完全依靠云集成平臺實現24小時的開放。站在這個角度來看，高校圖書館總體工作量的確會將迎來明顯下降。

2.3 5G 時代助力高校智慧圖書館完成全區域互聯

圖1 超云集成平臺

上面已經提到，云集成平臺和智慧圖書館是一個整體，整個圖書館就是一臺充斥各種數據的巨大設備，5G 時代下的超密集異構網絡和網絡切片，可以將屬性為高校圖書館的設備劃撥到一個單獨的虛擬網絡中。從理論上講，全國所有高校圖書館都可以作為個體設備連入這個虛擬網絡，這樣，5G 時代下的智慧圖書館全區域互聯既成現實。這個圖書館全區域互聯系統一旦完成，將會對高校知識共建互享和改善高校發展差異過大的問題產生革命性的意義。

2.3.1 電子資源的共建互享

全國高校屬性存在差異化，例如按知識體系分有工科大學、理科大學、醫科大學、農林大學、師范大學、綜合類大學等，各個主流知識體系不相同的大學在采購電子資源時側重點完全不同，勢必會形成高校圖書館內某些學科電子資源獨樹一幟的情形。實現全區域互聯后，在保證不侵犯資源版權的前提下，高校圖書館可以選擇性開放本校學科中的部分免費資源，這些專業性強的資源往往是不同體系大學中所欠缺的，也是其他體系大學中高校學生難以接觸到的新知識（例如工科大學、師范大學學生一般很少了解醫學書籍資源）。各高校圖書館將整理好的免費專業資源上傳到超云集成平臺，經過分門別類后，全國任何一所高校師生可以通過這個超云集成平臺查閱感興趣的電子文獻，從而形成全國所有高校的資源共建互享，彌補各高校間的資源差異，對國家培養全能型綜合人才起到促進作用，明顯降低或減緩各高校間資源差異過大的趨勢，根本上也就降低或減緩高校建設發展的差異化。從某種程度來說，電子資源的共建互享還有利于資源采購經費的經濟型支配，對于資金來說，理論上應有結余部分，結余經費又可投入到圖書館其他服務工作中去，更利于高校圖書館的特色化發展。

2.3.2 全國高校圖書館管理數據集成化統計

站在全局角度來看，實現全國高校圖書館全區域互聯后，在這個超云集成平臺上，將容納海量數據交互，主管者在這個平臺上能夠提取的數據也具有相當分量的戰略意義。例如各高校圖書館的出入館人次、圖書借閱情況、圖書閱讀趨向、圖書館服務評價等，這些數據都可以拿來進行橫向、縱向比較，也可分地域、分層次、分高校規模等進行分析。屆時，整個平臺又是一個巨大的數據體，且此數據體具有重大研究意義，可擴展到國際上與各高校圖書館數據做對比，從某種意義來說，能夠促進我國高校圖書館的進一步發展，這對高校學生來說也有廣泛意義，對比的結果將會影響到每一位高校學生，畢竟個體數據組成總體數據，在公開圖書館大數據對比的背景下，高校學生也會更明白區域差距，對鼓勵鞭策學生個體自我增值意識方面將起到推動作用，更利于高校和高校圖書館的進步和發展。

2.3.3 高校建設以圖書館為媒介齊頭并進

全國高校圖書館實現全區域互聯后，其超云集成平臺功能不僅僅局限于資源共享和數據采集，更重要的是各高校學生可以通過這個平臺實現即時通訊的學術交流，這勢必將成為高校建設的一大革命性舉措，甚至利用VR/AR技術，可以實現不同區域的高校學生、學者的虛擬投影學術會議，和真人面對面交流學術問題幾乎無差異。在整個平臺的運行過程中，各高校知識文化建設可以相互融合、創新，最終達到共同進步。站在國家人才建設的宏觀角度，實現全國高校圖書館的全區域互聯勢必極大增強國家高等人才的快速培養和進步，向國家的知識體系建設邁出堅定踏實的腳步。

3 結語

每一次全球通信產業的升級都會帶來全新的生活理念，它必將打破傳統思維框架。在3G時代的我們很難想到4G 時代能夠用移動終端進行視頻網絡直播，通信產業的更替將極大推動各種新興行業的誕生，也帶來傳統行業的消亡。高校智慧圖書館的建設也如同通信產業一樣，建設的道路永無止境，更為重要的是，智慧圖書館建設必定會帶來整個行業管理模式的新變化。