基于數字孿生技術的圖書館館藏資源共享模式研究

王 娜

[深圳大學城圖書館（深圳市科技圖書館），廣東 深圳 518055]

隨著信息技術和智能技術的不斷發展，人們生產生活方式發生了極大的變化，基于人工智能技術的各類設備被廣泛應用于生產生活當中[1]。數字孿生技術是智能技術的基礎技術，通常來講，該技術是一種利用數字化和模型化的技術。在虛擬空間中構建與實體屬性相同的物理模型，進而研究實體全生命周期各項特征。這項技術不僅可以實現對物理世界的虛擬映射，而且作為一種可視化工具還被廣泛應用于社會生活的各個領域。例如3D 技術可以被應用在建模、交互模擬上，三維地理空間可以實現空間的一體化管理和可視化效果。數字孿生技術的廣泛運用推動了它與圖書館服務的有機融合，數字孿生技術通過虛擬模型與讀者用戶形成交互，利用技術手段將知識轉化為更容易被讀者獲取和接受的可視化形態，降低了讀者獲取資源的難度，提高了讀者利用資源的效率。在未來，智慧圖書館建設成為大勢所趨，將圖書館的智能性與數字孿生技術結合起來，可以推動圖書館建設達到一個更高級的階段。從微觀上看，在數字孿生技術賦能下，圖書館能夠形成人與物的孿生格局，使圖書館的資源和服務更加具象化和精準化。從宏觀上看，圖書館應用數字孿生技術，可以實現與社會其他領域的無障礙互聯，將資源共建共享工作置于更大的格局之下，解鎖更多的可能。基于此，筆者將重點分析數字孿生技術在圖書館館藏資源共享方面的應用。

1 數字孿生技術概念與特征

隨著智能技術的不斷發展，數字孿生技術逐步得到廣大研究學者的關注，由于該技術正處于研究初期階段，不同學者對其有著不同的定義和理解[2]。筆者通過研讀大量文獻，總結歸納了數字孿生技術的概念和特征。

1.1 數字孿生技術概念

關于數字孿生技術的概念，國內外學者并沒有達成統一意見。中國電子信息產業發展研究院推出的《數字孿生白皮書（2019）》中明確指出：“數字孿生是綜合運用感知、計算、建模等信息技術，需要通過軟件對其進行定義，包括對物理空間的描述、診斷與預測。”簡言之，數字孿生技術是一種通過傳感器獲取物理實體特征數據，構建反映實體整個生命周期的虛擬模型。該虛擬模型集成了物理實體的多維度、多物理量特征數據，是對物理實體在虛擬空間的完美映射[3-4]。該技術是一種面向對象的可視化管理工具，利用模型構建語言對物理實體或者系統動態信息進行描述，進而為物理實體或者系統提供系統化、智能化的服務管理方案。在此基礎上，通過對虛擬模型進行數據交互、數據分析、決策優化等處理，進一步拓展了物理實體的功能。

1.2 數字孿生技術特征

（1）實時數據交互。實時數據交互特征是數字孿生技術的重要特征，該技術實現的基礎是所采集的物理實體數據，以及這些數據的分析和解釋數據；數字孿生技術實現的外在形態是各種可視化的虛擬仿真模型，這類仿真模型可根據基礎數據的變化而實時變化[5]。也就是說，虛擬模型數據與實體數據是相互關聯與投射的，任何一種數據變化必將帶來與之對應的數據的變化。

（2）高精度虛擬仿真。在5G 技術和分布式運算的綜合運用下，數字孿生技術可以根據不同物理實體、虛擬實體中的不同孿生對象、統一孿生對象的不同運行階段的實際需求，進行有針對性的交互實時數據的變化，使得物理實體基礎數據和虛擬模型各形態表征數據匹配趨近于一致。數據的一致性帶來的是實體空間功能要素表達的完整性，這也進一步使得虛擬模型更加逼真。誠然，高精度的虛擬仿真分析結果貼合實際也正是這一技術的關鍵所在。

（3）自主學習能力。大數據和人工智能技術的應用，使得利用數字孿生技術所構建的虛擬模型可以根據專家經驗、知識庫等進行數據自我更新，運用人腦的計算法則和訓練規則，達到虛擬模型自我辨識、自我調整的目的。該目的是利用數字孿生技術構建虛擬模型自主學習能力的外在表現。自主學習能力不僅提升了虛擬模型的自適應性，使虛擬模型能夠隨著技術的提高不斷實現自我優化，而且為情景感知下的虛擬仿真模型客觀認知奠定基礎。

2 數字孿生技術在圖書館應用的必要性

數字孿生技術以數據的流動來實現物理空間的資源優化配置，能夠形成物理空間和虛擬空間的實時交互，同時以標準化的格式對物理空間進行真實行為的反射，并通過自身的自主學習功能進行規則計算，形成可以被物理空間參考的智能決策，這些特點都與圖書館智能化、數字化轉型的需求相吻合，因此，圖書館應用數字孿生技術是十分必要的。

2.1 圖書館智慧化建設的需要

圖書館建設是一個系統工程，應用系統間的融合、業務管理、數據管理等都將對圖書館建設產生重要影響。當前，圖書館建設存在較多問題，比如應用系統間集成效果較差，不同系統間數據傳輸還存在壁壘，個別系統仍存在信息孤島情況；各業務管理模塊間信息聯絡較差，存在線上線下業務模塊內容不一致情況，這對圖書館運行狀態、物理設備、用戶使用等數據監控提出挑戰；用戶使用數據、館藏資源等大量數據被存儲在圖書館中，這些數據對圖書館數據處理能力提出了較高要求，然而圖書館實際數據收集分析處理能力卻未同步提高。數字孿生技術是一種虛實同步技術，它可以實現圖書館的精細化管理，通過大數據和云計算的協同融合，可以切實增強圖書館系統各要素的協調運行、業務平臺的精細化管理及數據資源的深度處理。

2.2 滿足用戶需求的需要

圖書館用戶的需求是多種多樣的，并且會隨著情境的變化而變化，因此在開展圖書館用戶個性化需求分析時，要梳理用戶在不同情境下的需求信息，進而挖掘用戶潛在的隱性需求。利用數字孿生技術，不僅可以構建虛擬圖書館，模擬出圖書館不同情境，而且可以構建出用戶孿生體。通過對用戶孿生體在虛擬圖書館不同情境下的需求來分析用戶的隱性需求。由此可以看出，利用數字孿生技術可以挖掘用戶隱性需求，預測分析用戶潛在需求，這將為用戶提供預見性服務、準確推送個性化知識產品奠定基礎。與此同時，用戶在虛擬圖書館中可以全感官體驗虛實互動、可視化閱讀等服務，豐富圖書館的用戶閱讀體驗。

2.3 圖書館智慧化管理的需要

智慧化管理是圖書館未來發展的重要方向。智能化、自動化和精準化的服務系統不僅可以提升圖書館館藏資源管理效率，而且能夠滿足讀者用戶多樣化的個性需求。充分利用數字孿生技術，可以建立起虛擬圖書館模型，將現實圖書館所有要素精準映射到虛擬空間當中，此外，通過對虛擬圖書館各要素的實時監測，圖書館也能夠實現流程體系自我診斷、系統缺陷自動排查，這將為圖書館節省大量的人力資源和經費，同時能夠對圖書館各功能要素開展實時調控，為圖書館智慧化管理的實現提供有力支撐。

3 數字孿生技術在圖書館的應用分析

將數字孿生模型和技術與圖書館資源體系建設進行有機融合，可以實現基于實體圖書館的數字孿生體，進而完成圖書館資源的數字化轉變和共享系統的完善，使圖書館物理空間與虛擬空間形成映射與交互（見圖1）。通過這一模型，圖書館可以通過虛擬空間主動感知用戶行為特征，主動檢測館藏資源管理、知識服務等效果。數字孿生技術在圖書館中的應用將進一步推動圖書館虛實空間的構建，為圖書館實現精準服務、實時互動交流奠定基礎。

圖1 數字孿生技術與圖書館資源建設融合的模型

3.1 作為可視化工具

創客空間是圖書館虛擬空間構建的重要組成部分，是對圖書館物理空間的高度仿真，用戶在創客空間中可以享受到現實圖書館實時提供的各種服務。數字孿生技術在圖書館中的應用，豐富了圖書館創客空間的各項功能。例如，在創客空間中，用戶可以利用模擬修改工具對虛擬孿生體各類數據進行修改、調用，并對數據修改后系統進行可視化體驗，創客空間的調試是為實際修改奠定基礎，因此可以助力圖書館各項服務系統優化升級。在滿足用戶對技能、知識信息需求的同時，為用戶實現個性化需求提供一定的容錯性。

3.2 作為評估工具

數字孿生技術在圖書館中的應用可以多維度提高用戶畫像的精準度，使圖書館避免依賴傳統經驗對用戶進行評價。圖書館在獲取和分析用戶動態數據的基礎上，利用數字孿生技術，構建圖書館用戶孿生體，不僅可以準確掌握用戶的興趣愛好、行為習慣、認知偏好，多角度了解用戶行為特征，還可以對用戶資源使用、個性化需求、閱讀行為等進行仿真模擬，檢驗用戶對圖書館各系統功能的適應性，為圖書館全方位服務提升奠定基礎。

3.3 構建館員孿生體

基于數字孿生技術的圖書館能夠為用戶提供虛擬化的閱讀空間，用戶可以身臨其境地享受到現實圖書館所有服務功能，體驗各種要素服務。同時，在虛擬圖書館空間中，數字孿生技術還可以構建館員孿生體，使用戶在虛擬圖書館中可以和館員孿生體進行實時互動交流，為用戶解答各類問題，提供多樣化服務。館員孿生體是用戶與虛擬圖書館互動交流的媒介與橋梁，用戶通過館員孿生體向虛擬圖書館系統傳遞需求內容，同時虛擬圖書館根據用戶需求進行調整，并通過館員孿生體向用戶進行表達。

4 基于數字孿生技術的圖書館館藏資源共享模式

數字孿生技術具有同步性、智能化和數字化等顯著特點，在構建基于數字孿生技術的圖書館館藏資源共享模式時，要充分發揮數字孿生技術的優勢，為館藏資源的數字化建設賦能，為資源的共建共享提供更加多元和開放的平臺。通過對數字孿生技術與圖書館資源共享工作的梳理，筆者認為，二者結合的模型由以下幾個主體要素構成：數字孿生平臺、實體圖書館與圖書館數字孿生體（見圖2）。基于數字孿生技術的圖書館館藏資源共享模式就是3個主體部分之間由實到虛、及時反饋、智能操控的關系，通過這一循環，達到圖書館資源共享、數據融合、交互運轉的最優態勢。

圖2 基于數字孿生技術的圖書館館藏資源共享模式[6]

4.1 信息資源合理分布實現共建共享

數字孿生平臺一方面對實體圖書館有驅動作用，能夠創建同實體圖書資源等價的虛擬模型，并對其運行狀態實行實時監控，另一方面又對虛擬數字館藏資源進行仿真的分析算法，同時負責收集圖書館數字孿生體的反饋并對其進行有效的操控，為后續的實體圖書館的改進提供具有針對性且客觀的決策。通過數字孿生技術，圖書館能夠全面把握資源建設動態情況，通過信息資源合理配置來優化資源庫的建設布局，從而實現共建共享。

4.2 信息生產者之間的合作實現資源共建共享

數字孿生平臺在一定程度上放大了資源流通的透明度，增加了資源之間的交互性，在圖書館數字孿生體這一部分，包含人、物、環境等多個方面的生產要素數據，依托網絡的便利性，圖書館資源共享系統可以為信息生產者提供直接的合作平臺，包括個體間的合作、機構間的合作。同時，圖書館館藏資源共享系統可以依據其復雜的運行方式和發展規律建立起智能的優化、溯源、評估規則，保障資源共享的合法性和完整性。總之，圖書館數字孿生體應用數據格式的優勢實現全面的數字化建模，推動信息生產者之間的合作，使信息資源共享渠道更加豐富，方式更加靈活。

4.3 通過引入市場機制實現資源共建共享

圖書館采用數字孿生技術按照一定規則對館藏資源進行共建共享，圖書館館藏數量多、種類全，且含有一些特色的珍貴的古籍和地方史志，這些都增加了實體圖書館資源的價值。圖書館引入市場機制，以經濟付費的方式大量吸引高價值的實體文獻，進一步應用數字孿生技術對其形成映射，豐富數字資源庫的構建。同時，數字孿生技術為虛擬的數字資源能夠大范圍流通提供了可行性[7]，這就拓寬了高價值資源的流通范圍，提升了圖書館資源共建共享的成效。

5 結語

數字孿生作為一種先進智能的技術，與圖書館的融合是十分可行且必要的，具有重要的現實意義。一方面，能夠促進圖書館數字化轉型，另一方面，也能夠助力資源的共建共享，惠及更多讀者用戶，不斷滿足讀者與日俱增的閱讀需求。數字孿生技術在與圖書館館藏資源共享服務的深度融合中，既為圖書館人力資源、文獻資源提供了改革的內在驅動力，也實現了圖書館技術壁壘的跨越，可以實現虛擬數據的交互與高精度的虛擬仿真，在5G 網絡環境下發揮巨大的優勢。然而，需要明確和注意的是，雖然數字孿生技術具有一定的成熟度，也有較為充足的實踐支撐，但這種技術不能完全取代人工，圖書館可以將其作為重要的輔助手段，將其便利和智能的優勢納入資源共享體系當中，推動圖書館館藏資源的共建共享更加完善與精準。