基于CNKI 期刊文獻數據庫的圖書館5G 研究進展分析

陳 煒,沈奎林

(1.南京大學金陵學院 圖書館,江蘇 南京 210089;2.南京大學 圖書館,江蘇 南京 210023)

0 引言

2019 年6 月6 日,國內4 家運營商移動、聯通、電信、廣電向工信部申請5G 牌照獲得通過,標志著我國的5G 建設進入快車道。 工信部發布的《2020 年通信業統計公報》[1]顯示,我國5G 網絡建設進展順利,新開工建設60 多萬個5G 基站,開通服務的5G 基站全國達到71.8 萬個以上,其中33 萬個5G 基站為電信和聯通合作建設使用,全國地級以上城市和重點縣市基本開通5G 信號,實現5G 業務。 圖書與情報界對5G 技術如何參與圖書館服務的研究開始活躍起來,取得了一定數量的研究成果。 本文系統梳理近三年有關圖書館5G 研究相關文獻,以全面展現國內對5G技術在圖書館應用領域的現狀、熱點,并提出發展建議,對推動5G 在圖書館落地和進一步發展具有參考意義。

1 數據來源和研究方法

1.1 樣本文獻來源

中國知網旗下的中國期刊全文數據庫(CNKI),具有數據連續性強、動態更新快、覆蓋學科全面、收錄核心期刊比例較高的特點,是目前各領域廣泛使用的中文數據庫,各學科研究人員通過CNKI 了解并跟蹤自身所在領域的研究進展,掌握最新動態。

本文文獻樣本全部來自中國知網CNKI,檢索表達式為SU=“5G”?“圖書館”,檢索時間為2021 年2月10 日,共計檢索出79 條結果,剔除報紙發文1 篇,有效的學術期刊論文74 篇、學位論文1 篇、特色期刊3 篇。

1.2 研究方法

本文采用文獻計量法和內容分析法,文獻計量從論文年代分布、期刊分布、作者分布、高被引文獻4 個方面分析;內容分析法主要從5G 的特征、5G 在圖書館業務場景實現的路徑、5G 參與圖書館服務的平臺3個方面分析。

2 文獻數據分析

2.1 論文的年代分布

從圖1 中可以看出,從2018 年開始有學者跟蹤有關圖書館5G 研究。 這一年,國家發改委正式公布文件《2018 年新一代信息基礎設施建設工程擬支持項目名單》[2],明確支持5G 建設,隨后三大運營商開始了建設5G 基站,構建網絡,規模組網,打造應用示范工程。 圖情領域的學者敏銳地意識到5G 技術會給圖書館發展帶來重大影響,于是對這個影響進行了深入探討。 同年,李歌維[3]指出5G 技術將會帶來圖書館信息組織重組,產生新的信息服務形式,提出圖書館在即將到來的5G 時代要有所作為,其發展策略是:(1)探索圖書館領域與5G 相關應用案例與應用場景;(2)引入云計算作為業務承載平臺,將更多的圖書館服務遷移上云;(3)加強沉浸式體驗,推廣智慧服務;(4)完善數據管理,為圖書館業務擴展服務。由此拉開了圖書館5G 研究的序幕,隨后我國圖書與情報界掀起將5G 與圖書館發展相結合的研究熱潮,取得了一批研究成果和經驗。 2019 年發布了15 篇;2020 年發布了59 篇,其中還有一篇碩士學位論文[4];2021 年1 月發表3 篇。 說明圖書與情報界對5G 建設快速推進越來越關注,并且開始投入大量的人力和物力進行研究。

圖1 國內5G 參與圖書館服務研究文獻時間分布

2.2 論文的期刊分布

通過國內圖書館5G 研究文獻的期刊分布分析,可以描繪出該領域的核心期刊群。 論文期刊分布如圖2 所示,圖2 列出了刊登2 篇及以上論文的期刊,其中刊登最多的是《河南圖書館學刊》《圖書館學刊》,以7 篇高居榜首,《內蒙古科技與經濟》次之。 核心期刊中《出版廣角》發文最多,達6 篇,《圖書館工作與研究》《圖書館學研究》《圖書與情報》以3 篇并列次之,說明圖書館5G 研究開始被更高層次認可。期刊中出現通信科技類雜志,說明該研究在通信領域也是比較受歡迎的研究方向。

圖2 刊登篇數排名前列的期刊(帶?為核心期刊)

2.3 作者分布

目前為止,參與撰寫論文的作者有110 人,其中第一作者有77 人,有2 人發表2 篇,其他作者發表的相關文獻均為1 篇。 目前沒有形成比較穩定的作者群體。

2.4 高被引文獻分析

目前國內圖書館5G 研究資源類型涉及期刊、碩博士學位論文,以期刊為主。 劉煒等[5]發表的《5G 與智慧圖書館建設》被引頻次高達51 次,說明5G 對智慧圖書館建設具有重要意義,其研究已被學者廣泛關注,為學者的后續研究指明了參考方向,拓展了研究視野,具有一定的影響。

被引頻次位居前11 的文獻如表1 所示。

表1 國內圖書館5G 研究主題高被引文獻列表

2.5 文獻特征分析

(1)從研究作者群看,以上海圖書館劉煒、榆林學院圖書館李歌維的核心論文影響力較大,被引用超過30 次。 說明圖書情報專業作者是目前研究的主力,在業內具有較大影響。

(2)從研究成果的期刊來源看,77 篇有效期刊論文,發表在核心期刊(以刊載樣本學術文獻時是否被收錄進《中文核心期刊要目總覽》和《中文社會科學引文索引—CSSCI》為標準判斷是否為核心期刊)的論文有20 篇,占發表論文25.97%,核心期刊中《出版廣角》屬于出版事業類,其他均為圖書學情報學類。說明圖書館5G 研究受到研究者重視,研究成果質量較高。 另外,一大批非圖書情報領域的期刊在關注這個領域研究進展,以通信科技類占多數,說明研究者成果得到科技類期刊的認可。

(3)從研究主體來看,有53 篇來自各大高校,19篇來自公共圖書館,3 篇來至黨校,1 篇來自事業單位,1 篇來自企業,說明研究圖書館5G 主體比較集中,以高校和公共圖書館為主,工程技術人員參與較少,這樣會導致研究和實踐存在局限性。

(4)從研究主題來看,從初期純理論研究過渡到理論研究與實踐運用相結合,逐步將5G 落實到圖書館各種服務場景中,開始考慮提高5G 在圖書館應用水平的技術方案,后期會有更多研究成果展現出來。

3 國內圖書館5G 研究內容剖析

筆者運用內容分析法,梳理和分析這些論文研究主題和內容,并從5G 的特征、5G 在圖書館業務場景實現的路徑、5G 參與圖書館服務的平臺3 個方面展示目前5G 如何為圖書館服務提供支持。

3.1 5G 的特征

5G 作為投入應用的新一代通信技術,滿足了高速率、低延遲、泛在網、低功耗、萬物互聯和重構安全要求,它的出現為圖書館智慧建設鋪平了道路。 5G設計了三大應用場景以適應不同的需求,所有作者文獻[3-17]中都列出了5G 三大特征,表述如下。

3.1.1 增強型移動寬帶(eMBB)

目前,5G 直觀感受最大的亮點就是下載速度快,例如在5G 手機上下載一個10 G 的視頻文件只需要3 s,這是因為5G 基站峰值速率最高可以達到20 Gbps,相比4G 的峰值速率1 Gbps 提高了20 多倍,用戶體驗速率從4G 時代的10 Mbps 提高到5G 時代的100 Mbps,5G 頻譜復用效率是4G 頻譜的3 倍。 對于圖書館視頻為主的業務,5G 拓寬了出口通道,帶動高清學術講座視頻轉播、讀書節推廣活動現場直播、VR人物交流互動等逐漸流行起來,成為圖書館對外宣傳的亮點。

3.1.2 海量低功耗連接(mMTC)

5G 基站在其覆蓋范圍內可以實現每平方公里并發接入100 萬臺各式終端和傳感器,相比4G 基站連接密度每平方公里10 萬臺,呈現出指數級別的提升。5G 讓物聯網大規模部署成為可能,可以動態實時監控圖書館內的一切設備和圖書,根據人流密度智能調節館內燈光明暗、空氣流速、空調溫度、電梯運行,保障圖書館消防安保、綠色節能順利實施。 5G 和物聯網是實現智慧圖書館實體落地的網絡載體,它們突破了傳統通信網絡的瓶頸限制,讓人與物、人與設備、物與設備之間泛在互聯。

3.1.3 低延時高可靠連接(uRLLC)

5G 的通信延時在1 ms 甚至更低,4G 延時在20~80 ms,這項技術首先應用在工業4.0 環境里,用于控制無人機飛行或無人車行駛。 5G 網絡保證了數據傳輸質量和到達時間,在信道傳輸中不擁擠、不被干擾,保障圖書館多服務并發質量,讓多用戶及機構聯盟接入成為可能。 5G 應用在智能安防、語音咨詢、全景導航、智能盤點、融合教育中,合理規劃服務路徑,壓縮業務傳遞延時,全面提升服務速率。

3.2 5G 在圖書館業務場景實現的路徑分析

5G 為圖書館提供了拓展途徑,通過結合其他技術才能實現相關業務。 5G 在空間上,將實體空間和虛擬空間結合起來,衍生出一系列新的服務模式;在時間上,能夠讓異地多點業務同步通信,減少人員出差帶來的成本;在服務對象上,不僅是為人員服務,還把空間內的萬物納入,實現全方位立體化覆蓋。

劉煒等[5]指出圖書館信息組織和信息傳播因為5G 會產生變化,根據圖書館業務場景需要,設計出5G 在智慧圖書館中的十大應用場景:(1)無感借閱;(2)導覽導航;(3)超清全景互動直播;(4)智慧書房;(5)智慧場館;(6)云課堂;(7)精準推送;(8)機器人服務;(9)智能安防監控;(10)區域聯盟服務協同。各個應用場景的特征如表2 所示。

表2 5G 在智慧圖書館中的十大應用場景

只瑩瑩[6]分析了5G 技術的優勢在于增強型移動寬帶,大規模低功耗連接,低延時高可靠連接;區塊鏈技術具有交易去中心化、歷史記錄防篡改、交易信息隱私保護、可追溯等優點。 把5G 和區塊鏈技術結合在一起,應用到圖書場景如下:(1)用戶體驗與用戶隱私共存,在保障用戶的隱私下方便圖書館搜集和分析用戶數據;(2)平衡去中心化與圖書館利益之間沖突;(3)協同分布式節點與交易即時確認;(4)智慧閱讀與知識生產相互促進,保護了知識產權;(5)信息技術疊加下的智慧服務模式,拓展在數字版權、空間構建、社會教育、館際合作等領域的應用。

任萍萍[7]從6 個方面闡述5G 技術對圖書館智慧服務的影響:(1)智能核心技術變革;(2)資源組織模式變革;(3)信息傳輸方式變革;(4)通信終端設備變革;(5)數據應用平臺變革;(6)智能空間變革。 提出了5G 技術場域下3 個主要圖書館智慧服務應用場景:(1)基礎服務場景,包含智慧流通自助導航、智慧空間服務、閱讀推廣、在線教學科研支持;(2)管理服務場景,包含智慧場館管理、智能機器人協同、智慧安全監測;(3)拓展服務場景,包含大型會展培訓直播、學科服務聯盟智慧平臺、數字人文建設、智慧城市綜合體 。

李利娟等[8]從3 個層面拓展5G 在圖書館的應用:滿足泛在服務、開發圖書館服務增量、多元技術融合。 設計出四大應用場景:(1)智慧閱讀游戲開發;(2)全景智慧服務空間重構;(3)精準化服務打造;(4)全自動管理服務。

馮繼強等[9]探索公共圖書館文旅融合發展新模式,提出將5G 網絡引入智慧文旅中,構建一種新業態。 利用5G 技術賦能智慧文旅,場景應用在4 個方面:(1)旅游管理,助力旅游管理機構的轉型發展;(2)旅游服務,多樣化信息智能精準推送;(3)營銷,助力IP 內容挖掘和商業化;(4)跨界融合,與體育、農業、交通集合,具有多樣化體驗。

岳和平[10]指出5G 技術為智慧圖書館建設和研究提供強大動力,歸納出5G 在智慧圖書館應用場景有6 類:(1)虛擬/增強現實(VR/AR);(2)超高清視頻;(3)智慧閱讀;(4)智能場館;(5)智能安防;(6)個人AI 設備。

陳春燕[11]在文中提出“5G+融媒體”技術,對高校圖書館真人閱讀服務具有3 個好處:(1)促進優質內容聚合;(2)營造擬人服務場景;(3)智能信息推送。 文中描繪了2 種高校圖書館真人閱讀服務場景:(1)基于增強現實、虛擬現實的真人閱讀場景;(2)基于場景智能適配的保姆式真人閱讀服務。

楊紅巖[12]提出5G 與AI 技術融合,通過全面智慧化、全景交互式、跨界協同式,打造社交圖書館閱讀服務。

王輝[13]提出5G 技術融入圖書館的路徑:(1)運用5G 技術構建智慧圖書館新型關系;(2)依托5G 技術平臺,開展云計算智慧服務;(3)利用5G 技術提升服務效率,讓用戶獲得智慧服務體驗;(4)利用5G 技術構建總分館體系,提高圖書館智慧服務效率。

綜上所述,5G 作為一種通信技術對圖書館發展具有推動作用,5G 需要結合其他技術才能實現落地的效果,所有提到的業務場景都是圍繞5G 的3 個特征來設計的。

3.3 5G 參與圖書館服務的平臺

為了更好地匹配5G 服務于圖書館場景,需要一個支撐平臺來配合5G 技術落地,研究者設計出了一套平臺或模型,讓5G 更好地融入圖書館。

3.3.1 在圖書館核心系統下發揮5G 作用模型

將5G 納入圖書館服務平臺這個圖書館核心系統,研究者設計了模型,應用的領域包括圖書館服務平臺、圖書館服務云平臺、移動圖書館、公共圖書館文旅平臺。

劉煒等[5]設計了一種支持5G 的智慧圖書館服務平臺FOLOI,它采用先進的容器技術和服務化松耦合架構。 這種架構具有開放性、靈活性、可擴展性和面向未來的特點,它的優點主要體現以下幾個方面:(1)能夠為邊緣計算提供更好的工作環境,縮短服務反饋時間;(2)靈活高效分布處理,支持網絡切片和模塊級服務;(3)大規模業務協同,提升圖書館服務范圍。這些都符合成為5G 應用理想平臺的必要條件。

董同強等[14]引入5G+AI 技術場域,提出“智能+”時代新一代圖書館服務平臺,總體架構劃分為感知層、資源數據層、技術處理層、應用層、用戶交互層5 個層級。 平臺具有擴展性強、穩定性高、可靠性強的特點,能夠實現智慧感知、智慧管理、智慧決策,更好地服務圖書館業務。

任萍萍[7]提出基于5G 技術的新一代智慧圖書館服務云平臺,總體架構劃分為感知交互層、智慧應用層、技術層、數據層4 個層次。 平臺通過多功能微服務總控體系及多元數據聚合及業務流程重構和整合。

馬秀峰等[15]提出通過“硬智能”和“軟智慧”結合,以5G 技術作為基礎,融入AI 技術、體感交互、大數據,構建智慧型移動圖書館模型,分為4 個層級:數據資源層、技術處理層、智慧服務層、用戶交互層。

馮繼強等[9]提出5G 和智慧文旅相結合,形成一種生態模型,包含6 個層次:硬件運營商、基礎能力提供商、云服務提供商、應用開發商、典型運營商和終端用戶,在服務體驗、文化互動、智慧管理、品牌營銷發揮更大的價值。

3.3.2 在傳輸環節發揮5G 作用模型

在傳輸環節研究者通過引入區塊鏈、邊緣計算、切片技術、云計算和霧計算技術等,達到提高傳輸數據的安全性和縮短數據處理的鏈路目的。

只瑩瑩[6]指出5G 技術的優勢在于增強型移動寬帶,大規模低功耗連接,低延時高可靠連接,但存在著缺點,例如無法充分保障隱私信息安全和虛擬知識產權,無法為虛擬交易信任背書;區塊鏈技術采用密碼學的手段,其優點是交易不依賴中心節點、交易信息隱私加密防泄露、歷史記錄多節點記錄防篡改并且可追溯,但其存在業務延時較長、交易速率更新頻率不高、依賴基礎設備等缺點,把5G 和區塊鏈技術結合在一起,可以將兩者優點互補。

張凱等[16]引入5G 網絡、邊緣計算、切片技術、云計算和霧計算技術,提出一種“個性環繞貼身式”圖書館服務模式,它植根于5G 霧計算環境,利用軟件定義網絡SDN 對5G 圖書館網絡切片,實現垂直結構和水平業務精準組合匹配,利用5G 移動邊緣計算(MEC)技術實現就近為讀者提供信息服務和云計算服務,提高圖書館各項服務和應用的下載速度,利用網絡功能虛擬化(NFV)技術實現網絡霧計算,將數據計算、分析和處理功能在讀者近端完成,降低服務響應延時。

3.3.3 在業務環節發揮5G 作用模型

在業務環節,研究者設計了模型,該模型發揮了5G 的視頻終端功能。

任娟莉等[17]設計出圖書館多場景 VR 服務的邏輯架構,該模型能夠充分發揮5G 網絡的優勢,包含用戶交互界面(系統登錄模塊、視頻播放模塊和文字圖片展示模塊),VR 視覺跟蹤算法,圖像及視頻渲染算法,基于5G 網絡的跨終端、多場景VR 操作系統。 該模型優化了圖書館服務,更好地幫助圖書館用戶體驗在多場景下獲取圖書館知識。

3.3.4 對平臺研究分析

從研究者討論的模型看,對核心部分討論比較多,設計的模型也比較多,這個也是圖書館5G 研究的熱門。 在當前成熟系統平臺上拓展5G,風險可控,但能夠開展業務的空間在以后若干年存在天花板,全新設計一套系統平臺,工作量會比較大,對圖書館業務的磨合期也比較長,但考慮開放的架構可以拓展的空間也比較大。

4 國內圖書館5G 研究的發展策略

盡管我國專家學者比較重視圖書館5G 研究,取得了一些有價值的理論成果和實踐經驗,但由于該領域的研究時間比較短,尚存在一些需強化的地方,如理論研究多、實踐應用較少。 筆者認為未來國內圖書館5G 的研究應加強以下問題的探究。

4.1 注重理論與實踐相結合,促進5G 在圖書館的深入運用

國內圖書館5G 的研究主要集中在技術和宏觀框架,對于微觀層面如何讓5G 應用在圖書館中落地的案例研究很少。 5G 在圖書館應用是一個實踐性比較強的研究,模型和框架可以帶來宏觀方向性指導,但更需要通過落地實踐才能形成有效反饋。

4.2 加強算法研究,為平臺智能化打好基礎

5G 是一個工具,要很好地融入圖書館服務中,把空間內的終端和設備通過一張網連接到一起,需要3個因素:場景、平臺、算法。 場景決定了圖書館怎么應用服務,平臺承載了應用并加以管理,算法決定了如何發揮作用。 算法的來源是針對應用場景定制的一種程序,通過對場景的高度抽象化,形成特定的算法程序存儲在平臺內,在接收到服務請求信號時運行起來,協調平臺內的資源聯動,滿足終端服務請求并保證服務質量,算法運行時較少受到人工干預,提高了平臺的智能化程度。

4.3 加強場景的細化研究,建立可量化的參考標準

場景中應用的終端在不同的環境下,接受5G 信號是不一樣的,為了保障通信的質量,需要系統匹配相應的算法,而如何匹配需要一個參考標準。 將場景細化后抽象化,提取特定參數,并保存在平臺中。 當終端通過5G 接入圖書館時,平臺會根據當前場景特征,自動匹配相應算法,整個過程無須人工干預,面對海量接入需求也能讓圖書館平臺應付自如,保證服務的高質量。

4.4 加強資源建設,拓寬5G 應用的范圍,擴大平臺的影響力

目前,5G 基站布網在快速推進,5G 終端也在不斷普及,AR 和VR 技術也在不斷探索中成熟乃至商業化應用。 圖書館資源建設值得深入思考,沒有豐富精彩的資源,就吸引不了海量的用戶前來訪問,5G 帶寬就會空載而閑置。 資源分為兩類,一類是由資源供應商提供的視頻等,另外一類是活動、講座的轉播內容。 用戶訪問越多,對于平臺的場景建設也是有利的,能夠提高平臺的并發服務能力,豐富場景的特征參數,讓用戶體驗不卡頓、不掉線。