基于數字孿生技術的圖書館精準服務研究

王家玲 王偉赟

摘 要 精準化服務是圖書館服務轉型的必然趨勢。數字孿生技術，集數字化技術、數字建模、大數據分析、數據挖掘、可視化、人工智能技術于一體，從頂層設計到底層邏輯進行系統規劃，可從根本上實現圖書館精準服務。本文通過梳理數字孿生技術和圖書館精準服務的內涵與研究現狀，分析了數字孿生技術在圖書館精準服務中的應用場景，并構建了基于數字孿生技術的圖書館精準服務體系框架。

關鍵詞 圖書館; 精準服務; 數字孿生

分類號 G250

DOI 10.16810/j.cnki.1672-514X.2022.06.008

Research on Library Precise Service Based on Digital Twin Technology

Wang Jialing， Wang Weiyun

Abstract Accurate service is the inevitable trend of library service transformation. Digital twin technology， integrating digital technology， digital modeling， big data analysis， data mining， visualization and artificial intelligence technology， carries out system planning from the top design to the bottom logic， can fundamentally realize accurate library services. By sorting out the connotation and research status of digital twin technology and accurate library service， this paper analyzes the application scenarios of digital twin technology in accurate library service， and constructs the framework of accurate library service system based on digital twin technology.

Keywords Library. Accurate service. Digital twin.

0 引言

信息泛在、網絡泛在及智能泛在環境，使得讀者對信息資源、空間環境以及服務形式的需求都發生了巨大的變化。傳統的被動型、等待型的粗放式、大眾化服務已無法滿足讀者的多樣化、個性化需求，圖書館要想生存并發展，就必須順應時代的發展和讀者需求的變化，進行相應的服務轉型和創新。圖書館作為公共文化服務機構，擁有優越的空間資源、豐富的實體資源、海量的數字資源，如何以讀者需求為導向，構建讀者的精準畫像，將海量的資源與讀者的多樣化需求精準匹配，并以精準的服務方式高效便捷地呈現給讀者，是圖書館實現精準服務的最終目標。

然而，目前對于精準服務的研究缺乏專指性，精準服務與個性化服務、特殊群體服務、學科服務等內涵界定模糊。圖書館各類資源相對獨立，互不相通，缺乏整合、共享，圖書館與讀者之間缺乏互動交流，難以挖掘讀者的需求。精準服務的實踐也缺乏科學合理的整體規劃，難以從根本上實現資源與讀者的精準匹配。數字孿生技術集數據挖掘、可視化、人工智能技術于一體，從頂層設計到底層邏輯進行系統規劃，構建精準的讀者畫像，實現空間資源的精準再造、文獻資源的精準呈現、人力資源的精準匹配，從根本上實現圖書館資源與讀者的精準匹配。

1 數字孿生技術與圖書館

2002年美國密歇根大學Grieves教授在“PLM開發聯盟”成立時對業界所作的陳述中，包含了數字孿生的所有要素，被認為是數字孿生概念的雛形。2011年，Grieves教授正式提出數字孿生體的概念。數字孿生技術最初被應用于航天航空領域，主要是飛行器的維護與保障。隨著數字孿生技術的不斷豐富和完善，其應用領域逐漸擴展至智能制造、智慧城市、智慧醫療等。自2017年開始，該技術連續三年被全球最具權威的信息技術研究與咨詢公司Gartner列入《十大戰略性技術趨勢》，由此引起社會各界的廣泛關注。

2019年，在國務院印發的《河北雄安新區規劃綱要》中，明確提出同步規劃“數字城市和現實城市”，建設“數字孿生城市”。2020年，數字孿生技術在國家發改委印發的《關于推進“上云用數賦智”行動 培育新經濟發展實施方案》中也多次被提及，方案鼓勵各界積極開展數字孿生創新計劃。國內也開始了以數字孿生技術為導向的具體實踐：上海靜安區的“數字靜安”政務大腦，利用數字孿生技術實現了政務系統的智能規劃選址能力;上海臨港通過數字孿生技術構建了對象精細化的“虛擬城市”;天津濱海數字孿生城市運營中心運用數字孿生技術實時感知、監測城市運行狀態，實現了城市智能化綜合管理。

關于數字孿生圖書館的概念，各研究者的闡述并不一致[1-2]，沒有統一的定義。本文認為數字孿生圖書館是智慧圖書館的一個新階段，它是在新一代信息技術和服務理念的驅動下，構建與圖書館實體完全對應的數字孿生空間，實現孿生空間和物理實體的實時雙向映射，通過對孿生大數據的實時監測、分析和深度挖掘為圖書館的管理與服務提供決策依據的一種未來智慧圖書館管理與服務新模式。學術界不少研究者已開始探索如何將數字孿生技術應用于圖書館。孔繁超[3]分析了數字孿生技術在圖書館的應用場景及應用領域，探討了數字孿生技術應用于圖書館空間重構的可能性和服務優勢。張興旺[4]以雄安新區圖書館建設為例，提出數字孿生圖書館的概念與模型，并給出了相應的技術框架。石婷婷[2]提出數字孿生技術在智慧圖書館的應用場景，并給出保障數字孿生圖書館順利建設的策略。李璐[5]提出數字孿生圖書館智慧管控系統模型。王東波[6]探索了基于數字孿生的智慧圖書館應用場景架構、運行機制和建設思路。

2 圖書館精準服務的要求

圖書館精準服務的精髓是資源與讀者的精準匹配，它是解決當前讀者需求多樣化、個性化與圖書館粗放式、大眾化服務之間矛盾的重要途徑。諸多研究者對圖書館精準服務的概念特征進行論述，發表了各自的觀點。唐斌[7]、牛勇[8]認為圖書館精準服務是以讀者需求為導向的個性化服務，是與傳統的粗放式、大眾化服務相對應的概念。曹樹金[9]認為圖書館精準服務是以大數據和信息技術驅動為主線向讀者提供的個性化、差異化服務。周萍[10]提出精準服務的首要任務是激活圖書館的資源，實現資源與讀者的精確匹配，同時也指出數據驅動是精準服務的最顯著特征。對于精準服務的技術方法研究主要集中在讀者畫像的構建上。董寧[11]提出構建讀者群組畫像是實現圖書館精準化服務的有效工具，并基于讀者偏好特征和數據關聯，給出了構建讀者群組畫像的方法。于興尚[12]以讀者的多維度數據為基礎構建讀者畫像，并給出了讀者畫像精準服務模型的規劃設計及搭建方法。

目前來看，對圖書館精準服務的概念特征和構建圖書館精準服務體系的技術策略已有了一定的研究積累，但是對于精準服務的研究還缺乏專指性，精準服務與個性化服務的內涵界定模糊。技術上多是單獨運用某一項特定技術實現特定領域或者特定群體的精準服務，缺乏科學合理的頂層設計和底層邏輯，沒有實現全方位的資源整合，難以從根本上實現資源與讀者的精準匹配。本文認為，圖書館精準服務應該是在新一代信息技術和服務理念的驅動下，構建圖書館全要素孿生體，以讀者的實時需求和潛在需求為導向，將圖書館的空間資源、文獻資源和人力資源與讀者進行精準匹配，并以精準的服務方式高效便捷地呈現給讀者。

3 數字孿生技術在圖書館精準服務中的應用場景分析

3.1 讀者畫像的精準構建

讀者畫像將用戶畫像的概念引入圖書館領域，以大量的讀者數據為基礎，收集海量讀者數據，運用聚類、關聯規則等數據挖掘方法精準挖掘讀者需求、構建讀者畫像模型，以便全面準確地為讀者提供服務。

利用數字孿生技術，在圖書館數字孿生空間中構建讀者數字孿生體，所有的讀者實體都有相應的孿生體與之對應。系統通過對讀者孿生體基本數據、科研數據、社交數據、信用數據、行為數據、情境數據的實時監測和全方位收集，利用聚類、關聯規則等數據挖掘方法為讀者孿生體貼上畫像標簽。

首先，可以將讀者按群體劃分：依據讀者的基本數據、行為數據進行聚類分析，將有相似專業文化背景、閱讀行為、興趣和閱讀偏好的讀者進行群體劃分，貼上相同的畫像標簽。借助于一些過濾算法，對具有相同畫像標簽的讀者群體進行需求分析和需求預測，從而為讀者提供有針對性的個性化服務。在孿生空間中，孿生圖書館根據讀者的信息迅速定位讀者畫像，從而在數字孿生空間中為讀者提供與畫像匹配的精準服務，同時映射至物理實體，實現物理實體與孿生空間的同步更新。其次，構建千人千面的讀者畫像。將數字孿生空間中的讀者孿生體與資源孿生體建立關系映射，為每一個讀者孿生體匹配相應的服務及資源。這樣圖書館就可實現為每位讀者在特定的時間、特定的空間以特定的方式提特定的服務，從而實現提供千人千面的精準服務。因此，基于數字孿生技術，可多維度、全方位地收集讀者信息，構建精準的讀者畫像。

3.2 空間資源的精準再造

圖書館空間資源包括物理空間資源和信息空間資源，它是以讀者需求為中心，為讀者顯性知識和隱性知識的獲取與建構服務的公共知識空間，具備“自由、寬松、便利”的第三空間屬性，其本質是知識情境[13]。圖書館要實現精準服務，空間資源的精準再造是主要任務之一。

數字孿生技術將圖書館的讀者和空間資源進行數字建模，構建圖書館讀者數字孿生體和圖書館空間數字孿生體。這些孿生體是實體在虛擬信息空間的完全映射，讀者可在圖書館物理空間和數字孿生空間之間自由切換，實時交互，虛實融合，大大地拓展了圖書館空間資源。現實世界的主體被映射到孿生世界中進行優化，并以最合適的方式進行反饋。可通過對圖書館讀者孿生體的實時監測、實時需求跟蹤、潛在需求挖掘，分析出讀者對圖書館空間資源的實時需求和潛在需求，結合對數字空間孿生體和物理空間孿生體的實時監測，分析讀者在使用時存在的問題，模擬設計出圖書館物理空間改造后的場景和信息空間優化場景。通過沉浸式的可視化場景為讀者提供實時服務，可為讀者的學習和創新提供更大容錯性的空間。讀者可通過虛擬孿生體、模擬工具等實現更多的創意，并可通過調用和分析大數據，對孿生體進行驗證、優化和升級。因此通過數字孿生技術，可有效拓展圖書館空間資源，合理優化圖書館信息空間，提升圖書館物理空間資源的配置效率，實現圖書館空間資源的精準優化和再造。

3.3 文獻資源的精準呈現

如何以讀者需求為導向，精準地配置文獻資源，并將文獻資源精準地呈現給讀者，是圖書館精準服務的重要內容。目前，讓文獻資源精準匹配讀者需求可實現的關鍵技術就在于數字孿生技術的應用。

數字孿生技術首先要將圖書館的紙本資源數字化，并在數字孿生空間中構建紙本資源數字孿生體和數字資源體。孿生體是全生命周期的，圖書館文獻資源的所有流通信息、館藏信息、書目信息、訪問統計信息都會被映射到數字孿生空間。因此，圖書館可在數字孿生空間中，對文獻資源的數字孿生體的所有信息，包括讀者借閱數據、數據庫資源的訪問數據、數據庫數據、書目數據、館藏數據進行全方位的整合、關聯、分類，并將最終的分析結果與讀者數字孿生體中群體的專業、學歷、工作、年齡、性別、愛好等屬性相結合，并以此分析和挖掘出讀者的實時借閱需求和潛在借閱需求，進而做出采編決策，優化圖書館文獻資源的配置結構，實現文獻資源配置與讀者需求精準匹配。同時在數字孿生空間中實時監測讀者文獻資源的借閱和訪問需求，根據讀者的實時需求分析并預測出讀者的文獻資源流通需求。圖書館可根據分析結果，及時個性化地推送相關文獻資源，將文獻資源精準地呈現給讀者，實現文獻資源的精準優化。

3.4 人力資源的精準匹配

數字孿生技術實現了館員、讀者、資源的互聯互通，虛實融合。通過館員孿生體的構建，將館員全方位、全生命周期地映射在虛擬信息空間。動態監測和分析虛擬信息空間中館員孿生體的學歷、專業、工作年限、業務能力、愛好、專長等信息數據，構建出精準的館員畫像，如研究型館員、技術型館員、嵌入型館員、業務型館員，溝通型館員等。館員畫像的構建為管理者對館員隊伍的建設和調度提供決策支持。在館員隊伍建設上，管理者依據分析結果，結合現有條件，合理引進相關人才。在孿生環境中，搭建共享學習平臺，為現有館員提供不斷學習的環境，如為研究型館員提供學術研究環境、為技術型館員開設多種技術培訓課程、為嵌入型館員提供教育教學平臺、為業務型館員提供業務培訓平臺等，以此構建合理的館員隊伍。在數字孿生空間中，對讀者分布情況和需求，以及與館員的實時交互全方位地展示和監測，可分析出讀者的實時需求和需求傾向，系統依此智能選擇最優的人員調度策略，為不同的場景、不同類型的讀者、不同的時間段調配最合適的館員提供服務，實現圖書館人力資源與讀者服務的精準匹配。

4 基于數字孿生技術的圖書館精準服務體系框架

科學合理的頂層設計和底層邏輯，可從根本上實現圖書館精準服務。本節基于前文對數字孿生技術在圖書館精準服務中的應用場景分析，構建了基于數字孿生技術的圖書館精準服務體系框架，如圖1所示。

在數字孿生技術環境下，借助紅外線、傳感器、RFID芯片、GPS定位器、智能終端設備等可實時動態地識別和收集圖書館一切物理實體的信息，比如圖書館空間資源的樓棟信息、溫度信息、濕度信息、光線信息、設施設備信息、文獻的書目信息、館藏信息、流通信息、館員和讀者的人物基本信息和人物行為軌跡信息等。因此，數字孿生技術實現了對信息的多維度、全方位的實時動態收集，為圖書館精準服務的實現提供了充分的底層數據支撐。

圖書館的數字孿生空間是對圖書館一切實體的全生命周期的實時雙向映射。利用數字化、智能化、數字建模、可視化技術等，對圖書館實體進行整體規劃、分析。將圖書館的空間資源、文獻資源管理、人力資源和讀者等實體在圖書館的數字孿生空間中建立相應的孿生體，這些孿生體與物理空間的實體完全對應，并可實時進行動態交互。圖書館數字孿生空間與實體空間通過可視化技術、增強現實技術虛實交互，融合互通。現實世界的實體被映射到孿生世界中，通過不斷地模擬與評估反饋，為實體的不斷優化提供可靠的決策依據。圖書館孿生大數據的數據收集來源于圖書館實體和圖書館數字孿生空間。圖書館實體的一切數據、數字孿生空間的一切數據，以及它們在運行過程中產生的一切數據都會被收集并存儲到這個大數據中。通過對孿生大數據的實時監測、關聯分析、智能挖掘，將驅動圖書館實體和孿生體的不斷改進與創新，為圖書館精準服務提供主要動力。

數字孿生技術的支持下，圖書館通過科學合理的頂層設計和底層邏輯，可從根本上實現圖書館精準服務，實現圖書館空間的精準再造、文獻資源的精準呈現、人力資源的精準匹配和讀者畫像的精準構建，從而實現圖書館的空間資源、文獻資源、人力資源與讀者的精準匹配。

4 結語

新技術的出現往往能夠為圖書館的轉型和服務創新帶來機遇。目前，圖書館界對數字孿生技術的研究和應用均處于初步探索階段，使用效果缺乏評估。但隨著5G網絡的普及，6G網絡的提前布局，數字孿生城市的不斷推進，將數字孿生技術引入圖書館界并被普及應用是一個必然的趨勢，屆時，希望本文的粗略設想和分析能為數字孿生技術環境下的未來圖書館提供一定的參考。

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王家玲 銅陵學院圖書館副研究館員。 安徽銅陵，244061。

王偉赟 銅陵學院圖書館研究館員。 安徽銅陵，244061。

（收稿日期：2021-08-02 編校：左靜遠，陳安琪）