元宇宙視域下國內虛擬圖書館研究綜述

毛鴻鵬

（上海海關學院圖書館，上海 201204）

1 引言

元宇宙（Metaverse）一詞于1992年首次出現在Neal Stephenson的《雪崩》（Snow Crash）中，被描述為一個虛擬的城市環境，用戶可以通過光纖和VR頭戴設備訪問[1]。11年后即2003年由美國Linden Labs開發的虛擬3D平臺——第二人生（Second Life）誕生，被認為是元宇宙的早期形態，用戶可在虛擬環境中進行虛擬的社會交流[2]。次年，在線游戲公司Roblox在美國創立，該公司運營一個人類共同經驗平臺（Roblox Platform），用戶可在該平臺上互動、探索，開發沉浸式、用戶生成的3D體驗。

從元宇宙概念的首次提出，經過十多年發展到其早期形態的誕生，并未受到社會的廣泛關注，這主要限于當時的科技發展水平還不足以讓人們相信《雪崩》中所提到的虛擬城市環境將來可能會實現。

直到2021年10月，世界著名社交軟件公司Facebook宣布將建設元宇宙計劃，甚至將公司更名為“Meta”[3]，鑒于其龐大的用戶群體和全球影響力，元宇宙一詞瞬間風靡全球。隨后，百度立即推出了國內首個元宇宙產品“希壤” App，依托人工智能、云計算、區塊鏈等前沿技術，打造國產元宇宙生態。在“2022世界人工智能大會”上，阿里巴巴達摩院發布了與元宇宙關系密切的最新的“通義”大模型系列，打造世界首個AI統一底座，構建大小協同的層次化人工智能體系，為AI從感知智能邁向知識驅動的認知智能提供先進基礎設施。微軟公司和芯片業巨頭英偉達主要在工業制造應用中尋求元宇宙的發展機遇，微軟表示制造業為元宇宙提供了最理想的平臺，將通過構建數字孿生模型和機器學習模型來提供生產流程的模擬運行、預測性維護以及服務決策的智能分析等服務。而英偉達推出了“Omniverse”平臺，通過數字孿生技術構建的數字世界，制造商可以在其中建造虛擬智能工廠，對制造過程進行預演練[4]。

除了企業，各國政府也在積極推動元宇宙產業的發展。2021年11月，韓國首爾宣布要建設成為第一個進入元宇宙的大都市，首爾市政府計劃將在2022年底前開發自己的元宇宙平臺。到2026年全面運行時，它將承載各種公共功能，包括一個虛擬市長辦公室和為商業部門服務的空間、一個金融技術孵化器及一個公共投資組織[5]。2022年4月，日本“元宇宙推進協議會”成立，將探討適配元宇宙運用的法律制度的理想狀態，并提出政策建議[6]。在國內，同年7月，上海市發布《上海市培育“元宇宙”新賽道行動方案（2022—2025年）》，提出將堅持虛實結合、以虛強實價值導向，發揮上海在5G、數據要素、應用場景、在線新經濟等方面的優勢，推動元宇宙更好賦能經濟、生活、治理數字化轉型[7]。8月，“元宇宙與虛實交互聯合研究院”在上海成立，這是首家以“虛實交互”“以虛強實”為核心方向的元宇宙綜合性科技與產業創新平臺[8]。同時，除了政府和企業，高校也紛紛加入元宇宙的產學研之中，清華大學發布了《元宇宙發展研究報告2.0版》，從起源、概念、屬性、應用場景、熱點問題等方面梳理了元宇宙的發展歷程。

2 元宇宙的定義與特征

2.1 定義

元宇宙與元宇宙圖書館之間的關系應該是技術與場景之間的關系，元宇宙為圖書館提供技術，圖書館為元宇宙貢獻落地場景。雖然元宇宙的概念提出較早，但畢竟從2021年開始才廣泛進入學界視野，人們對元宇宙的認識和理解還處于探索之中，并沒有形成統一定義，而是仁者見仁，智者見智。清華大學沈陽團隊在《元宇宙白皮書》中給出了一個綜合性定義：元宇宙是整合多種新技術而產生的新型虛實相融的互聯網應用和社會形態，它基于擴展現實技術提供沉浸式體驗，基于數字孿生技術生成現實世界的鏡像，基于區塊鏈技術搭建經濟體系，將虛擬世界與現實世界在經濟系統、社交系統、身份系統上密切融合，并且允許每個用戶進行內容生產和世界編輯[9]。

在“元宇宙與虛實交互前沿系列論壇——天堂的具象：圖書館元宇宙的理想”[10]，澳門大學圖書館館長吳建中認為圖情工作者要更加重視人與數據間的關系，重視人在數據世界扮演的角色，在元宇宙當中也是如此；復旦大學國家智能評價與治理實驗基地副主任趙星教授認為目前圖書館介入元宇宙具有緊迫性和可行性，圖書館要利用數字孿生技術來實現增強現實和虛擬現實的交互；重慶大學圖書館館長楊新涯討論了構建元宇宙圖書館的虛擬服務體系，包括虛擬導覽、虛擬展廳、虛擬數字；上海圖書館副館長劉煒指出，圖書館是人類的一種記憶機構，是最具想象力和知識最豐富的領域，不僅要在元宇宙當中創建圖書館，把圖書館的服務帶到元宇宙中，還要把積累起來的知識以及正在產生的知識納入元宇宙的空間中；武漢大學馬費成教授認為元宇宙作為新興科技的代表，與圖書館應該盡早實現同頻共振。

元宇宙在圖書館界引起了廣泛關注，有專家學者認為元宇宙為未來圖書館的智慧化建設提供了思路，建議圖書館抓住元宇宙的發展契機，加快元宇宙與圖書館的融合；但也有部分學者認為元宇宙目前仍處于概念研究階段，未來仍有很長的路要走。許鑫、易雅琪和汪曉蕓[11]指出元宇宙宣揚的未來圖景存在人類的主體性喪失、媒介的全局性替代、場景的遠距離模擬等泡沫風險，因此認為當下社會各界對元宇宙有過度炒作之嫌，并總結了元宇宙“七宗罪”——“不自知的空泛噱頭”“不健康的競爭格局”“不辯證的科技排斥”“不均衡的供需結構”“不持續的激進擴張”“不節制的盲目崇拜”和“不理性的享樂主義”。華東師范大學范并思[12]教授認為元宇宙介入圖書館有不確定性，并指出了圖書館關注元宇宙的3個原因：一是由圖書館的使命和價值決定的，二是圖書館需要創新文化和技術文化，三是圖書館需要幫助用戶理解元宇宙。

2.2 特征

Roblox公司認為元宇宙具備8個特征：身份（Identity）、社交（Friends）、沉浸感（Immersive）、隨時隨地（Anywhere）、低延遲（Low Friction）、內容多元化（Variety of content）、經濟（Economy）和文明（Digital Civility）。元宇宙意見領袖Matthew Ball認為元宇宙的特征是持久性、同步同時性、同時在線用戶人數無上限、全面運轉經濟體、互通性、更豐富的內容和體驗、個體在場感等[13]。

梅夏英、曹建峰[13]認為元宇宙具有一些全新的特征：一是統一的數字身份，二是數字資產與經濟系統，三是更大的開放性和互通性。董同強、王梅[14]認為元宇宙的特征是虛實融合、技術整合和具身社交。騰訊公司認為元宇宙具有7個特征：實時真實、社交性、心流、可互操作性、平臺性、擁有經濟系統、開放性[15]。郭亞軍[16]等總結了元宇宙圖書館的核心理念是虛實融合、隨時隨地、技術整合以及人人可及。

3 元宇宙圖書館模型架構研究

Brian Armstrong和Alex Reeve[17]等將元宇宙架構設計為3層：基礎層、平臺層和應用層。基礎層主要依賴硬件和基礎設施、標準和協議、支付工具、監管框架等；平臺層是不同的元宇宙互相訪問和共享數據的平臺；應用層為用戶提供多元化的服務和應用。

李洪晨、馬捷[18]通過沉浸理論視角分析元宇宙圖書館的設備、技能和職能，構建元宇宙圖書館的架構模型，探究元宇宙圖書館“人、物、場”的屬性和關系重構。指出“人”作為圖書館的用戶和行為主體，基于元宇宙的圖書館的人要構建成具有數字身份的虛擬人；“場”的重構是運行機制和服務模式的重構，這種“場”除了提供閱讀的孿生場景外，更重要的是提供完善的各種服務請求和有助于構建人際關系的機制；“物”是除了現實世界映射到元宇宙外，還需要用戶在元宇宙場景中創作新的文化。在“人、物、場”關系重構上，“人”與“場”的關系不僅包括在館內接受圖書館服務，元宇宙還賦予用戶創造和改造圖書館的權利，主動參與圖書館建設，增強沉浸感。“人”與“物”的關系主要是創作和接受，“人”將現實世界汲取的客觀信息通過主觀意識加工轉化成虛擬世界的知識，輸入元宇宙圖書館的區塊中，同時“人”也接受元宇宙虛擬空間所產生的數據。而“場”和“物”的關系為存儲和被豐富的關系，圖書館的信息和數據存儲在圖書館區塊鏈上，同時存儲的信息逐步豐富元宇宙圖書館的內容。

李默[19]構建了元宇宙圖書館的體系架構，探討了物理層、軟件層、數據層、規則層、應用層和交互層6個層次的功能。物理層是整個圖書館元宇宙體系的根基，是產生數據、儲存數據、分析數據以及應用數據的載體。軟件層主要負責加工、分析和處理物理層獲取的數據，是圖書館元宇宙的引擎驅動器。數據層主要包括數字孿生等各類數據中心以及數字模型等功能模塊，為元宇宙圖書館體系提供數據支撐。規則層在數據層基礎上，為海量數據建立一系列規則，形成完善的元宇宙數字監管體系。應用層以大數據、5G、人工智能、區塊鏈等現代技術為支撐，與圖書館元宇宙深度融合，為用戶提供各種應用功能。交互層為用戶提供圖書館元宇宙入口，包括軟件和硬件兩部分。

董同強、王梅[14]結合元宇宙的技術基礎、基本特征和圖書館與元宇宙理論融合的需求設計了基于元宇宙概念的智慧圖書館生態系統框架。框架分為4個層次——物理層、資源層、分析層、交互層。物理層是指現實世界中構造元宇宙的設備及基礎設施環境，該層系統部署沉浸設備、5G網絡等搭建包括“機-物-環境”的可嵌入式基礎設施環境，具體包括網絡設施資源（5G網絡等）、設備配置資源（生物采集傳感器等）、物理實體資源（建筑空間布局等）、運行邏輯資源（活動模型、推薦算法等）。資源層是為了實現數字資源在圖書館元宇宙服務場景的構建，實現資源服務與用戶學習認知的智能耦合，包括資源結構，知識組織和虛實聯通。分析層主要是計算、建模和分析等功能，是優化圖書館元宇宙場域中數字資源管理的必要模塊，該層可采用無序熵值算法、心理生理數據分析與多模態數據標簽分析等方法對所采集和挖掘的VR特征數據、用戶感知數據、圖書館運營數據等進行分析，取得虛實的數據孿生效果。交互層是用戶通過智能終端交互進入元宇宙虛化的數字場館即現實圖書館的孿生映射場域，用戶通過動作、語言等方式實現虛實共生空間的自由切換與全感官沉浸式體驗。

4 元宇宙圖書館服務模式研究

儲節旺、李佳軒[20]從館藏資源、閱讀體驗、文化推廣、特殊用戶服務、個人知識空間和共享閱讀空間等方面對服務模式的轉變進行了分析。具體如下：（1）元宇宙實現了圖書的智慧排列。元宇宙場域下的圖書館資源不是以學科分類，而是以讀者需求進行分類，讀者的個性化需求成為館藏資源排列的主要方式。元宇宙圖書館根據讀者需求關聯強度進行全領域文獻的重新排列，強關聯文獻位于學科領域頂端，弱關聯位于末端。讀者需求不同，資源排列方式不同，使每位讀者擁有自己的元宇宙圖書館。（2）用戶在元宇宙圖書館中可享受動態實景閱讀。元宇宙的出現使讀者進行閱讀時通過數字孿生、空間感知、動作捕捉、手勢識別以及數字替身等人機交互技術實現閱讀過程中的全面沉浸，使讀者在閱讀中可以與書中人物進行交互，書本知識以視聽方式展現。（3）元宇宙圖書館館員可以通過對虛擬圖書進行獨特建模，定期設定主題開展虛擬書展進行文化傳播。同時利用區塊鏈上的NFT（非同質化代幣）與館藏資源價值綁定，達到文化推廣的效果。（4）元宇宙技術完善了圖書館服務殘障用戶的模式。對于視力障礙讀者，圖書館可以利用智能機器人全程提供語音輔助服務；對于聽力障礙讀者，利用元宇宙技術可以提供視覺強化服務。（5）讀者可以在元宇宙圖書館中進行AI創造，形成個人的知識空間。（6）通過更為完善的底層算法技術配合實體建模，實現實時渲染、體感互動和零延時，使元宇宙圖書館成為一個在線開放的全民線上圖書館，這是一種去中心化、多層次的共享空間，增加更為多樣的學習、辦公、社交、娛樂等虛擬場景，使元宇宙圖書館服務模式更加全面。

社會教育是圖書館四大社會職能之一。元宇宙圖書館將改變社會教育的服務模式。婁方圓[21]等從學習方式、學習資源、支持服務和認證標準4個方面重塑了元宇宙圖書館的社會教育形態。在學習方式方面，能夠實現“自學-智評”一體化，創建模擬真實情境，讓市民在虛實世界中產生具身關聯，實現全納式教育，充分發揮圖書館的社會職能。在學習資源方面，將虛擬資源和真實資源融合，市民可實現預設和編輯并行。在支持服務方面，能夠精準記錄學習全過程，通過全息式學習、沉浸式學習環境和優質資源共享實現全流程服務。在認證標準方面，市民在虛擬世界擁有唯一數字身份，通過身份標識、資格認證、成果保護、技術標準制定等使圖書館社會教育健康發展。

郭亞軍[16]等從用戶需求出發，描述了5種應用場景來轉變服務模式，即檢索系統、學習空間、咨詢社區、教育服務和精準推薦。在元宇宙圖書館中，資源檢索是可視化的，用戶檢索資源更加準確、方便和快捷，具體而言就是構建“貨架視圖”，運用腦機接口技術，按照用戶大腦里的主題、標題、文字內容等對圖書館資源進行3D模型預覽，再利用云計算、邊緣計算將數字資源和自建資源整合，實現統一檢索和知識發現。元宇宙圖書館的學習空間是能動型的，通過對用戶動作的捕捉，體驗現實生活中感知不到的學習環境和場景，幫助用戶提升自主思考學習的能力。元宇宙圖書館咨詢社區包括角色定制和虛擬咨詢兩大功能，在角色定制過程中用戶可以構建自己的孿生數字體來增強沉浸感；而虛擬咨詢功能是用戶在咨詢問題時，圖書館的智慧館員佩戴的虛擬設備發出提醒后，其孿生數字身份迅速出現在用戶身邊來進行虛擬面對面交流，做到“隨叫隨到”。圖書館的教育服務主要分為入館教育服務、教學支持服務以及社會公益服務。元宇宙圖書館的教育服務是用戶參與式的服務。入館教育服務中圖書館構建“場景漫游”功能，通過角色扮演的方式讓用戶在虛擬場景中完成對圖書館的體驗和認知。在教學支持服務方面，元宇宙圖書館提供沉浸式的教學空間，在空間中用戶以虛擬身份與施教者進行面對面交流。社會公共服務方面，元宇宙圖書館可以與公益性質的公共組織合作，在虛擬環境中開展公益事業，比如與消防機關合作開展虛擬演練。在元宇宙賦能下的圖書館中，個性化推薦服務分為場景推薦、資源推薦及服務推薦。場景推薦是指根據用戶的歷史偏好，推薦用戶直達向往的虛擬空間；資源推薦是根據用戶的歷史閱讀記錄推薦相關的電子資源；服務推薦是智能分析用戶當前所處的環境后進行個性化服務推薦。

5 元宇宙圖書館面臨的挑戰

作為新興產業，元宇宙吸引了社會各界的積極布局，但其風險復雜性、不確定性和動蕩性的特征，也帶來了監管目標和內容設定、節奏和力度把握、思維和規則適用等治理挑戰[22-23]。

趙星[24]認為圖書館元宇宙的實際發展仍然存在3大困境。其一，元宇宙的發展離不開產業的支持。其二，圖書館管理機制和外部文化數據機構的協調難度較大，導致共享之苦。其三，元宇宙治理體系的不完善，使圖書館元宇宙的推進缺少借鑒，存在治理之憂。

李默[19]認為當前元宇宙還處于初期發展階段，具有新興產業不穩定和不成熟的特征，面臨的問題主要在以下層面：（1）應用技術層面。一方面，VR/AR、區塊鏈、人工智能、大數據等底層技術距離圖書館元宇宙落地應用的需求還有較大差距；另一方面，圖書館元宇宙集AR/VR入口、可編輯世界、多人在線、UGC（用戶生成內容）、數據經濟系統、社交系統、去中心化認證于一體，使其在運算過程中對算力的要求過高。（2）標準法規層面。要實現圖書館元宇宙與其他元宇宙生態系統的大連接，需要引導科技企業制定一系列的規則和協議，建立統一的技術、軟件、硬件、服務、內容等行為標準體系；而在元宇宙發展工程中產生的監督審查、數據安全、資源壟斷、經濟風險方面需要提前立法，制定適合元宇宙發展的相關法律制度。（3）知識產權層面。雖然區塊鏈技術為UGC的確權和追責提供了技術可能性，但它不能判斷UGC的初創者是誰，分離了著作權和交易體制；另外，跨越虛實邊界的應用可能引起知識產權糾紛，加劇知識產權管理的復雜性。（4）隱私保護層面。元宇宙的沉浸式體驗涉及大量的用戶個人信息，一旦泄露會影響個人在現實世界中的正常生活，因此要確保數據在產生、存取、使用和管理過程中的絕對安全。

Matthew Ball[25]認為元宇宙最大的挑戰是計算能力和網絡延遲，值得關注的風險包括謠言、數據隱私、數據安全、網絡暴力和騷擾、用戶幸福感、平臺權利等。喬利利[26]等人認為在信息交互模式革新中，高度發達的元宇宙社會也將產生技術的社會風險。在利用數字化的社會場景數據實現價值應用的過程中，數據的泄露可能帶來社會倫理與隱私保護困境，尤其是與現實世界高度同步化的個體行為、資產、生活模式等的記錄可能導致“數據透明人”的危機；人工智能和大數據算法結果的不可解釋性、區塊鏈的漏洞后門、可信計算的可行性等目前也無法解決。另外，由于元宇宙的基礎設施本身尚不完善，也可能產生產業前景風險、主權模糊風險和精神生存危機等次生危機。

6 結語

元宇宙圖書館作為更高級的智慧圖書館，將有效處理日益增長的館藏文獻和館藏空間之間的矛盾，節約空間；元宇宙圖書館能夠有效保護和使用珍貴文獻，避免古籍善本、名人手稿字畫因為翻閱而遭到破壞，促進珍貴文獻的使用；元宇宙圖書館將提升讀者利用圖書館的效用，讀者能夠“所見即所得”，沉浸在各類展覽講座之中，改變知識獲取方式。

元宇宙目前處于初始階段，應用場景主要集中在游戲領域，離人們所想象的元宇宙虛擬世界給人們帶來的生活體驗還相差甚遠。Facebook現實實驗室負責人Andrew表示許多產品要經過10~15年才能實現[27]。圖書館要主動去適應時代和科技的發展變化，積極轉型，找到自身在元宇宙中的定位，在未來虛擬和現實融合的世界中為讀者提供更好的服務。