“智能＋”時代下圖書館自組織系統運行模式構建

摘要：人工智能的廣泛發展，逐步與各領域深度融合，為人們打開了新的思維范式。圖書館作為高校科學研究的數據資料庫，使得人工智能+圖書館的研究具有舉足輕重的地位。文章基于自組織理論的開放性、遠離平衡態、非線性相互作用和漲落的特征，結合哈爾濱工業大學圖書館構建模式，在分析系統主體維度、客體維度和環境維度的基礎上，構建了圖書館自組織系統的三維空間模型，揭示此三維度的協同運行推動了圖書館創新、發展的整體進程，指出復雜環境下圖書館發展的對策，以期更好地實現智慧圖書館轉型。

關鍵詞：人工智能；圖書館；自組織；系統

中圖分類號：G250.7 文獻標志碼：文獻標志碼

0 引言

“人工智能”的概念最初由約翰·麥卡錫在 1956 年達特莫斯會議上提出，將其定義為：研制智能機器的一門科學與技術。在計算機科學與信息科學等相關交叉領域幾十年發展的助推下，人工智能獲得了迅速的發展。瑪格麗特·博登表示，人工智能就是讓計算機完成人類智慧所能做的各種事情^［1］。2019年，“智能+”首次出現在政府工作報告中，人工智能作為科技力量已上升到國家戰略地位。近年來，人工智能賦能產業能力巨大，成為網絡中不可或缺的重要組成，計算機科學、信息科學、云計算、區塊鏈等技術取得突破性進展，圖書館怎樣隨之轉型與如何均衡發展成為備受矚目的重要課題。

1 自組織理論

自組織理論，源自德國古典哲學創始人康德在18世紀提出的目的性和整體性思想。在他看來，生命由整體借助于部分而構成，部分也依賴于整體而生存，彼此產生有機作用的復雜系統。自組織理論是 20 世紀 60 年代發展起來的系統理論，它研究了復雜自組織系統的形成和發展機制，包括物理、化學乃至經濟系統和社會系統等。協同理論的創始人，德國理論物理學家哈肯通過對比自組織和被組織的概念指出，如果一個系統是由外部指令形成的，它就是被組織的。如果沒有外部指令，系統按照一定的發展變化規則，各司其職，自適應、自協調，由無序狀態演化為有序的結構，它就是自組織^［2］。

1.1 開放性

開放性是自組織系統的運行基礎，圖書館作為全球性知識共享庫，具有開放獲取、開放數據、開放科學的特征，是實現共享之源。圖書館館際間信息共享，加快知識擴散傳播，校企聯合中實踐與理論的緊密結合，促進技術與資源的優勢互補。例如“大學數字圖書館國際合作計劃”，聯合清華大學圖書館、北京師范大學圖書館、復旦大學圖書館等國內18家高校圖書館構成成員館聯盟及圖書情報服務機構，共享國際相關機構的信息資源。哈爾濱工業大學圖書館（以下簡稱“哈工大圖書館”）作為共建共享單位，逐步加強資源、服務、技術、對外交流合作等方面工作，形成知識服務聯盟。

1.2 遠離平衡態

遠離平衡態，不斷與外部信息互動融合是自組織系統運行的基本狀態。任何一個系統都處于一定環境中，且與環境進行物質能量交換。當前全球數據資源使用量爆炸式激增^［3］，依托信息技術的發展，信息采集和傳播的速度與規模空前加大，給圖書館帶來前所未有的影響。系統在接受外部因素變化后逐步創新、發展的同時打破原有的平衡態，傳統的結構形態瓦解，自組織出新秩序。

1.3 非線性相互作用

相互作用是事物真正的終極原因，現實的因果關系，均來自普遍的相互作用^［4］。非線性相互作用是系統內部多種作用相互制約、耦合而成的整體效應。在圖書館自組織結構的過程中，體現為圖書館系統運行中各要素間相互依存的非正比例關系。如用戶與信息人的互動中存在時間滯后性，資源及其利用率之間不存在必然的線性聯系。某一研究領域的驟然興起，相關圖書與電子資源需求量大，利用率高，易造成資源緊缺。

1.4 漲落

在非平衡態中，漲落決定全局的結果。通過漲落，系統發生非平衡相變，達到有序^［5］。漲落是完成系統進化的前提條件。圖書館系統中館員的信息素養、價值觀念、認知層次、思維模式是決定系統運行方向的重要因素；人的主觀能動性支配科技及物質資源發揮作用，人的主體意識與行為隨客觀環境的變化而變化，人工智能的涉入與普及使人們對其接受程度上升，在人與技術融合、反饋中發生漲落，促進圖書館系統有序化發展。在互聯網、大數據、區塊鏈技術的助推下，圖書館釋放出的信息資源帶來經濟、社會、文化價值，服務于社會發展，促進資源平等。

2 圖書館自組織系統的構成維度

圖書館自組織系統由主體維度、客體維度和環境維度構成，主體維度是圖書館創新發展的主要因素，起到支配和決定作用。客體維度與環境維度為主體提供支持和保障，使自組織系統完成漲落、非線性相互作用與變革，在演化后的新范式中步入新的有序發展，至此智慧圖書館自組織系統變革完成。

2.1 主體維度

2.1.1 信息人

信息人是信息的制造者、序化者與傳遞者，決定圖書館的服務層次與服務質量，為圖書館實現有序運行狀態提供重要保障。信息制造者是知識生產鏈的起點，為館內提供源源不斷的數據、資源、設備。信息傳遞者是制造者和序化者的傳播媒介，根據制造者提供的資源信息，結合館內需求，個性化選擇后傳遞給序化者。信息序化者通過智能服務將電子資源、數據庫等資源分析、優化整合為服務系統。在三方互動中，形成具有漲落機制的反饋回路。

2.1.2 用戶

用戶是圖書館重要的服務對象，根據用戶反饋和信息技術需求進行業務重組、館員角色轉換，用戶個性化需求是圖書館智能演化的驅動力。為此，哈工大圖書館組織了“真人圖書館”等活動，以真人為“書”，和“讀者”之間通過面對面的交流完成信息與知識的傳遞及共享。因環境與需求變化而進行業務重組、服務模式變更使系統內部出現擾動，系統遠離平衡態并發生漲落機制，促進邊緣創新。

2.2 客體維度

2.2.1 智能技術服務

智能技術的應用為圖書館帶來了新變革，是系統實現漲落的關鍵因素。人工智能、大數據、云計算等新一代信息技術的出現，促進圖書館業務創新，實現智能、彈性的泛在服務、精準服務和深度服務，及時洞察及響應用戶需求，在系統內部循環反饋中產生漲落。2020年哈工大圖書館升級改造完成，建立了智慧閱讀空間，如太空艙視聽閱讀，在太空艙內利用電子產品實現視聽閱讀；AI光影閱讀，通過觸摸投于物體表面的光影看書、聽書并具備AI語音交流功能；朗讀亭提供專業視頻錄制服務，在英語口語練習的同時也為同學的詩歌朗誦等愛好帶來諸多便捷。新一代圖書館的構建，從人臉識別、自助借還、圖書定位到預約書柜、虛擬圖書館均離不開人工智能服務的嵌入。人工智能+圖書館模式提高了結果質量，甚至使結果更加個性化，無限接近讀者最真實的信息行為軌跡，還可以通過臨時更改規則以適應用戶需求和館員的收集管理工作，機器能夠以人類無法接近的速度和規模高效運行。

2.2.2 技術服務擴展

技術服務的擴展是系統實現漲落后形成選擇機制的過程，在這一過程中系統逐漸恢復為新的有序態。智能技術拓寬了圖書館服務視野，哈工大圖書館特色空間——音樂欣賞空間提供數字音樂圖書館、數字留聲機、智能鋼琴等資源；英語學習空間云集權威師資，以線上線下相結合的模式提供最新最全的TOFEL、IELTS、GRE、GMAT、大學英語四六級、考研等名師課程及外教在線寫作、口語批改一對一服務，潤色出國留學文書；創新樹——全球創新知識服務平臺作為高校教育改革深化雙創教育改革的重要支撐性資源，培養學生的創造性思維，激發他們的創新潛力。同時，心理減壓室、全息激光影院、3D打印、VR蛋椅、VR動感單車等設備的添置，在虛擬與現實相融合中為師生帶來沉浸式體驗，實現全方位關懷。人工智能+圖書館模式提供強大的分析、判斷、預測等能力，賦能網元、網絡和業務系統，有效促進圖書館多維度、深層次、高質量服務，提升圖書館的人文價值。

2.3 環境維度

2.3.1 企業先行

人工智能最先落實于制造業企業，“中國制造2025”提出“推進制造業智能升級為主攻方向”的目標，智能制造使企業減少人工成本和費用，越來越多的企業發展為24小時制的“無人制造”形式，提高訂單量與企業利潤率。減少人工制造誤差，保證產品質量。準確預測市場需求量，減小供給與需求之差。人工智能的產生使機器在出現故障時自我修復，提高產品生產率。人工智能在制造業企業迅速發展，實現產業優化升級與經濟轉型，提升生產力水平和勞動效率。如今，人工智能已成為各行各業數字化轉型的重要方向，驅動人機交互的變革，讓機器看懂物和人，深度影響制造、交通、金融、零售、醫療等行業。

2.3.2 高校聯動

一些高校近年增設了人工智能專業和國家重點實驗室，2022年哈工大作為全國首批12個新增未來技術學院院校之一，將學院打造成為杰出人才自主培養的“先行示范區”，加強人工智能、智能制造、生命健康3個方向跨學科專業交叉融合培養；創建首批“青年科學家工作室”，在人工智能、航天智能系統、機器人等科研方向上為學生提供科研平臺與科研環境；智能體育工程專業、智能制造工程等新增專業，面向世界科技前沿、聚焦打造國之重器，適時培養技術型、創新型高端人才，引領人工智能產業發展，及時彌補相關技術人才的短缺。

2.3.3 政策配合

國家或地方政策直接影響了行業的戰略定位及重點發展方向，政策的支持可以有效解決共性問題。2017年《促進新一代人工智能產業發展三年行動計劃》出臺至今，人工智能以深度神經網絡為基礎，結合云計算、大數據、物聯網的賦能，在語音合成與識別、自動客服、口語評測、機器翻譯等領域取得突破式進展，每天在為全球數以億計的用戶提供服務。2022年7月，聯合國教科文組織與國際圖書館協會和機構聯合會聯合發布了《國際圖聯/聯合國教科文組織公共圖書館宣言》更新版，明確了數字時代圖書館轉型發展任務，圖書館的發展開始步入新階段^［6］。 2022年教育部、財政部、國家發展改革委印發《關于深入推進世界一流大學和一流學科建設的若干意見》，完善人才培養和大學創新體系，優化學科專業布局，引導高校特色發展，推進“雙一流”大學建設，強化建設高校主體意識和創新動力，為高校創造政策制度環境。2021 年 6 月，文化和旅游部發布的《“十四五”公共文化服務體系建設規劃》明確提出要以全國智慧圖書館體系建設項目和公共文化云項目為引領，推動公共文化數字化、網絡化、智能化發展取得新突破，推進民生福祉達到新水平。

3 圖書館自組織系統三維空間模型構建

主體、客體和環境維度構成圖書館自組織系統的三維運行空間。主體使用客體，即用戶和信息人通過技術加工處理信息數據，完成資源轉化、融合。客體依托、利用環境要素加速發展，優化發展方向，促進客體發揮更大價值。環境規定主體、限定客體，即主客體間關系受到環境因素影響與制約，使其良性發展。主體利用環境要素完善服務，客體為主體需求提供支持和保障。人工智能、大數據、云技術的快速發展及應用和政策的支持源源不斷為系統內部輸入負熵流，降低系統無序度。加之外部環境對主體的影響、主體的戰略選擇和與時俱進的模式變更，系統整體自適應、自調節為有序態。

在系統無序向有序運行中，根據玻爾茲曼熵公式：S=klnΩ ，其中熵值為S、混亂度為Ω的系統隨熵值減少的運行軌跡如圖1所示。

從S₁到S₂的演化中熵的減量為：S₁-S₂=klnΩ₁-klnΩ₂=klnΩ₁/Ω₂≥0，說明系統逐漸變為有序狀態。

一般而言，系統復雜度取決于兩個因素：要素的數目和要素間關系數目。系統復雜度表示為系統內要素間實際關系數和可能的最少關系數之比，即：

c=m/（n-1）（1）

式（1）中：c為復雜度；m為系統內要素間實際關系數；n-1為可能的最少關系數，等于要素數減去1。

從式（1）中可看出，復雜系統自身的結構復雜性和層次性使要素間關系大于其可能的最少關系數，因此，當c＞1時，該系統為復雜系統，根據系統間要素互動耦合關系模型繪制圖2，其中，復雜度為c=m/（n-1）=1.5gt;1。

經上述分析可知，智慧圖書館系統為復雜系統，且主客體和環境要素存在復雜的關聯關系。根據復雜系統自組織三維空間構成原理，構建圖書館自組織系統三維整體空間模型。圖2中每個循環均為影響系統運行維度之一，這些循環共同交互、作用形成圖書館整體自組織系統互動融合場，場外信息流的介入，使場內系統運行規則受到干擾，隨著人類對信息環境的認識與接納，場內物質流呈現規則的運行趨勢。時間的流逝、政策的支持使得場內高速運行并擴張，至此，形成圖書館自組織系統的創新和有序發展。

4 圖書館自組織系統發展的對策建議

4.1 建立資源開放的共享機制

信息全球化的開放環境中，世界扁平化發展，帶來日益劇烈的技術更新，為圖書館提供源源不斷的技術支持。圖書館新業態的發展體現在用戶與信息人、館際間、高校與企業間的關聯，產學研用一體化，優勢互補，多方共贏。此外，還應放眼于與博物館、美術館等知識機構的合作，將知識、資源、技術擴散傳播后進行資源整合，達到總體大于部分之和的效果。開放使圖書館系統成為生長或發展著的有機體，開放的共享機制是創新之源。

4.2 建立協同服務的創新機制

圖書館可持續發展不是單一組織的問題，需要與企業、高校、政府等相關部門有效配合。要提高對環境的敏銳程度，改善信息獲取和資源供給滯后性，縮小信息不對稱的鴻溝，優化資源配置，提供協同模式下各項業務精準服務，打破網絡設備的封閉性，圖書館軟硬件解耦，解決復雜問題，提升綜合服務能力。創新是引領發展的第一動力，也是永恒的需求，協同創新、相互配合、團結一致，產生協同增效效應，建立可持續、開放創新生態，形成合作創新共同體，為圖書館系統注入新活力，是實現社會網絡合作下協同服務的必由之路。

4.3 建立互動融合的反饋機制

互動融合的反饋機制包括互動融合場內與場外機制，場內信息人與用戶的反饋，應根據讀者不同學科發展與變革、不同研究層次調整資源供給。場外校企聯合，提高技術成果轉化率和資源利用率。政策和環境對圖書館系統具有普遍影響和指引性作用，主動適應環境，關注政策變化利于提高前瞻性。自組織系統促使持續互動融合的各方在反饋與調整中不斷進化，形成新范式階段的有序態。

5 結語

復雜系統作為2021年諾貝爾物理學獎的共同主題，開啟了復雜系統科學研究新紀元^［7］。復雜、自組織系統提供了新視角和具備分析性的概念及建模工具，便于理解周圍事物的復雜現象，包括有機體、互聯網、生態系統、經濟和社會環境。一方面，復雜性觀點要求在目標中保持謙虛的態度：自然界和社會中的許多現象無法用傳統的科學方式進行分析。開放性和非線性使得復雜系統原則上不可預測且不可控制：最微小的內部或外部擾動可以被放大為全局變化。因此，永遠無法在完整的確定性模型中加以定論。盡管如此，人工智能、計算機模擬可以幫助人們深入了解系統的定性動態。另一方面，雖然無法真正控制復雜的系統，但它往往會自組織、自適應到有序狀態。這種狀態傾向于通過協調、相互作用及最大化協同作用來增加系統的活性或適應性。通過了解潛在的機制，可以促進系統自組織、自適應或者將系統推向目標方向而不是另一個方向。掌握自組織系統理論有助于在智慧圖書館演化過程中抑制不良結構的產生，有效組織、管理，加快圖書館的發展進程。

參考文獻

［1］瑪格麗特·博登.人工智能的本質與未來：its nature and future［M］.孫詩惠，譯.北京：中國人民大學出版社，2017.

［2］赫爾曼·哈肯.協同學：大自然構成的奧秘［M］.凌復華，譯.上海：上海譯文出版社，2013.

［3］吳建中.從數字圖書館到智慧圖書館——機遇、挑戰和創新［J］.圖書館雜志，2021（12）：4-11.

［4］馬克思，恩格斯.馬克思恩格斯選集［M］.2版.中共中央馬克思恩格斯列寧斯大林著作編譯局編譯.北京：人民出版社，1995.

［5］伊·普里戈金，伊·斯唐熱.從混沌到有序：人與自然的新對話［M］.曾慶宏，沈小峰，譯.上海：上海譯文出版社，2005.

［6］吳建中.與時俱進的職業使命——記在《公共圖書館宣言》（2022版）發布時［J］.圖書館建設，2022（4）：6-8.

［7］樊京芳，金瑜亮.2021年諾貝爾物理學獎：復雜系統科學的新紀元［J］.自然雜志，2021（6）：441-450.

（編輯 何 琳編輯）

Construction of library self-organization system operation mode in the “intelligence+” era：

taking the library of Harbin Institute of Technology as an example

Wang Ying， Li Lei， Zhang Shuo， Wu Jianqiao

（Library， Harbin Institute of Technology， Harbin 150001， China）

Abstract： The extensive development of artificial intelligence， gradually and deeply integrated with various fields， opens a new thinking paradigm for people. As the data base of scientific research in colleges and universities， library makes the research of artificial intelligence+library have a pivotal position. Based on the characteristics of the self-organization theory， which is far from the equilibrium state， nonlinear interaction and fluctuation， and combining with the construction model of Harbin Institute of Technology library， this paper constructs a three-dimensional spatial model of the self-organization system of library on the basis of analyzing the main body dimension， object dimension and environment dimension of the system. This paper reveals that the three dimensional cooperative operation promotes the whole process of library innovation and development， and points out the countermeasures of library development under complex environment， so as to realize the transformation of smart library better.

Key words： artificial intelligence；library; self-organization; system