融合情境的智慧圖書館個性化服務研究*

吳 凡 王 強 唐 維

（1.遼寧中醫藥大學圖書館，遼寧 沈陽 110847；2.遼寧大學圖書館，遼寧 沈陽 110036）

近年來，隨著人工智能、云計算、大數據、物聯網等越來越多的網絡科技與移動技術在圖書館行業內的逐漸應用，推動了圖書館向智能化甚至是強人工智能的智慧圖書館的快速發展。精準化、人性化服務成為智慧圖書館的主要特征。傳統服務的圖書館轉型必將是以用戶為中心，以系統的深度集成化、服務個性化的智慧圖書館為發展方向。智慧圖書館的“智慧”并不是智能服務，而是基于用戶視角的個性智慧服務。個性化服務的智能化感知、智能場景環境、智能化服務和應用都需要情境感知技術來實現。

1 關于情境感知

1.1 情境感知與情境融合

情境（Context）又稱情景，是表述實體所處狀態或情形、特征的任何信息，如位置、時間、活動和偏好等。該實體可以是一個人、一個對象、一個地方或是用戶、用戶與應用交互及應用軟件本身[1]。情境感知（Context Awareness）簡單說是通過傳感器等智能終端及其相關技術“感知”當前用戶的情境（位置、時間、任務、設備以及行為任務等），系統自適應地對感知到的情境信息進行處理，為用戶提供適合當前情形的信息或服務[2]。

情境融合泛指“多維情境”的融合。因為情境信息具有不完整性、時效性、碎片化和關聯性等特點，就必須建立多維情境融合的情境感知體系。系統借助移動互聯網技術及物聯網實現萬物互聯，建立情境信息之間的有效聯系，實時感知用戶情境信息，結合用戶興趣、記錄等相關信息，自適應匹配適合用戶的資源和服務。情境感知已在電商行業、智能家居、旅游、醫療衛生等很多領域付諸應用。在圖書館行業也受到廣泛關注，成為研究熱點。

1.2 相關研究

情境感知是1994年由Schilit提出的[3]，之后概念被其他學者不斷延伸。這一時期，對于情境感知的研究多集中在單一位置情境因素的獲取及應用。RoyWant[4]使用徽章定位系統，通過感知位置信息進行定位，從而確定距離將接入的電話轉接到離用戶最近的通訊設備上，這是最早的情境感知應用。21世紀初，隨著互聯網、普適計算技術[5]和智能傳感器的發展及移動設備的普及，情境因素不再局限于基本的物理情境，更多情境被用以描述用戶行為意愿，如：信息搜索、瀏覽、下載、評論等。在此階段，基于用戶情境、社會情境的研究及情境模型構建與體系框架研究成為熱點。Schmidt開展了位置環境外更多情境因素的研究[6]；Dey提出情景信息的收集、解析、融合的情境服務模式[1]；Gaia創建了基于分布式情境感知的應用程序的框架[7]。2010年后，隨著移動互聯網的高速發展，云計算、物聯網、人工智能等理論與技術的引入，情境維度體現多元化，獲得情境數據的種類多樣化，系統數據的處理和分析也越來越復雜。主要研究向情境感知算法、深度感知及情境融合和深化的應用實踐方向發展。情境感知的研究呈現出學術會議活躍、研究內容多樣、理論研究深入、領域應用廣泛等特點。2006—2009年，美國計算機協會連續4年舉辦了情境化注意元數據會議；2011年開展“情景感知檢索與推薦專題會”等；Kim將情境感知技術與協同過濾算法相結合建立個性健康服務系統[8]；Adomavicius研究了情景信息的多維推薦，提出了情境匹配的推薦算法[9]；Champiri研究了學術推薦系統中情境因素的分類：用戶、文獻、環境[10]。目前，情景感知服務在電子商務、互聯網應用、旅游服務等領域被廣泛應用。

情境感知技術在圖書館領域的研究起步較晚，隨著互聯網、大數據、云計算、人工智能、區塊鏈等科學技術的發展，智慧圖書館研究成為行業熱點。2015年，Noh Y在IEEE會議上提出圖書館4.0概念及模型，指出未來圖書館發展將以智能、海量數據、情境感知等為特征[11]。近年來，融合情境感知的智慧圖書館研究如雨后春筍般迅速發展。Lee討論了基于情境感知的圖書館功能[12]；Brian提出融合情境的讀者推薦服務[13]；聶高應提出了情境感知與微服務融合流程，并構建技術融合框架[14]；李慧等探討了智慧圖書館基于位置、空間、用戶行為感知的服務內容設計[15]；王欣等提出了基于情境感知的創新型知識推送服務模式[16]。

綜上所述，國外學界對情境感知的研究較早，從理論層面的情境獲取到建模及框架設計，再到技術層面的應用研究、探討都很豐富，實踐應用的領域十分廣泛。在國內，由于相關研究起步較晚，理論探討相對較少，實踐應用范圍較小，還處于初級階段。2018年國家提出加快建設創新型國家，推動“智慧社會”建設理念，相關智慧圖書館構建研究蓬勃興起，尤其情境感知技術的研究應用成為圖情行業學者的重點研究方向，研究多圍繞用戶本體情境的獲取、服務框架構建設想及推薦服務的應用研究等理論，對于在智慧圖書館架構下新技術與情境感知融合、情境感知服務應用的系統梳理與服務整體模式架構設計研究較少。因此，筆者基于情境感知技術，研究構建融合情境的智慧圖書館個性化服務模式框架。

1.3 智慧圖書館情境的分類

由于情境是泛在的，所以情境的分類是多樣化、多維度的[17]。從表征情境的層次結構方面可分為低級情境和高級情境；從時間維度可分為靜態情境和動態情境或實時情境、持續情境、歷史情境等。目前，情境感知越來越多地被用于圖書館個性化服務當中。堅持“讀者第一，服務至上”的發展理念，秉承“以人為本”的服務原則，筆者將智慧圖書館情境分為：用戶情境、物理情境、社會情境和任務情境4種類型，詳見表1。

2 情境感知服務的特點、優勢及局限性

2.1 情境感知服務的特點及優勢

情境感知服務是基于物聯網、大數據、云計算、人工智能技術相融合的系統應用，由于繼承了移動互聯網技術與生俱來的優勢，在智慧圖書館架構下融合情境的智慧服務具有以用戶為中心、泛在化、自適應性、實時性與前瞻性、多樣性等特點。

2.1.1 以用戶為中心

現代圖書館服務核心是用戶，情境感知“以用戶為中心”的服務體現在主動感知方面。圍繞用戶需求，將情境與用戶興趣、行為、用戶標簽等進行關聯，進而分析處理，了解用戶隱性需求，匹配用戶個性化服務方式或個性化服務內容。

2.1.2 泛在化

科技的高速發展，泛在互聯網、物聯網技術的應用，造就了圖書館情境感知服務泛在化的特點。無處不在的傳感設備和網絡應用，讓用戶在任何時間、任何地點被感知捕捉，觸發情境，建立線上服務與線下服務融合的交互式個性化服務。

2.1.3 自適應

圖書館用戶的情境因素是多維度的。面對同人、同景，同時不同期的境況，情境感知服務由情境數據根據用戶多維情境（軌跡行為、歷史記錄等）去判斷如何觸發和執行。服務非“一視同仁”，而是“一境一策”。

2.1.4 實時性與前瞻性

情境感知服務系統從傳感設備獲取用戶信息到情境分析預判再到服務匹配推薦過程：采集—傳輸—響應，是瞬間的即時服務。此外，歷史數據的分析處理以及智能情境推理可以大幅度提高感知服務的響應時間[18]，并發現數據趨勢實現前瞻性服務。

2.1.5 服務多樣性

圖書館融合情境的感知服務系統是對圖書館資源、技術、館員以及服務方式等情境進行融合，實現功能優化并集成一體的服務體系[19]。它有較強的數據處理能力，懂得用戶的需求。深度融合的智慧圖書館情境感知服務內容多元化、服務方式多樣化，應用場景廣闊。如信息推薦、資源獲取、咨詢解答、虛擬現實、空間服務等。

2.2 情境感知服務的局限性

智慧社會的高速發展帶來了人工智能技術的泛在化應用，推動了圖書館智慧化轉型。而智慧圖書館下情境感知技術的討論與運用最為廣泛，但是現階段圖書館領域的情境應用并不完美，情境感知技術的融合還不夠完善，應用過程面臨諸多局限性。

2.2.1 用戶隱私和數據安全問題

2018年，黨的十九大報告提出“智慧社會”發展理念，推動了人工智能技術在各行各業的普及應用，“智慧工業”“智慧農業”“智慧交通”“智慧家庭”紛紛出現。“智慧社會”中，“智慧”是指人工智能技術的應用。而“社會”泛指全覆蓋的范圍。情境感知技術是智慧應用的技術手段，屬于人工智能范疇。它的本質是情境信息的獲取、分析與處理。智慧的運用必須對用戶信息數據實現共享和開放才能有效利用，而用戶數據的共享和開放勢必帶來用戶隱私泄露和數據安全等隱患。用戶信息泄露后的違法利用會對個人安全及社會穩定帶來極大的危害。所以，如何能在法律的框架下既靈活運用情境感知技術，又能合理保護用戶信息及數據安全是目前全行業亟待深入思考解決的難題。

2.2.2 異構系統與信息互通的難題

基于情境的智慧服務的完美實現是互聯網科技的高效融合，是感知層、分析層、應用層軟硬件的順利對接交互，它必須以終端移動設備的硬件兼容、軟件接口的互通及數據庫結構的一致、軟件算法的匹配、協議標準的同一性為前提。但是這些軟硬件均來自不同的生產廠商，平臺之間異構存在，缺乏統一的標準，系統融合應用中會出現通信交換故障等諸多問題。同樣，面對異構架構，需要圖書館行業制定出臺相應“系統集成管理”的統一標準，以便有效推動智慧圖書館發展。

2.2.3 資源融合與共享

數字圖書館是眾多資源的集成和整合。基于情境的資源服務被普及推廣，知識推薦、資源推介、資源傳遞層出不窮。這不但需要相關技術支撐，還依賴于資源的合理配置。圖書館的數字資源種類繁多，如數據庫資源、網絡資源、自建資源等。通過資源集成來構建統一的異構檢索平臺是個性化檢索和個性化推薦服務能否實現的關鍵[20]。另外，館際資源共享也是智慧圖書館資源的組成部分，是資源服務的重要內容。資源的共享所帶來的版權問題也必須引起圖書館的高度重視。

3 融合情境感知的圖書館個性化服務應用場景設計

智慧圖書館服務是融合館員、用戶、服務、資源及技術，以移動互聯網科技為支撐，通過有效的組織向用戶提供的高效、便捷、精準服務，服務的核心是用戶。融合情境的智慧化服務則是基于情境信息，提供滿足用戶需求的個性化服務。場景式服務是互聯網科技發展背景下資源、空間、服務三維融合的直接體現，情境感知服務應用在智慧圖書館的服務方式和場景是多樣化的。結合國內外大量相關文獻研究及圖情領域應用實踐，筆者根據智慧圖書館情境，對智慧圖書館個性化服務從5個方面進行了場景應用設計。

3.1 用戶場景應用設計

高校圖書館場景下的用戶需求可以分為一般需求、學習、教學和科研4類，見表2。

表2 圖書館用戶需求分類情境

情境從圖書館用戶場景出發，可以分為靜態的用戶情境和動態的用戶情境。靜態用戶情境包括個人基本信息；動態用戶情境包括興趣偏好、用戶的行為、知識水平、情緒、思維特征以及活動等。基于用戶情境的個性化服務在圖書館場景應用非常廣泛。

3.1.1 個性信息推薦服務

隨著年齡的變化，用戶在不同年齡階段身份屬性會隨之發生轉變。從高中生到本科生到研究生再到從業者，其興趣愛好、知識水平和閱讀需求也會有所不同。智慧圖書館可以根據用戶年齡、專業、身份、年級等用戶情境提供有針對性的讀者信息推薦服務。如，針對大一新生提供信息素養能力培養及閱讀興趣開發書籍信息推薦；對大三讀者提供考研相關書籍資料；為大四階段用戶提供就業信息及就業指導推薦等；針對研究生讀者提供學術能力培養相關講座及期刊文獻、前沿學科動態等資源推送。情境融合的個性化推薦服務可根據用戶情境提供差異化服務，以滿足用戶的不同服務需求。

3.1.2 圖書館“智慧門戶”設計

以圖書館用戶數據和門戶資源為核心，通過用戶信息情境的感知來解決圖書館門戶服務智慧化的自適應性問題。圖書館網站“智慧門戶”的智能模塊對用戶行為數據信息加以分析和預測，匹配門戶信息資源和數據資源的元數據，實現個性化服務及用戶需求的有效反饋（見圖1）。如，蘇州大學圖書館門戶根據用戶情境，分設新生、本科生、研究生、科研人員模塊，有針對性地提供相應讀者的服務資源。

圖1 圖書館“智慧門戶”個性服務過程

3.2 資源場景應用設計

圖書館的資源包括數字資源和紙質資源，其中數字資源包括數據庫、電子期刊、電子圖書、網頁、多媒體資料等。資源情境場景是指用戶利用資源的情境或獲取資源的情境場景，該情境是包括用戶情境、物理情境、任務情境的綜合情境。

移動圖書館時代館藏資源呈現動態更新、海量化、高價值性等特點。如何使用戶有效獲取信息、解決海量資源與用戶需求的矛盾一直是當今圖書館資源利用服務討論的熱點話題。資源積累與用戶準確獲取的矛盾可以通過融合情境感知技術的資源管理和信息服務方式來實現。

3.2.1 資源檢索服務

2006年，搜索研究專家Broder[21]提出基于情境驅動的信息推送第四代搜索引擎建議。基于情境感知技術的圖書館資源檢索服務是對查詢優化、對結果進行降權或升權操作排序、同時結合協同過濾以減少信息過載的過程。運用用戶跟蹤檢索模型，獲取需求意圖，并通過情境分析匹配提高資源的相關性，最終實現結果優化的個性檢索，即根據用戶的情境及偏好提供滿足讀者需求的知識資源，有助圖書館用戶高效率的資源獲取。

3.2.2 圖書定位及推薦服務

圖書館紙本圖書查找及關聯圖書推薦一直是困擾讀者的難題。讀者查找圖書館海量書籍的方式通常是通過書目系統或無目標方向的書庫檢索、閱覽室查找，往往效率低且相關性較弱。基于位置感知的圖書查詢推薦服務設計，是當用戶置身于實體圖書館查找圖書文獻時，用戶運用智能終端App檢索，智慧系統通過感知信息會自動為其顯示需求文獻資源的精確位置和最佳路線。用戶還可以通過交互場景地圖發現所在情境附近的相關資源和熱點書籍，進而獲取資源的索取位置，享受實時性推薦服務。融合情境的資源服務是圖書館一站式的資源推薦獲取服務。

3.3 移動場景應用設計

移動情境場景服務即“移動場景的情境應用”，它區別于傳統圖書館在有限的時間、空間下與讀者面對面的服務方式，是一種靈活、個性化的服務模式。物聯網高速發展，傳感器技術的廣泛應用賦予智慧圖書館移動智慧型服務新的手段，實現了人與人、人與物、物與物的連接。它突破了傳統圖書館時間、空間、服務手段的限制，基于移動情境感知用戶需求，具有主動服務、自適應、自優化的特點。通常，傳感器獲取的信息源多為時間、地點、溫濕度等變化的情境因素。移動情境場景服務有利于智慧圖書館個性信息服務的實現，提高圖書館的服務效率，提升圖書館資源利用率。

3.3.1 圖書館知識推送服務

在圖書館建立地理圍欄，創建特定區域范圍。根據精準識別讀者位置信息，獲取讀者當前情境并加以分析，當讀者的智能設備進入該區域，并停留超過預設時長時，服務系統自動推送相關知識信息，如數據庫開通與試用、科研學術、講座培訓、學術會議、新書通報、圖書推薦等。

3.3.2 融合情境的移動視覺搜索服務

移動視覺搜索是指利用移動終端獲取圖像或視頻作為查詢對象，在移動互聯網檢索并通過移動終端反饋給用戶感興趣的信息的一種檢索方式。其在百度應用最早，目前在淘寶、京東商城等互聯網電商平臺應用廣泛。在圖書館場景下可以應用于在線翻譯或詞典等應用中。通過終端設備，運用移動視覺搜索服務融合增強現實技術[22]，在圖書外文翻譯及字典功能實現上能解決長期困擾讀者的難題（見圖2）。

圖2 基于移動視覺搜索的在線翻譯服務應用

3.4 服務場景應用設計

服務情境場景即用戶與智慧體系交互的場景，它是一個請求與提供的雙向過程。服務的對象一定是用戶本體，服務的效果要準確、高效、及時、便捷、流暢，極大程度地滿足自身需求，甚至進行預測推薦，服務的核心是智慧。具有情境感知的服務超脫了系統與人的境界，仿佛人與人的溝通。情境化服務是個性化服務，是高級的智慧型服務。

3.4.1 智慧空間感知服務

物聯網智能感知設備的廣泛使用，帶來了智慧家居的普及應用。同樣，基于傳感器物理情境感知的圖書館智慧空間服務也有著廣闊的應用前景。圖書館物理情境下的感知技術可以融合多重情境信息，根據感知及設定的情境，自動調節館舍光線、溫濕度等，為用戶提供舒適的學習和閱讀環境。

3.4.2 智慧座位管理系統服務

智慧座位預約管理系統是讀者根據自身意愿需求線上預選座位，并實現無值守的座位預約管理系統。讀者預約座位后，系統通過場景識別借助攝像設備采集自習區域情境信息，判斷標記讀者簽到、離位情況，空位自動釋放。若座位違章占用，系統通過實時情境記錄違章讀者信息，列入違章處罰列表，根據指定規則進行相應的處罰。這簡化了讀者操作，實現智慧管理，提升了自習室利用率。

3.5 融合多維情境場景模式設計

智慧圖書館中用戶、資源、服務三要素缺一不可。基于情境感知的個性化服務的情境往往不是孤立存在，而是多維度相互依存的。用戶、資源、服務情境的多元融合、互為耦合，形成了智慧圖書館服務模式的多樣性。融合情境的智慧圖書館服務體系依托互聯網傳感器精準、高效、無感知獲取的特點，有效獲取用戶多維數據，運用云計算、大數據等技術手段，結合情境數據庫及用戶畫像庫加以分析，進而匹配或預測用戶服務需求予以推薦。

4 融合情境的智慧圖書館個性化服務模式構建

4.1 服務框架

融合情境的智慧圖書館個性化服務框架從感知層、分析層和應用層3個層次來實現，它們分別承擔情境獲取、情境分析及情境服務應用功能（見圖3）。

圖3 融合情境的智慧圖書館個性化服務框架

（1）感知層：是融合情境的智慧圖書館個性服務的基礎，是物理設備與智慧服務結合的重要組成，為分析層和應用層提供數據支持與服務。感知層好比智慧圖書館的感知器官，接入智慧系統的傳感器、攝像機、射頻識別、近場通信、藍牙、GPS、移動終端等設備自動識別對象情境信息，實現圖書館場景下實物信息的自動感知與獲取。如，通過移動終端設備實現對用戶的感知；通過溫濕度傳感器、聲光傳感器、氣體傳感器、頻率傳感器等對圖書館物理環境的感知調控；通過圖像識別設備對場景和用戶的識別，RFID對圖書數據的識別獲取等。

（2）分析層：是情境數據的處理、分析、判斷、匹配過程，是融合情境的智慧圖書館個性服務的核心。分析層好比人類的大腦，是融合情境的智慧圖書館個性服務智慧的體現。從感知層獲取的情境信息在這里需要進行情境預處理、情境推理和情境預測3個步驟。首先，感知層獲取到的數據往往不完整，甚至是冗余和沖突的，需要進行情境信息篩選，通過數據組織、數據校驗、數據清洗，匹配條件適宜的情境信息。其次，在情境推理階段整合預處理的情境信息，生成符合語義的高級情境信息。最后，情境預測要通過推理引擎結合實體情境推算預測相似度較高的情境結果進行個性服務匹配。此外，情境數據庫模型及用戶畫像庫及協同過濾算法的使用，可以幫助圖書館持續深入了解用戶的行為。運用準確的場景模型是大數據環境下分析決策用戶需求的關鍵。

（3）應用層：是框架結構的頂層，是融合情境的智慧圖書館的價值體現，為用戶提供實體場景、虛擬場景及混合場景下的個性化服務。包括信息服務、資源服務、場景服務、虛擬服務甚至外延服務等。

4.2 服務模型

智慧圖書館服務的目的是滿足用戶需求，提供千人千面的個性化服務。如何實現融合情境的智慧圖書館個性化服務？筆者以融合情境的智慧圖書館個性化服務應用為例加以描述。

千人千面的個性化服務基于讀者情境的分析，讀者情境數據的來源呈現多元化特征，主要體現在用戶和圖書館之間產生交互數據的維度。每一個用戶的情境散列程度非常大，不會重合。人的每個動作、相關情景及環境都會被定義成一個個情境，圍繞用戶的多情境融合體現可完整地揭示用戶行為意圖或需求。如，在專業書架前，翻看相關書籍動作就是尋知的行為，隱含求知的需求。

當讀者進入圖書館空間（實體或虛擬），個人信息第一時間會被門禁、應用系統甚至攝像機等感知器捕捉，借助這些信息圖書館完全可以了解該用戶在各種場景下的行動軌跡。通過唯一的用戶ID的多維情境相關數據采集，結合場景情境信息及完善的情境模型庫、用戶畫像庫信息對多維情境數據加以融合，運用大數據分析、深度算法、數據挖掘等技術手段進一步分析，形成高級情境的預測推斷，從而得出有效的讀者需求假想，進而匹配個性化圖書館資源、服務，最終通過智能終端給予讀者交互式的服務反饋（見圖4）。

圖4 融合情境的智慧圖書館個性化服務流程

5 結語

隨著移動互聯網技術的迅猛發展，基于情境感知的個性化服務勢必成為“智慧社會”服務的發展趨勢。融合情境的個性化服務是智慧圖書館建設發展的內在需求，是圖書館與用戶間的智慧橋梁，是智慧圖書館智慧體系構建的核心。面對高速發展的互聯網科技，智慧圖書館情境服務應用仍任重道遠，還存在數據安全、系統異構及資源融合共享等難題。相信隨著研究的深入，情境服務在人工智能的高效融合、深度學習的感知技術、仿生移動視覺研究和知識圖譜的構建等方向具有廣闊的發展前景，將不斷推動智慧圖書館智慧化服務模式的創新。通過“情境”小數據，撬動“智慧”大生態，是未來智慧圖書館研究的重點和方向。