數字孿生技術驅動下公共圖書館創新管理與服務探索

摘"要：當前，結合大數據、人工智能等技術的數字孿生技術發展迅猛，為社會經濟生產與人文活動注入了新活力。將數字孿生技術引入圖書館管理與服務，是實現我國公共圖書館數字化轉型發展的重要技術路徑。文章結合公共圖書館的特點及其面對的發展挑戰，基于數字孿生技術的基本原理，分別從對外及對內兩個方面探索并提出了以用戶為主體的數字孿生化圖書館創新服務路徑及管理機制創新路徑，以期為我國公共圖書館數字化、智慧化創新轉型發展提供技術與管理機制的參考和建議。

關鍵詞：公共圖書館；數字孿生技術；數字化轉型發展；智慧圖書館

中圖分類號：G258.2"""文獻標識碼：A"""文章編號：1003-1588（2024）02-0055-03

積極發展智慧圖書館是國家“十四五”規劃綱要關于“加快數字化發展，建設數字中國”的重要戰略部署，也是推動實施國家文化數字化戰略的關鍵任務舉措之一"[1]"。積極發展圖書館及相關文化事業不僅可以有效豐富民眾精神文化生活、傳承中華優秀傳統文化，而且在推動國民素質進步、提升國家軟實力、促進社會穩定和諧等方面具有重要意義。

當前，全球已進入智慧化、數字化發展重要時期，與其相關的數字化技術、大數據技術、人工智能技術得到迅猛發展。近年來，基于上述各項技術所形成的數字孿生技術得到全球廣泛而熱烈的關注。數字孿生技術起源于美國NASA（美國國家航空和航天局）在2002年提出的數字孿生概念。數字孿生是指將實體世界中的物理系統或過程通過數學模型和虛擬仿真技術呈現出來，實現對實體世界的數字化復制和模擬。數字孿生技術的應用范圍非常廣泛，目前已成功應用于數字化制造、智慧城市、教育教學、醫療健康等領域"[2]"。

將數字孿生技術應用于圖書館管理與服務領域是實現圖書館事業數字化發展，推動實施國家文化數字化戰略的重要技術路徑。在圖書館領域，數字孿生技術主要被應用在圖書館資源管理和服務創新方面。相較于其他有具體服務范圍的高校等內部性質的圖書館而言，公共圖書館往往會面對流通量大、服務范圍廣、資源館藏豐富、受眾廣等復雜特性，經常存在資源利用率低、服務精準度及個性化程度低、供需匹配度差等嚴峻問題"[3]"。

數字孿生技術可以通過對圖書館藏書、讀者、閱覽室等的建模和仿真，實現對圖書館的數字化復制和模擬"[4]"。圖書館可以通過數字孿生技術優化資源分配和管理，完善服務質量，提高讀者滿意度，如：數字孿生技術可以幫助圖書館通過數據分析和模擬預測讀者需求，優化館藏書目的分配和更新，實現個性化和智能化的服務創新。目前，數字孿生技術在圖書館領域的應用還處于起步階段"[5，6]"。國內外一些圖書館已經開始嘗試數字孿生技術在資源管理和服務創新方面的應用，如美國華盛頓州公共圖書館、英國劍橋大學圖書館等。隨著數字化技術的不斷發展和應用，數字孿生技術在圖書館領域的應用前景將非常廣闊"[7-9]"。

1"數字孿生技術原理及其在圖書館領域的應用范圍

1.1"數字孿生

數字孿生技術是一種基于虛擬現實技術的數字化復制技術，通過將現實世界中的物體、設備或系統的數據和信息進行采集、建模、仿真和測試，實現對這些物理對象的遠程監控、優化與管理。數字孿生技術的基本原理是通過傳感器等設備采集物理對象的數據信息，利用計算機技術將這些信息轉化為數字模型，再用計算機仿真化運行，從而實現對現實世界中的物體或系統的數字化建模、行為預測和優化管理。應用數字孿生技術，可以基于大量數據和精細化模型實現對實際系統和管理服務內容的高效設計和改進，以促進工業制造、社會活動的數字化轉型發展"[10]"。

1.2"數字孿生技術在圖書館領域的應用目標與范圍

對外部而言，數字孿生技術在圖書館領域應用的主要目標是提高圖書館的服務水平和效率，為讀者提供沉浸式、個性化和智能便捷的服務"[11]"，體現我國圖書館“以人為本”的發展理念；對內部而言，數字孿生技術還有利于提升圖書館服務質量，優化服務設備運行狀態等。

2"以用戶為主體的數字孿生化圖書館創新服務路徑

2.1"提供基于用戶個性標簽的專屬數據庫服務

在數字孿生技術的支持下，圖書館可以為用戶建立數字孿生模型，根據用戶的個性標簽和偏好，推薦相關數據庫資源，從而實現個性化服務。實現方式包括以下幾個方面：一是用戶個性標簽的獲取。為了實現基于用戶個性標簽的專屬數據庫服務，圖書館可以通過用戶的借閱記錄、搜索歷史、閱讀偏好等獲取用戶數據，通過對數據的分析和挖掘得到用戶的個性標簽信息。二是數字孿生模型的構建。圖書館需要應用數字孿生技術對采集的用戶個性標簽信息進行建模和分析，以便能夠根據讀者的需求和偏好為他們提供專屬的數據庫服務。在建模和分析過程中，圖書館可以利用機器學習、數據挖掘等技術對數據進行分析和處理，并生成個性化的數據庫。三是個性化數據庫服務的實現。圖書館需要將分析得到的個性化信息進行數據庫設計和優化，以便讀者可以方便地查詢和訪問。在數據庫設計和優化過程中，圖書館需要考量數據的結構、索引、查詢優化等問題，提高數據庫的效率和響應速度。

2.2"構建數字孿生閱覽室，實現虛擬服務

數字孿生閱覽室是一種基于數字孿生技術的虛擬服務，通過數字化的方式將現實中的閱覽室轉化為虛擬的數字空間，實現線上與線下資源的統一整合，為用戶提供更加便捷的閱讀服務。

要構建數字孿生閱覽室，圖書館需要通過3D掃描、建模等技術將現實中的閱覽室進行數字化建模，包括閱讀區域、書架、桌椅等細節。在數字孿生閱覽室中，用戶既可以通過虛擬現實技術進行身臨其境的閱讀體驗，包括視覺、聽覺等感官體驗，還可以通過手勢控制等技術進行翻頁、搜索等操作。數字孿生閱覽室可以結合人工智能技術，為用戶推薦相關的圖書、資料等，滿足其閱讀需求；可以實現線上與線下資源的統一整合，用戶可以在線預約、借閱、歸還圖書；可以實現與其他數字孿生圖書館的鏈接，用戶可以通過數字孿生閱覽室瀏覽全國甚至全球的圖書資源，大大拓展了其閱讀范圍。

2.3"基于用戶行為預測的圖書資源優化管理調度

數字孿生技術可以幫助圖書館實現基于用戶借閱行為預測的圖書資源優化管理調度。圖書館首先需要收集用戶的借閱數據，包括借閱時間、借閱書籍、借閱次數等，這些數據可以通過圖書館管理系統等渠道獲取；其次要將這些數據進行處理、清洗和分析，提取用戶的特征信息，在此基礎上采用機器學習算法和預測模型，對用戶的借閱偏好進行預測和分析；再次可以使用時間序列模型對用戶的借閱時間進行預測，以便圖書館在相應時間內增加資源的采購量。基于這些分析結果，圖書館可以優化資源管理和調度，如：通過分析用戶的借閱偏好，圖書館可以及時增加相關書籍的采購數量，提高用戶的借閱滿意度；通過分析用戶的借閱時間，圖書館可以合理安排圖書館的開放時間和資源調配，提高資源的利用率。

3"數字孿生化圖書館管理機制創新路徑

3.1"圖書館空間規劃方案改進

數字孿生技術在圖書館空間規劃方面的應用可以幫助圖書館更好地利用和管理空間資源，提高服務質量和效率。應用數字孿生技術，圖書館可以將空間數字化、虛擬化，并對圖書館的功能、結構、設備、人員等進行建模，實現對空間資源的可視化、智能化管理和調度，包括以下幾個方面：一是數字化建模。圖書館需要對空間進行數字化建模，采集圖書館內部的空間數據，包括建筑平面圖、空間結構、設備布局、人流量等信息。建立數字孿生模型后，圖書館可以進行實時的數據更新和管理，為空間規劃和調度提供可靠的基礎數據。二是空間分析。通過數字孿生模型，圖書館可以對內部空間資源進行分析和評估，利用模型中的數據和算法可以對空間資源進行量化和分析，如圖書館的可用空間、使用率、通行效率、人流密度等，進而判斷空間的合理性和優化方向。三是空間優化。通過對數字孿生模型的分析和評估，圖書館可以對內部空間資源進行優化，如可以通過改變書架布局、增加座位數量、調整空調位置等方法優化空間資源的使用和服務效果。此外，數字孿生模型還可以模擬不同的空間場景和使用需求，為空間規劃提供更加精準的數據支持。四是空間調度。通過數字孿生模型的數據和算法，圖書館可以實現對內部空間資源的智能調度和分配。

3.2"館內電氣網絡設備可預測維修

基于數字孿生技術實現館內電氣網絡設備的可預測維修，圖書館需要將設備的實時運行狀態通過傳感器等設備獲取并傳輸到數字孿生模型中，通過建立數字孿生模型對設備進行仿真，模擬設備在不同運行狀態下的表現和可能出現的故障，進而預測設備的壽命和可能的維修需求。在數字孿生模型中，圖書館可以利用數據分析和機器學習等技術對設備運行數據進行處理和建模，生成設備的健康指數和預警模型。當設備運行狀態發生異常或健康指數降低時，系統會自動觸發維修預警，并生成相應的維修計劃和工單，為設備的維護保養提供指導和支持。此外，數字孿生技術還可以利用虛擬現實技術對設備進行可視化展示，幫助維修人員更直觀地了解設備的內部結構和運行情況，提高維修效率和準確性，從而提高圖書館的服務質量和效率。

3.3"圖書管理人員低成本、高效培訓

基于數字孿生技術，圖書館可以實現對圖書管理人員的業務培訓。傳統的圖書館管理培訓往往需要大量的紙質材料、實地演練和師資等，這樣的培訓方式不僅成本高，而且不利于管理人員的職業發展。數字孿生技術提供了一種全新的培訓方式，可以為圖書管理人員提供更為靈活和高效的培訓方式。首先，數字孿生技術可以實現虛擬仿真場景，建設一個虛擬的圖書館場景，將真實的圖書館環境、設施和圖書資源等元素進行數字化建模和仿真，圖書館管理人員可以在虛擬場景中進行模擬操作，通過錯誤反饋機制和問題分析，進一步提升其實際操作能力和管理水平；其次，數字孿生技術可以提供個性化培訓方案。基于數字孿生技術，圖書館可以開發各類個性化培訓模塊，如員工培訓、學術交流、知識分享等，圖書館管理人員可以根據自己的學科背景、職業需求和個人興趣等選擇合適的培訓課程和學習路徑。圖書館可以對學員的學習情況、知識儲備、學習效果等進行數據分析和反饋，這些數據可以為圖書館提供參考，以便進一步改進培訓模式和提升培訓效果。

4"結語

本研究從數字孿生技術的原理出發，探討了數字孿生技術在圖書館管理與服務方面的應用潛力，重點從對外及對內兩個方面討論了以用戶為主體的數字孿生化圖書館創新服務路徑及管理機制創新路徑，以期為我國圖書館數字化、智慧化創新轉型發展提供技術路徑與管理機制創新參考，更好地為建設數字中國、提升國家軟實力提供精準化支持與保障。

參考文獻：

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[2]"楊一帆，鄒軍，石明明，等.數字孿生技術的研究現狀分析[J].應用技術學報，2022（2）：176-184，188.

[3]"周曉英，于小寧.公共圖書館健康服務的目標和內容研究[J].晉圖學刊，2022（3）：78-83.

[4]"王靜，李新春，尹良偉，等.基于數字孿生的高校圖書館智慧服務數據治理自適應模式研究[J].圖書館，2023（3）：1-7.

[5]"王栓栓，徐瑾，王富國.近五年國內智慧圖書館研究綜述[J].科技傳播，2022（24）：28-32.

[6]"梁榮賢，凌征強，于興尚.數字孿生技術驅動下的新型智慧圖書館建設[J].圖書館，2022（11）：51-56.

[7]"湯麗媛，王俏.數據驅動下的圖書館用戶畫像構建與信息資源精準服務研究[J].晉圖學刊，2021（6）：39-44.

[8]"晁明娣.數字環境下的圖書館數字人文科研支持服務研究[J].晉圖學刊，2021（5）：62-67.

[9]"王鳳英，智曉靜，肖錚.智慧圖書館視角下高校圖書館書庫演變及發展策略研究[J].大學圖書館學報，2023（1）：37-43，86.

[10]"徐朋月，劉攀，鄭肖飛.數字孿生在制造業中的應用研究綜述[J].現代制造工程，2023（2）128-136.

[11]"趙蘋.基于智慧化場景構建的高校圖書館教學支持服務研究[J].晉圖學刊，2022（2）：28-33.

（編校：周雪芹）

收稿日期：2024-01-17

作者簡介：張靖（1972—"），青島市黃島區文化館館員。