元宇宙圖書館虛擬閱讀空間技術架構研究

王佳

摘要：元宇宙作為一種新興技術概念，為圖書館事業發展開拓了新的空間。在該技術的引領下，文章主要對元宇宙圖書館虛擬閱讀空間技術架構設計進行研究，以期滿足讀者對圖書館的數字化、智能化需求。文章主要介紹了元宇宙、元宇宙虛擬閱讀空間融入圖書館可實施的路徑、虛擬閱讀空間的特點以及元宇宙圖書館的虛擬閱讀空間技術架構設計。

關鍵詞：元宇宙；圖書館；虛擬閱讀空間

中圖分類號：G250.7 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）10-0124-03

0 引言

隨著現在社會網絡技術、通信技術和信息技術的不斷發展和進步，圖書館由原來只提供圖書借閱與閱讀服務變成現在的數字化知識服務和信息服務中心。因此圖書館各界也一直在尋求更多創新服務的方法以滿足廣大讀者的需求，于是相繼也出現了數字圖書館、智慧圖書館這樣的概念，到目前隨著元宇宙概念的出現，更是有部分專家和學者提出了元宇宙圖書館的概念。

1 什么是元宇宙

當今時代，5G網絡、大數據、云計算、區塊鏈、虛擬仿真等技術都在不斷發展，當這些相對單一的技術逐步成熟且發展到一定程度，再將他們統一到一個大框架中，于是便開始衍生出了元宇宙的概念。北京大學陳剛教授、董浩宇博士說元宇宙就是利用科技手段進行鏈接與創造，與現實世界映射與交互的虛擬世界，具備新型社會體系的數字生活空間[1]。在元宇宙中，用戶可以通過虛擬現實頭戴式設備或其他界面與數字世界進行互動，這個數字世界可以是虛構的，也可以是基于真實世界的模擬。元宇宙為用戶提供了全新的交互和體驗方式，也為圖書館提供了展示和傳播知識的全新平臺。

2 元宇宙虛擬閱讀空間融入圖書館

2021年5月18日，韓國科學技術和信息通信部發起成立“元宇宙聯盟”，韓國財政部宣布2022年計劃投資2000萬美元開發元宇宙平臺，首爾發布了《元宇宙首爾基本計劃（2022—2026） 》[2]。2021年11月起，我國多個省市及高校也陸續開展元宇宙相關研究。而元宇宙帶給圖書館的影響也從關注技術本身提升到關注在該技術支持下能給圖書館服務帶來怎樣的發展，如何構建一個融合現實世界和虛擬世界的新型圖書館虛擬閱讀空間也成為圖書館從業者研究的方向。將現實的世界與數字的虛擬世界相融合，即將元宇宙融入圖書館并建設虛擬閱讀空間可以為讀者帶來前所未有的數字化和沉浸式閱讀體驗，并讓讀者感受圖書館全新的服務形式。

2.1 主要相關技術

元宇宙實現主要依托六大技術支撐：區塊鏈技術、交互技術、電子游戲技術、人工智能技術、網絡及運算技術和物聯網技術[3]，如圖1所示。

區塊鏈技術是元宇宙的基礎設施，可以實現對數據的驗證，對數據的更新、編輯和控制，保證數據安全等。

交互技術目前應用的主要有VR虛擬現實技術、AR增強現實技術、MR混合現實技術、傳感技術等。

電子游戲技術主要是指在電子游戲中豐富和提升人們的交互體驗的技術集群[4]。

人工智能技術種類非常多，其在元宇宙的各個層面及應用場景中都有應用。如面部識別、語音互動等均是人工智能技術的應用。

網絡及運算技術主要是指現代5G網絡和云計算及邊緣計算，這些技術均可使用戶獲得高效快捷的體驗效果。

物聯網技術可將人與物、物與物以各種方式連接在一起，實現人對物的智能化管理。

2.2 圖書館元宇宙虛擬閱讀空間實施的方法

第一，從需求方面考慮，一個項目的實施，我們先要確定用戶群體并對用戶群體的需求進行全面分析，了解他們的期望和需求。對圖書館而言，用戶群體即是各個年齡階段的讀者，那么針對不同年齡段的不同類型的讀者需求各有不同，了解他們的興趣、閱讀習慣以及對虛擬閱讀空間的期望，有助于確定項目實施的方向。

第二，基礎設施的構建。虛擬現實設備、高性能服務器和計算機、網絡、存儲等，都是建設圖書館虛擬閱讀空間的基礎設施，是項目實施的基礎。

第三，虛擬閱讀空間平臺建設。建設虛擬閱讀空間平臺，支持和保證讀者在元宇宙虛擬閱讀空間中的閱讀體驗，如3D虛擬書架、能實現互動的書籍、自動翻書功能等。利用虛擬現實技術，讓讀者能夠感受到與現實中閱讀相似的體驗，實現完全沉浸式閱讀體驗。

第四，數字化內容建設。將圖書館原有的資源進行數字化，同時將各種數字化的資源進行整合，并需要確保這些資源以高質量的元數據呈現在虛擬閱讀空間中。

第五，設計用戶訪問頁面。注重用戶體驗，建立友好的導航、檢索和訪問頁面。

第六，豐富多媒體資源建設。將圖像、音頻、視頻、虛擬現實場景等更多的多媒體資源整合到虛擬閱讀空間中，以豐富用戶的閱讀體驗。

第七，實現交流互動和合作功能。在虛擬閱讀空間中，讀者和讀者之間可以進行交流互動，討論、分享書籍或資源，并參加虛擬閱讀空間中各項活動。

2.3 圖書館虛擬閱讀空間的特點

與傳統圖書館相比，元宇宙虛擬閱讀空間具有很多不一樣的特點。

完全沉浸式體驗：通過VR等設備，讀者可以感受虛擬的圖書館環境、布局、閱讀等，為讀者提供完全沉浸式的閱讀體驗。

交流互動性：虛擬閱讀空間具有交流互動功能，讀者可以和虛擬閱讀空間中的讀者進行探討、交流、互動和合作，甚至參與空間各項活動等。

豐富的多媒體資源：和傳統圖書館相比，元宇宙虛擬閱讀空間可以整合更多多媒體資源，而這些多媒體元素可以豐富讀者閱讀體驗，讓讀者對感興趣的知識了解得更全面和透徹。

個性化設置：和一些虛擬游戲可以設置場景一樣，圖書館虛擬閱讀空間也允許讀者進行一些個性化設置，如閱讀環境、字體大小和虛擬空間的色調均可自行根據個人喜好來設置。

全景瀏覽和跨空間體驗：通過VR技術，讀者能夠在虛擬閱讀空間中進行全景瀏覽，快速定位資源和自身在虛擬閱讀空間的位置等。也可以隨時隨地訪問虛擬閱讀空間，不受時間地點和空間的限制。

元宇宙的虛擬閱讀空間融入圖書館建設是一項復雜但緊跟時代發展趨勢的任務。它可以將圖書館帶入了數字化、智能化創新的新領域，也可以為讀者提供獨特和沉浸式的閱讀體驗。

3 元宇宙視域下圖書館虛擬閱讀空間技術架構研究

基于其他學者對智慧圖書館技術架構研究的成果，再結合元宇宙虛擬閱讀空間的技術以及特點，我們可以將圖書館元宇宙虛擬閱讀空間自下而上分為物理層、軟件層、數據層、規則層、應用層和交互層6個層級。

3.1 物理層

物理層承擔了數據的生成、存儲、分析和應用的關鍵任務，是圖書館元宇宙虛擬閱讀空間架構的根基[5]。它包含虛擬現實設備、感知設備、服務器和數據中心、云計算基礎設施。

虛擬現實設備如頭戴式顯示器和操作手柄等，其可以讓用戶進入圖書館虛擬閱讀空間。感知設備的目的則是識別、分析和收集圖書館內的各種信息和數據，其用到的技術有傳感器、GPS 定位器以及RFID 等。服務器和數據中心用于存儲圖書館虛擬閱讀空間的內容和資源，云計算、邊緣計算等技術也能提供強大的計算支持，可以處理虛擬閱讀空間大量的數據。而云計算基礎設施則支持圖書館虛擬閱讀空間的運行和擴展。幾個組成部分有效協同工作，確保數據的有效生成、管理和應用，從而支持圖書館元宇宙虛擬閱讀空間的各項功能和服務。

3.2 軟件層

在圖書館元宇宙虛擬閱讀空間中，我們要建立元宇宙引擎用于創建和管理虛擬世界的引擎，要創建虛擬圖書館應用程序以提供用戶界面和功能，要建立智能推薦和搜索引擎以幫助用戶找到他們感興趣的圖書和資源，同時還需要建立社交互動功能并允許用戶在虛擬世界中互動、分享和合作等。那么軟件層在圖書館元宇宙體系中擔當著關鍵角色，在物理層獲取到的數據，由軟件層進行加工、分析和處理，并構建了元宇宙虛擬閱讀空間基礎設施，同時還驅動虛擬閱讀空間引擎。

從軟件層實際應用來看，它又包括系統軟件和應用軟件兩個方面。元宇宙圖書館中的硬件設備之間能達到協調和很好的控制，應用軟件能夠較好地研發和運行，都離不開元宇宙操作系統、數據庫管理系統、云計算系統等這樣的系統軟件的支撐。而元宇宙圖書館能實現讀者各類需求功能的軟件則屬于應用軟件，其可以由多個獨立程序組成。

綜上所述，軟件層在圖書館元宇宙虛擬閱讀空間中是數據處理和系統管理的關鍵層級，它推動著圖書館元宇宙的發展，為用戶提供更豐富的服務和應用體驗。

3.3 數據層

在圖書館元宇宙虛擬閱讀空間我們要建立數據庫以存儲虛擬閱讀空間的相關資源，要有用戶的相關數據（如個人信息、歷史記錄等），也要有描述虛擬閱讀空間結構和布局的地圖和場景數據等。數據層就是負責數據的管理、存儲、傳輸、集成和互聯互通等，為圖書館元宇宙虛擬空間體系正常運轉提供數據支持。數據層包含多個功能模塊，如各類數據中心、數字孿生、數字資產中心等。

匯集、存儲元宇宙圖書館中的龐大數據并為數據應用提供原始數據元素是數據中心職能。而數字孿生則能夠實時模擬智慧圖書館的實體外部環境、實時數據和歷史狀態，可以幫助提高圖書館虛擬閱讀空間的管理、服務的精細程度。另外，數字資產中心利用“去中心化”的區塊鏈技術將資產進行數字化的同時實現統籌管理，可實現虛擬空間的數字資產交易平臺。這些數據層的功能模塊共同解決了數據管理和數據互通的問題，為圖書館虛擬閱讀空間體系的順暢運行提供了堅實的數據基礎。

3.4 規則層

在圖書館元宇宙虛擬閱讀空間我們也需要建立一些規則，如訪問控制規則管理用戶的各類權限并保護空間安全性和用戶隱私，版權管理規則以確保虛擬閱讀空間的信息和內容均是符合版權法規的，數據的備份、恢復和維護等也需要建立相關的管理規則。若需通過數據要素推動構建開放創新和協同治理的圖書館服務新模式，還要建立數字治理規則等。

規則層需要制定規則以規范用戶的行為活動，也需要根據圖書館的業務流程制定相應的規則，但又不僅限于此，規則層在數據層的基礎上建立的一系列規則，還應為圖書館虛擬閱讀空間中大量數據的應用提供指導，最終形成一個完善的圖書館元宇宙數字監管體系。總之，規則層在圖書館元宇宙中扮演著重要的角色，通過建立規則體系，推動數據的合理應用，促進圖書館元宇宙的可持續發展。

3.5 應用層

在元宇宙虛擬閱讀空間要提供圖書館的核心功能，如實現閱讀和學習，允許用戶探討和研究，實現用戶之間的交流、互動和合作等社交應用，實現讀者可在虛擬閱讀空間組織、主持或參與圖書館各種文化活動、展覽、演講和報告等活動相關應用。要實現這些功能，應用層需要依托5G網絡、大數據、云計算、虛擬現實、人工智能、區塊鏈等技術，并深度融合在圖書館元宇宙虛擬閱讀空間體系內，為用戶提供多種具體應用功能。大數據可以對海量數據進行分析、整合，將圖書館虛擬閱讀空間的資源、服務等進行關聯。虛擬現實技術則可以讓用戶沉浸式體驗虛擬閱讀空間的各項功能和應用。5G網絡技術可實現高效率、低延時和大連接通信，實現圖書館虛擬閱讀空間人機物的高速互聯和數據反饋。人工智能技術可為圖書館虛擬閱讀空間讀者提供人臉識別、語音識別、語音互動、智能感知和閱讀等功能應用。區塊鏈技術可確保虛擬資產、數據的安全，他的加密方法也保證了信息的可信度和真實性。

3.6 交互層

讀者要登錄進入到元宇宙圖書館虛擬閱讀空間，交互層即可提供入口，其包括用戶服務和人機交互設備。在圖書館元宇宙虛擬閱讀空間，我們可以實現用戶通過虛擬現實設備與虛擬圖書館進行互動、虛擬咨詢，可將文獻資源實現3D形式的展示，可以使用手勢或語音命令進行導航和交互，實現視覺搜索并快速獲取所需文獻資源以提高檢索效率，甚至還可幫助用戶在虛擬閱讀空間中找到所需的資源和信息等，讓用戶在虛擬閱讀空間中獲得更豐富的體驗和互動。而要實現以上交互離不開PC機、AR/VR設備、可穿戴設備、移動端設備、電腦和各設備接口等一系列人機交互設施，這些設備整合了各種感知，讓用戶在虛擬閱讀空間中能沉浸式體驗多感官的信息交互。

圖書館虛擬閱讀空間的架構設計需要考慮到用戶體驗、安全性、可擴展性和互動性等因素，以滿足不同用戶的需求和期望。同時在設計過程中，還需要密切關注元宇宙技術的發展，以順應時代的變化。

4 結論

元宇宙圖書館虛擬閱讀空間是傳統圖書館向數字化、智能化轉變的重要體現，而構建元宇宙圖書館虛擬閱讀空間的技術架構是一項兼具挑戰性與前瞻性的研究課題。唯有設計合理且持續創新，才能為用戶提供獨特的閱讀體驗，并有力推動圖書館朝著未來發展方向邁進。在后續研究中，除了繼續深化對用戶體驗、可擴展性和互動性的考量，更要特別關注用戶高度關切的數據安全和隱私保護問題。元宇宙圖書館虛擬閱讀空間的構建將是一項涉及多學科交叉合作的任務，需要圖書館管理人員、技術研究專家、設計師等多方力量共同努力，充分挖掘其巨大的應用潛力。

參考文獻：

[1] 董浩宇“. 元宇宙” 特性、概念與商業影響研究：兼論元宇宙中的營銷傳播應用[J].現代廣告，2022（8）：4-12.

[2] 韓國首爾市政府發布《元宇宙首爾五年計劃》[N].經濟日報，2021-11-24（5）.

[3] 新華網.中國具備數字經濟巨大優勢：互聯網當前熱點解析[EB/OL]. [2022-08-15]. http：//www. news. cn/tech/20220815/e78d0039c3ce431197e01aefff1aff42/c.html.

[4] 彭新宇，張玉雪.技術游移、敘事想象與游戲轉向：影游融合賦能元宇宙發展之路徑研究[J].東南傳播，2023（9）：112-116.

[5] 嚴丹，徐亞蘋，虞晨琳，等.元宇宙圖書館的理論進展、實踐問題與未來展望[J].圖書館雜志，2023，42（2）：4-12，21.

【通聯編輯：聞翔軍】