虛擬數字人在智慧圖書館中的應用研究

中圖分類號：G258.6 文獻標志碼：A

0 引言

《“十四五”公共文化服務體系建設規劃》指出，未來的主要任務是推動公共文化服務的數字化、網絡化和智能化建設。借助人工智能與機器學習技術，推動公共圖書館實現智慧服務、智慧分析、智慧評估和輔助決策等功能，從而優化數據反饋模式。隨著近年來人工智能技術的發展，尤其是虛擬數字人技術和大模型技術的發展，情智兼備的數字人已經成為當前人工智能領域的研究熱點。2024年，中國科協發布的十大前沿科學問題將情智兼備數字人列為問題之首。所謂情智兼備數字人，其具有逼真的形象和聲音、智慧的大腦和豐富的情感。作為AI領域的熱門應用，數字人卓越的互動性、開放性、多元性、沉浸感和擴展性，創造了一個泛在、開放且多樣化的知識環境。很多傳統行業，如教育、醫療、在線客服等，已經開始使用虛擬數字人為用戶提供服務，體現了其巨大的應用價值。例如，在教育領域，尤其是在語言教育領域，借助文本大模型強大的知識儲備和數字人靈活的操作，可以將海量的知識存儲在大模型中，借助數字人這一載體，實現教育的數字化和智慧化。在圖書館這一傳統信息服務場景中，引人虛擬數字人作為問答和交互的手段，能夠大幅提升讀者體驗和信息獲取效率。圖書館虛擬數字人不僅能夠準確、自然地回答用戶的問題，還能通過生動的面部表情和唇部動作，提供更加自然的人機交互能力，顯著提升用戶的滿意度和互動感，更好地滿足用戶多樣化和復雜化的需求。

目前，傳統圖書館主要依靠人工為讀者提供信息咨詢服務。例如，讀者需要查找某類圖書時，需要詢問圖書管理員，以得到此類圖書的書架的位置；為了找到自己感興趣的書，讀者需要自行翻閱類目下的多本書以做出判斷。這種方式存在效率低下、成本高、信息覆蓋不全等問題。引入虛擬數字人技術，將其代替傳統圖書管理員提供咨詢服務，可以構建一個智能、高效且更自然的圖書館交互系統。其能夠以接近于人類問答的形式，根據讀者的需求，快速找到其可能感興趣的圖書；對于具體的圖書，虛擬數字人能夠向讀者講解圖書的內容，免去找書、借閱等煩瑣流程;此外，其還能夠對整書或特定章節的內容做出總結，并提供問答服務，幫助顧客更快地掌握圖書內容。這種基于虛擬數字人的圖書館智能交互服務能夠大幅度提高讀者的閱讀體驗和閱讀效率。

1虛擬數字人的概述

1.1 虛擬數字人的概念

虛擬數字人是人工智能研究的熱點，利用計算機視覺技術和機器學習方法創建真人在虛擬場景中的虛擬角色。這些虛擬角色具有逼真的形象和聲音、智慧的大腦和豐富的情感，并且可以模擬真實人的外觀、行為和互動方式，具備高度的智能和交互能力[2]虛擬數字人的發展不僅提升了人機互動的體驗，也為智慧教育、情感陪伴、智能客服等領域提供了新的技術動力，推動了人類社會的數字化和智能化進程[3]

1.2虛擬數字人的分類

根據人格象征分類，虛擬數字人可以分為3種類型[4]。（1）數字孿生體：這是對現實生活中真人的數字化再現，目的是建立真人在虛擬世界的載體；（2）虛擬創作的數字人：借助工具軟件由設計師制作的虛擬形象，具有類似人體的形象，但沒有與物理世界的人體對應；（3）數智人：這是結合大模型技術的虛擬人物，能夠借助大模型與用戶自主互動，并進行自主決策。

根據用途分類，虛擬數字人可以分為服務型和身份型兩種5，前者主要用于替代物理世界中的真人行為，例如用于客服等，特別適用于圖書館的讀者服務。后者的主要特點是具有身份屬性，常用于娛樂或社交，是真人在虛擬世界的代言人。

此外，根據虛擬數字人是否具有雙向交互能力，可以將數字人分為非交互型虛擬數字人和交互型虛擬數字人[6。前者數字人只能呈現單向的輸出，沒辦法根據用戶的反饋進行響應。類似于目前大多數圖書館中使用的基于簡單邏輯規則的語言機器人；后者借助大模型或知識圖譜，使得數字人具備一定的智能，能夠與真人進行交互。

1.3虛擬數字人的研究現狀

虛擬數字人的技術發展非常迅速，是學術界和工業界的研究熱點，很多經典的理論模型和應用場景被挖掘出來，是人工智能技術尤其是計算機視覺技術的前沿研究方向之一，吸引了包括頂尖高校和大的互聯網企業（包括百度、華為、阿里）的關注。《2024年中國虛擬數字人產業發展白皮書》指出，虛擬人技術具有為用戶提供高度智能化和個性化服務的潛力，為企業降本增效，其市場需求前景廣闊。在醫學領域，虛擬數字人技術也有很廣泛的應用場景。Zhao等[8]提出虛擬數字人可以幫助醫學生更加深人地了解人體結構和生理功能，提高醫學專業學生的學習效率。同時，虛擬數字人還可以模擬真實病例，讓醫學生在模擬環境下進行診斷和治療，提高醫學生的臨床經驗和技能。在新聞傳媒領域，李昊等[簡要介紹了當前數字人主播的商業價值和應用場景。楊揚[1]認為，以虛擬數字人為代表的新型技術在廣電的選題策劃、素材整理、編輯制作、成片審核、媒資管理、字（彈）幕制作等環節發揮了較大作用。此外，虛擬數字人技術在圖書出版、文博等與圖書情報學密切相關的領域得到應用。郭嘉等1研究了虛擬數字人在圖書出版全過程中的應用模式，包括創作、生產、運營和服務。譚春林等[12]提出數字人技術在掌握新知識、獲取新技術等方面具有突出的能力。Stella等[13]則指出虛擬數字人作為傳統文化的載體，推動了博物館數字化戰略，既為創新文物利用、保護文化遺產提供了全新渠道，也為文博與大眾之間搭建了緊密連接。這些研究表明，虛擬數字人的應用正在不斷擴展，涵蓋了多個學科領域，并逐步成為相關領域的研究熱點。

2圖書館虛擬數字人的應用現狀

在現有文獻中，研究基于虛擬數字人的圖書館智慧服務的論文較少。Panda等[14指出，現有圖書館主要以向讀者借書為主，雖然提供了部分網絡服務功能，但相對簡單，只是將讀者與圖書信息進行電子化，還沒有借助新的信息技術對圖書館的功能進行大的提升。隨著人工智能技術的快速發展，圖書館面臨更多棘手的問題，學者論述了虛擬數字人對圖書館數字化建設的重要作用。張新新等[15]指出現有圖書館的服務能力還沒有適應智能化的時代，還是以向讀者提供被動服務為主，沒能向讀者提供主動服務，建議在圖書館中引入虛擬數字人作為虛擬館員，提供咨詢服務。楊新涯等[16進一步提到可以在圖書館中引入人工智能和虛擬數字人技術，進行圖書推廣、圖書咨詢、圖書內容交流等，提高圖書館的主動服務意識。朱奕帆等[17認為圖書館應引入虛擬數字人，借助人工智能技術實現智能語音交互，3D場館導航等諸多功能。司莉等[18]認為以虛擬數字人為載體的人工智能技術在圖書館服務中大有作為，借助虛擬數字人對話技術可以實現智能化的圖書查詢、圖書咨詢等功能。鐵鐘等[9]認為虛擬數字人技術能夠極大豐富圖書館的功能，提升圖書館的信息化改造水平。這些研究顯示，雖然目前對虛擬數字人在圖書館中的應用研究較為有限，但其潛力巨大，涵蓋了智能服務、交互能力提升、文化記憶保存等多個方面。

3虛擬數字人在圖書館的應用場景

3.1虛擬數字人智能問答

讀者咨詢是任何一家圖書館的常見功能。現有的方案主要是讀者向圖書館工作人員進行提問，圖書館工作人員基于自己的專業對讀者的提問進行回答。

除了面對面提問外，讀者也可以通過電話、郵件等方式進行提問。雖然這已經大大降低了讀者的咨詢成本，但仍然存在咨詢效率低下、回答不夠人性化等缺點。從2022年起，讀者咨詢的服務方式發生了顯著變化。OpenAI的ChatGPT文本大模型在問答領域展現出了強大的能力，在處理一般日常對話方面表現出色。它能夠與用戶進行流暢的對話，回答各種常見問題，并提供實用的信息和建議。當前階段，圖書館日益重視從讀者咨詢向智能問答的轉變。智能問答致力于整合多平臺共享問答數據，可以借助大模型技術提高讀者的咨詢效率。虛擬數字人的加人將顯著提升智能問答服務的用戶體驗。相比文字問答，虛擬數字人問答更加自然，因為虛擬數字人有類似于真人的形象，有自然的聲音、情感豐富的表情和逼真的唇部動作。隨著人工智能技術的持續進步，虛擬數字人可以利用擬人化的說話動作增加交互的沉浸感體驗。借助文本、語音、圖像的多模態大模型如ChatGLM和文心一言能夠利用讀者的文本、聲音和視頻等信息進行決策，提供更加自然和真實的交互體驗。

3.2虛擬數字人活動講解

依托人工智能技術開發的虛擬數字人能夠跨越時空限制，提供全天候、不間斷的宣講服務。在文旅行業中已有成功應用，例如貴州省地質博物館的AI交互數字人貴州龍“貴貴”，擁有貴州省地質博物館相關專業知識，能夠作為數字人講解員向觀眾解答關于貴州省地質博物館的各類問題。圖書館虛擬數字人應用到展館、服務大廳、企業前臺時，訪客可以根據自身喜好，了解感興趣的內容，讓服務變得更具人性化。在高校圖書館中，已有多個案例，如武漢科技大學以數字化形式為用戶提供各種閱讀信息服務的虛擬平臺。該平臺提供空間資源可視化服務，實現了圖書館 全景圖真實展示，讓用戶身臨虛擬現場，對館內服務內容一目了然，但文本解說與真人解說在用戶體驗上還存在明顯的差距。虛擬數字人作為真人的數字化形象則能解決這一問題，用真實的說話動作為用戶提供更直觀和生動的講解服務。隨著人工智能技術的發展，圖書館的展覽服務也可以借助虛擬數字人技術，實現成本低廉、制作簡單、可復制、易操作的虛擬數字人講解。借助大模型技術進行智能問答，可以將講解翻譯成不同的語言，服務來自不同國家的讀者，提升學習沉浸感。

3.3虛擬數字人閱讀推廣

虛擬數字人技術和大模型的結合可以提升用戶在圖書閱讀過程中的體驗。目前，大多數圖書館官方網站采用傳統的文字導航條的方式進行展示，采用圖標和文字結合的方式按學科或文獻資源類型分類。用戶主要通過視覺和已有知識進行選擇和判斷。隨著虛擬數字人技術的引入，圖書館的導航服務可以采用與數字人進行對話交流的方式進行展示。另外，虛擬數字人可以作為虛擬老師為用戶提供沉浸式閱讀服務。例如，番茄小說推出了虛擬數字人番卷卷，并推出番茄世界中的伴生精靈番糯糯。番卷卷是番茄小說代言人，愛看書愛推書，是問題的解決者，能夠聯系番茄世界與現實世界，是網文愛好者們不可或缺的小說“搭子”。番糯糯是番卷卷的小精靈，可愛又有內涵，是問題的發現者，對番茄世界所發生的一切都了如指掌。類似地，借助元宇宙和虛擬數字人技術，圖書館可以打造元宇宙社區，在虛擬世界提供閱讀服務。

3.4虛擬數字人特殊群體服務

《中華人民共和國公共圖書館法》[20]、《中華人民共和國公共文化服務保障法》[21]、《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標》22規定殘障人士、老年人和未成年人在內的特殊群體需要在圖書館或其他公共服務中享受同等的服務。但現實中，這類特殊群體在圖書館這樣的公共場所得到的關注較少，還面臨很多困難。其主要原因是圖書館的工作人員工作繁忙，沒有太多的時間和精力為這類特殊人群提供專門的服務。

針對不同類型的弱勢群體，圖書館虛擬數字人能夠提供相應的特殊服務。針對視覺存在問題的人群，圖書館虛擬數字人可通過場館導覽、圖書講解等方式提供服務，增加他們的信息獲取方式。針對聽覺存在問題的人群，圖書館虛擬數字人可提供相應的閱讀選項進行指引或通過手語等特殊方式提供相應服務，增強他們的閱讀體驗，擴展信息獲取方式。針對肢體存在問題的人群，圖書館虛擬數字人可以通過線上渠道傳播信息，使他們無需親臨圖書館即可獲取相關資源。針對需要陪伴的老年群體，虛擬數字人可通過一系列的情感計算技巧，對于老年人的心態進行全方面的分析，力求實現更加人性化的交互，讓老年群體感受到來自社會的溫暖。而對于未成年群體，虛擬數字人可以定制任何他們喜歡的形象，吸引他們的注意力，發揮寓教于樂、寓教于學的教育功能，探索適合未成年人的科學有效的閱讀指導方式，倡導健康向上的閱讀習慣，培養理性、優雅的閱讀行為。這些服務不僅能夠滿足不同弱勢群體的特殊需求，還能夠幫助他們更好地融入社會，享受知識和文化資源帶來的益處。

4圖書館虛擬數字人建設面臨的挑戰

作為先進的人工智能技術之一，虛擬數字人在應用的過程中同樣具有兩面性。在給圖書館和讀者帶來便捷性、人性化、個性化的服務體驗的同時，也帶來了難以預知的風險和前所未有的挑戰。如何應對這些風險與挑戰，是構建智能、高效且更自然的智慧圖書館的工作重點。

4.1技術局限的挑戰

當前，虛擬數字人技術發展并不成熟，在圖書館行業的應用還存在很多問題，如自前圖書館的數字人應用僅限于簡單的問答，無法處理復雜的查詢或提供個性化的建議。此外，虛擬數字人與咨詢者之間僅通過語音進行溝通，缺乏溝通的真實感。為了實現更真實的交互體驗，圖書館虛擬數字人通過虛擬形象與用戶進行面對面交流，使數字人在說話時表現出與語言內容一致的面部動作，如表情、眨眼和口型等。逼真的口型是影響數字人外觀感覺的關鍵因素，也是說話人生成研究的主要挑戰之一。解決這些問題，還需要更多的技術。人工智能的底層技術與智慧圖書館的實際應用需求存在較大差距。

4.2成本與資金的挑戰

高質量的虛擬數字人制作成本極高，且制作周期較長，需要聘請專業的制作人員和搭建復雜且昂貴的采集環境。虛擬數字人在投入使用后，還需要進行持續的運營和維護，其運營成本也不容忽視。隨著技術的不斷進步和更新，為了保持虛擬數字人的先進性和競爭力，圖書館需要持續投入人力物力資源進行技術研發和升級，包括內容更新、優化技術、處理讀者反饋、虛擬數字人的培訓和維護等。對于圖書館來說，這些人力物力資源是一個不小的負擔，尤其是在資金有限的情況下，如何在保證虛擬數字人質量和用戶體驗的同時，有效控制成本并減輕資金壓力是一個重要的挑戰。

4.3數據安全的挑戰

一方面是數據泄露風險。圖書館虛擬數字人在給讀者提供相關服務時，其學習模型的訓練數據通常來源于館內的電子資源、服務場景和包含讀者個人信息的系統數據，一旦館員安全意識不足，進行誤操作，或者系統存在漏洞，將會帶來嚴重的數據泄露風險。另一方面是數據內容風險。虛擬數字人的算法是由人設計的，在數據收集處理和運用以及規則設計等方面可能會受到設計者的價值觀影響，一旦訓練數據遭受滲透或算法設計者的價值觀有偏差，就會導致算法缺陷，進而導致虛擬數字人錯誤的回答，影響讀者的判斷和體驗。大多數尋求幫助的讀者，都難以察覺陌生領域存在的錯誤。遺憾的是，對于大多數圖書館而言，不太可能建立相對完善的數據安全監督防御系統。

4.4館員角色轉變的挑戰

目前，大多數圖書館的現實情況是：館員人才結構不合理，年齡老化，學歷和專業背景參差不齊；館員創新能力不足，習慣于按照傳統的方式和方法進行服務和管理；對AI技術缺乏深人了解，不能很好地勝任智慧圖書館的服務。隨著虛擬數字人在圖書館的場景應用，圖書館傳統的咨詢崗位和信息檢索崗位將會被取代，更多技術支持型和知識服務型的館員將會被需要。掌握相關的AI技術、數字人交互技術等，對于傳統圖書館人員來說無疑是一個全新的領域，需要投入大量時間和精力去學習，以適應新的工作環境和職業發展需求，在數字人背景下，轉型為技術支持人員、數據分析人員、引導者、參與者，負責監督和優化AI在圖書館智能服務中的應用，解決面臨來自技術、服務、管理等多方面的挑戰。

5圖書館虛擬數字人建設的策略與建議

5.1采用多模態大模型技術

針對虛擬數字人技術在圖書館應用中存在的技術局限，可以采用多模態大模型技術。虛擬數字人的交互依賴于多個模態，包括語音、圖像、視頻、文本等。通過引入多模態大模型，可以實現更加自然更加真實的交互。例如，虛擬數字人可以通過觀察用戶的面部表情來判斷用戶的喜怒袁樂，從而對用戶進行更加自然的響應，提升用戶的沉浸感。另外，多模態大模型技術需要進行持續優化與迭代，尤其是針對新的任務和挑戰，需要對模型進行不斷的調優。在虛擬數字人技術的應用過程中會不斷積累數據，這些數據對提升多模態大模型的能力至關重要，多模態大模型是一個不斷迭代和優化的過程。

5.2合理安排資金的使用與籌集

虛擬數字人的建設和運營成本較高，在制作和運營虛擬數字人的時候，可以通過不斷研發和優化相關技術來降低成本；通過精簡和優化流程，減少不必要的費用；通過與其他圖書館進行合作與資源共享，也可以降低成本和提升效率。使用資金的時候，還需要制定詳細的預算和支出計劃，對各項支出進行嚴格把控，確保資金合規使用。另外，圖書館可以通過自籌資金、政府補助、風險投資等方式籌集資金，積極爭取資金支持，尤其是在智慧城市和數字化建設的背景下，虛擬數字人作為智慧圖書館的重要組成部分，有望獲得更多的政策支持和資金投入來解決這一問題。

5.3加強數據管理和引入監控驗證機制

數據安全是虛擬數字人應用中不可忽視的問題。針對數據泄露風險，圖書館要加強數據管理。一方面，制定并嚴格執行數據收集、使用、存儲和保護的操作規范，定期培訓以提升操作人員的防護意識和防護水平。另一方面，采用先進的數據加密技術，保證數據的傳輸和存儲安全；建立嚴格的訪問控制機制，限制只有授權人員才能訪問敏感數據；定期對安全漏洞進行修復，檢查系統是否存在漏洞或潛在的安全風險。一旦發現問題，應及時修復，確保系統的安全性。針對數據內容風險，圖書館要引入監控驗證機制。在虛擬數字人的設計、開發和運行過程中，建立多重監控驗證機制，包括算法驗證、數據驗證和交互驗證，對虛擬數字人進行持續監控，及時發現并處理算法缺陷導致的問題，同時根據用戶反饋和技術發展，不斷更新和優化算法，以適應不斷變化的需求和環境。

5.4技術人才引進與內部技能培訓相結合

隨著虛擬數字人在圖書館中的應用，館員的角色將發生轉變，從傳統的人工服務方式變為虛擬數字人的輔助工作，可能存在一些不適應。為此，可以通過對館員進行培訓與技能提升，幫助館員掌握虛擬數字人相關的技術知識，提升館員的技術能力，使其能夠勝任技術支持、數據分析等新角色。同時，在引進人才方面，可以引入跨學科人才，即具有計算機科學、數據科學等背景的跨學科人才，他們可以為虛擬數字人的開發、維護和優化提供技術支持。隨著虛擬數字人的引入，圖書館應重新定義館員的崗位職責，明確他們在技術支持、數據分析、用戶引導等方面的新任務，建立相應的激勵機制，鼓勵館員積極學習和適應新的工作內容，提升工作效率和服務質量。

6結論

虛擬數字人技術作為人工智能的研究熱點，以逼真的形象和豐富的情感與用戶進行交互，通過自然的人類語言和語音回應用戶的需求，代替了傳統的計算機軟件界面為用戶提供服務，一方面提高了工作效率，另一方面也極大地提升了用戶的體驗。其在圖書館的引入和應用將為圖書館的服務模式帶來革命性的變化。圖書館應緊跟人工智能時代發展的步伐，將虛擬數字人等新興技術融入圖書館讀者服務中，讓虛擬數字人能夠準確地理解用戶需求并提供自然的對話反饋，幫助讀者更高效地進行閱讀。虛擬數字人以真實的說話動作展示豐富、生動的交互內容，通過智能問答、活動講解、閱讀推廣和特殊群體服務，不僅提升了圖書館服務的智能化和人性化水平，還有效解決了傳統人工咨詢中存在的效率低、信息覆蓋不全等問題。隨著人工智能技術的快速發展，虛擬數字人技術將進一步提升圖書館的數字化升級，成為圖書館與讀者之間重要的橋梁，為讀者提供更加智能化、便利化的服務。

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（編輯 李春燕）

Research on the interactive method of library based on virtual digital human

LIN Na， SHE Xinyuan （Harbin Institute of Technology，Weihai， Weihai 2642O9，China）

Abstract：Asan important institution foropen knowledge resources and informationservices，the interaction between traditional libraries and readers mainly relies on manual consultation，which has problems such as low eficiency and incomplete information coverage.This paper introduces the concept type of virtual digital person，summarizes the research statusof virtual digital personand theapplication status oflibrary virtual digital person，and expounds he applicationsceneoflibraryvirtual digitalpersonindetail.Virtualdigitalpeoplearewidelyused inintellgentquestion answering，activityexplanation，reading promotion，special group service and soon.Integrating virtual digital people into the service scene of the library can provide readers with more convenient，personalizedand humanized service experience，whichcan effectively promote the digital transformationofthe libraryand accelerate the process of building a smart library.

Key words：artificial intelligence；virtual digital human; intelligent library；digital transformation