計算機技術在智慧圖書館中的應用研究

摘要：計算機技術已成為現代圖書館發展的重要驅動力，其應用已延伸至智慧圖書館的個性化服務和智能化運營。該文回顧了圖書館發展的三個階段，重點探討了計算機技術在智能圖書館和智慧圖書館中的應用，例如數據庫技術、RFID 技術、計算機視覺、自然語言處理、虛擬現實、增強現實以及大數據技術等，并分析了這些技術對圖書館服務模式和用戶體驗的變革性影響。最后，展望了未來計算機技術在圖書館領域的應用前景。

關鍵詞：計算機技術；智慧圖書館；大數據；人工智能；虛擬現實；增強現實

中圖分類號：G250.76" 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）21-0118-03

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID）

0 引言

隨著計算機技術的快速發展，圖書館的管理模式、服務方式和資源利用方式發生了深刻變革。從傳統的卡片目錄到如今的數字化平臺，計算機技術已成為推動圖書館現代化建設的核心力量。本文將探討計算機技術在圖書館不同發展階段的應用，分析其帶來的影響并展望未來發展趨勢，以期為智慧圖書館的建設提供參考。

1 圖書館的發展歷程

圖書館的發展歷程大致可分為三個階段：傳統圖書館階段，主要依靠人工進行文獻的收集、整理、存儲和檢索，服務效率低下；智能圖書館階段，開始應用計算機技術實現自動化管理和信息化服務，顯著提升了服務效率；智慧圖書館階段，則以用戶需求為中心，融合人工智能、大數據等新興技術，提供個性化、智能化的服務體驗。

在傳統圖書館階段，圖書館主要承擔文獻資料的收集與整理工作，該工作極為煩瑣，比如編目需要詳細記錄文獻的各項信息，包括書名、作者、ISBN號等，上架時需要按照分類號將文獻依次排列。讀者服務完全依賴人工操作，借閱需要通過卡片式目錄柜查詢索書號，工作人員根據其在書架上取出，然后人工登記借閱手續。這一階段，圖書館的服務效率相對較低，查找文獻耗費時間長且館藏資源共享范圍有限。

隨著計算機技術的興起，圖書館邁入了智能化階段。在文獻資源管理方面，建立起館藏數據庫以代替傳統的卡片目錄，讀者可通過計算機終端實現快速檢索，包括館藏位置、借閱狀態，縮短了文獻查找的時間。此外，智能圖書館階段還實現了借閱手續的自動化辦理，提供電子資源，構建線上資源數據庫等。這一階段，智能圖書館以技術為主導，提高了圖書館的服務效率，拓寬了服務邊界。

智慧圖書館在智能圖書館的基礎上，多做一步，吸引讀者，激發讀者的潛在閱讀興趣。它的核心是以讀者需求為導向，深度融合人工智能、大數據、物聯網等前沿技術，精準感知用戶需求，滿足用戶高層次、深度的服務需要[1]，構建全方位、個性化的生態系統。比如，根據讀者歷史借閱書籍，系統自動推送符合其興趣的新書推薦；智能坐位管理系統方便讀者預約座位；應用增強現實和虛擬現實技術可擴展圖書館的服務空間。

2 智能圖書館中的計算機技術

2.1 數據庫技術

數據庫技術主要研究如何組織和存儲數據，以及如何高效地獲取和處理數據。數據庫技術在圖書館的應用涵蓋了多個方面，比如文獻資源管理、讀者信息管理、運營管理等，改變了圖書館的管理與服務模式，為讀者提供優質的體驗。例如，對于大型圖書館數百萬冊的紙質藏書和海量的電子資源，數據庫技術可以將其按照預定的數據模型進行組織和存儲，構建圖書館自己的館藏資源庫，并且易于備份與恢復，保障了數據資源的安全性；在文獻資源分類與檢索方面，可以根據特定字段或關鍵詞進行快速搜索匹配，不僅縮短檢索時間，其結果的準確性也更高，能夠更精準地篩選出符合讀者要求的文獻。

2.2 RFID技術

RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別） 技術是通過無線射頻實現非接觸式數據通信，從而達到識別目標和數據交換的目的[2]。一個完整的RFID系統通常由電子標簽、讀寫器和應用軟件系統三部分組成，如圖 1所示。

RFID技術主要應用于圖書館的圖書管理、自助借還和防盜系統等方面。 RFID技術通過無線信號自動識別圖書信息，實現批量識別，無須逐一操作，大大提高了圖書的盤點、查找和上架效率；自助借還書設備的原理也是RFID技術的應用，使得圖書的借還操作打破了時間與空間的限制，大大提升讀者的借閱體驗；RFID技術還被應用于圖書館的防盜報警系統，當未辦理借閱手續的圖書被帶出圖書館時，系統會自動檢測并發出警報，以防止圖書被盜，保障圖書館館藏資源的安全。

2.3 信息系統

各類信息系統在圖書館中的應用廣泛而深入，主要包含圖書檢索系統、借還書系統、門戶網站系統、座位預約系統、數字資源系統等，這些信息系統通常提供友好的用戶界面和豐富的功能選項，以滿足讀者多樣化的需求，為圖書館的現代化運營和服務拓展提供了強有力的支撐。

例如，借還書系統。讀者登錄系統后，可以查看已經借閱的圖書種類、數量、需要歸還的時間、以往的借閱記錄等信息，簡潔明了。該系統一般搭載于網頁端或微信公眾號，與自助借還機配合使用，安全可靠，大大提高了圖書的流通效率。

3 智慧圖書館中的計算機技術

3.1 計算機視覺

計算機視覺是人工智能的一個子領域，主要研究如何讓計算機從圖像或視頻中獲得更高層次的理解[3]，已經被應用至各個領域，比如無人駕駛中的道路識別、車輛識別、行人識別等。它在圖書館中也發揮著至關重要的作用，比如古籍數字化、人臉識別、人流量統計攝像頭等。

1） OCR技術

OCR（光學字符識別） 技術是計算機視覺的重要應用，已成為古籍數字化的關鍵技術[4]。古籍數字化旨在將古籍文獻轉換為數字格式，以便于保存、檢索和利用。然而，由于古籍文獻印刷的特殊性、保存狀態的多樣性，且存在字體多樣、字形復雜、頁面污損、缺乏高質量大規模的訓練數據等問題，古籍 OCR 比常規 OCR 更具挑戰性。古籍 OCR 的流程通常包括圖像預處理、文本檢測和文本識別三個步驟：通過圖像預處理去除噪聲和背景干擾；利用文本檢測技術定位文本區域；最后通過文本識別技術將圖像中的文字轉換為可編輯的數字文本。

例如，深圳圖書館的“方志里的深圳”小程序[5]就利用OCR技術對嘉慶版《新安縣志》的圖像文件進行識別處理，獲取文字及版面信息后輸出全文，為后續內容的呈現提供支撐，讓古籍里的文字活起來。

古籍OCR技術的應用不僅避免翻閱古籍對其本身的損害，還提升了古籍的傳播效能，使古籍資源能更廣泛地被讀者群體利用；除此之外，數字化的古籍還可以進行全文檢索，大大節省時間，提高研究效率，更好地達到使用和保護古籍的目的。

2） 人臉識別

除OCR技術外，人臉識別，行人識別、動作識別等技術也被應用于圖書館行業。

人臉識別技術在圖書館門禁系統、借還書系統當中應用大大提高了系統的安全性和效率。比如人臉識別與借書卡綁定，無須攜帶實體卡片，可通過人臉驗證來獲取在圖書館的一系列服務，相較于傳統驗證方式，人臉識別更加快速、便捷，高效。座位預約系統通過目標檢測技術判斷該座位是否有人，座位無人的時長，進而給出可用座位。行人識別技術可以統計不同時間段的讀者人數和逗留時長等數據，實時了解館內情況，圖書館管理人員根據這些數據合理安排工作人員、調整開放數據和服務設施，使圖書館資源得到最大程度的利用。對采集的視頻進行實時跌倒檢測，識別危險行為，及時發出警報，保障圖書館的安全服務。

3.2 自然語言處理

自然語言處理（NLP） 的目的是讓計算機像人一樣理解和產生自然語言，包括文本分析、文本生成、語言翻譯等領域。NLP在圖書館的應用提高了圖書館的服務質量和效率，也為用戶提供了更加便捷、智能的知識獲取途徑。隨著技術的不斷進步，這些應用將變得更加深入和廣泛。

1） 個性化閱讀推薦

智慧圖書館的個性化閱讀推薦是滿足讀者不斷變化的需求的一項重要舉措，它是為了解決在信息爆炸時代讀者面臨的信息過載問題，其核心是利用人工智能技術分析讀者的行為，包括讀者的搜索歷史、搜索關鍵詞、閱讀習慣等，了解讀者的偏好主題，構建讀者的用戶畫像，提供精準、個性化的圖書、講座和其他資源推薦，使讀者更容易找到感興趣的內容，提高讀者滿意度。比如，如果用戶經常閱讀科幻小說，算法便會推薦一些熱門的科幻作品以及用戶已讀科幻小說類似風格的作品。

個性化推薦的流程一般分為以下步驟：（1） 數據采集與預處理；（2） 數據的清洗、轉換和分析；（3） 推薦算法（前期需要經過訓練和測試） ，生成推薦列表。其中，圖書館的推薦算法通常分為協同過濾（CF） 算法、基于內容（CB） 算法和基于深度學習的推薦模型。

2） 智能咨詢系統

智能咨詢系統基于自然語言處理技術，能夠深度理解并分析讀者提出的問題，并結合圖書館龐大豐富的知識庫，給予讀者快速且準確的回復。在圖書館中，智能咨詢系統通常被部署在官方網站、移動應用、自助服務終端或機器人上。此外，有些圖書館還融合了語音識別交互、智能推薦等技術，讀者可以通過文字輸入或語音交互獲取想要的信息。比如，美國國會圖書館的智能聊天機器人 “Ask a Librarian”，陜西省圖書館的“陜小圖”。智能咨詢系統的應用不僅提高了信息檢索的效率和準確性，減輕了工作人員的咨詢壓力，還為讀者帶來了更加便捷和個性化的服務。

3.3 虛擬現實與增強現實

目前，許多圖書館引進了虛擬現實（Virtual Reality，VR） 技術和增強現實（Augmented Reality，AR） 技術，VR和AR技術的應用為圖書館提供了全新的服務模式。

虛擬現實是一種通過計算機生成模擬環境，使得用戶沉浸在虛擬世界中，仿佛身臨其境。用戶借助專門的傳感器與三維圖像進行交互，使其感知到與真實世界相當的虛擬環境。例如，國家圖書館的VR數字展廳，讓讀者身臨其境參觀各種珍貴古籍善本，為讀者提供沉浸式的體驗；上海圖書館的VR體驗可以通過佩戴VR眼鏡觀看各種風景文化，同時也可以做一些虛擬的交流互動，提升閱讀體驗；讀者用戶們還可以利用手機、電腦等移動終端電子設備參觀虛擬場館，便于全方位了解圖書館的空間布局、資源和設施分布等情況。

與虛擬現實技術不同，增強現實是一種將計算機生成的虛擬信息疊加到真實環境進行融合從而實現對現實世界增強的技術[6]。增強現實技術的工作流程如圖 2所示，通過攝像機在真實環境中采集信息，然后利用跟蹤注冊技術將虛擬信息實時準確地疊加到真實場景中，并對虛實融合的場景進行消融，最后通過顯示設備呈現其效果并實現人機交互。例如，安徽省圖書館利用增強現實技術提供AR導覽服務，在現場視頻中疊加指引信息，利用文字、箭頭或其他形式快速引導讀者找到想要的書籍及服務，提高了公共圖書館的管理效率。又如，在一本關于動物的故事書中，當孩子掃描動物圖片時，會出現該動物的三維模型和叫聲，孩子可以通過觸摸屏幕與動物進行互動，了解動物的習性和特點。

VR技術和AR技術在圖書館的應用，不僅豐富了館藏資源的展現形式，拓展了讀者的學習空間和方式，也提高了讀者的閱讀興趣，增強了圖書館的推廣效果。

3.4 大數據技術

大數據技術的出現和廣泛應用為圖書館的信息化建設帶來了全新的機遇，利用大數據技術可以對館藏資源進行深入挖掘，為讀者、用戶提供更加精準和個性化的服務。大數據技術在圖書館中的應用大致可以分為以下幾類：數據采集與整合、數據分析與挖掘、數據可視化。數據的采集與整合為圖書館構建包含各類資源的數據庫，將圖書館打造為動態的知識中心；數據分析與挖掘旨在通過先進的算法、工具從大量的數據中提取有意義的見解，包括用戶行為、資源利用率、個性化閱讀清單等；數據可視化將復雜的數據轉化為直觀、清晰、便于理解的可視化表達。

大數據技術在推動圖書館發展方面有至關重要的作用，比如圖書館內人工智能驅動的問答機器人、個性化推薦系統等在逐漸改變圖書館向讀者用戶們提供服務的方式，而這些先進技術的實現都是以大數據技術的發展為基礎。同時，如何在使用大數據提供服務的同時保護用戶隱私也是一項至關重要的課題。

4 總結與展望

本文探討了計算機技術在圖書館發展歷程中的應用，分析了其對圖書館服務模式和用戶體驗的變革性影響。從傳統圖書館到智能圖書館再到智慧圖書館，計算機技術的應用不斷深化，實現了服務流程的智能化，拓寬了圖書館的服務空間，為讀者提供了更便捷、高效、個性化的服務。未來，隨著區塊鏈、元宇宙、AIGC 等技術的興起，圖書館必將迎來更廣闊的發展前景。在未來的研究中，可以關注這些新興技術在圖書館領域的應用潛力，積極探索構建更智能、更人性化的智慧圖書館服務體系。

參考文獻：

[1] 初景利，段美珍.從智能圖書館到智慧圖書館[J].國家圖書館學刊，2019，28（1）：3-9.

[2] 李成淵.射頻識別技術的應用與發展研究[J].無線互聯科技，2016，13（20）：146-148.

[3] 陳金傳.計算機視覺在圖書館中的應用探索[J].四川圖書館學報，2017（4）：26-29.

[4] 王軍，劉成林，金連文，等.系列筆談之四：智能時代古籍OCR技術[J].數字人文，2022（3）：95-125.

[5] 深圳圖書館，一鍵穿梭200年：“方志里的深圳”古籍智慧化開發與活化利用[OL].https：//www.nlc.cn/web/shouye/ zhongdianxiangmu/quanguozhihuitushuguantixi/chuangxinyingyonganli/ 20240924_2641332.shtml.

[6] 武利紅，侯惠寧，張絲雨.我國公共圖書館增強現實（AR） 閱讀推廣研究：基于32個省級公共圖書館的樣本分析[J].圖書情報工作，2023，67（7）：79-91.

【通聯編輯：梁書】