数字孪生赋能的智慧图书馆虚拟阅读空间构建研究.pdf

Vol.36,No.3第36 卷第3期2023年5 月河北科技阁苑Hebei Library journal of Science and TechnologyMay,2023数字李生赋能的智慧图书馆虚拟阅读空间构建研究侯习哲（滨州市图书馆宫山东滨州1256600)摘要：数字李生技术为智慧图书馆空间的构建提供了全新的视野。文章阐述了数字李生技术相关概念及内涵，分析了数字李生技术驱动的智慧图书馆阅读空间变革。重点从边缘端李生空间、雾端李生空间和智慧图书馆生态系统三个层级构建了基于数字李生技术的智慧图书馆虚拟阅读空间应用模型并提出优化策略。关键词：数字李生；智慧图书馆；虚拟阅读空间中图分类号：G203.6文献标识码：ADOI:10.13897/ki.hbkjty.2023.0037在人工智能和信息技术的推动下，图书馆主动探索新技术的融人与应用，打造出利用大数据、云计算和AI技术构建的虚拟阅读空间，为用户提供资源获取、信息共享、互动交流等服务。近年来，智慧图书馆虚拟空间的开发是学者们关注的热点领域，新技术融入于智慧图书馆服务的研究层出不穷。朱艺雯指出，智慧图书馆要坚持以人为本，提升用户的阅读体验，提高智慧管理和服务成效1。王家玲提出了基于5 G技术的图书馆导航服务、智慧场馆、机器人服务等应用 2 。樊孟松提出将全息投影技术应用于智慧图书馆虚拟阅读空间的构建，形成沉浸式的阅读推广模式 3。宁波图书馆结合VR技术的优势，在开展图书馆虚拟空间服务过程中，通过用户调查、主题筛选、自制VR等方式，提升图书馆服务质量。探究新技术与智慧图书馆的融合是当前的研究趋势，构建智慧图书馆虚拟阅读空间是数字时代背景下的必然要求。本文聚焦于数字李生技术，探究数字李生技术为虚拟阅读空间构建带来的机遇。1相关概念阐述1.1数字李生的内涵与特征数字李生(Digital Twins，简称DT)又被称为数字镜像。美国国家航天局认为数字李生是通过物理模型和传感器数据构建完整映射的虚拟模型，以此反映实体全生命周期2 。随着生物识别与传感技术的发展，数字李生的内涵得到丰富，数字李生不仅能够通过工业物联网来获取机械体信息，还可以通过人像或者情绪识别来获取生物体的信息。因此，数字李生技术能够实现精准模拟实体，能够在数据的驱动下创建仿真模型。可以说，数字李生是一种面向复杂系统的可视化管理工具，为实体对象提供智能化的服务方案。在长期的实践中可以发现，数字李生具有以下几点突出的特征：第一，虚实共生。数字李生技术应用于实体的数字化映射，即将实体原型表现为数字模型，虚拟空间与实体空间保持同步动态更新。通过数字线程技术，数字李生能够完成数据的双向自行流动，完成虚实高效协同和智能决策的循环迭代，进而形成虚实共生的形态。第二，虚拟仿真。在网络技术高速发展的今天，数据传输与云计算分布式实时染技术日臻成熟，支撑数字李生拥有更多的应用场景，也使数字李生构建的虚拟空间更加细致且多样化，在完成特定目标任务时，模型表征与事实信息的匹配度越高，模型的精准性就越强，数字李生能够根据实体对象的不同发展阶段，提供不同的数字李生体。第三，深度洞察。数字李生构建的虚拟实体具备对知识、技能自主学习的能力 ，在先进技术驱动下，共生知识空间被开发出来，任.15何事物都可以李生。传统行业可以依据机械体信息和生物体信息构建虚拟化身，并借助人工智能的训练进行自主学习与深度洞察，与自然人交互学习，进而满足人们的特定需求。1.2虚拟阅读空间概述智慧图书馆虚拟阅读空间是一种通过利用大数据、云计算、AI技术等各种先进技术所构建而成的集数字阅读资源获取与利用、信息共享、数字阅读、交流学习、应用创新等服务于一体的图书馆服务空间 3。从数字技术角度来看，智慧图书馆虚拟阅读空间充分利用信息与通讯技术能够进行远程资源获取和服务获取；从感知的角度来看，智慧图书馆虚拟阅读空间能够把任何知识有机结合起来，将用户群体、资源、图书馆空间、图书馆服务串联，形成深刻的感知，使用户能够得到更加精准和贴心的服务 5 。因此，智慧图书馆虚拟阅读空间是一种数字化、网络化的服务模式，是数字技术发展的时代产物。智慧图书馆虚拟阅读空间具有知识共享性、服务高效性和使用便利性的特点。第一，知识共享性。智慧图书馆虚拟阅读空间具有数字化、智能化的基本属性，能够通过网络将独立的信息资源、用户和图书馆进行互联，将所有的信息进行深度挖掘和有机整合，实现了数据连接与知识共享。实际上，知识共享正是虚拟空间服务内容之一，智慧图书馆虚拟阅读空间为用户提供全方位和一体化的服务，使用户能够在使用图书馆功能时节省更多的时间，获取更加精准的资源。第二，服务高效性。与传统图书馆相比，智慧图书馆虚拟阅读空间在资源构建、信息服务等方面是以大数据为基础的，能够高效便捷整合大量数据源。同时，智慧图书馆虚拟阅读空间运用了智能技术，使空间服务和场景构建能够适应数字化时代发展趋势，高负荷运载的信息量能够被智慧图书馆处理得井然有序，这就大大提高了图书馆的服务效率。第三，使用便利性。智慧图书馆虚拟阅读空间突破了物理条件的限制，人们可以在任意场合任意时间享受到智慧图书馆的数字化资源与虚拟场景服务，不仅使用户对图书馆的使用更加便利，也可以为馆员在智能化和自主化的基础上实现便捷且高效的管理6 。2数字李生技术驱动的智慧图书馆阅读空间变革数字李生技术通过对人、机、物、环境的数字映.16.射，能够降低图书馆的能耗，驱动智慧图书馆精细化、可视化管理。数字李生技术促使图书馆虚拟阅读空间与物理空间映射交互，在此过程中不断迭代优化，使智慧图书馆呈现出以下几点变革：2.1技术赋能，打破传统条件限制空间的缺乏是当前图书馆发展面临的重要问题。随着时代的发展，大量资源的产生，图书馆在资源的保存、管理等方面面临着严峻的挑战。将数字李生技术应用在智慧图书馆空间建设中，能够打造虚拟映射，形成数字层面的图书馆空间李生体，不仅可以减少实物对空间资源的需求，而且还能借助物联网、云计算等技术实现对图书馆实体的高度还原，使智慧图书馆空间服务打破传统条件限制。在数字李生技术驱动下，用户能够置身虚拟空间内，体验同线下阅读一样的沉浸感受。美国宾汉姆顿大学应用数字李生技术，开发了较为成熟的阅读交互体验系统，实际上就是发挥了数字李生技术的虚实共生特点，使用户能够在终端设备上阅读馆藏实体古籍 门，一方面为用户提供了便利，另一方面也对古籍起到较好的保护作用，缓解了图书馆空间不足的问题。2.2优化服务，提升用户阅读兴趣数字李生技术赋予智慧图书馆更多的可能，使图书馆能够开发出全新的服务，提升用户阅读兴趣。具体来说，利用数字李生技术，智慧图书馆营造沉浸式的阅读氛围，通过情景构建和互动交流，使用户能够远程参与到阅读和交流的过程中来。智慧图书馆虚拟阅读空间不仅能够将实体的出版物数字化，更是将其立体化呈现，是虚拟世界的三维视图，智慧图书馆的空间布局、馆内构造、全景视图可以被用户尽收眼底，使其感受前所未有的全新体验。同样的，在数字李生技术驱动下的智慧图书馆虚拟阅读空间中，也可以举办读书沙龙、新书品鉴等活动，用户能够在虚拟空间中积极参与，增强图书馆服务的趣味性和多样性。2.3转型升级，营造智慧图书馆服务新业态数字李生技术在其他领域的广泛应用，为智慧图书馆带来了灵感，促使智慧图书馆服务不断优化升级，加速了阅读服务系统的迭代与完善。通过数字李生技术与智慧图书馆虚拟阅读空间的深度融合，能够催生出新的阅读服务价值体系与业态模式，这不仅仅体现在打破传统限制的服务上，还表现在多源数据的高效融合。例如，智慧图书馆可以发挥自身知识共享性的显著特征，打造相应的地方特色文化虚拟阅读空间，将图书馆数据化资源同当地风景资源或建筑资源整合起来，形成虚拟映射，用户在阅读文字的同时，也能够感受与此对应的风景和名胜古迹，实现虚拟空间的文旅融合 8 ，使阅读变得更加立体并充满体验感，形成多感官联动的全新阅读业态。数字李生技术驱动智慧图书馆拓展虚拟阅读空间的功能，使虚拟阅读空间愈加丰富。3基于数字李生技术的智慧图书馆虚拟阅读空间应用模型数字李生存在两个空间：物理空间和数字空间；存在三个元素：数据、模型和软件；存在四大需求：实时需求、精确映射、容错能力和隐私安全；存在五个层次：物理层、数据层、模型层、功能层和应用层。在数字李生技术赋能下，智慧图书馆将用户层、边缘层统一，形成边缘李生空间，实现了用户在虚拟空间中的信息共享与合作；将边缘端李生数据整理并上传到雾端，雾端使用边缘端数据训练个性化模型，提升数据识别和场景治理的精准度，雾端通过部署云端个性化模型保证虚拟阅读空间的运行速度；最终，智慧图书馆生态系统通过深度学习、数据传输等，完成虚拟空间与物理空间的映射，开发丰富的虚拟空间功能（见图1）。云数据、运行数据、行为数据智慧图书馆生态系统连接外部系统与用户数据图书馆生态系统的动态平衡深度学习图书馆智慧服务执行情况智慧图书馆物理空间智雾端李生空间慧图书管上传数据监控下级场景对比模型捕捉实体变化边缘端李生空间全域感知数据自行采集场景构建分析治理系统生成洞察管理潜在风险分析预测执行数据整理与传至雾端虚拟空间图1 基于数字李生技术的智慧图书馆虚拟阅读空间层级模块3.1边缘李生空间边缘李生空间可以应用智能设备记录生物体的行动数据，例如VR和AR设备、智能手环、智能眼镜等，用户数据经过传感网络和边缘硬件设备传送到系统，形成基于用户的全域感知，智慧图书馆以此为依据为用户构建相应的虚拟阅读场景。例如，虚拟空间下的阅读活动、讲座论坛等，能够实现用户之间的交流，驱动信息数据的交换与流通。此.17外，数字李生技术具有深度洞察的功能，可以敏感捕捉用户数据的变化，并对用户行为进行精准预测，进一步对数据进行采集分析与上传，不断动态完善场景构建。边缘李生空间使读者可随时随地借助智能手机、可穿戴设备进行沉浸式虚拟阅读；也可以推动智慧图书馆通过评估虚拟阅读场景与读者个性化阅读需求间的匹配度，对虚拟阅读服务方案不断优化；能够大幅度降低图书馆的成本，提高图书馆虚拟服务的精准性，达到提升用户满意度的目的。3.2雾端李生空间数字李生技术的虚实共生与虚拟仿真特征能够将图书馆实体资源复制为虚拟格式，这就可以实现虚拟空间的馆际互通、服务共享。在雾端李生空间，智慧图书馆可以同博物馆、档案馆等机构建立起协同机制，将各类型、各场景的实体资源组成大规模的集成式的李生空间 9 。一方面，雾端李生空间大量吸收存储数据，实现资源的深度挖掘和有效配置，打破原有机构之间的壁垒，为用户提供更全面的智慧服务。另一方面，雾端李生空间可以监控下级场景，通过对比分析模型，预测潜在风险，并规避风险。因此，数字李生技术驱动下的智慧图书馆虚拟阅读空间构建，突破了图书馆自身的限制，形成了更加广泛的协同网络，将下级的知识资源、服务内容映射到虚拟空间。雾端李生空间的重点是整合不同主体的功能，为用户打造互通互联、多种类型的智慧服务，使虚拟空间的服务更加具有针对性和多元化。图书馆可以将虚拟阅读空间从馆内延伸至馆外，可以通过与学校、社会机构的合作为用户提供多元化的创客空间服务。例如，针对不同用户群的需求提供专题创新服务，指导用户进行协同创造从而将创意变为现实。3.3智慧图书馆生态系统智慧图书馆生态系统用以连接外部生态系统与用户生态系统。数字李生技术要求智慧图书馆生态系统必须是开放的，用以实现虚拟学习空间的实时更新与各项预测管理。此外，智慧图书馆以服务用户为核心，需要对用户进行精准分析以便提供个性化、智能化服务。在智慧图书馆生态系统，智能服务根据用户数据深度学习，形成与用户阅读需求适配的虚拟阅读解决方案，进一步精准匹配虚拟阅读资源，智能生成虚拟阅读场景，同时智慧感知.18用户的阅读状态、智慧分析用户阅读障碍，保障用户在虚拟阅读空间中获得较好的使用体验。4数字李生赋能下智慧图书馆虚拟阅读空间优化策略4.1优化技术，更新系统与软件数字李生赋能的智慧图书馆核心特色是先进的技术，图书馆通过对物理空间和实体资源的数字化处理,形成数字李生体，为用户构建虚拟的阅读空间。因此，智慧图书馆要重视优化数据，保持系统与软件的更新迭代。一方面，智慧图书馆应该优化软件层，提升对数据加工处理和分析的能力，使用户生态系统与外部生态系统能够实现无障碍的交流匹配，充分发挥智慧图书馆自主学习和智能服务的优势，提高用户对虚拟阅读空间的使用满意度。另一方面，智慧图书馆应该优化系统层，使服务系统能够承载大规模用户对虚拟空间资源或服务的同时应用，灵活分区处理各类数据，兼容物联网、云计算、数据库系统、人工智能多种操作模块，形成综合的虚拟空间应用平台 1 0，利用数字李生的虚拟仿真、实时交互特征，消除用户使用的割裂感和生硬感，进一步保障智慧图书馆虚拟阅读空间的服务质量。4.2丰富数据，扩大数据存储数据是智慧图书馆构建虚拟阅读空间的物质基础,数字李生技术也是以数据为单位进行处理与运算的，以保障智慧图书馆的高效运行。因此，图书馆应该重视数据层的建设，丰富数据来源，扩大数据存储。在数字李生视域下，智慧图书馆数据来源有以下几种：第一，用户数据。分为用户的基本数据和行为数据，记录用户的阅读偏好与历史行为，能够形成较为全面的用户画像，是图书馆完善虚拟阅读空间的风向标。第二，实体图书馆的数据。这是形成虚拟映射的基础。数字李生技术动态复现实体图书馆的状态轨迹并产生实时衍生数据，是虚拟阅读空间建设的原型。第三，管理与优化数据。这是基于智慧图书馆深度学习、神经网络等技术特点而形成的具有指导性和策略性的数据库，能够帮助图书馆精准预测，为智慧图书馆优化虚拟阅读空间提供科学依据。4.3完善应用，创新服务内容不同于传统图书馆的阅读空间服务，虚拟阅读空间具有灵活性、便捷性等优势，但也存在若干缺点。智慧图书馆要结合先进的技术，以数字李生为驱动力，突破虚拟阅读空间的发展瓶颈，增强用户在虚拟空间的体验感，通过开发完善应用，适配更多的智能终端设备，使用户能够具有沉浸式、真实感的阅读体验，在虚拟空间也能感受到物理空间的阅读乐趣和操作感受。例如，将3D建模改为空间跟踪技术与AI技术相结合的空间数据场景，用户只需要佩戴VR设备即可瞬间置身虚拟图书馆中，用户能够走动、伸手翻阅书籍、观赏实物展品、与其他用户面对面交流，在镜像李生体中完成一系列真实的阅读行为。5结语数字李生技术打破了图书馆空间服务的壁垒，推动智慧图书馆向更高阶的信息化、智能化、数字化发展。图书馆要抓住机遇，以数字李生为支点，深度融合各项先进的技术，配合人工智能与VR功能，充分发挥虚拟阅读空间的资源优势和服务优势，强化资源数字化和虚实结合的服务能力，为用户提供前所未有的阅读体验。参考文献1朱艺雯.数字李生技术驱动下智慧图书馆场景化服务模式研究 J.互联网周刊，2 0 2 2（2 4）：2 5 一2 7.2梁荣贤，凌征强，于兴尚.数字李生技术驱动下的新型智慧图书馆建设J.图书馆，2 0 2 2（1 1）：5 1 一5 6.3于东颜.元宇宙视域下图书馆虚拟阅读空间构建研究J.河北科技图苑，2 0 2 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constructed from three levels:edge twin space,fog twin space and smart library e-cosystem.Finally,several optimization strategies are proposed.Keywords:Digital Twin;Smart Library;Virtual Reading Space.19