于　健　白福春

(大連工業(yè)大學(xué)圖書館，遼寧大連 116034)

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談圖書館創(chuàng)新之機(jī)器人館員

于健白福春

(大連工業(yè)大學(xué)圖書館，遼寧大連 116034)

[摘要]我國機(jī)器人領(lǐng)域已達(dá)到世界先進(jìn)水平，但是用于圖書館工作的機(jī)器人卻處在初級階段。通過介紹國外圖書館機(jī)器人的進(jìn)展，分析國內(nèi)圖書館應(yīng)用機(jī)器人的動因，闡述圖書館機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展趨勢及面臨的挑戰(zhàn)，以促進(jìn)國內(nèi)圖書館機(jī)器人的發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]圖書館創(chuàng)新機(jī)器人機(jī)器人館員未來圖書館

1引言

國務(wù)院在《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》中，提到建設(shè)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科，到本世紀(jì)中葉，一流大學(xué)和一流學(xué)科的數(shù)量和實力要進(jìn)入世界前列，基本建成高等教育強(qiáng)國。圖書館作為高校的有機(jī)組成部分，要想在建設(shè)世界一流大學(xué)中做出貢獻(xiàn)，必須以創(chuàng)新服務(wù)來獲取發(fā)展動力。圖書館創(chuàng)新不能簡單理解為服務(wù)創(chuàng)新，服務(wù)創(chuàng)新是圖書館創(chuàng)新的外化表現(xiàn)，是圖書館創(chuàng)新的落腳點，但不是圖書館創(chuàng)新的全部內(nèi)涵。[1]近些年圖書館智能設(shè)備綜合服務(wù)平臺的應(yīng)用較多，機(jī)器人館員也取得突破，但在廣度和深度上仍面臨著對機(jī)器人的智能程度、工作能力缺乏認(rèn)識，使圖書館在人機(jī)結(jié)合層面上，在實行智能機(jī)器人方面上缺乏共識。以機(jī)器人館員作為創(chuàng)新突破口，集機(jī)器人館員于理念創(chuàng)新、業(yè)務(wù)創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新及服務(wù)創(chuàng)新為綜合體，不但能夠更好地提高圖書館的整體服務(wù)功能和服務(wù)能力，而且給圖書館的創(chuàng)新發(fā)展提供新的、有效的思維框架和發(fā)展方向。

2國外圖書館機(jī)器人應(yīng)用進(jìn)展

1939年，第一臺家用機(jī)器人在美國誕生。1959年，第一臺工業(yè)機(jī)器人問世。至此，機(jī)器人的歷史才真正開始。隨著計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，全球工業(yè)機(jī)器人技術(shù)得到飛速發(fā)展。除此之外，國外的一些研究機(jī)構(gòu)已對圖書館機(jī)器人的應(yīng)用進(jìn)行可行性的嘗試，并取得系統(tǒng)性的長足發(fā)展。1994年世界上第一個機(jī)器人正式用于圖書館，開創(chuàng)了圖書館機(jī)器人的新紀(jì)元。

2.1人形機(jī)器人圖書管理員

美國康涅狄格州西港圖書館是美國首個使用人形機(jī)器人的圖書館，西港圖書館(Westport Library)投入使用的兩個人形機(jī)器人，它們是機(jī)器管理員“南茜”和“文森特”，如圖1所示，它們身高約兩英尺(0.61米)。它們不僅會唱會跳，還能說19種語言。這兩個機(jī)器人全身有24個關(guān)節(jié)，雖然不如人類，但足夠模仿人類的許多動作，甚至?xí)诓シ乓魳返耐瑫r打太極，動作順暢而優(yōu)美。它們和讀者溝通時，雙手不時比比劃劃。盡管看上去相當(dāng)聰明、應(yīng)變能力也很強(qiáng)，但目前它們還只能按照人類事先編定的程序做出反應(yīng)并執(zhí)行命令，這恰恰是圖書館決定招募它們的原因。[2]

圖1　機(jī)器人館員“南茜”和“文森特”

2.2在圖書館工作的搬運(yùn)機(jī)器人

圖書館要是采用工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)流水線，就必須打破現(xiàn)在圖書館藏書格局，這是圖書館無法接受的事情，也是圖書館對機(jī)器人參與工作的障礙。在不改變圖書館書架的前提下，利用智能移動機(jī)器人搬運(yùn)、自動上下架圖書是一種切實可行的應(yīng)用方案。

2.2.1協(xié)助總還書臺工作的搬運(yùn)機(jī)器人

德國洪堡大學(xué)圖書館投入使用的圖書搬運(yùn)機(jī)器人的基本功能是在總服務(wù)臺與各功能區(qū)之間自動傳送需要上架和分檢的書刊。[3]機(jī)器人的上部設(shè)有導(dǎo)軌，使機(jī)器人可以將收集箱自動卸在固定的位置上。這種機(jī)器人可在一樓和二樓之間不斷往返、穿梭運(yùn)送和回收書刊。圖書館電梯門口設(shè)有金屬感應(yīng)條，當(dāng)機(jī)器人走到電梯口時，電梯自動開啟。

2.2.2在書庫工作的搬運(yùn)機(jī)器人

日本大阪市立大學(xué)圖書館的圖書搬運(yùn)機(jī)器人可以根據(jù)指令將圖書送到指定的地方。讀者閱讀后將圖書放在指定的小車上即可，搬運(yùn)機(jī)器人將自動行駛到小車旁邊，通過托盤將小車托起并搬運(yùn)到指定地點。移動機(jī)器人的自主導(dǎo)航是依靠埋設(shè)在圖書館地面上的磁導(dǎo)引線實現(xiàn)的。[4]

這兩種智能機(jī)器人館員能成功地把圖書按照分類搬運(yùn)到指定位置，再由自然人館員完成圖書的上下架工作，這種在很大程度上幫助人類工作的機(jī)器人很受歡迎。未來圖書館不能只滿足用于搬運(yùn)工作的機(jī)器人，還需要智能化和自動化程度更高機(jī)器人館員出現(xiàn)，來完成圖書館更科學(xué)、更專業(yè)的工作。

2.3在地下書庫工作的機(jī)器人

美國芝加哥大學(xué)的曼索托圖書館每年新增書籍約為15萬冊，目前采用了一種先進(jìn)的機(jī)器人堆疊書庫管理系統(tǒng)，能收藏350萬冊書籍，而占地面積僅為常規(guī)書庫的七分之一，如圖2所示。圖書館管理員按書的名稱和大小排序，而不是杜威十進(jìn)制系統(tǒng)，圖書館設(shè)計的是一個5層的地下藏書庫，由5個機(jī)器人升降機(jī)來操作。機(jī)器人堆疊書庫管理系統(tǒng)的基本元件是存儲箱。書庫中共有12個15米高的金屬架，能容納2.4萬個存儲箱。大部分存儲箱的尺寸為46×60×120厘米，里面被細(xì)分成幾個隔層，每個箱子能放100本平均尺寸的書，地下書庫的相對濕度為30%、溫度為15℃。[5]

圖2　芝加哥大學(xué)曼索托圖書館

機(jī)器人堆疊書庫管理系統(tǒng)的操作流程：①請求。讀者通過在線圖書目錄卡發(fā)出借閱請求，收到指令后，系統(tǒng)馬上確認(rèn)該書所在的書箱位置。②檢索。地下書庫有5個機(jī)器人升降機(jī)來執(zhí)行操作，找到所需書籍，然后送入庫頂?shù)?個窗口之一，也就是流通服務(wù)臺。③交付。當(dāng)書箱到達(dá)流通服務(wù)臺，圖書館的工作人員會在計算機(jī)屏幕上看到提示的信息，準(zhǔn)確地知道借閱書籍的書名及書箱內(nèi)所在的隔層。整個借閱過程通常耗時5分鐘左右。④還書。當(dāng)讀者前來還書時，工作人員按照書的尺寸大小來尋找可以存儲這一書名的對應(yīng)書箱，并安放到合適的隔層，掃描后按下功能鍵，將書箱送回到地下書庫。[6]

3國內(nèi)圖書館創(chuàng)新應(yīng)用機(jī)器人館員的動因

機(jī)器人和智能技術(shù)納入圖書館科技創(chuàng)新領(lǐng)域，推動圖書館機(jī)器人研發(fā)進(jìn)程，是圖書館自身發(fā)展需要，隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人館員在圖書館必定有較大應(yīng)用空間。

3.1人機(jī)結(jié)合是圖書館自身發(fā)展需要

未來圖書館老齡化嚴(yán)重。目前，在圖書館工作的女性館員較多，在副高級職稱的女館員延長退休年齡和國家推行延長退休年齡以后，圖書館必定面臨館員整體年齡偏大。在人員老化，開館時間延長，工作量加大的情況下，勢必具有繁重體力工作的崗位壓力會增大。未來由機(jī)器人館員來替代人力進(jìn)行圖書搬運(yùn)、圖書整理和上下架工作，自然人來充當(dāng)機(jī)器人“保姆”工作，將會解決館員老齡化的問題。

圖書館機(jī)器人館員可解決部分崗位勞動強(qiáng)度大問題，對于“核心工作”仍由自然人負(fù)責(zé)。這樣就和工業(yè)機(jī)器人一樣，不論它是十幾秒生產(chǎn)一輛轎車還是幾秒生產(chǎn)一輛轎車，它生產(chǎn)的都是由自然人設(shè)計出來的轎車，還有醫(yī)生在操縱機(jī)器人手術(shù)刀，當(dāng)機(jī)器人手術(shù)刀進(jìn)入人體后要切除那塊病灶完全是由醫(yī)生的大腦說了算。圖書館需要的就類似這樣的機(jī)器人，如果把圖書館核心工作比喻成圖書館的“大腦”，那么機(jī)器人要幫助解決的就是“手足”問題。

3.2應(yīng)用機(jī)器人館員是創(chuàng)建世界一流大學(xué)的需要

圖書館咨詢服務(wù)崗位多少年來都是安排館員在那坐等讀者，或者等待與讀者的面對面交流，或者通過互聯(lián)網(wǎng)等待著與讀者交流，有沒有讀者咨詢都要安排館員來做這項工作。甚至許多圖書館都安排副研究館員以上職稱的館員從事這個崗位，目的就是全方位地解決讀者提出的問題。如果語言不通副研究館員再怎么“博學(xué)”也回答不了幾個問題，即浪費(fèi)人力也浪費(fèi)資源，館員一時不在還受到讀者的舉報。一個自然人掌握兩種語言很容易，掌握四種語言的也大有人在，一個自然人能回答十九種語言嗎？顯然是不能。所以，應(yīng)用機(jī)器人館員就能解決這類問題。如美國康涅狄格州西港圖書館機(jī)器人管理員“南茜”和“文森特”。

清華大學(xué)圖書館的“小圖”，如圖3所示，雖然還比不上“南茜”和“文森特”那樣有名氣，“小圖”運(yùn)行系統(tǒng)仍處于測試階段，但是有了“小圖”足讓圖書館看到利用機(jī)器人館員服務(wù)讀者的希望?！靶D”的功能：①逗悶子，②圖書館知識問答，③查詢館藏圖書，④查詢百度百科，⑤自我學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。[7]該服務(wù)一經(jīng)推出就引起強(qiáng)烈反響，每日最高用戶超過千人，迅速成為網(wǎng)絡(luò)各論壇討論的熱點?！靶D”有一個獨有的可愛形象，成為清華大學(xué)圖書館的網(wǎng)絡(luò)形象代言人。上海交通大學(xué)圖書館的“小交”是基于MSN的智能聊天機(jī)器人，具有自主聊天、資源查詢、學(xué)科導(dǎo)航和借閱提醒等功能。[8]國內(nèi)圖書館在應(yīng)用自助設(shè)備的同時也在引進(jìn)和研發(fā)智能機(jī)器人，到本世紀(jì)中葉，當(dāng)我國基本建成高等教育強(qiáng)國時，圖書館必定趕上或超過世界先進(jìn)圖書館。

圖3　清華大學(xué)圖書館智能聊天機(jī)器人“小圖”

3.3機(jī)器人館員是讀者自助閱讀的需要

未來圖書館可能不再是地面建筑，它可能是校園內(nèi)一個休閑廣場，也可能是體育場的一部，休閑廣場的地下和體育場看臺的下面可能就是圖書館的巨大藏書庫，廣場、體育場的四周就有供讀者借還圖書的自助機(jī)器人館員。悉尼科技大學(xué)圖書館就將32.5萬冊圖書轉(zhuǎn)移到地下。[9]將圖書藏在地下的遠(yuǎn)不只悉尼科技大學(xué)，美國、英國的大學(xué)都有先例。這樣就解決了圖書館的休閑閱覽的功能，同時也解決了圖書館日益增長的藏書數(shù)量。

4圖書館機(jī)器人館員實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

圖書館機(jī)器人是一門多學(xué)科交叉的技術(shù)，涉及到機(jī)械設(shè)計、計算機(jī)、傳感器、自動控制、人機(jī)交互、仿生學(xué)、圖書館學(xué)等多個學(xué)科。圖書館機(jī)器人由于其工作的崗位不同，對其要求也會不同，綜合來看，其關(guān)鍵技術(shù)可以從四方面考慮，分別是傳感技術(shù)、自主定位導(dǎo)航技術(shù)、控制技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)。

4.1傳感技術(shù)

傳感技術(shù)可以使智能機(jī)器人擁有視覺、聽覺乃至觸覺，讓智能機(jī)器人可以對周圍環(huán)境和行動目標(biāo)進(jìn)行信息采集和檢測，再對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理，使之成為可以被利用的信息。對于圖書館信息咨詢機(jī)器人館員，需要通過傳感技術(shù)正確接收到讀者的咨詢指令，經(jīng)過處理給出相應(yīng)的回復(fù)。對于圖書及書庫管理機(jī)器人館員，需要通過傳感技術(shù)正確識別圖書及其相應(yīng)的存放位置信息，以便正確完成相應(yīng)的任務(wù)。

用于圖書識別的常用方法是RFID技術(shù)(Radio Frequency Identification)和機(jī)器視覺技術(shù)。RFID技術(shù)，俗稱電子標(biāo)簽，是一種智能識別技術(shù)，利用射頻信號通過空間耦合實現(xiàn)無接觸信息傳遞達(dá)到識別目的。它無需人工干預(yù)，對環(huán)境要求低，操作快捷方便，但最少定位誤差在2-3米[10]，對于寬度僅10mm左右的書脊來說，不很精確。機(jī)器視覺技術(shù)可以對圖書進(jìn)行精確定位，如美國D J Lee等人利用視覺模式匹配法對圖書書脊信息進(jìn)行識別，[11]但機(jī)器視覺技術(shù)受光線等因素影響。最理想的圖書識別法是，采用視覺和RFID技術(shù)相結(jié)合的聯(lián)合定位。首先用RFID技術(shù)快速定位待查圖書的所在區(qū)間，然后用機(jī)器視覺技術(shù)對標(biāo)簽進(jìn)行識別，從而對圖書進(jìn)行精確定位。[12]

4.2自主定位導(dǎo)航技術(shù)

定位導(dǎo)航是移動機(jī)器人要解決的基本問題之一，GPS可以提供高精度的全局定位及導(dǎo)航，但會受GPS信號弱、環(huán)境干擾等因素影響。對于圖書館機(jī)器人館員來說，圖書館的結(jié)構(gòu)環(huán)境、空間布局較為固定，從技術(shù)上來講不難實現(xiàn)?？蓪D書館內(nèi)部地圖及機(jī)器人館員可以行走的路線圖預(yù)設(shè)在機(jī)器人的控制芯片中，根據(jù)這些信息，機(jī)器人館員可完成設(shè)定的任務(wù)。如遇變更的信息，可以通過館內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實時更新，如新購圖書及新入館讀者等信息。再配合機(jī)器視覺導(dǎo)引技術(shù)，即可精確的完成機(jī)器人館員的定位導(dǎo)航。

4.3控制技術(shù)

控制技術(shù)為智能機(jī)器人可以將感知和行動聯(lián)系起來提供了可能，是智能機(jī)器人能夠獨立自主的完成各項任務(wù)的基礎(chǔ)。智能機(jī)器人的控制技術(shù)主要指基于自動控制技術(shù)和微機(jī)技術(shù)的智能控制技術(shù)，它可使機(jī)器人的行動更加靈活方便、復(fù)雜多樣，增加機(jī)器人的自由獨立性。

由美國加利福尼亞大學(xué)Zadeh.L.A教授提出的“模糊控制理論”，現(xiàn)已形成應(yīng)用技術(shù)，由模糊數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、知識工程等多學(xué)科相互滲透，在機(jī)器人的建模、控制、對柔性臂的控制、模糊補(bǔ)償控制以及移動機(jī)器人路徑規(guī)劃等各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。這一技術(shù)，可使圖書館機(jī)器人館員更完美的完成各崗位的工作。

4.4人機(jī)交互技術(shù)

由于智能機(jī)器人的研究目的是使機(jī)器人能夠像擁有“大腦”一樣智能化的工作、為人類服務(wù)，故需要機(jī)器人對相應(yīng)的指令、任務(wù)做出反饋。目前，人機(jī)交互技術(shù)可以實現(xiàn)文字識別、語音合成與識別、圖像識別與處理、機(jī)器翻譯等。通過人機(jī)交互，圖書館機(jī)器人館員可以更好回答讀者的咨詢問題及更好的完成自然人布置的任務(wù)。

5圖書館機(jī)器人館員發(fā)展趨勢和面臨的挑戰(zhàn)

未來，智能機(jī)器人將成為人類的伙伴，一起工作、共同生活，完成人類不能或不愿完成的工作。智能機(jī)器人對于圖書館而言是一項創(chuàng)新，將機(jī)器人應(yīng)用于圖書館是一個涉及資金、設(shè)備、技術(shù)和服務(wù)的綜合系統(tǒng)工程。機(jī)器人館員將會替代自然人館員，從事重復(fù)、繁重的圖書及書架管理工作，和信息量大人腦無法完全熟記得信息咨詢工作等等，這是未來的發(fā)展趨勢。要讓機(jī)器人館員能夠像人一樣工作，成為人的助手，還具有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)性。首先，要解決機(jī)器人館員在各種環(huán)境的運(yùn)動控制能力。其次，要提升機(jī)器人館員感知和決策能力。總之，圖書館對機(jī)器人的需求會持續(xù)攀升，各國政府、研究機(jī)構(gòu)都非常重視機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，也投入了大量資金。機(jī)器人技術(shù)的高精尖問題，更加激發(fā)著全球眾多優(yōu)秀的機(jī)器人研發(fā)團(tuán)隊不斷創(chuàng)新。

6結(jié)束語

計算機(jī)技術(shù)、觸摸技術(shù)、語音識別以及云式計算，使圖書館發(fā)生巨大變化，機(jī)器人是實現(xiàn)圖書館人機(jī)交互提高服務(wù)質(zhì)量的良好載體，機(jī)器人館員在圖書館的應(yīng)用，解決了圖書館工作不能借助于機(jī)械動力，而完全要靠人力的歷史。從創(chuàng)建世界一流大學(xué)的圖書館的角度來看，圖書館使用機(jī)器人館員前景廣闊，下一代能使圖書館發(fā)生變化的一定是智能機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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Talking about One of the Library Innovations—Robot Librarian

Yu JianBai Fuchun

[Abstract]The robot industry in our country has reached world advanced level, but the use of robots in library work is still at the primary stage. The article introduces the progress of robot in foreign libraries, and analyzes the reason of robot application in the domestic library. In addition, The article expounds the key technologies, development trend and challenges of library robot, so as to drive the development of domestic library robot.

[Key words]Library innovation; Robot; Robot librarians; Future library

〔作者簡介〕于健(1978-)，女，碩士研究生，館員，大連工業(yè)大學(xué)圖書館自動化部主任；白福春(1966-)，男，碩士研究生，副研究館員，大連工業(yè)大學(xué)圖書館資源建設(shè)部主任。

[中圖分類號]G251.6

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A