摘要：本文對(duì)高校圖書(shū)館閱覽室座位資源預(yù)約使用問(wèn)題進(jìn)行分析，為了解決高校圖書(shū)館座位預(yù)約問(wèn)題，全國(guó)高校以實(shí)際情況為出發(fā)，提供了不同措施和解決方案。首先，從硬件的角度，提供了相應(yīng)的管理方法，即實(shí)行人工管理高校圖書(shū)館的座位資源，這樣能大大提高圖書(shū)館座位的利用率，但這種管理方法需要投入大量的人力，財(cái)力和物力。因此，需要?jiǎng)?chuàng)建適合實(shí)際情況的座位預(yù)約系統(tǒng)，盡可能的解決座位資源使用問(wèn)題，保證座位有效利用，達(dá)到數(shù)字化管理的目的[1]。高校圖書(shū)館座位預(yù)約系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，不僅可以節(jié)約師生尋找座位的時(shí)間，而且還可以提高座位資源的使用效率[2]，將成為每個(gè)高校圖書(shū)館急需面對(duì)和解決的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：高校圖書(shū)館;座位預(yù)約系統(tǒng);數(shù)字圖書(shū)館

由于圖書(shū)館座位預(yù)約場(chǎng)景與經(jīng)典蟻群算法相似，都屬于尋求目標(biāo)最短路徑問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者在蟻群算法的研究上取得了很好的成果，圖書(shū)館座位預(yù)約系統(tǒng)要求運(yùn)行穩(wěn)定、快速和高效并且要在開(kāi)館日期前投入使用，時(shí)間緊任務(wù)重，所以本文決定以經(jīng)典的且被驗(yàn)證過(guò)的蟻群算法為研究對(duì)象，對(duì)座位預(yù)約系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)。

高校圖書(shū)館分布在不同校區(qū)，座位總數(shù)多，在需要對(duì)座位間隔進(jìn)行控制滿(mǎn)足預(yù)約開(kāi)放條件;其次，用戶(hù)對(duì)不同校區(qū)座位的預(yù)約使用需要用到定位和相關(guān)服務(wù)消息推送;最后高校圖書(shū)館座位預(yù)約的方式和場(chǎng)景與蟻群算法相近;所以針對(duì)所要研究?jī)?nèi)容主要查閱了座位預(yù)約系統(tǒng)、蟻群算法和LBS定位技術(shù)的研相關(guān)文獻(xiàn)，具體內(nèi)容如下。

一、座位預(yù)約系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

Paul Needham于2016年提出應(yīng)使用數(shù)字化和信息化管理方式，對(duì)圖書(shū)館有限的座位資源進(jìn)行合理的管控，來(lái)提升圖書(shū)館座位資源的使用效率。溫紅超在2019年提出，圖書(shū)館座位預(yù)約系統(tǒng)備受熱寵，應(yīng)加強(qiáng)座位預(yù)約系統(tǒng)使用效果的研究。黃勇等在2020年完成了座位預(yù)約系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，有效減少了座位空置率，提高了座位的使用效率。張若有在2020年指出高校圖書(shū)館座位預(yù)約問(wèn)題的解決是智慧圖書(shū)館的重要組成部分。

此外，也有為數(shù)不多的高校使用第三方廠(chǎng)家提供的技術(shù)支持來(lái)解座位預(yù)約的問(wèn)題。Colorni A指出數(shù)字化圖書(shū)館就是使用計(jì)算機(jī)管理代替人工管理，最大限度提升座位資源的使用效率，避免資源的浪費(fèi)向。

英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)和瑞典等歐洲國(guó)家的圖書(shū)館座位，并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的預(yù)約系統(tǒng)，大多數(shù)大學(xué)圖書(shū)館甚至向市民開(kāi)放。

美國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、教育資源豐富，多數(shù)圖書(shū)館并沒(méi)有設(shè)置進(jìn)入限制，但在紐約等大城市，座位資源緊張，一些大型圖書(shū)館或大學(xué)圖書(shū)館，有專(zhuān)門(mén)的座位預(yù)訂系統(tǒng);這些系統(tǒng)只提供簡(jiǎn)單預(yù)約，并不會(huì)儲(chǔ)存使用數(shù)據(jù);在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，采用客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器模式或?yàn)g覽器/服務(wù)器模式，少數(shù)座位預(yù)約系統(tǒng)會(huì)提供第三方平臺(tái)的服務(wù)?？偠灾?，相對(duì)于國(guó)內(nèi)圖書(shū)館座位預(yù)約系統(tǒng)，功能有限。

日韓等亞洲國(guó)家，人口密集、高校大多數(shù)集中在少數(shù)大城市，學(xué)生數(shù)量多，座位資源緊張，因此，大多數(shù)高校圖書(shū)館的座位資源越來(lái)越受到重視，一般都有相應(yīng)的預(yù)約系統(tǒng)，學(xué)生需要使用ID進(jìn)行認(rèn)證，然后才可以進(jìn)行預(yù)約。該系統(tǒng)通常配有指紋機(jī)或讀卡器等設(shè)備，用于在學(xué)生遠(yuǎn)程或現(xiàn)場(chǎng)預(yù)約后驗(yàn)證其身份。對(duì)于一些違規(guī)情況，系統(tǒng)還將記入校園檔案，提高學(xué)生自覺(jué)遵守座位使用規(guī)范。

綜上所述，雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)圖書(shū)館座位資源使用都有不同的方法，但在數(shù)字移動(dòng)時(shí)代的今天，簡(jiǎn)單的座位預(yù)約功能已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足師生用戶(hù)的使用需求，提升對(duì)圖書(shū)館管理人員如何正確分配座位資源，管理圖書(shū)館資源使用規(guī)則提出了更高的要求。

二、蟻群算法的研究現(xiàn)狀

來(lái)自意大利的Marco Dorigo博士認(rèn)為蟻群算法是優(yōu)化路徑的概率型算法，其原理是根據(jù)于螞蟻在覓食過(guò)程中尋路的行為。ZHANG H Y等提出蟻群是根據(jù)先信息素量的多少來(lái)參照轉(zhuǎn)移概率自主的選擇到達(dá)食物源的最優(yōu)路徑即最短路徑。

沈顯君于2015年指出蟻群算法本質(zhì)上是啟發(fā)式全局優(yōu)化算法的一種。張?zhí)K英等在2019年指出蟻群算法，被大量應(yīng)用于多領(lǐng)域路徑規(guī)劃的研究?；谙伻核惴ǖ臇鸥竦貓D描述環(huán)境信息簡(jiǎn)單有效、易于實(shí)現(xiàn)，在路徑規(guī)劃中得到了廣泛的應(yīng)用。

Haroun S A于2015年以旅行商問(wèn)題-TSP 為例，給出了詳細(xì)的 ACO算法流程，Jie C等在2015年提出改進(jìn)ACO算法，以解決在處理多目標(biāo)的路徑規(guī)劃問(wèn)題上存在目標(biāo)函數(shù)相互矛盾的情況。

方文婷等在2019年指出，改進(jìn)后的蟻群算法可以達(dá)到縮短蟻群算法的收斂次數(shù)、減少收斂時(shí)間目的。THOMAS T等在2018年指出全局路徑規(guī)劃是指移動(dòng)對(duì)象在掌握環(huán)境信息之后進(jìn)行建模，按照既定的優(yōu)化規(guī)則找到一條符合要求的路徑。

王曉燕等在2018年提出了限定螞蟻系統(tǒng)中信息素范圍的大小值，可以避免停止更迭的問(wèn)題。CHENG Juntao等指出，將啟發(fā)信息遞減系數(shù)加入兩坐標(biāo)之間，能夠避免過(guò)早進(jìn)入局部最優(yōu)解。

屈鴻等通過(guò)改變蟻群系統(tǒng)中每個(gè)螞蟻起點(diǎn)坐標(biāo)的位置，降低經(jīng)典蟻群算法搜索時(shí)時(shí)螞蟻之間的相互影響來(lái)提高蟻群算法的運(yùn)算效率。

呂文壯等在2019年指出，蟻群算法可通過(guò)蟻群之間信息素的增減促使全局獲得最優(yōu)解。

上述對(duì)經(jīng)典蟻群算法的改進(jìn)能提高蟻群算法的表現(xiàn)，但不能在特定情況下滿(mǎn)足要求，主要是經(jīng)典蟻群算法中搜索方式會(huì)受到參數(shù)值變化的影響，而圖書(shū)館中座位與座位之間的距離是固定的，這種布局特性對(duì)蟻群算法的運(yùn)算提供了便利，具體表現(xiàn)在師生在利用移動(dòng)端選座時(shí)可準(zhǔn)確地觀(guān)察到座位和所需資源是否釋放與占用。

三、LBS系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

LBS 基于位置的服務(wù)（Location Based Services，LBS），是使用各類(lèi)型的定位技術(shù)來(lái)獲取定位當(dāng)前的位置，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向該定位設(shè)備提供服務(wù)。王華平于2018年指出LBS 技術(shù)是以用戶(hù)位置為主，通過(guò)定位技術(shù)，確定用戶(hù)所在位置后與用戶(hù)需求匹配，并發(fā)出與位置相關(guān)的服務(wù)。張青云等介紹了不同技術(shù)對(duì)LBS用戶(hù)隱私數(shù)據(jù)的保護(hù)方法。邵波于2016年提出圖書(shū)館LBS在室內(nèi)使用的各類(lèi)定位技術(shù)。張帆等綜合LBS的定位功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶(hù)的不同定向服務(wù)，王能輝認(rèn)為L(zhǎng)BS提供的服務(wù)能為讀者用戶(hù)帶來(lái)更全面的圖書(shū)館體驗(yàn)。錢(qián)海鋼認(rèn)為L(zhǎng)BS是構(gòu)建智慧圖書(shū)館的重要內(nèi)容。郭倩等針對(duì)當(dāng)前高校LBS用戶(hù)的需求，提出一套在A(yíng)ndroid平臺(tái)上的校園定位技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。程雪穎等提出二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)館內(nèi)導(dǎo)航功能，現(xiàn)有電子地圖位置服務(wù)難以直接滿(mǎn)足校園內(nèi)地理信息服務(wù)需求。王翀指出智慧校園的建設(shè)應(yīng)發(fā)展該加強(qiáng)對(duì)預(yù)約和資源使用需求的研究和開(kāi)發(fā)。

目前，LBS得到了廣泛應(yīng)用、校園地圖服務(wù)、移動(dòng)圖書(shū)館和定位用戶(hù)行為分析等。C.Y.Chow指出精度越準(zhǔn)確的位置數(shù)據(jù)可以獲得更好的位置服務(wù)。Kushwaha A提出運(yùn)用LBS技術(shù)的智慧校園相關(guān)典型應(yīng)用主要包括緬因大學(xué)校園導(dǎo)航系統(tǒng)、中西部大學(xué)聯(lián)盟和蒙特克萊爾州立大學(xué)的校園連接計(jì)劃等。胡長(zhǎng)華提出一種基于LBS地圖的可視化移動(dòng)作業(yè)改進(jìn)系統(tǒng)提升其可視化體驗(yàn)的友好性。楊敏等指出基于WIFI的定位在LBS中潛力巨大，能夠有效為用戶(hù)提供相關(guān)服務(wù) ，文獻(xiàn)指出了LBS在用戶(hù)位置服務(wù)需求方面的廣泛運(yùn)用。

四、結(jié)語(yǔ)

由于數(shù)字移動(dòng)時(shí)代廣泛應(yīng)用，需要控制座位之間的安全距離，大部分師生使用的是移動(dòng)端預(yù)約，在需要對(duì)預(yù)約系統(tǒng)中在移動(dòng)端的座位顯示狀態(tài)進(jìn)行更改，但是圖書(shū)館預(yù)約系統(tǒng)存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

1.座位狀態(tài)顯示不及時(shí)，不能及時(shí)告知師生座位是否被占用;

2.高峰期時(shí)預(yù)約系統(tǒng)在移動(dòng)端運(yùn)行較慢;

3.后臺(tái)管理端對(duì)使用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)不全;

4.預(yù)約段界面不夠完善精美，需要更簡(jiǎn)便的預(yù)約與簽退操作減少師生在館內(nèi)的密集程度;

5.沒(méi)有將座位分樓層分時(shí)段的提供給師生用戶(hù)，需要更詳細(xì)的操作界面來(lái)滿(mǎn)足師生使用資源的不同需求。

綜上所述，高校圖書(shū)館座位預(yù)約的問(wèn)題其實(shí)就是在座位狀態(tài)已知的前提下，師生選擇下一目的地的最短路徑問(wèn)題。要解決這個(gè)問(wèn)題就必須對(duì)原有系統(tǒng)的算法進(jìn)行優(yōu)化來(lái)提高移動(dòng)端選擇效率達(dá)到更快的選座效果。

基于蟻群算法的高校圖書(shū)館座位預(yù)約算法研究。首先分析了圖書(shū)館座位預(yù)約需求，通過(guò)研究經(jīng)典蟻群算法和圖書(shū)館座位預(yù)約的相似點(diǎn)，決定采用蟻群算法，并給出了解決方案。融入LBS并行蟻群算法在座位預(yù)約算法的中的研究。對(duì)圖書(shū)館座位預(yù)約算法并行進(jìn)行研究，給出算法設(shè)計(jì)思路，確定了并行蟻群算法流程和算法實(shí)現(xiàn)，根據(jù)圖書(shū)館座位坐標(biāo)制定了應(yīng)用場(chǎng)景圖，通過(guò)應(yīng)用模擬實(shí)驗(yàn)證明并行蟻群算法作為圖書(shū)館座位預(yù)約算法的可行性。

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作者簡(jiǎn)介：易成，男，湖北武漢人，武漢理工大學(xué)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)工程碩士，現(xiàn)就職于武漢理工大學(xué)南湖圖書(shū)館，從事圖書(shū)館相關(guān)軟件的應(yīng)用。