展倩慧 楊智勇 楊 鵬/上海大學(xué)圖書情報檔案系

數(shù)字產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展與轉(zhuǎn)型已成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點，2020年由工信部中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院牽頭編寫的《數(shù)字孿生應(yīng)用白皮書》發(fā)布，指出數(shù)字孿生將從促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實體經(jīng)濟(jì)融合、貫通信息孤島、釋放數(shù)據(jù)價值、加快全要素數(shù)字化和新型智慧城市建設(shè)等層面，推動我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展[1]。數(shù)字孿生作為數(shù)字轉(zhuǎn)型的代表性體現(xiàn)，其應(yīng)用日益廣泛的同時也必將為智慧檔案館建設(shè)帶來新的人機關(guān)系和泛在知識共享空間。自2012年發(fā)布首批智慧城市試點城市以來，截至2018年底，超過600多座城市明確提出了智慧城市建設(shè)計劃[2]。智慧檔案館應(yīng)順應(yīng)智慧城市建設(shè)洪流，利用數(shù)字孿生技術(shù)，為其創(chuàng)建虛擬能耗系統(tǒng)，輔助構(gòu)建“綠色智慧檔案館”。同時，運用數(shù)字孿生技術(shù)的智慧檔案館可以將檔案館的館藏資源、人員、知識和服務(wù)以虛擬具象化形式展示出來，建構(gòu)館員孿生體、用戶孿生體、館藏資源孿生體三維虛擬畫像，形成群智協(xié)作體系，從而滿足用戶的個性化需求。

總之，在當(dāng)前我國各方面強調(diào)科技應(yīng)用和數(shù)智賦能的背景下，如何將數(shù)字孿生技術(shù)與檔案館事業(yè)轉(zhuǎn)型結(jié)合起來，使數(shù)字孿生在檔案工作中發(fā)揮高效決策、深度分析、智能運作等作用具有重要意義。

1 數(shù)字孿生技術(shù)與智慧檔案館

數(shù)字孿生是具有數(shù)據(jù)連接和特定物理實體或過程的數(shù)字化表達(dá)，以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實體的虛擬模型，以數(shù)據(jù)驅(qū)動力為核心模擬物理實體在現(xiàn)實環(huán)境中的行為[3]，通過虛實映射、技術(shù)迭代、系統(tǒng)交互等手段，實現(xiàn)物理空間與虛擬空間交互映射的通用使能技術(shù)。人工智能、“3R”技術(shù)、協(xié)同計算、全息智能交互等信息化技術(shù)構(gòu)成數(shù)字孿生技術(shù)的基石。它的互操作性、可擴(kuò)展性、實時性等特點，能夠在最大程度上促進(jìn)人類社會以全局視角統(tǒng)籌方向建設(shè)，以數(shù)字空間筑實現(xiàn)實底座，以虛擬智能控制實體運行，實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實空間的同步規(guī)劃與建設(shè)。

智慧檔案館是檔案數(shù)據(jù)、信息、情報、知識的綜合體，用來解決檔案收集、管理、保存、利用等問題的智慧化系統(tǒng)和平臺[4]，是在傳統(tǒng)實體檔案館和數(shù)字檔案館基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)挖掘、語義分析、主動推送等智能高效的技術(shù)方法，與檔案館天然的資源優(yōu)勢、豐厚的文化底蘊、檔案用戶的多元需求有效銜接起來，實現(xiàn)檔案數(shù)據(jù)、檔案實體、檔案環(huán)境、檔案人流等全方位的智能型管理。

2 數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于智慧檔案館的情境

在AI、“3R”、全息智能交互等多元技術(shù)共同作用下，智慧檔案館能夠構(gòu)建一個與檔案館物理實體幾乎一樣的具有多維智慧與泛在感知的“檔案館數(shù)字孿生模型”。基于此，本文從模擬交互情境、虛擬還原情境、突發(fā)應(yīng)急情境三個方面，探討數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于智慧檔案館的多維場景。

2.1 模擬交互情境下的用戶體驗

數(shù)字孿生技術(shù)具有眾多特點，包括雙向映射、動態(tài)模擬、實時連接等。一方面，將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于民眾喜聞樂見的檔案館展覽中，使檔案用戶能夠“沉浸”其中， 體味檔案的“原汁”面貌。最直接的表現(xiàn)就是將VR技術(shù)應(yīng)用于在線游覽程序制作中，通過交互式展覽鼓勵用戶模擬互動。例如，美國“銘記珍珠港”APP利用VR技術(shù)使用戶可與幸存對象在虛擬環(huán)境中交流，與當(dāng)時的文物、標(biāo)志性照片和檔案視頻進(jìn)行交互，將自己置身于歷史場景中，使用戶更能真切地感受檔案記憶，享受全息沉浸式體驗[5]。另一方面，智慧檔案館通過收集、挖掘、分析檔案用戶的行為數(shù)據(jù)與個人背景數(shù)據(jù)，構(gòu)建檔案用戶孿生體，并自動生成檔案用戶與館員孿生體匹配模式。為用戶在生活、工作、學(xué)習(xí)等不同場景里提供精準(zhǔn)化、個性化、多元化、自動化遠(yuǎn)程服務(wù)，每位檔案用戶都將擁有自己的館員數(shù)字孿生體，使其充當(dāng)智能顧問、答疑助手的角色，獲取24×365的全天候服務(wù)。

2.2 歷史真實情境下的虛擬還原

檔案館保存著諸多珍貴的檔案文獻(xiàn)遺產(chǎn)，它們是傳承中華文化、記載社會記憶的寶貴財富。但由于人工破壞、自然侵蝕、管理疏忽等各種因素，檔案文獻(xiàn)遺產(chǎn)損壞或丟失的現(xiàn)象時有發(fā)生。借助數(shù)字孿生技術(shù)能夠有效保護(hù)檔案文獻(xiàn)遺產(chǎn)，一方面，可以利用數(shù)字孿生技術(shù)在虛擬信息空間構(gòu)建與現(xiàn)實物理世界中的物質(zhì)文化遺產(chǎn)完全一致的數(shù)字孿生體，在對檔案文獻(xiàn)遺產(chǎn)進(jìn)行操作處理之前，模擬出可能發(fā)生的狀況或可能引起的后果，提前制定防護(hù)措施、修復(fù)還原計劃[6]。另一方面，利用數(shù)字孿生技術(shù)還可以為檔案文獻(xiàn)遺產(chǎn)營造虛擬鏡像化的開發(fā)平臺，與增強現(xiàn)實、虛擬仿真、混合現(xiàn)實緊密結(jié)合，疊加虛擬現(xiàn)實維度，提供復(fù)原再現(xiàn)、可視化展示與沉浸式體驗功能[7]，為檔案文獻(xiàn)遺產(chǎn)保護(hù)與開發(fā)提供更多可能性，賦予其全新生命力。例如，可以通過數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建“數(shù)字敦煌”“南京大屠殺孿生檔案”，借助可視化技術(shù)予以傳播展示。

2.3 突發(fā)應(yīng)急情境下的安全保障

2018年，一場出其不意的大火席卷了巴西國家博物館，2000萬件珍貴文物毀于一旦；2019年，法國巴黎圣母院發(fā)生火災(zāi)，整座建筑損毀嚴(yán)重；2019年，深圳市檔案中心突然起火，深圳消防緊急出動，花了4個小時才把大火撲滅。這一起起觸目驚心的突發(fā)事件為檔案管理和保護(hù)敲響了警鐘。借用數(shù)字孿生的模擬仿真技術(shù)對檔案館突發(fā)事件進(jìn)行預(yù)演，讓檔案管理人員筑牢突發(fā)應(yīng)急機制，進(jìn)行應(yīng)急和災(zāi)后策略測試和實驗。通過協(xié)同計算傳感技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等全面感知和實時監(jiān)控檔案館建筑、檔案人員、紙質(zhì)檔案、館內(nèi)設(shè)施設(shè)備等要素數(shù)據(jù)，在孿生檔案館內(nèi)形成全生命周期數(shù)據(jù)流。同時，借助預(yù)警機器人在館內(nèi)各角落巡檢監(jiān)控，實時采集并上報數(shù)據(jù)至孿生檔案館中，將館內(nèi)各數(shù)據(jù)要素以不同閾值區(qū)別反映，如有數(shù)據(jù)異動、超出閾值情況發(fā)生，則立即報警，從而實現(xiàn)潛在風(fēng)險問題準(zhǔn)確識別、動態(tài)感知、實時反饋和事前防控。

3 基于數(shù)字孿生技術(shù)的智慧檔案館模型構(gòu)建

3.1 數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于智慧檔案館的運轉(zhuǎn)階段

在智慧檔案館空間構(gòu)建中，數(shù)字孿生技術(shù)的運用可以全程對接實體空間和虛擬空間，并對智慧檔案館的發(fā)展進(jìn)行全生命周期的識別、獲取、挖掘、計算和預(yù)測，大體而言此模型運轉(zhuǎn)有以下四個階段。

首先是現(xiàn)狀孿生。即對實體檔案館現(xiàn)狀進(jìn)行全要素分析，悉數(shù)全面、確切精準(zhǔn)、動態(tài)映射現(xiàn)有檔案館空間數(shù)據(jù)。只有采集到真實可靠、質(zhì)量上乘的檔案館數(shù)據(jù)資源，才可以構(gòu)建出完整、精確的檔案館孿生系統(tǒng)，并為檔案館孿生體的后續(xù)建設(shè)源源不斷地提供數(shù)據(jù)資源。其次是功能孿生。即在收到上傳的檔案館物理空間數(shù)據(jù)之后，建立智慧檔案館孿生體的過程。此階段建構(gòu)的檔案館孿生體是各類型、各場景的孿生空間共同組成的一個大規(guī)模孿生體的集合，并對收集而來的孿生數(shù)據(jù)進(jìn)行描述、建構(gòu)、診斷、決策，通過人為干預(yù)和人工操作，對檔案館各種功能、館內(nèi)情境進(jìn)行模擬。最后是自主孿生。這是數(shù)字孿生技術(shù)下智慧檔案館建設(shè)的高級階段，具有自主互動、深度洞察、動態(tài)聯(lián)結(jié)等特點。這一階段，智慧檔案館與用戶之間的溝通交流不再受限于物理空間或?qū)嶓w人力資源，而是以數(shù)字虛擬、孿生空間為引擎和場域，實現(xiàn)以用戶為中心的主動服務(wù)。

3.2 數(shù)字孿生技術(shù)下智慧檔案館模型要素分析

應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)的智慧檔案館模型包括檔案館物理實體、檔案館虛擬孿生體、檔案孿生大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生體系四維運轉(zhuǎn)要素，其中檔案館虛擬孿生體模型和孿生大數(shù)據(jù)是核心。

3.2.1 根脈：要素豐富的智慧檔案館物理實體

檔案館物理實體是現(xiàn)實社會世界中檔案館客觀存在的各種資源與進(jìn)程的集合，內(nèi)涵要素豐富，包括檔案館物理環(huán)境中離散的、可識別的和可觀察的全面事物[8]。如檔案館實體空間、檔案館員、檔案用戶、檔案材料、館內(nèi)設(shè)施裝備等事物。這是識別并獲取全要素物理資源，分析和預(yù)測虛擬模型的發(fā)展架構(gòu)的基礎(chǔ)。只有全過程、全方面、全系統(tǒng)、全時空、全天候的檔案館物理實體的要素提取，才能保證檔案館在數(shù)字孿生技術(shù)下建構(gòu)出完全映射、精準(zhǔn)仿生的虛擬空間。

3.2.2 骨架：完全映射的智慧檔案館孿生空間

檔案館孿生空間是指在虛擬空間中構(gòu)建的檔案館數(shù)字模型，其全面地描述了檔案館物理實體完整的場域和運行軌跡，本質(zhì)是檔案館所有物理實體的數(shù)字化模型集合。這個完全映射的檔案館孿生空間在虛擬空間里起著“關(guān)鍵樞紐”的作用，所有從實體檔案館上傳而來的資源與要素在其中存儲和集成，融匯了檔案館物理世界的真實場景，能夠使檔案管理者通過該孿生空間便可“俯瞰”和掌控整個檔案館運行過程，從全局視角與宏觀立場設(shè)計和規(guī)劃檔案館建設(shè)的發(fā)展路徑，從而制定切實可行、科學(xué)合理的數(shù)字孿生智慧檔案館整體架構(gòu)、運載路線、支撐設(shè)備和運行體系。

3.2.3 細(xì)胞：中樞驅(qū)動的檔案孿生大數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)是智慧檔案館的基礎(chǔ)，也是孿生檔案館的基礎(chǔ)。“檔案數(shù)據(jù)不僅是一種重要的數(shù)據(jù)記錄，也是重要的社會記憶”[9]。檔案孿生大數(shù)據(jù)作為整個虛擬孿生空間的驅(qū)動力，既蘊含了檔案館內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)資源、時空環(huán)境、保障維護(hù)、工作人員等在運行管理過程中遺留的數(shù)據(jù)痕跡，又包括了數(shù)字孿生應(yīng)用下智慧檔案館的模擬仿真過程及其智能傳感體系的服務(wù)數(shù)據(jù)等[10]，共同匯聚成檔案孿生大數(shù)據(jù)，驅(qū)動和牽引著檔案館孿生系統(tǒng)的健康發(fā)展。總的來說，包括檔案館物理實體相關(guān)大數(shù)據(jù)、檔案館孿生模型相關(guān)大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生體系大數(shù)據(jù)以及前三者融合而成的集成大數(shù)據(jù)四個部分，在處理集成后也會有機融入到各階段中，推動各部分的健康運轉(zhuǎn)。

3.2.4 大腦：智控可用的數(shù)字孿生體系

數(shù)字孿生體系是檔案館孿生大數(shù)據(jù)驅(qū)動下各類數(shù)據(jù)資源、技術(shù)工具、服務(wù)場景、應(yīng)用手段、業(yè)務(wù)流程、人員操作的功能整合、集體嵌入和匹配耦連，形成綜合化、系統(tǒng)化、聯(lián)動化的智能調(diào)控體系和運維終端，負(fù)責(zé)整個智慧檔案館系統(tǒng)的執(zhí)行部署與監(jiān)控的智用化操控與協(xié)作[11]。主要包括“算法、仿真、智能控制”三部分。智慧檔案館數(shù)字孿生體系通過算法運算、描摹、分析檔案館物理實體的各種資源要素、檔案館各項活動運轉(zhuǎn)規(guī)則原理、檔案館運行支撐技術(shù)方法，繼而進(jìn)行原態(tài)仿真和虛化模擬，使檔案館孿生體與實體檔案館精準(zhǔn)映射，高度逼真現(xiàn)實世界，形成智慧檔案館真實鏡像，從而使檔案管理者對智慧檔案館的統(tǒng)籌部署、宏觀規(guī)劃、管理運營更加精準(zhǔn)、智能和可控。

3.3 數(shù)字孿生技術(shù)下智慧檔案館模型驅(qū)動原則

實現(xiàn)智慧檔案館數(shù)字孿生驅(qū)動的科學(xué)運用，需要對檔案館物理實體特征進(jìn)行歸納統(tǒng)計與計算，并依憑檔案孿生大數(shù)據(jù)的交匯與剖析，將智慧檔案館孿生模型應(yīng)用落地，具體而言應(yīng)遵循以下原則：（1）檔案信息的物理融合。檔案館物理實體各要素的感知智聯(lián)、構(gòu)建虛擬檔案館模型、檔案孿生大數(shù)據(jù)交匯等基本操作與運行階段均以檔案信息的物理融合為前提。這種融合貫穿于智慧檔案館模型構(gòu)建與運行的全生命周期各個階段。（2）智慧檔案館四維模型的全息建構(gòu)。四維虛擬模型是實現(xiàn)檔案館檔案用戶體驗、檔案文獻(xiàn)遺產(chǎn)保護(hù)還原、突發(fā)事件智能預(yù)警等各種情境最核心部分，四維虛擬模型的應(yīng)用功能在數(shù)據(jù)驅(qū)動下將從理論變?yōu)楝F(xiàn)實。（3）動態(tài)實時交互連接的創(chuàng)建。檔案館物理實體、館際模型、孿生體系勾連為一個有機貫通的結(jié)構(gòu)合體離不開模型內(nèi)實時的動態(tài)連接，從而促使信息與數(shù)據(jù)能夠在各部分間互換和通遞。（4）檔案利用需求的最終導(dǎo)向。檔案利用服務(wù)將數(shù)字孿生應(yīng)用形成的沉浸式體驗、個性化需求和實時性對話等功能通過最快速簡便的通道提供給檔案用戶，同時使檔案用戶獲得直觀的模擬互動。（5）得力團(tuán)隊的高效運營。人才是數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用的根本保障，高效、高技術(shù)水準(zhǔn)的運營團(tuán)隊能夠指導(dǎo)頂層設(shè)計、技術(shù)應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)制定，降低重復(fù)與無效建設(shè)的風(fēng)險，提高檔案館孿生體系建設(shè)的規(guī)范性與可行性，確保建設(shè)目標(biāo)和任務(wù)順利實現(xiàn)。

4 結(jié)語

檔案館被譽為“記憶宮殿”，具有天然的文獻(xiàn)資源優(yōu)勢和技術(shù)應(yīng)用特質(zhì)，需要超前時變、主動應(yīng)變，擁抱新技術(shù)，將數(shù)字孿生技術(shù)鍛造成智慧檔案館進(jìn)步升級的階梯，從而更好地支撐用戶服務(wù)、延展檔案館智慧功能、對接國家重大戰(zhàn)略。