王家玲　查道懂　張春梅

摘 要 數(shù)字孿生技術(shù)在智慧圖書館建設(shè)中獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，但其中心化存儲(chǔ)方式以及孿生體數(shù)據(jù)可被無限復(fù)制等特點(diǎn)給智慧圖書館帶來了數(shù)據(jù)不可靠、讀者隱私和知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題。論文梳理數(shù)字孿生和區(qū)塊鏈技術(shù)特點(diǎn)及在智慧圖書館的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出將數(shù)字孿生與區(qū)塊鏈技術(shù)深度融合，利用區(qū)塊鏈的非中心化、數(shù)據(jù)不可篡改等特點(diǎn)存儲(chǔ)智慧圖書館數(shù)字孿生數(shù)據(jù)，在保證孿生數(shù)據(jù)可靠性、讀者隱私和知識(shí)產(chǎn)權(quán)安全的前提下，將智慧圖書館的空間資源、設(shè)備資源、紙電資源、讀者資源、人才資源全局規(guī)劃、深度整合、智慧管理，探析智慧圖書館的管理與服務(wù)新模式，為智慧圖書館的綠色發(fā)展提供全新的研究視角和實(shí)踐路徑。

關(guān)鍵詞 區(qū)塊鏈；數(shù)字孿生；智慧圖書館

分類號(hào)G250.7

DOI 10.16810/j.cnki.1672-514X.2023.05.010

Research on Management and Service Mode of Digital Twin Library Based on Blockchain

Wang Jialing， Zha Daodong， Zhang Chunmei

Abstract Digital twin technology has unique advantages in the construction of smart libraries. However， its centralized storage mode and the infinite reproduction of twin data bring problems of data unreliability， reader privacy and intellectual property rights to smart libraries. This paper combs the characteristics of digital twin and block chain technology and its application status in smart library， proposes the deep integration of digital twin and block chain technology， and uses the characteristics of block chain such as decentralization and unalterable to store the digital twin data of smart library. On the premise of ensuring the reliability of the twin data， the privacy of readers and the security of intellectual property rights， the overall planning， deep integration and intelligent management of the space resources， equipment resources， paper and electricity resources， reader resources and talent resources of the smart library are analyzed， and the new management and service mode of the smart library is explored， so as to provide a new research perspective and practice path for the green development of the smart library.

KeywordsBlock chain. Digital twin. Smart library.

0 引言

大數(shù)據(jù)與人工智能的快速發(fā)展，使得大數(shù)據(jù)技術(shù)與人工智能技術(shù)逐步融合，共同發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈、5G網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)。數(shù)字孿生具有實(shí)時(shí)雙向映射、全面動(dòng)態(tài)仿真、智能閉環(huán)驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)，在智慧圖書館建設(shè)中有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，研究者們紛紛將其引入智慧圖書館中，并從不同角度分析其在智慧圖書館中的應(yīng)用場(chǎng)景。然而，讀者隱私保護(hù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)是保障智慧圖書館綠色發(fā)展的基本前提，但數(shù)字孿生體的中心化存儲(chǔ)方式及數(shù)據(jù)可被無限復(fù)制等特點(diǎn)給智慧圖書館帶來了數(shù)據(jù)安全、讀者隱私和知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題，而目前幾乎沒有文獻(xiàn)對(duì)該問題進(jìn)行探討。區(qū)塊鏈技術(shù)非中心化的存儲(chǔ)模式和數(shù)據(jù)不可篡改等特點(diǎn)，可用于數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)監(jiān)護(hù)、數(shù)據(jù)溯源等方面。研究者嘗試將其引入圖書館，用其對(duì)圖書館的元數(shù)據(jù)、數(shù)字資源或場(chǎng)景化數(shù)據(jù)等進(jìn)行管理。但目前為止，很少有研究者將區(qū)塊鏈技術(shù)和數(shù)字孿生技術(shù)深度融合，讓區(qū)塊鏈技術(shù)融入到智慧圖書館全生命周期的管理中。對(duì)此，文章提出將數(shù)字孿生與區(qū)塊鏈技術(shù)深度融合，探析智慧圖書館管理與服務(wù)新模式，為智慧圖書館綠色發(fā)展提供全新的研究視角和實(shí)踐路徑。

1 數(shù)字孿生在智慧圖書館研究及運(yùn)行機(jī)制

早在2003年，美國(guó)密歇根大學(xué)Grieves教授在“PLM開發(fā)聯(lián)盟”成立時(shí)對(duì)業(yè)界所作的陳述中就提到了數(shù)字孿生的雛形，2011年Grieves教授正式將數(shù)字孿生的概念提出[1]。數(shù)字孿生技術(shù)最初被應(yīng)用于航天航空領(lǐng)域的飛行器的維護(hù)與保障，自2017年，該技術(shù)連續(xù)三年被Gartner列入《十大戰(zhàn)略性技術(shù)趨勢(shì)》，由此引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。

1.1 數(shù)字孿生的概念和特點(diǎn)

數(shù)字孿生又稱數(shù)字鏡像或信息鏡像模型，是充分利用數(shù)字建模、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，在虛擬空間中為物理實(shí)體構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，從而反映物理實(shí)體的全生命周期。

數(shù)字孿生主要包含四個(gè)元素：物理空間、虛擬空間、從物理空間到虛擬空間的數(shù)據(jù)流鏈接、從虛擬空間到物理空間和虛擬子空間的信息流鏈接[2]。數(shù)字孿生具有全面動(dòng)態(tài)仿真、實(shí)時(shí)雙向映射和智能閉環(huán)驅(qū)動(dòng)三大特點(diǎn)。全面動(dòng)態(tài)仿真是指數(shù)字孿生體通過行為邏輯數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)過程數(shù)據(jù)、狀態(tài)變化數(shù)據(jù)等對(duì)物理實(shí)體全生命周期的狀態(tài)和行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、精確表達(dá)、全面呈現(xiàn)。實(shí)時(shí)雙向映射是指數(shù)字孿生技術(shù)將物理實(shí)體映射到虛擬空間構(gòu)建各種數(shù)字模型，模型與模型之間、模型與實(shí)體之間可以雙向映射、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)交互。智能閉環(huán)驅(qū)動(dòng)表現(xiàn)在數(shù)字孿生體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)物理實(shí)體的狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)模擬分析，圖書館實(shí)體不斷優(yōu)化，優(yōu)化的圖書館實(shí)體同時(shí)被動(dòng)態(tài)映射到孿生空間，從而形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，智能驅(qū)動(dòng)。

1.2 數(shù)字孿生在智慧圖書館的研究現(xiàn)狀及運(yùn)行機(jī)制

隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，智慧圖書館的建設(shè)進(jìn)入了更高級(jí)階段。基于數(shù)字孿生技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，研究者們紛紛將其引入智慧圖書館，并從不同角度分析其在智慧圖書館中的應(yīng)用場(chǎng)景?？追背治隽藬?shù)字孿生技術(shù)在圖書館空間重構(gòu)的可能性和優(yōu)勢(shì)，探討其在圖書館的應(yīng)用場(chǎng)景[3]。石婷婷等分析數(shù)字孿生技術(shù)在智慧圖書館的應(yīng)用場(chǎng)景，提出數(shù)字孿生圖書館的建設(shè)策略[4]。王東波探索了基于數(shù)字孿生的智慧圖書館應(yīng)用場(chǎng)景架構(gòu)、運(yùn)行機(jī)制和建設(shè)思路[5]。李璐等從物理圖書館、虛擬圖書館、圖書館孿生大數(shù)據(jù)、孿生智慧管控平臺(tái)四個(gè)方面進(jìn)行闡述，給出基于數(shù)字孿生技術(shù)的圖書館智慧管控系統(tǒng)模型[6]。張艷豐等提出將數(shù)字孿生技術(shù)融入智慧圖書館服務(wù)，探析數(shù)字孿生技術(shù)下智慧圖書館場(chǎng)景化服務(wù)路徑及模型[7]。許鑫將數(shù)字孿生技術(shù)融合到圖書館業(yè)務(wù)，構(gòu)建了智慧圖書館業(yè)務(wù)融合方案[8]。

數(shù)字孿生體的構(gòu)建依賴大量的數(shù)據(jù)計(jì)算，而目前數(shù)字孿生體都采用中心化存儲(chǔ)方式，數(shù)據(jù)的可靠性得不到保障，導(dǎo)致模擬仿真不準(zhǔn)確，預(yù)測(cè)結(jié)果不可信。此外，數(shù)字孿生體因其數(shù)字形式，可被無限復(fù)制，將導(dǎo)致讀者個(gè)人數(shù)據(jù)及受版權(quán)保護(hù)的文獻(xiàn)資源可被無限復(fù)制，帶來讀者隱私泄露和知識(shí)產(chǎn)權(quán)等問題。這些數(shù)據(jù)安全問題將嚴(yán)重影響數(shù)字孿生技術(shù)在智慧圖書館中的應(yīng)用。

1.3 數(shù)字孿生在智慧圖書館的運(yùn)行機(jī)制

數(shù)字孿生圖書館是運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)在虛擬空間為圖書館物理實(shí)體構(gòu)建一個(gè)完全一樣的數(shù)字孿生體，并實(shí)現(xiàn)孿生體與物理實(shí)體的雙向映射和動(dòng)態(tài)交互，主要由圖書館物理實(shí)體、圖書館數(shù)字孿生體、數(shù)字孿生控制中心與孿生大數(shù)據(jù)四個(gè)部分所組成[9]，如圖1所示。

數(shù)字孿生控制中心負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)數(shù)字孿生圖書館進(jìn)行規(guī)劃部署、執(zhí)行監(jiān)控和管理協(xié)調(diào)。圖書館物理實(shí)體是指現(xiàn)實(shí)世界中圖書館各類資源和運(yùn)行過程的集合，其主要任務(wù)是各類圖書館實(shí)體資源的數(shù)字化，同時(shí)依據(jù)數(shù)字孿生體仿真模擬提供的策略，不斷優(yōu)化圖書館的管理與服務(wù)。在虛擬空間為圖書館物理實(shí)體構(gòu)建完全一樣的，實(shí)時(shí)雙向映射的數(shù)字模型就是圖書館數(shù)字孿生體，其主要任務(wù)是通過對(duì)數(shù)字孿生體數(shù)據(jù)的挖掘和模擬得出最佳執(zhí)行策略，為圖書館物理實(shí)體的建設(shè)提供決策支持，這也是數(shù)字孿生圖書館的核心。圖書館孿生大數(shù)據(jù)是驅(qū)動(dòng)數(shù)字孿生圖書館正常運(yùn)行的主要?jiǎng)恿?，圖書館數(shù)字孿生體的構(gòu)建、物理實(shí)體的迭代優(yōu)化、孿生體系的運(yùn)轉(zhuǎn)都依賴于圖書館孿生大數(shù)據(jù)，所以圖書館孿生大數(shù)據(jù)的可靠性、安全性至關(guān)重要。

2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的圖書館數(shù)字孿生數(shù)據(jù)的安全性分析

2008年，區(qū)塊鏈一詞因田本聰?shù)谋忍貛臶10]而進(jìn)入人們的視野。區(qū)塊鏈相當(dāng)于數(shù)據(jù)庫，本質(zhì)是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)服務(wù)，在存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上利用信息安全技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，保障數(shù)據(jù)安全，通過去中心化方式進(jìn)行傳輸，是分布式網(wǎng)絡(luò)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、加密技術(shù)的結(jié)合體。鏈上的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以成為中心，各節(jié)點(diǎn)的權(quán)利和義務(wù)對(duì)等，形成自治運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)生態(tài)鏈。每個(gè)區(qū)塊鏈都會(huì)保存前一個(gè)區(qū)塊鏈的哈希值，數(shù)據(jù)不可篡改。除了私有的加密數(shù)據(jù)外，任何節(jié)點(diǎn)都能獲取全網(wǎng)的總數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈能有效防止信息泄露，以授權(quán)方式設(shè)置訪問權(quán)限，保護(hù)數(shù)據(jù)安全。

2.1 區(qū)塊鏈與圖書館

2016年，區(qū)塊鏈作為戰(zhàn)略前沿技術(shù)被寫入國(guó)家信息化規(guī)劃。圖書館作為專業(yè)的信息服務(wù)機(jī)構(gòu)，將區(qū)塊鏈引入圖書館的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)服務(wù)是圖書館信息化重要內(nèi)容。研究者將區(qū)塊鏈技術(shù)引入圖書館，嘗試用其對(duì)圖書館的元數(shù)據(jù)、數(shù)字資源或場(chǎng)景化數(shù)據(jù)等部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行管理。張興龍等提出區(qū)塊鏈技術(shù)可解決讀者信息收集、分析和挖掘過程中數(shù)據(jù)安全問題，構(gòu)建了圖書館元數(shù)據(jù)的管理體系[11]。周耀分析了區(qū)塊鏈技術(shù)在智慧圖書館建設(shè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并設(shè)計(jì)了4個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智慧圖書館應(yīng)用系統(tǒng)[12]。王夢(mèng)丹基于區(qū)塊鏈技術(shù)，探究在高校圖書館網(wǎng)絡(luò)教育和學(xué)習(xí)場(chǎng)景的應(yīng)用[13]。只瑩瑩將5G和區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合，分析其在未來圖書館智慧服務(wù)中的應(yīng)用場(chǎng)景、應(yīng)用模式和互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)[14]。楊群等提出了一種區(qū)塊鏈技術(shù)驅(qū)動(dòng)智慧增值服務(wù)模式及應(yīng)用路徑，有效解決智慧圖書館在信息資源收集、安全存儲(chǔ)和共享傳播等方面的問題[15]。張媛媛等利用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建圖書館場(chǎng)景化服務(wù)平臺(tái)，主要從場(chǎng)景識(shí)別、場(chǎng)景記錄與存儲(chǔ)、場(chǎng)景判斷與預(yù)測(cè)、情境配置、價(jià)值創(chuàng)新等五個(gè)方面進(jìn)行分析[16]。魏大威等將區(qū)塊鏈技術(shù)引入智慧圖書館的數(shù)字資源管理中[17]。但目前，還沒有研究者將區(qū)塊鏈技術(shù)和數(shù)字孿生技術(shù)深度融合，讓區(qū)塊鏈技術(shù)融入到智慧圖書館全生命周期的管理中。

2.2 區(qū)塊鏈為圖書館數(shù)字孿生體的構(gòu)建提供可信數(shù)據(jù)

數(shù)字孿生圖書館的關(guān)鍵是依據(jù)圖書館孿生大數(shù)據(jù)在虛擬空間中構(gòu)建圖書館的數(shù)字孿生體，而圖書館數(shù)字孿生體與物理實(shí)體的重要不同之處是數(shù)字孿生體具有可修改性，因此數(shù)字孿生體能夠模擬復(fù)雜變化的圖書館物理實(shí)體，通過調(diào)整不同環(huán)境不同場(chǎng)景的實(shí)體參數(shù)，來反復(fù)模擬得出最佳執(zhí)行策略，為實(shí)體圖書館的優(yōu)化提供決策參考。如果構(gòu)建數(shù)字孿生體的數(shù)據(jù)的安全性得不到有效保障，數(shù)字孿生體就不能切實(shí)地反映物理實(shí)體的當(dāng)前狀態(tài)，導(dǎo)致依據(jù)數(shù)字孿生體進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)的結(jié)果不準(zhǔn)確，無疑給圖書館實(shí)體依據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行的決策帶來極大的威脅。然而目前圖書館孿生大數(shù)據(jù)都采用中心化的存儲(chǔ)方式，需要對(duì)中心化系統(tǒng)高度信任，若中心系統(tǒng)出現(xiàn)故障、管理者操作不當(dāng)或管理者為了達(dá)到自己的非法目的惡意篡改數(shù)據(jù)，都會(huì)導(dǎo)致構(gòu)建孿生體的數(shù)據(jù)不可信，使得依據(jù)數(shù)字孿生體模擬結(jié)果進(jìn)行的預(yù)測(cè)出現(xiàn)偏差，進(jìn)而致使決策失誤。

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N以鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，并通過一些加密算法來保證所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性。區(qū)塊鏈?zhǔn)怯梢粋€(gè)一個(gè)區(qū)塊，通過哈希指針鏈接而成。每個(gè)區(qū)塊都包括塊頭和塊體兩個(gè)部分，每個(gè)塊頭在存放自身的哈希值的同時(shí)還會(huì)存放前一個(gè)塊的哈希值，兩個(gè)區(qū)塊鏈之間因此形成鏈接。塊體是一個(gè)裝載空間，里面存儲(chǔ)具體的數(shù)據(jù)，區(qū)塊鏈的鏈接方式如圖2所示。

區(qū)塊鏈中每個(gè)區(qū)塊的哈希值是對(duì)整個(gè)區(qū)塊進(jìn)行哈希計(jì)算得出的，而每個(gè)區(qū)塊的塊頭都包含了兩個(gè)哈希值，本區(qū)塊的哈希值和前一區(qū)塊的哈希值，這樣的結(jié)構(gòu)使得只要任何一個(gè)區(qū)塊被改動(dòng)，它的哈希值就發(fā)生變化，那么下一個(gè)區(qū)塊的塊頭中相應(yīng)的哈希值就和這個(gè)對(duì)應(yīng)不上，這就表示上一區(qū)塊內(nèi)容被篡改。對(duì)照?qǐng)D2，假設(shè)Block1和Block2是兩個(gè)相鄰的區(qū)塊，Block1的整個(gè)區(qū)塊的哈希值會(huì)保存在Block2的塊頭信息中，Block2塊頭中還保存著本區(qū)塊的哈希值，同時(shí)Block2這個(gè)區(qū)塊的哈希值會(huì)保存在Block3的塊頭中。這樣，如果Block1的數(shù)據(jù)有改動(dòng)，Block1的哈希值就發(fā)生改變，那么Block2塊頭中存放的Block1的哈希值就與Block1本身的哈希值不一致，同區(qū)塊哈希值的不一致是數(shù)據(jù)被篡改的主要判斷依據(jù)。

通過上面的分析可知，區(qū)塊鏈上任何一個(gè)區(qū)塊的數(shù)據(jù)若被篡改，都會(huì)被整個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，以此來保障鏈上的數(shù)據(jù)安全可靠。若將圖書館數(shù)字孿生體的孿生大數(shù)據(jù)使用區(qū)塊鏈的這種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)來保存，就能夠保證構(gòu)建圖書館數(shù)字孿生體的數(shù)據(jù)不可篡改，真實(shí)可靠，以此構(gòu)建的數(shù)字孿生體能夠切實(shí)地反映物理實(shí)體的當(dāng)前狀態(tài)，依據(jù)數(shù)字孿生體進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)的結(jié)果準(zhǔn)確可信。

2.3 區(qū)塊鏈保障圖書館讀者隱私和知識(shí)產(chǎn)權(quán)安全

數(shù)字孿生體是以數(shù)據(jù)形式存放的數(shù)字模型，具有可復(fù)制性，這個(gè)特點(diǎn)使得數(shù)字孿生體在模擬測(cè)試中使用起來更加便利。比如圖書館空間規(guī)劃布局、場(chǎng)景化服務(wù)等可以通過數(shù)字孿生體的可復(fù)制性進(jìn)行多次模擬試驗(yàn)，以得到最佳決策方案，優(yōu)化圖書館物理實(shí)體。但是，若讀者的個(gè)人信息或受版權(quán)保護(hù)的文獻(xiàn)資源在數(shù)字孿生空間被惡意復(fù)制，將給圖書館帶來讀者隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題。

區(qū)塊鏈的通證可解決孿生體數(shù)據(jù)被惡意復(fù)制帶來的數(shù)據(jù)安全問題。區(qū)塊鏈的通證是一種可流通的加密數(shù)字憑證，對(duì)于有價(jià)值的數(shù)據(jù)或隱私數(shù)據(jù)，系統(tǒng)為其分配通證，每個(gè)具有通證的物理實(shí)體在數(shù)字孿生空間只能構(gòu)建唯一一個(gè)與其對(duì)應(yīng)的數(shù)字孿生體，這樣就能確保讀者的隱私信息和具有產(chǎn)權(quán)保護(hù)的文獻(xiàn)資源不被惡意復(fù)制，從而保障它們的安全。因此，將區(qū)塊鏈引入到數(shù)字孿生圖書館的數(shù)據(jù)管理中，可有效保證讀者隱私和知識(shí)產(chǎn)權(quán)安全。

3 基于區(qū)塊鏈的圖書館數(shù)字孿生系統(tǒng)

基于區(qū)塊鏈的圖書館數(shù)字孿生系統(tǒng)，主要由圖書館物理實(shí)體、區(qū)塊鏈孿生大數(shù)據(jù)庫和數(shù)字孿生體三個(gè)部分組成。智慧圖書館物理實(shí)體借助RFID芯片、紅外線、傳感器、可穿戴設(shè)備、智能終端設(shè)備等不斷執(zhí)行實(shí)體數(shù)字化任務(wù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地識(shí)別和收集智慧圖書館物理實(shí)體的所有信息，將這些數(shù)據(jù)從各終端上傳至孿生大數(shù)據(jù)的區(qū)塊鏈中。智慧圖書館物理實(shí)體同時(shí)依據(jù)數(shù)字孿生體模擬仿真的結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，執(zhí)行相應(yīng)的建設(shè)、管理與服務(wù)任務(wù)，不斷優(yōu)化實(shí)體圖書館的管理與服務(wù)模式。圖3給出了基于區(qū)塊鏈的數(shù)字孿生圖書館系統(tǒng)的管理與服務(wù)模式。

數(shù)字孿生體的模型可歸集為三大類，即要素模型、行為模型、規(guī)則模型。要素模型主要指圖書館真實(shí)存在的所有實(shí)體要素?cái)?shù)字化后的模型，包括物理空間模型、資源畫像模型、讀者畫像模型、館員畫像模型等。規(guī)則模型主要是指依據(jù)圖書館運(yùn)行與發(fā)展規(guī)律而建立的優(yōu)化、預(yù)測(cè)、評(píng)估等規(guī)則模型，如服務(wù)評(píng)價(jià)模型、資源優(yōu)化模型等。行為模型主要是指在讀者需求驅(qū)動(dòng)下，分析圖書館管理、服務(wù)和建設(shè)相關(guān)行為，并對(duì)其進(jìn)行映射構(gòu)建模型，如事件仿真模型、場(chǎng)景仿真模型等。數(shù)字孿生體的主要任務(wù)是通過對(duì)其不斷模擬和分析，得出最佳執(zhí)行策略，為圖書館物理實(shí)體建設(shè)提供決策支持，同時(shí)將其大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在孿生大數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈中。

區(qū)塊鏈孿生大數(shù)據(jù)庫，是采用區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)智慧圖書館物理實(shí)體、數(shù)字孿生體和它們交互產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)方式保證鏈上數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠，構(gòu)建數(shù)字孿生體是圖書館物理實(shí)體的真實(shí)體現(xiàn)，因此依據(jù)數(shù)字孿生體進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)的結(jié)果準(zhǔn)確可信。同時(shí)區(qū)塊鏈的通證可有效保證讀者隱私和知識(shí)產(chǎn)權(quán)安全。

4 基于區(qū)塊鏈的數(shù)字孿生圖書館管理與服務(wù)新模式

以數(shù)字孿生模式構(gòu)建智慧圖書館管理和服務(wù)框架，同時(shí)融入?yún)^(qū)塊鏈接技術(shù)管理和存儲(chǔ)數(shù)字孿生大數(shù)據(jù)，將區(qū)塊鏈技術(shù)和數(shù)字孿生技術(shù)深度融合，引入智慧圖書館的管理和服務(wù)中，可為智慧圖書館提供全新的管理和服務(wù)模式。

4.1 基于區(qū)塊鏈的數(shù)字孿生圖書館管理新模式

（1）空間資源科學(xué)規(guī)劃。智慧圖書館的空間資源規(guī)劃目標(biāo)是“每位讀者有其適合的空間資源，每個(gè)空間資源都有其適合的讀者”，這就需要圖書館充分了解和挖掘讀者對(duì)空間環(huán)境和設(shè)備設(shè)施的需求和偏好。在數(shù)字孿生技術(shù)環(huán)境下，智慧圖書館的館舍空間、裝修家具和設(shè)備實(shí)施等物理空間的實(shí)體會(huì)被數(shù)字化，映射到數(shù)字孿生空間，構(gòu)建成可與物理實(shí)體雙向動(dòng)態(tài)交互的數(shù)字模型。數(shù)字模型的最大優(yōu)勢(shì)在于模擬，通過對(duì)虛擬空間圖書館空間環(huán)境和設(shè)備設(shè)施的全方位、多角度模擬，不斷優(yōu)化空間布局和功能分區(qū)、完善人性化裝修、科學(xué)分配設(shè)備設(shè)施。同時(shí)，通過讀者畫像模型、服務(wù)評(píng)價(jià)模型、場(chǎng)景仿真模型、事件仿真模型等的模擬分析，充分挖掘出讀者對(duì)空間環(huán)境和設(shè)備設(shè)施的需求和偏好，最終得出滿足讀者需求的最佳規(guī)劃方案。圖書館物理實(shí)體根據(jù)最佳規(guī)劃方案，從整體上對(duì)圖書館空間環(huán)境和設(shè)備設(shè)施進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。

（2）文獻(xiàn)資源整合優(yōu)化。數(shù)字孿生技術(shù)下，所有的文獻(xiàn)資源在虛擬空間都會(huì)構(gòu)建一個(gè)全生命周期的數(shù)字孿生體，并將其孿生體數(shù)據(jù)及其過程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至圖書館孿生大數(shù)據(jù)庫。圖書館孿生大數(shù)據(jù)打破了不同種類文獻(xiàn)資源之間的壁壘，將紙本文獻(xiàn)的書目信息、流通軌跡、館藏目錄，各數(shù)據(jù)庫的資源數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、訪問記錄等不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、清洗、關(guān)聯(lián)、分類，深度整合，并將整合結(jié)果與讀者的學(xué)歷、專業(yè)、工作、年齡、性別、愛好等屬性相結(jié)合，以此分析和挖掘出讀者的實(shí)時(shí)借閱需求和潛在借閱需求，優(yōu)化資源配置，實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)資源的整合優(yōu)化。

（3）讀者需求精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。讀者需求是圖書館存在的意義和建設(shè)的動(dòng)力，對(duì)于讀者需求的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)是智慧圖書館的“智慧”體現(xiàn)。在數(shù)字孿生技術(shù)下，讀者的個(gè)人數(shù)據(jù)、背景數(shù)據(jù)、科研數(shù)據(jù)、社交數(shù)據(jù)、信用數(shù)據(jù)、行為數(shù)據(jù)可全方位、多維度收集，存儲(chǔ)在圖書館孿生大數(shù)據(jù)庫中。利用聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則等數(shù)據(jù)挖掘方法對(duì)孿生數(shù)據(jù)庫中的讀者數(shù)據(jù)進(jìn)行分析建模，可構(gòu)建精準(zhǔn)的讀者畫像。精準(zhǔn)的讀者畫像結(jié)合服務(wù)評(píng)價(jià)模型、場(chǎng)景仿真模型、事件仿真模型等的模擬分析，能充分挖掘出讀者現(xiàn)有需求和潛在需求。因此，通過在虛擬空間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)讀者孿生體，可以迅速定位讀者畫像，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)讀者需求。

（4）人力資源合理配置。這里的人力資源主要指智慧圖書館的館員。在智慧圖書館模式下，館員分為研究型館員、技術(shù)型館員、嵌入型館員、業(yè)務(wù)型館員等不同類型[18]，每種館員的工作范疇、服務(wù)對(duì)象都有所不同，館員隊(duì)伍的合理構(gòu)建和調(diào)度，直接影響智慧圖書館服利用數(shù)字孿生技術(shù)，館員的學(xué)歷、專業(yè)、工作年限、愛好、專長(zhǎng)等數(shù)據(jù)將全方位地映射在虛擬空間，依此可構(gòu)建精準(zhǔn)的館員畫像。通過對(duì)讀者分布情況和需求，以及與館員的實(shí)時(shí)交互全方位地展示和監(jiān)測(cè)，可分析出讀者的實(shí)時(shí)需求和需求傾向，系統(tǒng)依此選擇最優(yōu)的人員調(diào)度策略。同時(shí)，管理者依據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)有條件，合理引進(jìn)和培養(yǎng)相關(guān)人才，實(shí)現(xiàn)圖書館人力資源的合理配置。

4.2 基于數(shù)字孿生技術(shù)的智慧圖書館服務(wù)新模式

（1）全新體驗(yàn)式服務(wù)。體驗(yàn)式服務(wù)是注重讀者的感官體驗(yàn)和心理感受的一種全新的服務(wù)方式。現(xiàn)有的體驗(yàn)式服務(wù)主要通過環(huán)境布置、大屏展示等形式來營(yíng)造主題氛圍。在數(shù)字孿生技術(shù)背景下，大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)相互融合，出現(xiàn)了全新的體驗(yàn)式服務(wù)：沉浸式服務(wù)和場(chǎng)景式服務(wù)。沉浸式服務(wù)利用虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、體感交互、影像捕捉等新技術(shù)，營(yíng)造更加逼真的主題體驗(yàn)，讓讀者身臨其境，甚至可與情景中的人和物實(shí)時(shí)互動(dòng)。場(chǎng)景式服務(wù)是另一種全新的體驗(yàn)式服務(wù)，通過移動(dòng)可穿戴智能設(shè)備和傳感器設(shè)備等搜集讀者當(dāng)前的場(chǎng)景數(shù)據(jù)，自動(dòng)獲取和發(fā)現(xiàn)讀者需求，與數(shù)字孿生空間的場(chǎng)景仿真模型、服務(wù)仿真模型進(jìn)行匹配，主動(dòng)為讀者提供資源或服務(wù)，讓讀者感受到圖書館對(duì)他們的重視。

（2）一站式知識(shí)服務(wù)。一站式知識(shí)服務(wù)是指通過有效的技術(shù)手段，對(duì)知識(shí)進(jìn)行全面收集、挖掘和重組，利用一站式門戶網(wǎng)站為讀者提供便捷高效的知識(shí)檢索方案。圖書館孿生大數(shù)據(jù)打破了不同種類文獻(xiàn)資源之間的壁壘，將紙本文獻(xiàn)的書目信息、流通軌跡、館藏目錄，各數(shù)據(jù)庫的資源數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、訪問記錄等不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、清洗、關(guān)聯(lián)、分類，深度整合，為圖書館的一站式檢索和知識(shí)發(fā)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)保障。因此，利用數(shù)字孿生技術(shù)，一站式知識(shí)服務(wù)將是智慧圖書館信息資源服務(wù)的主要形式。

（3）精準(zhǔn)個(gè)性化服務(wù)。數(shù)字孿生技術(shù)將讀者的個(gè)人數(shù)據(jù)、背景數(shù)據(jù)、科研數(shù)據(jù)、社交數(shù)據(jù)、行為數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位、多維度收集，存儲(chǔ)在圖書館孿生大數(shù)據(jù)庫中，并依此構(gòu)建精準(zhǔn)的讀者畫像。精準(zhǔn)的讀者畫像結(jié)合服務(wù)評(píng)價(jià)模型、場(chǎng)景仿真模型、事件仿真模型等的模擬分析，能充分挖掘出讀者現(xiàn)有需求和潛在需求。然而精準(zhǔn)服務(wù)和讀者隱私往往是相對(duì)立的，精準(zhǔn)需求的分析建立在讀者數(shù)據(jù)深度挖掘的基礎(chǔ)上，讀者信息的過渡挖掘很可能導(dǎo)致讀者隱私泄露。區(qū)塊鏈技術(shù)的非中心化存儲(chǔ)方式和數(shù)據(jù)不可篡改的特征，與數(shù)字孿生技術(shù)結(jié)合，能夠在保護(hù)讀者隱私的前提下，深度挖掘讀者數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)讀者現(xiàn)有需求和潛在需求。

5 結(jié)語

將數(shù)字孿生與區(qū)塊鏈技術(shù)深度融合，利用區(qū)塊鏈的去中心化、數(shù)據(jù)不可篡改等特點(diǎn)存儲(chǔ)智慧圖書館數(shù)字孿生數(shù)據(jù)，為智慧圖書館的綠色發(fā)展提供全新的研究視角和實(shí)踐路徑。但是，目前數(shù)字孿生和區(qū)塊鏈在圖書館的研究和應(yīng)用都處于理論探索階段，在圖書館的實(shí)際應(yīng)用和推廣還需一個(gè)長(zhǎng)期的過程。對(duì)于新興技術(shù)，圖書館應(yīng)積極探索，勇于嘗試，以此驅(qū)動(dòng)圖書館不斷發(fā)展，跟上時(shí)代發(fā)展步伐。

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