摘"要：當(dāng)前，結(jié)合大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展迅猛，為社會經(jīng)濟生產(chǎn)與人文活動注入了新活力。將數(shù)字孿生技術(shù)引入圖書館管理與服務(wù)，是實現(xiàn)我國公共圖書館數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要技術(shù)路徑。文章結(jié)合公共圖書館的特點及其面對的發(fā)展挑戰(zhàn)，基于數(shù)字孿生技術(shù)的基本原理，分別從對外及對內(nèi)兩個方面探索并提出了以用戶為主體的數(shù)字孿生化圖書館創(chuàng)新服務(wù)路徑及管理機制創(chuàng)新路徑，以期為我國公共圖書館數(shù)字化、智慧化創(chuàng)新轉(zhuǎn)型發(fā)展提供技術(shù)與管理機制的參考和建議。

關(guān)鍵詞：公共圖書館；數(shù)字孿生技術(shù)；數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展；智慧圖書館

中圖分類號：G258.2"""文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A"""文章編號：1003-1588（2024）02-0055-03

積極發(fā)展智慧圖書館是國家“十四五”規(guī)劃綱要關(guān)于“加快數(shù)字化發(fā)展，建設(shè)數(shù)字中國”的重要戰(zhàn)略部署，也是推動實施國家文化數(shù)字化戰(zhàn)略的關(guān)鍵任務(wù)舉措之一"[1]"。積極發(fā)展圖書館及相關(guān)文化事業(yè)不僅可以有效豐富民眾精神文化生活、傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，而且在推動國民素質(zhì)進(jìn)步、提升國家軟實力、促進(jìn)社會穩(wěn)定和諧等方面具有重要意義。

當(dāng)前，全球已進(jìn)入智慧化、數(shù)字化發(fā)展重要時期，與其相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)得到迅猛發(fā)展。近年來，基于上述各項技術(shù)所形成的數(shù)字孿生技術(shù)得到全球廣泛而熱烈的關(guān)注。數(shù)字孿生技術(shù)起源于美國NASA（美國國家航空和航天局）在2002年提出的數(shù)字孿生概念。數(shù)字孿生是指將實體世界中的物理系統(tǒng)或過程通過數(shù)學(xué)模型和虛擬仿真技術(shù)呈現(xiàn)出來，實現(xiàn)對實體世界的數(shù)字化復(fù)制和模擬。數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，目前已成功應(yīng)用于數(shù)字化制造、智慧城市、教育教學(xué)、醫(yī)療健康等領(lǐng)域"[2]"。

將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于圖書館管理與服務(wù)領(lǐng)域是實現(xiàn)圖書館事業(yè)數(shù)字化發(fā)展，推動實施國家文化數(shù)字化戰(zhàn)略的重要技術(shù)路徑。在圖書館領(lǐng)域，數(shù)字孿生技術(shù)主要被應(yīng)用在圖書館資源管理和服務(wù)創(chuàng)新方面。相較于其他有具體服務(wù)范圍的高校等內(nèi)部性質(zhì)的圖書館而言，公共圖書館往往會面對流通量大、服務(wù)范圍廣、資源館藏豐富、受眾廣等復(fù)雜特性，經(jīng)常存在資源利用率低、服務(wù)精準(zhǔn)度及個性化程度低、供需匹配度差等嚴(yán)峻問題"[3]"。

數(shù)字孿生技術(shù)可以通過對圖書館藏書、讀者、閱覽室等的建模和仿真，實現(xiàn)對圖書館的數(shù)字化復(fù)制和模擬"[4]"。圖書館可以通過數(shù)字孿生技術(shù)優(yōu)化資源分配和管理，完善服務(wù)質(zhì)量，提高讀者滿意度，如：數(shù)字孿生技術(shù)可以幫助圖書館通過數(shù)據(jù)分析和模擬預(yù)測讀者需求，優(yōu)化館藏書目的分配和更新，實現(xiàn)個性化和智能化的服務(wù)創(chuàng)新。目前，數(shù)字孿生技術(shù)在圖書館領(lǐng)域的應(yīng)用還處于起步階段"[5，6]"。國內(nèi)外一些圖書館已經(jīng)開始嘗試數(shù)字孿生技術(shù)在資源管理和服務(wù)創(chuàng)新方面的應(yīng)用，如美國華盛頓州公共圖書館、英國劍橋大學(xué)圖書館等。隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，數(shù)字孿生技術(shù)在圖書館領(lǐng)域的應(yīng)用前景將非常廣闊"[7-9]"。

1"數(shù)字孿生技術(shù)原理及其在圖書館領(lǐng)域的應(yīng)用范圍

1.1"數(shù)字孿生

數(shù)字孿生技術(shù)是一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的數(shù)字化復(fù)制技術(shù)，通過將現(xiàn)實世界中的物體、設(shè)備或系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行采集、建模、仿真和測試，實現(xiàn)對這些物理對象的遠(yuǎn)程監(jiān)控、優(yōu)化與管理。數(shù)字孿生技術(shù)的基本原理是通過傳感器等設(shè)備采集物理對象的數(shù)據(jù)信息，利用計算機技術(shù)將這些信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字模型，再用計算機仿真化運行，從而實現(xiàn)對現(xiàn)實世界中的物體或系統(tǒng)的數(shù)字化建模、行為預(yù)測和優(yōu)化管理。應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，可以基于大量數(shù)據(jù)和精細(xì)化模型實現(xiàn)對實際系統(tǒng)和管理服務(wù)內(nèi)容的高效設(shè)計和改進(jìn)，以促進(jìn)工業(yè)制造、社會活動的數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展"[10]"。

1.2"數(shù)字孿生技術(shù)在圖書館領(lǐng)域的應(yīng)用目標(biāo)與范圍

對外部而言，數(shù)字孿生技術(shù)在圖書館領(lǐng)域應(yīng)用的主要目標(biāo)是提高圖書館的服務(wù)水平和效率，為讀者提供沉浸式、個性化和智能便捷的服務(wù)"[11]"，體現(xiàn)我國圖書館“以人為本”的發(fā)展理念；對內(nèi)部而言，數(shù)字孿生技術(shù)還有利于提升圖書館服務(wù)質(zhì)量，優(yōu)化服務(wù)設(shè)備運行狀態(tài)等。

2"以用戶為主體的數(shù)字孿生化圖書館創(chuàng)新服務(wù)路徑

2.1"提供基于用戶個性標(biāo)簽的專屬數(shù)據(jù)庫服務(wù)

在數(shù)字孿生技術(shù)的支持下，圖書館可以為用戶建立數(shù)字孿生模型，根據(jù)用戶的個性標(biāo)簽和偏好，推薦相關(guān)數(shù)據(jù)庫資源，從而實現(xiàn)個性化服務(wù)。實現(xiàn)方式包括以下幾個方面：一是用戶個性標(biāo)簽的獲取。為了實現(xiàn)基于用戶個性標(biāo)簽的專屬數(shù)據(jù)庫服務(wù)，圖書館可以通過用戶的借閱記錄、搜索歷史、閱讀偏好等獲取用戶數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析和挖掘得到用戶的個性標(biāo)簽信息。二是數(shù)字孿生模型的構(gòu)建。圖書館需要應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)對采集的用戶個性標(biāo)簽信息進(jìn)行建模和分析，以便能夠根據(jù)讀者的需求和偏好為他們提供專屬的數(shù)據(jù)庫服務(wù)。在建模和分析過程中，圖書館可以利用機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并生成個性化的數(shù)據(jù)庫。三是個性化數(shù)據(jù)庫服務(wù)的實現(xiàn)。圖書館需要將分析得到的個性化信息進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計和優(yōu)化，以便讀者可以方便地查詢和訪問。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計和優(yōu)化過程中，圖書館需要考量數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、索引、查詢優(yōu)化等問題，提高數(shù)據(jù)庫的效率和響應(yīng)速度。

2.2"構(gòu)建數(shù)字孿生閱覽室，實現(xiàn)虛擬服務(wù)

數(shù)字孿生閱覽室是一種基于數(shù)字孿生技術(shù)的虛擬服務(wù)，通過數(shù)字化的方式將現(xiàn)實中的閱覽室轉(zhuǎn)化為虛擬的數(shù)字空間，實現(xiàn)線上與線下資源的統(tǒng)一整合，為用戶提供更加便捷的閱讀服務(wù)。

要構(gòu)建數(shù)字孿生閱覽室，圖書館需要通過3D掃描、建模等技術(shù)將現(xiàn)實中的閱覽室進(jìn)行數(shù)字化建模，包括閱讀區(qū)域、書架、桌椅等細(xì)節(jié)。在數(shù)字孿生閱覽室中，用戶既可以通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行身臨其境的閱讀體驗，包括視覺、聽覺等感官體驗，還可以通過手勢控制等技術(shù)進(jìn)行翻頁、搜索等操作。數(shù)字孿生閱覽室可以結(jié)合人工智能技術(shù)，為用戶推薦相關(guān)的圖書、資料等，滿足其閱讀需求；可以實現(xiàn)線上與線下資源的統(tǒng)一整合，用戶可以在線預(yù)約、借閱、歸還圖書；可以實現(xiàn)與其他數(shù)字孿生圖書館的鏈接，用戶可以通過數(shù)字孿生閱覽室瀏覽全國甚至全球的圖書資源，大大拓展了其閱讀范圍。

2.3"基于用戶行為預(yù)測的圖書資源優(yōu)化管理調(diào)度

數(shù)字孿生技術(shù)可以幫助圖書館實現(xiàn)基于用戶借閱行為預(yù)測的圖書資源優(yōu)化管理調(diào)度。圖書館首先需要收集用戶的借閱數(shù)據(jù)，包括借閱時間、借閱書籍、借閱次數(shù)等，這些數(shù)據(jù)可以通過圖書館管理系統(tǒng)等渠道獲??；其次要將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、清洗和分析，提取用戶的特征信息，在此基礎(chǔ)上采用機器學(xué)習(xí)算法和預(yù)測模型，對用戶的借閱偏好進(jìn)行預(yù)測和分析；再次可以使用時間序列模型對用戶的借閱時間進(jìn)行預(yù)測，以便圖書館在相應(yīng)時間內(nèi)增加資源的采購量?；谶@些分析結(jié)果，圖書館可以優(yōu)化資源管理和調(diào)度，如：通過分析用戶的借閱偏好，圖書館可以及時增加相關(guān)書籍的采購數(shù)量，提高用戶的借閱滿意度；通過分析用戶的借閱時間，圖書館可以合理安排圖書館的開放時間和資源調(diào)配，提高資源的利用率。

3"數(shù)字孿生化圖書館管理機制創(chuàng)新路徑

3.1"圖書館空間規(guī)劃方案改進(jìn)

數(shù)字孿生技術(shù)在圖書館空間規(guī)劃方面的應(yīng)用可以幫助圖書館更好地利用和管理空間資源，提高服務(wù)質(zhì)量和效率。應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，圖書館可以將空間數(shù)字化、虛擬化，并對圖書館的功能、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、人員等進(jìn)行建模，實現(xiàn)對空間資源的可視化、智能化管理和調(diào)度，包括以下幾個方面：一是數(shù)字化建模。圖書館需要對空間進(jìn)行數(shù)字化建模，采集圖書館內(nèi)部的空間數(shù)據(jù)，包括建筑平面圖、空間結(jié)構(gòu)、設(shè)備布局、人流量等信息。建立數(shù)字孿生模型后，圖書館可以進(jìn)行實時的數(shù)據(jù)更新和管理，為空間規(guī)劃和調(diào)度提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。二是空間分析。通過數(shù)字孿生模型，圖書館可以對內(nèi)部空間資源進(jìn)行分析和評估，利用模型中的數(shù)據(jù)和算法可以對空間資源進(jìn)行量化和分析，如圖書館的可用空間、使用率、通行效率、人流密度等，進(jìn)而判斷空間的合理性和優(yōu)化方向。三是空間優(yōu)化。通過對數(shù)字孿生模型的分析和評估，圖書館可以對內(nèi)部空間資源進(jìn)行優(yōu)化，如可以通過改變書架布局、增加座位數(shù)量、調(diào)整空調(diào)位置等方法優(yōu)化空間資源的使用和服務(wù)效果。此外，數(shù)字孿生模型還可以模擬不同的空間場景和使用需求，為空間規(guī)劃提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。四是空間調(diào)度。通過數(shù)字孿生模型的數(shù)據(jù)和算法，圖書館可以實現(xiàn)對內(nèi)部空間資源的智能調(diào)度和分配。

3.2"館內(nèi)電氣網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可預(yù)測維修

基于數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)館內(nèi)電氣網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可預(yù)測維修，圖書館需要將設(shè)備的實時運行狀態(tài)通過傳感器等設(shè)備獲取并傳輸?shù)綌?shù)字孿生模型中，通過建立數(shù)字孿生模型對設(shè)備進(jìn)行仿真，模擬設(shè)備在不同運行狀態(tài)下的表現(xiàn)和可能出現(xiàn)的故障，進(jìn)而預(yù)測設(shè)備的壽命和可能的維修需求。在數(shù)字孿生模型中，圖書館可以利用數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)等技術(shù)對設(shè)備運行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和建模，生成設(shè)備的健康指數(shù)和預(yù)警模型。當(dāng)設(shè)備運行狀態(tài)發(fā)生異?；蚪】抵笖?shù)降低時，系統(tǒng)會自動觸發(fā)維修預(yù)警，并生成相應(yīng)的維修計劃和工單，為設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)提供指導(dǎo)和支持。此外，數(shù)字孿生技術(shù)還可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行可視化展示，幫助維修人員更直觀地了解設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運行情況，提高維修效率和準(zhǔn)確性，從而提高圖書館的服務(wù)質(zhì)量和效率。

3.3"圖書管理人員低成本、高效培訓(xùn)

基于數(shù)字孿生技術(shù)，圖書館可以實現(xiàn)對圖書管理人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)。傳統(tǒng)的圖書館管理培訓(xùn)往往需要大量的紙質(zhì)材料、實地演練和師資等，這樣的培訓(xùn)方式不僅成本高，而且不利于管理人員的職業(yè)發(fā)展。數(shù)字孿生技術(shù)提供了一種全新的培訓(xùn)方式，可以為圖書管理人員提供更為靈活和高效的培訓(xùn)方式。首先，數(shù)字孿生技術(shù)可以實現(xiàn)虛擬仿真場景，建設(shè)一個虛擬的圖書館場景，將真實的圖書館環(huán)境、設(shè)施和圖書資源等元素進(jìn)行數(shù)字化建模和仿真，圖書館管理人員可以在虛擬場景中進(jìn)行模擬操作，通過錯誤反饋機制和問題分析，進(jìn)一步提升其實際操作能力和管理水平；其次，數(shù)字孿生技術(shù)可以提供個性化培訓(xùn)方案?；跀?shù)字孿生技術(shù)，圖書館可以開發(fā)各類個性化培訓(xùn)模塊，如員工培訓(xùn)、學(xué)術(shù)交流、知識分享等，圖書館管理人員可以根據(jù)自己的學(xué)科背景、職業(yè)需求和個人興趣等選擇合適的培訓(xùn)課程和學(xué)習(xí)路徑。圖書館可以對學(xué)員的學(xué)習(xí)情況、知識儲備、學(xué)習(xí)效果等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和反饋，這些數(shù)據(jù)可以為圖書館提供參考，以便進(jìn)一步改進(jìn)培訓(xùn)模式和提升培訓(xùn)效果。

4"結(jié)語

本研究從數(shù)字孿生技術(shù)的原理出發(fā)，探討了數(shù)字孿生技術(shù)在圖書館管理與服務(wù)方面的應(yīng)用潛力，重點從對外及對內(nèi)兩個方面討論了以用戶為主體的數(shù)字孿生化圖書館創(chuàng)新服務(wù)路徑及管理機制創(chuàng)新路徑，以期為我國圖書館數(shù)字化、智慧化創(chuàng)新轉(zhuǎn)型發(fā)展提供技術(shù)路徑與管理機制創(chuàng)新參考，更好地為建設(shè)數(shù)字中國、提升國家軟實力提供精準(zhǔn)化支持與保障。

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（編校：周雪芹）

收稿日期：2024-01-17

作者簡介：張靖（1972—"），青島市黃島區(qū)文化館館員。