2021年11月15日

AR技术在智慧图书馆中的应用探析

作者 导览管理员

长久以来,图书馆肩负着传承文明的重任,积累了宝贵的信息资源,有着得天独厚的数据优势。但是随着信息技术的发展,互联网逐渐成为人们获取信息的主要途径,“图书馆消亡论”已也随之而来。人工智能时代,AR(增强现实)技术已经从最初的概念走向应用,融入了人们的日常生活。图书馆想要在新时代更提供更完善的知识服务,也可以借助AR技术,推动智慧图书馆的建设,进而实现信息中心到知识中心的转变。

AR即增强现实,是一种实时计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术,这种技术的目的是在屏幕上把虚拟世界合成到现实世界并进行互动。简单来讲,AR技术是指把计算机图形或文字覆盖在真实图像上,通过叠加后的虚拟信息更好地理解真实世界。增强现实主要有三维跟踪与注册、实时交互和融合显示三个方面的特征。三维跟踪注册,既包括将虚拟场景准确定位到真实环境的注册过程,也包括将虚拟场景渲染到真实环境位置的跟踪过程。想要完成三维跟踪注册,计算机首先要得到用户在真实环境中的三维位置信息,其次根据得到的信息实时创建和调整设备应该呈现出来的位置。当用户移动位置,计算机要实时获取变化后的位置信息,再次计算设备应该呈现出的正确位置。实时交互是指实现用户与真实世界中的虚拟信息间的自然交互。增强现实中的虚拟元素可以通过计算机的控制,实现与真实场景的互动融合。虚拟对象可以随着真实场景的物理属性变化而变化,增强的信息不是独立的,而是与用户当前的状态融为一体。值得注意的是,实时交互是用户与虚拟元素的实时交互。融合显示则是指把计算机产生的虚拟对象与用户所处的真实环境融合,从而实现对现实世界的增强,使用户体验到虚拟和现实融合带来的视觉冲击。其目的就是使用户感受到虚拟物体呈现的时空与真实世界是一致的。

智慧图书馆是数字图书馆发展基础上的新的质变,它以人工智能、大数据为技术基础,在物联网、云计算、移动通信等技术环境和图书馆在全面实现信息化的前提下,以为读者提供更加优质的服务为目标,整合图书馆所有信息系统的数据以及相关系统的数据,通过大数据智能分析平台,在实现图书馆业务智能管理的基础上,最终实现智慧决策和管理以及全方位智慧服务。目前,在智慧图书馆应用较为成熟的技术有物联网、云计算、大数据等,而AR技术在智慧图书馆的应用尚处在探索阶段。多数应用仅仅是将AR技术与图书馆某一特定服务相结合,例如宾汉姆顿大学图书馆将图像投影到书页的ARmagicbook项目、北卡罗来纳州立大学校园历史老照片向导的wolfwalk项目[6]以及中国美术学院图书馆基于AR技术的图书导航系统等等。

AR技术在智慧图书馆中的应用主要分三个方面:智慧化馆藏资源建设、智能化检索方式以及智慧化服务。其中,建设智慧化馆藏资源方面的应用主要是提供多元化馆藏资源及知识网络构建;智能化检索方式的应用分为智能交互式检索、可视化检索以及检索结果个性化推荐;智慧化服务方面的应用则为智能导览及智慧咨询。

智慧化的馆藏资源是智慧图书馆的基础,随着人工智能时代的来临,图书馆的馆藏资源建设也面临着新的需求和挑战。AR技术与图书馆馆藏资源建设相结合,不仅可以提供多元化的馆藏资源类型,也有助于构建基于馆藏资源的知识网络。

随着网络的发展,图书馆馆藏的资源结构也发生了很大变化。相较于传统的纸质资源、缩微胶片等,电子资源占据着越来越重要的位置。但是目前这些电子资源仍然以静态的、二维的形式为主,难以适应新环境下的信息需求。将AR技术与传统的馆藏资源相结合,在真实场景中融入音频、视频、动画等形式的资源,让用户足不出户就可以通过自己喜欢的方式获得知识。以古籍善本为例,图书馆珍藏的大量古籍善本由于保存需要通常只在特定时间进行展出,并不提供阅览和外借服务,用户想要获取其中的知识还需通过缩微胶片等形式,不仅受时间、设备的限制,还难以体验其中的细节。利用AR技术进行数字化,不仅可以模拟古籍善本的真实状态和细节,还可以将其中内容以声音、动画等动态形式呈现给用户,让用户可以全身心地融入到虚拟的阅读空间。通过AR技术提供多元化的馆藏资源,不仅可以让书籍里的文字都“活”起来,还能帮助用户高质、高效、随时随地获取知识,从而让馆藏资源发挥最大价值。

虽然图书馆的馆藏资源越来越丰富,但是用户面临海量资源是仍然难以满足用户的知识需求,一方面由于现有资源描述方式的限制,需要用户花费大量的时间和精力在阅读中抽取自己所需要的知识;另一方面,用户面对的是独立的馆藏资源,很难掌握资源之间、甚至某种知识之间的关联关系。将AR技术与知识发现技术相结合,实现馆藏资源的知识化、网络化,是智慧图书馆发展的必经之路。(1)知识发现在图书馆积累的海量馆藏资源中,可能隐藏着大量的、有价值的知识,为了让用户高效、精准地获得这些知识,图书馆需要对馆藏资源数据中的隐性知识进行挖掘和揭示。人工智能时代,图书馆可以利用全新的资源描述方式及概念模型,利用RDF、XML等本体语言,对馆藏资源进行语义化描述,结合AR技术,提供细粒度的资源描述和结构化的馆藏数据。(2)智慧化知识网络构建智慧化的知识网络构建,不仅要包含各类馆藏资源,还要融合互联网、各类数据库、知识库的信息。各类资源通过关联数据和本体进行语义组织,采用SFX等超链接技术,利用SPARK的开源特性实现大规模知识并行构建、分布存储和实时计算,进而构建形成一个巨大的知识网络;利用AR技术,分析用户需求,在个性化和场景化的基础上整合各类资源,自动抽取满足用户需要的知识并构建相关知识网络体系,向用户提供精深的知识服务,以满足不同用户的专业化、差异化的知识需求。结合了AR技术的智慧化知识网络,在用户在浏览某一资源时,不仅可以提供相关知识、作品、作者等基于馆藏关系的知识网络,还能提供互联网关于该资源的评论等社会化信息。AR技术与馆藏资源的结合,可以帮助图书馆基于用户个性化需求提供跨领域跨学科的混合知识网络,使图书馆的知识服务,成为一个问题解决式的智慧活动。

目前,国内图书馆的检索系统已经难以满足用户的需求,将AR技术与图书馆检索系统相结合,实现智能交互、可视化及个性化的检索方式,可以让图书馆提供更优质的知识服务。

 为了提高图书馆检索系统的查准率,可以将传统信息检索方式与AR技术相结合,以实现检索行为的实时交互。用户在进行交互式检索过程中,可以使用自然语言作为检索词,检索系统根据用户提交的检索内容进行特征提取,构建特征集合,通过用户特征集合与馆藏资源中的数据进行查询匹配,输出中间结果。若当前结果满足用户需求,则将检索结果返回;如该结果无法满足用户需求,检索系统将进一步挖掘用户的信息需求来修正检索词,再次通过深层内容特征改变检索策略,过滤无效信息,提高二次检索的查准率。智能交互式检索通过与用户的实时交互和对检索需求的深度挖掘,从而使检索结果逐渐满足用户的检索需求。

未来的图书馆作为知识中心,最主要的目的是为用户提供高质、高效的知识服务。但是由于馆藏资源数据量庞大,大量的、线性的检索结果列表给用户的知识获取带来很大难度。在AR技术的推动下,图书馆可以利用虚实融合的显示技术将多元化的馆藏资源与实体图书馆进行融合,用户不仅可以通过文字、声音、图片、实物等多种对象进行检索,还可以根据自己喜好来选择可视化检索结果的反馈形式(如动画、音频、三维立体图等),为用户提供可视化检索服务,不仅有助提高用户检索效率,更有利于用户理解和掌握检索结果反馈的知识。

 AR技术也能帮助图书馆更好地开展个性化推荐,即通过用户的检索、浏览、下载等行为,并根据用户所处环境、使用设备等信息去综合分析读者的实际需求,并据此对馆藏资源内容进行查找和匹配,并将相关结果实时推送给用户。通过这种动态组织,即使面对相同的检索词,也能够根据不同用户的不同领域、爱好以及所处的不同环境等推荐个性化的馆藏资源。例如,通过分析用户检索环境调整推荐内容,当用户处于办公室、家里等场所时,应向其提供系统的、详尽的检索结果;反之,用户处于地铁等不稳定的环境中,则为用户反馈浓缩的、纲要式的检索结果。基于AR技术的个性化推荐,不仅可以针对不同用户提供个性化推荐,也可以根据同一用户不同情境进行个性化的推荐。

如今,很多图书馆的规模越来越大,功能分区也越来越细化,虽然馆舍内设有指示牌和引导人员,但是用户在参观、游览以及找寻特定区域或特定书籍的时候仍然困难重重。利用AR技术为用户呈现三维、交互的虚拟空间,根据用户的定位将指示牌的文字内容为转化不同的动态场景,不论用户游览虚拟图书馆还是实体图书馆,都可以根据用户所在的位置,实时推送导览信息,实现对图书馆内各个设施以及各项服务的可视化引导,使用户轻松了解图书馆馆舍布局以及各项服务细则。此外,AR技术与RFID无线射频识别技术相结合,可以准确定位图书馆内的各类实体资源,并通过智能引导服务,帮助用户快速、精确地查找目标资源,从而节约用户时间,提高服务效率。

 参考咨询是图书馆服务的重要环节,目前的咨询服务方式,除面对面咨询外,多是用户通过电话或者线上留言等方式联系图书馆工作人员,不仅受时间地点的限制,用户往往也需要花费时间等待工作人员反馈。借助AR技术建立虚拟交互式咨询空间,通过虚拟馆员,识别并分析用户的咨询内容,从后台数据库中匹配相应的答案反馈用户,实现即时应答。此外,虚拟馆员通过精确分析用户行为,将一些用户可能感兴趣的常见问题推荐给用户,提供主动服务,在提高服务质量的同时也减少了图书馆工作人员的重复性劳动。

目前,AR技术在很多领域已经有了成功应用的案例,国内外图书馆也紧跟信息技术发展趋势,结合自身业务特点,逐渐探索将AR技术融合到图书馆领域,在新时代寻求发展和转型。尽管现阶段AR技术与图书馆业务的结合仍然受人员、技术等条件的制约,但是随着人员意识的转变和人工智能技术的不断发展,AR技术在智慧图书馆中的应用也将越来越完善。

 

智慧展馆里智慧讲解的标配:导览系统  自动讲解器  分区讲解系统