基于AI賦能的智慧圖書館:數據挖掘與精準服務

趙靜萍

(西安文理學院 圖書館,西安 710065)

現代社會,人工智能技術的發展速度之快、輻射范圍之廣、影響程度之深前所未有。近年來,隨著人工智能的快速發展以及在各個領域的廣泛應用,圖書館的發展也離不開新技術的加持,在此背景下,圖書館在引入人工智能技術后,其服務運行工作的內容與模式發生了根本性改變。2003年,隨著芬蘭人Markus Aittola提出“智慧圖書館”這個概念[1],人工智能技術正式被用于圖書館各項服務中,我國也開啟了智慧圖書館的探索和建設,并取得了較為顯著的效果。AI賦能的圖書館突破資源局限與空間局限,通過數據收集、數據分析,分析不同讀者的偏好與個性化需求,深度挖掘并整合館藏文獻資源,實現信息共享最大化,有效提升圖書館學術知識服務水平[2],助力圖書館智慧化發展。

一、AI的定義及層級劃分

(一)定義

AI(Artficial Intelligence),人工智能是計算機科學領域的一個分支,是研究智能系統如何實現模擬甚至代替人腦進行智能思維的一門技術科學。它涉及智能機器的開發,可以執行通常需要人類智慧的任務,如學習、決策和解決問題。它研究的核心問題包括推理、知識、規劃、學習、交流、感知、移動和操作物體的能力等。

(二)人工智能的層級劃分以及它在智慧圖書館中的層級劃分

人工智能劃分為三個層級,即基礎層、技術層和應用層(如圖1所示)?；A層主要包括數據、芯片和算力平臺三個方面,它是推動人工智能發展的基石;技術層主要是應用技術提供方;應用層則是技術使用者。[3]目前技術層最為廣泛應用于圖書情報界。

圖1 人工智能技術層級圖

智慧圖書館中的人工智能可分為反應型機器、有限記憶、心智理論。反應型機器是最基本的人工智能水平,它只能對特定輸入做出反應,沒有任何記憶或背景。在智能圖書館中,反應式機器可用于自動化常規任務,如圖書分類和圖書上架;有限記憶的機器能夠從過去的輸入和經驗中學習,做出更好的決定。在智能圖書館中,有限記憶機器可用來根據用戶過去的借閱歷史提供個性化建議;心智理論機器是人工智能的最先進水平,它能理解他人的情緒、欲望和意圖,并能利用這種理解來做出更復雜的決定。在智能圖書館中,心智理論機可根據用戶的個人需求和偏好為其提供個性化服務。

二、人工智能技術在圖書館應用中存在的問題

人工智能(AI)技術在圖書館工作中的廣泛應用,改變了圖書館原有的傳統服務模式[4],開拓了圖書館服務的廣度和深度,提升了圖書館的服務水平,但它也帶來了一些挑戰和問題。以下是人工智能技術在圖書館應用中存在的現實問題。

(一)智慧圖書館書籍查閱繁瑣,智能化應用不足

智慧圖書館包括線上虛擬圖書館和線下有物理空間的實體圖書館。用戶不僅需要便捷快速的線上服務,也需要舒適直接的線下服務。智慧圖書館雖然已經得到了廣大民眾的支持,但由于我國智慧圖書館事業還處在起步階段,智能數字系統建設還不完善,人工智能技術的應用發展還存在很多制約因素;相關支持配套的軟硬件環境也不足,這就導致圖書館的信息數據系統在圖書分類方法上缺乏智能化。此外,人們在使用圖書搜索功能時,搜索結果的匹配程度和效率都不夠理想,因此要注意改進圖書管理的檢閱功能,這在智慧圖書館建設中非常重要。

(二)數據收集難度較大,信息準確性不夠

數據及信息資源的收集是圖書館實現創新服務的基礎。目前,智慧圖書館是通過收集積累大量數據,從大量數據中提取有用信息以確定趨勢、模式和其他有用的信息,從而完成人工智能技術的模式化工作。人工智能技術能否更好地應用于圖書館取決于兩方面因素:一是圖書資料是否實現數字化。對圖書館來講,數據主要由紙質資源和數字資源構成,若紙質資源不能實現數字化,那么數據庫的構建就很難完成。二是用戶數據信息是否真實。圖書館要建立新型服務模式,就需要人工智能等新技術對海量數據進行挖掘分析,如果用戶信息有虛假或錯誤時,構建的模型就會出現偏差和錯誤,并最終導致資源浪費。所以,要想將人工智能技術精準應用在圖書館服務創新中,就必須收集足量真實有效的數據信息。[5]

(三)隱私和安全問題

人工智能(AI)技術在圖書館的應用會引起隱私和安全問題,圖書館需要意識到這些風險,并實施適當的安全措施來保護其人工智能系統。用戶數據可能包括敏感信息,如個人身份信息、搜索查詢及借閱歷史。如果圖書館人工智能系統被黑客攻擊或破壞,可能會導致敏感的用戶數據泄露,圖書館有責任保護用戶數據的安全,確保用戶數據只是被收集并用于預期目的,保證用戶數據的安全,這可能涉及使用加密、防火墻及其他安全措施來防止對用戶數據的未授權訪問。但人工智能算法還是不可避免地容易受到攻擊,如數據中毒和對抗性攻擊,這可能會損害系統的準確性及可靠性。[6]

(四)元數據不夠準確

生成元數據是人工智能技術在圖書館應用的另一個領域。人工智能生成的元數據準確性不高的一個原因是自然語言處理(NLP)算法的限制。NLP算法可能難以從文本資源中準確識別或提取相關信息。AI生成的元數據不夠準確的另一個原因是缺乏背景。人工智能算法是依靠數據中的模式和關聯來生成元數據,但它可能無法獲得資源的全部背景。由于所生成的元數據準確性不高,導致定位和訪問資源困難。為了解決這個問題,圖書館需要確保人工智能技術生成的元數據是準確的,并且與它描述的資源相關。人工智能技術產生的元數據是否準確是圖書館應用中的一個重大挑戰。圖書館可以通過高質量的人工智能算法,提高元數據的準確性,增強用戶的搜索和發現體驗。

三、人工智能在圖書館的應用途徑

“服務”是圖書館永恒不變的話題。由于高校圖書館的用戶群比較單一,服務方向具有較高的指向性,因此,智慧圖書館應以人工智能技術為背景,認真理清智慧圖書館的建設模式,搭建智慧圖書館總體建設框架[7],它可使圖書館的服務變得更多元、更智能化,從而優化用戶的使用體驗(如圖2所示,81頁)。

圖2 智慧圖書館總體建設框架

(一)通過數據挖掘重塑數據信息資源

支持人工智能的智慧圖書館可以更好地挖掘數據信息間的關系,例如使用數據挖掘技術幫助用戶查找資源,通過分析用戶的搜索歷史、閱讀模式和偏好,為用戶推送可能感興趣的相關資源。它在整合、檢索、計算信息方面的功能強大,能對各類信息資源的規律開展深度挖掘,將各類問題定量化,并通過分析事物間的相關規律,對事物的發展走向進行預估。人工智能技術在圖書館的應用,可以推動信息資源的重塑發展[8],推動圖書館服務管理業態的智能感知,增強提取和處理信息的有效性,能促進各類資源重組,增大館藏圖書容量,實現用戶更豐富、個性、多元化的知識需求。

(二)通過數據感知圖書館和讀者的交互

人工智能得以實施的基礎是數據,人工智能算法可用于圖書館采訪工作中,智慧采訪系統可對這些數據進行分析,通過預測分析用戶的需求和偏好,從而發現一些隱藏的規律、現象、原理等,并借助人工智能的批處理、流式處理、圖像處理等多種數據處理方式,從數據庫中挖掘出各類圖書信息的主要內容,并與讀者潛在的閱讀需求和偏好進行匹配[9],例如人工智能系統可以分析讀者可能想借的書或可能感興趣的主題,人工智能系統還可以預測書籍何時歸還以及未來對什么資源有需求,幫助圖書館做好資源建設的規劃工作。這就是人工智能在資源采訪工作中的應用,也叫作智能采訪,人工智能是圖書館采訪工作中的重要工具,可以拓寬圖書館采訪工作的深度與廣度,提升圖書館采訪工作的質量與水平。例如通過決策樹算法(包括經典分類樹、CART、Boosting、Bagging、隨機森林等)對最新的書目數據進行預測分析,將數據層層推斷和歸一,從根節點向下進行決策直達子節點( 或稱葉節點) ,最后實現分類的效果。[10]圖3是智能采購模擬示意圖,用決策樹算法來模擬紙質圖書智能采購過程,人工智能會將書目數據與文獻建設部的各種薦購書目進行對比,再根據專業建設需求、本館館藏、單本薦購最高碼洋設置等條件智能篩選出采購訂單。

圖3 紙質圖書決策樹算法采購示意圖

(三)信息推送模式創新

人工智能技術用于圖書館信息推送服務,能加速圖書館信息服務的現代化進程,促進推送模式的迭代創新。全新的智能推送服務是圖書館信息服務平臺基于用戶信息對其所需資源進行自主分析與組織,同時自動反饋于讀者的雙向模式。人工智能技術和圖書館的信息推送功能有效融合后,通過分析用戶的年齡、愛好等數據信息,系統會及時展開智能化推送,將與其閱讀方式相符的圖書資源推送給他們。[11]就像現在智能手機的今日頭條、抖音、淘寶等應用軟件一樣,這些客戶端系統就會根據用戶的搜索內容,向用戶推送類似的信息或視頻等,做到機器對人的“投其所好”。人工智能技術能使圖書館的知識服務形式發生變化,在知識的生產、獲取、傳輸與感知體驗等不同業務流程中利用虛擬傳感器所具有的智能體驗及高速計算功能,大幅增強知識的重組效果,拓展知識服務的范圍,減小知識服務的支出。人工智能技術利用智能推送等方式,按照讀者感知要求與信息資源進行自主匹配,確保圖書館和讀者要求的有效鏈接(如圖4所示)。[12]同理,今后人工智能技術必然會針對讀者所閱讀的頁面為其推送相應的文獻資源,真正提升圖書館文獻資源的利用率。

圖4 智慧圖書館特定推送服務工作流程圖

(四)智能搜索

在人工智能技術的研究上,智能搜索是其中的關鍵內容,特別是與Agent等技術的相融,在增強數據的重組、過濾和歸納效率的同時,也確保了檢索程序的智能化。運用人工智能技術,使圖書館信息檢索一直處于人工管理的難題得以解決,讓機器來處理全部環節,通過對智能檢索服務的完善,能有效解決圖書館中的圖書檢索難題,既能增強效率又提高了準確性,還可以為圖書館用戶提供準確的個性化服務。一個由人工智能控制的聊天機器人可以回答用戶的簡單問題,釋放圖書館員的時間來關注更復雜更專業的高級檢索服務。[13]此外,智能檢索其中一個關鍵的應用研究對象,是通過與技術的融合,能對即有資源信息進行有效重組,達成用戶訴求,完成對語言及文本搜索,大大增強檢索方法的高效性與精準性,既提升了用戶對智慧圖書館的體驗感受,又拓寬了圖書館智能化服務領域的應用空間。[14]

(五)智能輔導服務

圖書館智能輔導是將智能化代理及搜索引擎等技術與網絡教育相融合的一個新機體,有助于用戶更高效地開展網絡答疑,從而構建高水平網絡學習平臺。用戶基于個人需要,適當規劃線上學習時間,選擇合適的學習課程。在此基礎上,圖書館智能輔導系統會快速針對用戶需求,為其提供一系列在線課堂、人工答疑和線上服務等靈活對應的網絡輔導,并為用戶提供相應的專業知識,實現1+1>2的學習效果。這樣的教學模式突破了地理空間與物理時間的束縛,實現了即學即用,符合當代人對新知識的訴求,使得圖書館的教育作用得以發揮。此外,用戶借助應用智能閱讀平臺,能基于個人需求對館藏圖書資源進行實時查詢,打破了傳統圖書館的時限約束,使其做到全天候智能輔導服務。

(六)開展個性化專業化定題檢索

隨著數據挖掘技術的不斷發展,特別是人工智能技術在圖書館的廣泛應用,圖書館獲取資源的途徑不斷拓展,圖書館用戶不但能獲取到館內資源,也可通過公共平臺獲得外部的數據信息資源。[15]人工智能技術通過與圖書館信息服務系統的融合處理,從海量的數據信息資源中找到用戶所需的信息資源,同時對信息數據進行快速的智能化檢索、分析與甄別,并迅速整理出與用戶人群特殊需要相適應的專業智能定題服務,對用戶的行為傾向和不同信息資源進行重組匹配;提升信息檢索的相關性,增強最終信息服務內容的有效性,這是智能化個性定制服務完成的基本條件。[16]引入人工智能技術后,智能機器人設計人員會基于圖書館服務特性,在機器人外型和效能上展開科學的規劃設計,在吸引用戶的同時,也會使圖書館信息流通率得到進一步增強。在檢索用戶信息時,智能機器人具有很好的引導指示功能,不僅能引導整個檢索流程,還能給出錯誤警示,或按照預設程序達成用戶個性定制的需要,使其獲得更好的服務感受(如圖5所示)。

圖5 圖書館應用人工智能技術路徑圖

四、結語

在新的人工智能時代,隨著 5G 技術的發展,大數據、區塊鏈以及元宇宙概念的提出,高校圖書館將逐步實現“人工智能+”的智慧化服務模式,將人工智能與圖書館知識服務有機結合。圖書館要創新、要發展,實現真正的智慧化蛻變,就需要立足現有基礎,突破傳統思維定式,大力推動圖書館智慧化的整體建設與改革,探索多渠道人工智能化服務新技術,不斷優化和豐富圖書館這個有機體的內部運行結構,多層次提升圖書館智慧化服務能力,譜寫高校圖書館智慧化服務新篇章。