數字孿生技術驅動下的高校圖書館場景化服務研究

摘要：數字孿生技術在高校圖書館場景化服務中具有極為廣闊的應用前景。文章通過分析數字孿生技術在高校圖書館中的典型應用場景，構建了數字孿生技術驅動下高校圖書館場景化服務模式，提出了數字孿生技術驅動下的高校圖書館場景化服務的保障路徑。

關鍵詞：數字孿生技術；高校圖書館；場景化

中圖分類號：G258.6? ?文獻標識碼：A

DOI：10.13897/j.cnki.hbkjty.2024.0008

數字孿生技術多次被全球權威咨詢機構Gartner列入到十大戰略技術趨勢之中［1］。在當前萬物皆可數字孿生的大背景下，數字孿生技術在高校圖書館中具有極為廣闊的應用前景，既可依托數字化、虛擬化的映射將高校圖書館的物理狀態向廣大用戶進行呈現，還可介入到高校圖書館的場景化服務之中，為高校圖書館的轉型升級打下堅實的基礎。當前，針對圖書館場景化服務的研究可分為兩大類：一是利用先進技術構建場景化服務體系，包括但不限于：數字孿生技術［2］、5G技術［3］、6G技術［4］等。該類研究主要是結合技術特點對應用場景類型進行解析，為智慧圖書館的可持續性發展打下堅實的理論基礎；二是立足于用戶信息接受規律構建圖書館場景化服務機制，如：畢達天等人［5］開展了基于VSM的移動圖書館用戶畫像及場景推薦研究。本文就數字孿生技術驅動下的高校圖書館場景化服務進行研究。

1 相關理論詮釋

1.1 數字孿生

數字孿生概念是由耶魯大學教授David Gelernter于1991年第一次提出［6］。2002年，Michael Grieves博士第一次將數字孿生應用于制造業［7］，美國國家航空航天局于2010年正式將數字孿生技術應用于航天器的研究與模擬［8］。當前，學界和業界對數字孿生的定義為：依托運行歷史、傳感器、物理模型等多種數據來實現虛擬仿真，進而凸顯對應實體裝備的全生命周期過程，并且還可以通過系統推理、數據更新、機器學習等方式來輔助決策過程。數字孿生可輔助研究人員更好地研發，并且還可形成海量的性能數據，可有效優化產品性能。

數字孿生技術與圖書館相結合，催生出數字孿生圖書館，為智慧圖書館建設另辟蹊徑。數字孿生圖書館實質上是多門技術、多個學科相互融合而形成的結合體，主要是依托數字孿生技術建立健全智慧化數據閉環賦能體系，促使數字孿生圖書館與物理圖書館形成動態交互與實時雙向映射關系，進而發揮出“以虛控實”“虛實融合”之效果。

1.2 場景化服務

場景化服務是服務領域的一種術語，是指為用戶構建起一個虛擬的服務環境，基于業務邏輯關系動態引導用戶快速找到解決問題的信息［9］。它如同耐心的解答者，只需用戶結合個人需求做出幾步簡單的選擇，就可有效引導其搜索到有關信息，進而得到

★基金項目：本文系2023年遼寧省高等學校圖書情報工作委員會基金項目“知識賦能與交互的圖書館空間建構研究”（LTZ202302）的研究成果之一。匹配度高、針對性強的服務內容?，F有研究分別以應用場景［10］、用戶信息接受規律［11］為切入點進行論述，但鮮有在新一代信息技術驅動下基于用戶信息接受規律來開展場景化服務研究。鑒于此，本文將數字孿生技術與場景化服務有機結合在一起開展數字孿生技術驅動下的高校圖書館場景化服務研究。

2 數字孿生技術在高校圖書館中的典型應用場景

當前，數字孿生技術已經廣泛應用于物流管理、產業布局、城市建設等多個應用場景，無論是需求層次，還是用戶范圍均在不斷地拓展。在數字孿生技術驅動下，高校圖書館的應用場景也在不斷變化，服務目標也逐漸轉變為場景化智慧服務，不再是普惠型信息提供。相信在不久的將來，還會對數字孿生應用場景進行深入挖掘，實現場景的迭代、分享與跨界，讓用戶能夠享受到沉浸式的感官體驗，進而增強用戶的參與度與活躍度。數字孿生技術在高校圖書館中的典型應用場景主要有以下三個方面。

2.1 孿生館員服務

高校圖書館利用數字孿生技術，可在移動智能終端、官方網站構建起孿生館員形式為用戶提供一站式專屬服務。與既往虛擬客服不同，孿生館員突破了原有的“限定性功能”與“格式化思維”，通過人工智能、深度學習等方式賦能，與用戶在感官上實現靈活交互，且可實時動態響應用戶需求，為用戶提供個性化的專屬服務，并且還會基于用戶的身份信息、閱讀偏好、檢索記錄為其有針對性地推送服務項目與熱點資訊。與此同時，針對殘疾學生等弱勢群體，還可結合用戶的特殊需求差異化設置孿生館員的服務內容與服務方式，最大限度地減少弱勢群體的信息接收障礙，力爭能夠妥善解決數字鴻溝［12］。

2.2 孿生智庫支持

高校圖書館存儲著大量文獻資料，在學科建設過程中發揮著重要作用。數字孿生技術驅動下的高校圖書館要充分利用好虛實融合的技術手段，尤其是要全力打造孿生智庫，讓更多的專家學者能夠主動地入駐其中，在突破時空限制的情況下為用戶答疑解惑，只要長期堅持下來，就可構建起富有個性化、專業化的孿生智庫。面向知識需求緊急的遠程用戶，數字孿生體可依托專家畫像與用戶畫像為其精準匹配行業專家，通過多維交互、雙向溝通、移動終端接入等多種方式，在線給用戶提供不遜于現實場景的信息服務與知識資源，讓科研成果能夠真正地實現無障礙傳播與共享。

2.3 孿生休閑園地

高校圖書館開展休閑文化服務是社會文明發展的必然趨勢，也是高校圖書館拓展場景化服務內容的主要舉措之一。在全息仿真技術、智能傳感技術、XR沉浸式云技術的加持之下，可為用戶賦能虛擬休閑體驗場景，讓高校圖書館可從實體資源有限、人力資源不足的桎梏中擺脫出來，針對不同的用戶提供差異化的休閑娛樂服務［13］。當然，數字孿生技術驅動下的高校圖書館還要主動與其他組織機構合作共同開展文化娛樂活動，對資源配置與空間布局進行優化，構建起多主體參與、多部門聯動的公共文化服務平臺，讓用戶全方位、沉浸式地參與其中。

3 數字孿生技術驅動下高校圖書館場景化服務模式構建

3.1 數字孿生技術驅動下高校圖書館場景化服務目標

高校圖書館面向未來的創新服務形式必將是基于場景的服務。在數字孿生技術驅動下，高校圖書館場景化服務目標主要是精準契合不同用戶的差異化信息需求，并且還要讓用戶在此過程中獲得愉悅的體驗感。自主迭代優化、虛實融合交互、資源配置最優的特點可形成共生知識空間，全息仿真、用戶畫像又可為用戶動態構建起交互知識服務體系，進而衍生出更多、更優的場景服務，這樣既可提高用戶到館率，又可增強用戶黏性。

3.2 數字孿生技術驅動下高校圖書館場景化服務特征

3.2.1 全要素高仿真

數字孿生技術可將信息孤島進行打破，從“人—機—物—環境”視域可視化展示智慧圖書館，并且還可對多源異構數據進行融合，將物理圖書館的運行實景映射到虛擬空間進行還原，還原內容除了涵蓋物理圖書館的“全時空”“全要素”，還要囊括各要素之間的相互影響，最終讓物理空間與虛擬空間實現一一映射。由此可見，在數字孿生技術驅動之下，可整合歷史數據與當前數據實現未來場景、未來數據的全要素高仿真。

3.2.2 虛實融合交互

數字孿生技術能夠使物理空間與虛擬空間實現雙向互動，可有效支持智慧圖書館朝著數字孿生場景自主還原與演變的方向發展。例如，用戶可依托VR技術進入到虛擬數字空間之中，既可在此空間內映射物理場景實現結果優化、調節控制，又可利用其仿真功能實現對物理場景的決策支持，以此來為廣大用戶提供更精準的場景服務，助力于建設起更富有真實性、開放性、包容性的智慧圖書館。

3.2.3 自主迭代優化

虛擬數字空間依托知識圖譜技術、機器學習技術對智慧圖書館存儲的海量數據進行深度學習，并可實現自主迭代優化，以此來挖掘出智慧圖書館的運行規律，進而妥善利用。例如，在數字孿生用戶所在的場景內動態投射用戶對于真實場景的相應需求，實現場景需求的精準識別，既可增強高校圖書館的場景化服務水平，又可推動數字孿生系統的有序發展，助推虛實系統的穩定循環。

3.3 數字孿生技術驅動下高校圖書館場景化服務模型構建

本文參考陶飛教授［14］提出的數字孿生五維模型，將數字孿生技術驅動下高校圖書館場景化服務分為5大基本要素，并且構建起數字孿生技術驅動下高校圖書館場景化服務模型，如圖1所示。

3.3.1 物理實體

物理實體通常是由智慧服務、用戶館員、空間設施等基礎元素組成，形成實體圖書館的服務場景。粒度適中的物理實體可為數字孿生技術驅動下高校圖書館場景化服務提供高價值密度的運營數據與初始參數。為了對調節粒度進行有效控制，本文利用分層方法進一步細化物理實體，其中，圖書、用戶、文獻、館員、傳感器等單一元素歸入單元級物理實體；學術分享會、閱讀推廣、借閱服務等可為用戶提供知識服務的工作模塊，通常都是由多個單元級物理實體所組成，可歸入系統級物理實體元素；若干個系統級物理實體元素又疊加組合在一起形成復雜系統級物理實體，最終形成可為用戶提供多種體驗式服務的圖書館。

3.3.2 虛擬服務

虛擬服務是高校圖書館在數字孿生時各項算法、邏輯、數據、模型實現集成化封裝的過程。數字孿生技術驅動下，虛擬服務可分為高校圖書館業務性服務與高校圖書館功能性服務。功能性服務包括：性能優化服務（面向交互接口）、數據管理服務（面向孿生大數據）、模型管理服務（面向虛擬實體）；業務性服務涉及面更廣，主要是立足于滿足不同用戶的差異化服務需求，包括產品服務（面向用戶）、決策服務（面向知識資源管理）、業務指導服務（面向館員）。虛擬服務既可強化數字孿生技術驅動下高校圖書館場景化服務功能，又可克服數字孿生復雜性所帶來的信息接收障礙。

3.3.3 交互接口

交互接口在“服務”“場景”“用戶”中可發揮出橋梁功效。在數字孿生技術驅動下高校圖書館場景化服務模型之中，關鍵的交互接口包括：現實場景與虛擬場景之間的雙向迭代、虛擬場景對孿生數據的仿真反饋、孿生數據與移動終端之間的感知傳導等。

3.3.4 虛擬實體

虛擬實體是物理實體在數字空間的動態映射，通常是由孿生館舍、孿生用戶、孿生館員等組成。依托數字空間，可對數字孿生技術驅動下高校圖書館的各類場景化服務功能進行仿真模擬，營造出相應的服務場景，并且還可對虛擬場景錯配進行精確校準，增強用戶的信息體驗感。此外，數字空間還會持續不斷地迭代孿生數據，在算法的配合之下，可大幅度提高場景識別的靈敏度，一旦有相似場景被觸發，就會在第一時間內迅速響應，進而增強高校圖書館場景化服務效率。

3.3.5 孿生數據

孿生數據主要是為高校圖書館場景化服務中所出現的場景匹配、需求預判、情境感知提供強大的數據支持，在整個模型中承擔著“核心驅動”的作用，可將其細分為五大類數據，分別是服務數據、物理實體數據、知識數據、虛擬實體數據、衍生數據。其中，服務數據作為量化評價場景適配度、仿真模擬活動可靠性的主要依據，涵蓋了虛擬用戶與現實用戶之間交互所形成的意見反饋、感知情緒、歷史服務數據等；物理實體數據可對用戶對場景服務需求信息、高校圖書館館藏資源等進行實時體現；知識數據包括用戶生成內容、規則信息內容等，可推動數字孿生技術驅動下高校圖書館的知識資源創新；虛擬實體數據既包括虛擬實體的設定參數，又包括在仿真模擬場景化服務功能時所形成的運行數據；衍生數據作為上述數據在計算過程中形成的“中間產品”，可有效強化場景響應效率。

4 數字孿生技術驅動下高校圖書館場景化服務的優化路徑

4.1 頂層設計

在政府層面，歐美發達國家已將數字孿生技術上升到了國家戰略層面，將其視為數字化轉型的主要支撐，我國也不例外，先后提出“杭州數字大腦”“深圳數字孿生城市”等建設目標。在企業層面，德國西門子、日本豐田、美國特斯拉、中國阿里巴巴、中國百度等世界著名企業均將數字孿生技術作為推動企業獲取未來競爭力的有效途徑。由此可見，我國一定要切實做好數字孿生的規劃，一方面，要從優惠政策、專項資金等方面入手對數字孿生產業進行扶持；另一方面，要組織龍頭企業、科研院所、高校圖書館集思廣益、集體攻關，力爭掌握數字孿生的核心技術，形成適合大范圍推廣的高校圖書館場景化服務模式。

4.2 技術保障

高校圖書館經過多年的發展，已形成許多相對成熟的管理系統，如：設備管理系統、館藏資源管理系統、人員管理系統等，可利用數字孿生技術將這些管理系統進行實景三維建模，構建相配備的三維信息模型，并將管理系統與三維信息模型進行疊加，進而實現各類數據的集成。這樣一來，可讓高校圖書館的場景化服務更趨于智能化、可視化，實現由靜態到動態、由平面到立體的升級迭代。

4.3 人才培養

人才是科技創新的第一資源，也是創新的動力之源。數字孿生技術涉及很多新技術，包括但不限于：人工智能技術、區塊鏈技術、物聯網技術、云計算技術、大數據技術等。隨著數字孿生技術的日漸成熟，社會各界對數字孿生技術人才的需求都會越來越多，若要更好地優化高校圖書館場景化服務，就需要培養一大批優秀的數字孿生技術人才。政府層面，要致力于構建多類型、多層次的專業人才體系。首先，鼓勵各大高等院校開設數字孿生相關專業，通過專業建設、課程教學、專業實踐等多種方式來系統化培養數字孿生技術人才。其次，成立各類數字孿生實訓基地、數字孿生研發中心，鼓勵通過校企合作、院所合作等多種模式開展數字孿生技術攻關，培養實用型人才。再次，要大力開展國際交流與合作，積極學習國外先進技術，立足培養數字孿生領域的高層次人才。高校圖書館層面，要做好館員隊伍建設。首先，圖書館要與數字孿生相關的設備供應商、科技公司、科研院所等開展戰略合作，通過技術培訓、產品應用來增強廣大館員的業務水平，讓其能夠逐漸成為數字孿生技術的實用型人才。其次，圖書館要與其他文化機構開展緊密合作，要側重于關注其是否應用了數字孿生技術，若有成功案例，則要及時組織館員實地觀摩、交流學習。再次，圖書館還要制定出臺多種激勵措施，吸引更多的館員、業內學者、數據專家投入到數字孿生圖書館的研究中來。

5 結語

圖書館界的每一次革新都離不開新技術的驅動。移動圖書館、數字圖書館的涌現，是在互聯網技術、計算機技術的推動之下形成的。數字孿生技術的出現，則是驅動高校圖書館朝著更高的階段發展。高校圖書館一定要牢牢把握住這次重大的技術變革，依托數字孿生技術開拓創新，將場景化服務與數字孿生技術無縫融合在一起，擴大數字孿生技術在高校圖書館建設中的應用，加速推進數字孿生圖書館的落地，實現高校圖書館的轉型升級。

參考文獻

［1］ 石婷婷，徐建華，張雨濃.數字孿生技術驅動下的智慧圖書館應用場景與體系架構設計［J］.情報理論與實踐，2021（3）：149-156.

［2］ 初景利，任嬌菡，王譯晗.從數字圖書館到智慧圖書館［J］.大學圖書館學報，2022（2）：52-58.

［3］ 任萍萍.5G技術驅動下的智慧圖書館應用場景與智慧平臺模型構建［J］.情報理論與實踐，2020（7）：95-102.

［4］ 張興旺，石宏佳，王璐.孿生圖書館：6G時代一種未來圖書館運行新模式［J］.圖書與情報，2020（1）：96-102.

［5］ 高沨，李寧.智慧圖書館場景服務的構建機理［J］.圖書情報導刊，2018（11）：1-5.

［6］ 王東波.基于數字孿生的智慧圖書館應用場景構建［J］.圖書館學研究，2021（7）：28-34.

［7］ 嚴棟.基于物聯網的智慧圖書館［J］.圖書館學刊，2010（7）：8-10.

［8］ 趙藝揚.數字孿生圖書館：基于數字孿生技術的新型智慧圖書館建設［J］.出版廣角，2020（10）：79-81.

［9］ 百度百科. 場景式服務［EB/OL］.［2023-10-16］.https：//baike.baidu.com/item/%E5%9C%BA%E6%99%AF%E5%BC%8F%E6%9C%8D%E5%8A%A1/5269034？fr=ge_ala.

［10］ 畢達天，王福，許鵬程.基于VSM的移動圖書館用戶畫像及場景推薦［J］.數據分析與知識發現，2018（9）：100-108.

［11］ 謝禮想.基于“全面智能”的智慧圖書館場景服務的構建［J］.滁州學院學報，2021（4）：133-136.

［12］ 柯平.關于智慧圖書館基本理論的思考［J］.國家圖書館學刊，2021（4）：3-13.

［13］ 翟秀鳳，胡大敏，劉景亮.New IT 技術驅動下數字孿生圖書館虛實空間融合機理［J］.新世紀圖書館，2022（2）：16-22.

［14］ 陶飛，劉蔚然，張萌，等.數字孿生五維模型及十大領域應用［J］.計算機集成制造系統，2019（1）：1-18.

作者簡介：潘冬梅，女，營口職業技術學院圖書館館員。研究方向：圖書館服務。

（收稿日期：20231018 責任編輯：張曉霞）