人工智能环境下的图书馆空间发展与变革研究*

蒲姗姗

（四川外国语大学图书馆 重庆 400031）

1 引言

近两年来，人工智能（Artificial Intelligence，AI）快速崛起，风靡全球，各国纷纷启动了AI发展战略。同时，一些科技企业也加大了对AI的研发投入，或以巨资收购AI业务，或斥重金招兵买马抢占市场制高点。而科技的快速发展对图书馆服务形态必然会产生冲击和影响。AI环境下, 图书馆服务形态将会呈现出什么样的新特点？AI时代又会给图书馆空间设计带来什么样的变化？这些都是学界和业界需要面对的问题。21世纪以来，图书馆的空间设计日益重视对用户学习的支持、强调用户的良好体验，但是由于多种条件限制，图书馆空间对个性化服务理念的支持还远远不够，而AI技术的出现为此带来了新的可能。

通过梳理图书馆空间设计研究方面的文献，我们可以发现，既有关于空间设计流程的研究，如英国高校图书馆学会（Society of College National and University Libraries）建立的影响研究模型,提出了设计和优化图书馆空间的八个步骤[1]；也有基于利益相关者视角来设计图书馆的空间格局的研究，例如, Webb K M等人基于馆员、用户和设计师三者的不同视角，构建了一个空间设计模型[2]。上述模型和框架的提出为我们开展图书馆空间设计提供了有益启示，有些模型或框架在实践中还得到了成功应用。但上述理论过于强调图书馆空间开发设计的具体实践，对构成图书馆空间的核心要素却缺乏足够重视。而在这方面，SST（Service-Space-Technology）框架具有很强的启示意义。Latimer K 和Niegaard H 指出图书馆空间设计要综合考虑三个重点要素:服务、空间和技术[3]，三者既相互联系又相互制约。该理论认为，不论是技术运用还是空间设计，都要围绕图书馆的服务来开展，而技术只有与空间融合才能够彰显其优势，空间则可以通过与技术结合进行拓展。SST框架为我们研究图书馆空间的演化提供了理论支撑。因此,文章以此为据，围绕AI背景下的图书馆空间特征、空间设计以及AI与图书馆的关系展开论述，探讨AI时代图书馆空间的发展与变革。

2 AI与未来图书馆

在SST框架下,图书馆空间设计的两大要素“空间”与“技术”受另一要素“服务”的指导，而图书馆的“服务”与图书馆学理论、用户发展以及时代背景联系紧密，在不同时代背景下图书馆服务有不同的选择和方向。此外，如何理解和定义空间也会影响图书馆服务的选择和实施。因此，进入AI时代，图书馆的服务形态必然会发生重大变化。

2.1 人机协同的精准服务模式

在AI发展背景下,精准服务将成为图书馆服务的基本特征。即无论图书馆在任何服务情境下，用任何服务方式面向任何服务对象提供任何一种服务，都会是个性化的精准服务。例如，可以利用AI技术为图书馆用户提供个性化、定制化的信息推送服务和咨询服务。在可预见的未来，随着AI技术的不断发展以及在图书馆的有效运用，AI协助图书馆解决复杂问题的能力会持续提升，图书馆不再仅仅从简单的知识传递和技能学习视角出发来设计和运用智能系统，而在促进用户交流、支持用户团队学习、体验学习、互助学习以及探究学习等方面提供更多的可能，从而更好地促进用户成长，这将是未来AI图书馆发展的主要趋势。而提供基于人机协同的、更有助于提升用户核心素养的服务方式将成为未来图书馆服务的核心。

2.2 趋于平等合作的馆员和用户关系

首先， 在AI背景下，视觉计算和自然语言技术的日趋成熟和完善,将促使越来越多的用户利用更为便捷和人性化的人际交互界面获取需要的信息和知识，智能机器人、智慧系统将为用户提供更多的个性化知识服务，并取代馆员的部分工作。其次,智能系统可以根据不同情境下用户的不同需求灵活选择不同的服务手段和方式，馆员可以借助AI技术设计更加人性化的服务方案。馆员在智能化系统的辅助下，可以制定更科学的服务策略，跟踪并监督服务的全过程，并扮演着辅助用户决策和支持用户学习的角色。与传统馆员相比，AI背景下的馆员角色发生了重要变化，进而影响到了馆员和用户关系：一是馆员作为图书馆服务的设计者和知识提供者的角色正在淡化，馆员与用户之间的关系趋于平等。但在提供服务的过程中, 馆员依然扮演着引导者、组织者的角色；二是馆员与用户之间的沟通合作将日益频繁，馆员与用户之间更多表现出合作与对话的关系。

2.3 定制化和个性化的服务内容

首先，图书馆将有更多的资源和服务供用户选择。在数字化环境的推动下，用户的学习方式、行为和习惯正在发生巨大变化，他们在面对一些新知识、新内容时往往通过自学就能够吸收和掌握。另外，不同用户的兴趣、能力和需求不同，为了更好地满足用户个性化的需要，图书馆提供的小众化数字资源和服务会快速增长，用户选择图书馆资源和服务的权利、范围和路径将得到有效拓展。其次,图书馆的资源和服务将朝着定制化和个性化的方向发展。基于AI技术定制服务方案，为用户提供个性化的资源和服务，将打破传统的图书馆服务形态，成为未来图书馆服务的常态。

2.4 灵活多样的服务组织形式

首先，图书馆线上服务和到馆服务的融合日益紧密，表现出明显的泛在服务特征。当前，在图书馆管理体制、用户需求偏好以及技术应用等因素的制约下，图书馆线上服务与到馆阵地服务的融合还不够理想。AI技术的出现和应用,则可以解决图书馆线上服务所面临的最大问题，即图书馆服务过程的监督及反馈，因为AI可以利用生物信息采集技术、面部识别技术和眼动技术等对用户行为进行跟踪和监控[4],进而实现人机交互。其次，随着大数据技术的不断发展，图书馆的数据处理能力将大幅提升，能够有机整合线上线下服务经验，为用户创造一体化的服务体验。因此,AI技术能够进一步创新图书馆服务形式，为馆员开展用户服务提供更多的技术保障。

3 AI环境下的图书馆空间特征

同传统图书馆空间相比，现代图书馆更加重视空间生态环境，强调用户体验以及支持交互等[5]。而在AI环境下，图书馆空间将会呈现出更多新的特征。

3.1 空间包容性

图书馆空间包容性是指通过AI技术的运用，对图书馆空间中的环境、设施、技术和家具等进行个性化设计以满足不同用户的需求。将现在的图书馆空间与传统图书馆空间进行纵向比较，我们不难发现传统图书馆一般会采取统一、规整、有序的空间设计，而现在的图书馆则更强调人性化、灵活性和用户体验，倾向于为读者创造美观、舒适、愉悦、放松的空间环境。目前，图书馆空间设计理念已在实践中得到广泛应用。根据《2017年地平线报告（图书馆版）》的预测，今后3—5年内图书馆空间的改造和设计将出现重大变革[6]。但受到当前发展环境的制约，图书馆空间依然无法最大化满足用户的需求。在传统空间格局固化的情况下，只能通过调整桌椅间距或高度、控制内部温湿度、调整或改变内部陈设色彩等方式来提升用户体验，以尽可能弥补图书馆空间设计的缺陷与不足，但是对于用户比较关注的学习支持方面，仍有许多待改进之处。AI技术的有效运用，则能帮助图书馆更好地掌握不同用户对图书馆内部空间环境、配套设施及学习支持的需求，并为之提供针对性的服务和支持。

3.2 空间层次性

AI时代图书馆空间的层次性，主要包括三方面的内容：第一，图书馆内部空间规划的层次性。由于AI技术能够针对不同用户需求提供多种服务方案，使得在同一个空间内多种服务形态同时存在，这就要求图书馆空间可以同时为不同区域、不同层次的服务活动提供支持；第二，图书馆内部设施的层次性。虽然AI技术能够对图书馆部分设施的色彩、大小、高低等进行智能化调整，但不是所有陈设都可以进行调整。因此，图书馆空间内部的设施也具有层次性的特点；第三，图书馆资源与服务的层次性。即使在同一空间中，不同用户对图书馆资源与服务的要求和需求也存在差异，图书馆空间也需要根据用户的不同需求提供多元的服务与支持。

3.3 空间多样性

图书馆空间多样性是指图书馆的空间规划与布局、空间环境、内部陈设、技术应用等方面表现出多样性、复杂性和灵活性的空间特征。图书馆空间是用户阅读、学习和体验的重要场所，在设计空间格局时，要强调对用户阅读、学习和体验过程的支持和服务，从而更好地满足用户对空间环境的使用需要。AI技术能够为用户提供更具个性化、人性化的空间环境支持、学习支持和设施支持，这将带给广大用户完全不同的体验和感知。资源与服务的智能推送、虚拟智能咨询、机器人的智能服务、个性化的温度、湿度、气候和照明等，都有效推动了图书馆空间的全面转型，表现了图书馆空间的多样性，促进了图书馆空间服务的个性化发展，带给用户感官上的丰富体验。

3.4 空间协同性

AI背景下，图书馆空间的各要素需要与馆员、用户开展合作来共同完成服务工作，这就体现了图书馆空间的协同性。协同性主要表现在以下几方面：第一，图书馆空间内外的各组成要素之间，通过协同共同形成智能化的空间环境。AI技术与其他现代技术相互融合，将推动图书馆空间生态的新发展:利用智能化感知系统或智慧图书馆收集用户信息，通过大数据技术进行分析，然后再利用AI进行识别和操作，最后通过云服务形式将执行结果反馈给用户。在这个过程中，图书馆机器人与空间智能环境紧密联系，能及时了解用户需求并提供支持；第二，AI作为助手协同馆员为用户提供更加人性化和多样化的服务。虽然在短期内AI还不能完全取代馆员的地位和作用，但智能检索系统、图书馆机器人等已经具备甚至超越了馆员的部分能力，它们可以灵活嵌入和组合，帮助馆员为读者提供高效的一体化服务；第三，AI与用户开展协同合作，提升用户的信息素养甚至是核心素养，AI相当于用户的学习支持工具和学习伙伴。今后，用户与AI协同将在更多的情境中进行，例如社交伙伴以及合作学习等[7]。

4 AI环境下的图书馆空间设计

在SST框架下，AI时代提供的图书馆服务需要空间和技术这两大要素的支撑，尤其是随着AI技术的广泛应用，在图书馆空间环境中将会融入更多的智能化因素，因此，技术和空间是图书馆空间形态的基本组成要素，二者有机整合，不可分割。这里的“技术”不仅包括AI技术，还涉及云计算、大数据等计算机技术；“空间”包括的内容则更加丰富，如桌椅、网络、陈设等硬件设施和物理环境等。借鉴经典的建筑物层次模型，我们可以将图书馆空间要素分为四大类：空间规划和布局、室内陈设、物理环境与服务、信息技术[8]。如果基于SST框架来划分上述四类要素，前三类为空间要素，后一类为技术要素。

通过对AI时代图书馆空间特征的探讨，我们建立了AI背景下的图书馆空间层级模型（见图1）。该模型共包含三个层次：目标层、特征层和操作层（通过上述四类要素实现空间特征）。

图1 图书馆智能空间的层级模型

4.1 空间规划和布局

空间规划是指图书馆内部空间的布局和设计。笔者认为，AI时代的图书馆空间设计的发展方向将会是:一是可以灵活设计和调整空间结构。由于AI时代的图书馆空间将更加侧重于组织多样化的服务来提高用户服务体验，因此诸如创客空间服务、文化服务、项目式服务、学习支持服务、基于人机交互的合作学习等都要求图书馆空间设计能促进上述服务间的自由切换和相互合作。因此，必然要求图书馆空间布局更加灵活而易于调整；二是采用隔断与开放相结合的空间布局方式。通过采用自然隔断的区隔式布局，建立半开放、半封闭的空间区域，可以同时组织开展多种类型的服务活动，并降低不同小组活动间的相互干扰和影响。

在这方面，美国佛罗里达州坦帕预科学校（Tampa preparatory school）图书馆进行了积极探索，该馆坚持在空间设计中融入个性化服务的理念，尽力丰富和完善图书馆空间功能，为不同类型的图书馆服务提供支持和帮助。例如，该馆空间既支持用户独立的活动，也支持小组活动，同时也可以为用户群体提供服务。图书馆内部空间既能满足个人学习需要，也能兼顾小组学习和群体合作。图书馆内部专门开辟的创客空间，能够同时提供微机操作实验、休闲阅读和娱乐活动，该空间通过自然隔断、隔音等措施使得每个小型空间都具有一定的独立性，实现了开放与区隔的有机统一[9]。

4.2 物理环境与服务

传统图书馆空间布局要求规整划一，强调秩序性，而AI环境下的图书馆空间设计以人的需求为导向，致力于打造一个人性化的服务环境。将AI技术和物联网有机融合，不仅可以打造舒适、优雅、绿色、健康的空间环境，同时可以为用户或馆员提供个性化、定制化的空间环境。图书馆空间的色彩、温湿度、光线和照明等都可以根据用户偏好和需求进行调整，充分满足不同用户的需求。

在温度控制方面，美国麻省理工学院已经设计出了一种“局部温控系统”（Local Warming），该系统能够在个体周围创造一种个性化的温度环境，并根据人体生理需要提供最舒适的温度，用户置身其中会很舒适和放松。而其周遭空间的温度则较低，主要是为了降低能量损耗[10]。个性化照明服务方面也已经有了很大进展。Goldee公司设计了一款名为Light Controller的照明系统，该系统通过识别用户手势来提供照明方案，系统还会自动采集和分析用户的使用记录，经由云服务器计算后，预测用户的习惯，进而为用户使用照明系统提供智能化和个性化的支持[11]。除此之外，Kinestra公司研发出了智能化色彩控制系统，可以为用户提供灵活的色彩选择和组合方案。该系统是一款智能的玻璃色彩调控系统，用户可以通过控制电荷触发化学反应来对光照颜色和亮度进行调节，选择自己最喜欢的颜色。同时，用户可以借助手机、电脑、声控系统等来调节墙面玻璃的颜色，打造多功能图书馆空间，同时还可以根据不同用户需要提供不同私密性的学习环境[12]。以上案例可以表明，对个性化气候、照明、色彩等的控制和服务方面，图书馆都可以实现。因此，AI技术的有效运用将使得图书馆空间提供个性化的物理环境成为可能。

4.3 内部陈设

图书馆空间内部陈设主要包括书桌、椅子、书架等设施。为了满足用户个性化、多样性的需求，图书馆内部空间可以配置不同规格、型号、色彩的桌椅，并采取层次性的布设方案。另外，AI技术与图书馆内部陈设相融合，不仅可以有效提高用户体验，还可以采集用户的感知信息，为其提供智能服务。

Autonomous Desk被视为目前最为智能的办公桌，使用者可以通过App来调节办公桌的色彩和高度等，同时它还可以记录和学习用户的使用行为和习惯，在某一特定时段自动调整办公桌的状态来满足用户的需要。该智能办公桌还可以通过声音来辨别使用者的身份和偏好，并自动调整为满足其需求的参数，扩展其他智能设备后还可以为用户提供室内温度调节、人体健康警示、门禁等服务[13]。此外，传统家具融合AI技术后，还可以对用户生命体征进行监测，进而为其提供学习服务以外的支持和帮助。如一种智能化的软垫——Darma，借助置于其中的光纤传感器，采集人体的生理数据，再以此分析使用者的坐姿，并基于健康管理的视角提示使用者调整坐姿，并给出专业化的锻炼建议[14]。

虽然上述智能设备和技术尚未在图书馆领域得到广泛应用，但从上述分析可以看出，AI技术在与图书馆内部陈设融合方面有很大的发展空间。例如，智能桌椅可以通过调整角度、温度、照明和高低等为用户创造一个良好的学习和阅读环境，同时采集其生命体征为其提供健康建议等。随着这类技术的快速发展，图书馆空间中必然会出现越来越多的智能化陈设。

4.4 智能技术的整合

AI时代，越来越多的智能元素将会嵌入到图书馆空间设计当中。但是这类智能化产品、技术和设备的开发者和供应商各不相同，如何利用标准化接口进行整合，以提高图书馆空间的智能化服务水平，是我们需要面对的重要问题。为了实现上述目标，在图书馆空间服务的技术架构中，数据的采集与分析将由大数据技术负责、数据的存储与计算将由云计算技术负责，感知并提供智能服务将由AI技术负责（见图2）。

从当前AI技术发展趋势来看，超级计算、机器深度学习和大数据技术等都是必不可少的技术，但是对上述技术的应用，普通图书馆难以单独支撑。因此，建立区域图书馆联盟将成为促进图书馆AI生态发展的重要方式，而那些拥有先进AI技术的超大规模科技企业，也将会作为重要支撑参与到图书馆的智能化建设当中。例如，百度公司的“百度AI开放平台”和阿里巴巴的“ET大脑”等将可能为图书馆提供更加多样、精准的智能技术和服务。为了更直观，笔者从服务前、服务中、服务后三个环节来分析图书馆空间与AI技术的整合路径和应用情景。

图2 图书馆智能空间服务的一般技术架构

4.4.1 服务前

在服务前阶段，馆员将图书馆的资源与服务提交给AI进行分析，AI根据资源和服务的特征，结合知识图谱来制定用户服务方案，并采用语音和图像识别技术、自然语言处理技术等识别用户的状态和行为，当发现用户知识储备或知识结构不足时，及时提供个性化的指导和帮助，进而为图书馆的后续服务提供基础。同时，在图书馆提供服务之前，AI还能够针对用户未来的服务需求进行预测，并将服务建议提交给馆员。

4.4.2 服务中

（1）构建个性化服务环境。AI技术通过在服务前对用户进行分析，从而对其进行标识、分层和分类，进而为不同用户提供针对性服务。智慧的“图书馆大脑”能够将每一名用户的个人信息、阅读习惯、借阅记录、学习偏好、数字资源使用行为等进行记录，并通过面部识别或语音识别区分用户，同时向图书馆空间中的智能系统或设备发出指令，进而定制用户所需的图书馆空间环境，例如物理环境中的个性化气候、照明、色彩、景观等，还包括内部陈设如桌椅的调节等。当前，面部识别和语音识别技术已趋于成熟，完全可以在图书馆空间中得到应用，为馆员与用户创建个性化环境。上海交通大学图书馆、华中科技大学图书馆等已有相关应用，通过“刷脸”来进馆、借阅[15-16]。

（2）用户跟踪监测。在服务过程中，馆员可以运用情感分析技术和方法，对用户行为进行跟踪监控，并将监控数据导入“图书馆大脑”，为评估用户行为、预测服务需求和改进服务策略提供参考。其中语音和表情监测、皮肤电导监测、脑电图监测、眼动监测、心率监测等都可以作为用户行为监测的技术和工具。例如，美国麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology）教授Sandy Pentland等人设计了一种“智能徽章”, 该徽章不但可以定位用户的位置，还可以通过分析用户的声调、语速变化来判断其情感变化[17]，Beyondverbal公司也开发了一个根据用户声音识别其情感的智慧系统[18]。如果将这些技术与图书馆服务有效融合，馆员就能够及时了解用户在使用图书馆资源或服务过程中遇到的问题，而智能服务系统会根据计算和评估结果制定相应的服务方案，提交给馆员或图书馆机器人。

此外，LCA Learning公司采用用户的摄像头来提取眼球运动轨迹和脸部表情特征参数，以此来监测用户的注意力[19]；脑控技术公司BrainCo的产品Focus可通过监测用户的脑电波数据来分析用户的精神状态[20]；Fleureau等人则通过对人体皮肤导电能力的变化进行监测来分析用户情感变化[21]。我们可以预见，在不久的将来，诸如上述技术将会广泛应用于图书馆的线上或线下服务中。

（3）智能服务。由于在不同的服务场景中，智能服务都能够为不同用户提供个性化、定制化的服务。因此，图书馆机器人作为智能服务系统的主流应用，将成为图书馆未来智能服务的重点。例如，用户到馆后，机器人可以主动迎接并提供引导和咨询。而在提供咨询和服务的过程中，智能服务系统能够根据用户行为或状态的变化，灵活调整服务策略和支持方案。目前，图书馆机器人在智能盘点、咨询和检索等方面表现出明显优势，国内很多大馆都已经引进试用[22]。Kiesler等人通过研究机器人的工作效能发现：同电脑相比，人们更愿意与机器人进行沟通[23]。图书馆机器人能够为馆员提供有效支持，在用户较多的情况下，馆员可能无法一一满足所有用户的服务需求，这时可以由图书馆机器人通过与智能环境的沟通，了解用户需求并为用户提供帮助，进而提高服务效率。

4.4.3 服务后

在服务结束后，“图书馆大脑”会收集智能传感器及各服务平台或系统的数据，并对数据进行清洗、采集、整合和处理，预测用户可能遇到的问题和需求，自动制定针对性的服务方案，并通过云服务将资源推送给用户，或给用户提出建议等。对馆员来说，“图书馆大脑”会对馆员服务效果进行评估，并根据评估结果为馆员提供服务方法或内容方面的建议，从而不断提升服务能效。

5 结语

在对未来进行憧憬的同时，图书馆空间设计的AI应用还面临着诸多挑战。首先，技术是首当其冲的最大挑战。近年来，AI技术能保持快速发展，除了信息环境的变革、社会对AI需求不断增长、大数据技术发展等产生的推动力之外，深度学习的成功实现成为了推动AI发展的核心原因[24]。但值得注意的是，当前深度学习算法主要通过大数据技术来实现，著名人工智能专家朱松纯将这种深度学习方法称为“大数据、小任务”（Big Data for Small Task）范式[25], 其主要面临的问题是模型不具有普适性。这也是当前AI集中在一些特定领域的主要原因，因此通用人工智能的普遍应用还有很长的路要走。在这种情况下，图书馆空间的AI应用需要根据预设功能进行特殊设定，而这会对图书馆空间的通用性产生一定的负面影响。其次，是来自于用户个人隐私方面的挑战。AI背景下的图书馆空间需要收集用户行为、状态、情感甚至是思维方面的数据，通过分析这些数据来了解用户需求并提供服务，这意味着用户隐私信息在AI面前暴露无遗，而这对用户、馆员和图书馆都将是一个很大的挑战。用户和馆员能否真正接受AI，必将对图书馆空间的AI设计和应用产生极大影响。最后的挑战来自于资金和人才方面。目前，AI技术正处于快速发展阶段，而图书馆AI应用的研发和定制，需要投入大量的经费，培养更多的AI人才，图书馆难以承担。AI背景下图书馆的空间发展和变革虽然还存在诸多挑战和困难，但是技术的发展日新月异，对未来图书馆AI应用带来的变革充满信心。

（来稿时间：2018年5月）