●李　艷，李　瓏（1.中國科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心，武漢　430071；2.湖北省科學(xué)圖書館，武漢　430071）

大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)字化圖書館建設(shè)探究

●李艷1,2，李瓏1,2
（1.中國科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心，武漢430071；2.湖北省科學(xué)圖書館，武漢430071）

［關(guān)鍵詞］大數(shù)據(jù)；數(shù)字化圖書館；資源整合；資源開放

［摘要］對大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)字化圖書館的特點(diǎn)、現(xiàn)狀與不足進(jìn)行分析，重點(diǎn)探討下一代數(shù)字化圖書館建設(shè)的核心技術(shù)和管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢，最后對圖書館中資源整合及資源開放問題進(jìn)行了剖析和思考。

1　大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)字化圖書館的特點(diǎn)及不足

1.1大數(shù)據(jù)概述

大數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的集合。大數(shù)據(jù)的概念最早由麥肯錫公司發(fā)布的《大數(shù)據(jù)：創(chuàng)新、競爭和生產(chǎn)力的下一個(gè)前沿領(lǐng)域》報(bào)告［1］提出。大數(shù)據(jù)并非是對數(shù)據(jù)量大小的描述，而是基于對龐大、多樣的數(shù)據(jù)種類中快速抽取數(shù)據(jù)信息的闡述。［2］大數(shù)據(jù)的特性可用“V+C”的模型進(jìn)行概括：①多樣化（Variety），包含以事務(wù)為代表的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以網(wǎng)頁html、xml為代表的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以語音、視頻為代表的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，類型呈現(xiàn)出多樣性；②海量性（Volume），數(shù)據(jù)基數(shù)（TB級）大且增量快（GB級）；③快速性（Velocity），數(shù)據(jù)增長快，處理也要快，一部分?jǐn)?shù)據(jù)具有時(shí)效性；④靈活性（Vitality），數(shù)據(jù)更新快，需要靈活的分析數(shù)據(jù)和構(gòu)建處理模型；⑤準(zhǔn)確性（Veracity），基于目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)備的分析及挖掘；⑥復(fù)雜性（Complexity），基于大數(shù)據(jù)上述的5V特性，對大數(shù)據(jù)的分析和處理難度和復(fù)雜度不斷增加，對目標(biāo)數(shù)據(jù)的抽取，產(chǎn)生新的業(yè)務(wù)模式。

傳統(tǒng)的數(shù)字化圖書館數(shù)據(jù)構(gòu)成主要以結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主。

伴隨著圖書館用戶日益增強(qiáng)的“個(gè)性化”需求，以辦公文檔、文本、圖片、XML、HTML、報(bào)表、圖像和音頻/視頻信息等作為主要傳播介質(zhì)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)在數(shù)字化圖書館數(shù)據(jù)資源中的比例逐漸增大。據(jù)2011年IDC企業(yè)外部存儲(chǔ)市場季度跟蹤報(bào)告顯示，預(yù)

計(jì)到2020年全球數(shù)據(jù)將達(dá)到35ZB，這個(gè)數(shù)據(jù)是2010數(shù)據(jù)的29倍之多。［2］其中，90%以上均是半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。作為國內(nèi)圖書館中規(guī)模、信息量最大的中國國家圖書館，僅視頻等非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量就將達(dá)到800～900TB左右。［3,4］目前，數(shù)字化圖書館的發(fā)展將與大數(shù)據(jù)緊密掛鉤，多樣的信息數(shù)據(jù)類型和龐大的數(shù)據(jù)增長趨勢將給下一代數(shù)字化圖書館的建設(shè)帶來更多的挑戰(zhàn)與思考。

1.2數(shù)字化圖書館的建設(shè)現(xiàn)狀及存在的不足

1.2.1建設(shè)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段我國數(shù)字化圖書館的建設(shè)成果較過去有了很大的進(jìn)步。在如下方面表現(xiàn)出更多的優(yōu)勢：首先，伴隨著web2.0時(shí)代用戶需求的轉(zhuǎn)變和圖書館應(yīng)用資源的豐富，數(shù)字化圖書館構(gòu)建出基于資源共享的公共服務(wù)平臺(tái)，并能夠集館藏、資源、服務(wù)與人于一體，為用戶定制個(gè)性化的需求，實(shí)現(xiàn)用戶個(gè)性信息的實(shí)時(shí)推送；其次，數(shù)字化圖書館為構(gòu)建嵌入式學(xué)科服務(wù)、地區(qū)/區(qū)域特色一體化體系提供了保障，為用戶的知識(shí)咨詢［5］提供了平臺(tái)；再次，作為一種基礎(chǔ)公共服務(wù)平臺(tái)，為數(shù)據(jù)資源的數(shù)字化，多媒體信息的轉(zhuǎn)儲(chǔ)、檢索等多種應(yīng)用資源的整合和信息的推廣、資源的合理布局與共享提供了基礎(chǔ)。

1.2.2存在的不足

（1）自身建設(shè)發(fā)展的不足（內(nèi)因）。①缺乏對海量數(shù)據(jù)的深加工處理與管理服務(wù)。②數(shù)字資源的深層次開發(fā)亟待提升。對現(xiàn)有數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、分析、挖掘、組織、存儲(chǔ)以及新業(yè)務(wù)模式的開發(fā)做得不夠。③對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的持久化處理和決策數(shù)據(jù)的提煉與歸類待提升。④利用大數(shù)據(jù)分析、預(yù)測和智能輔助決策技術(shù)構(gòu)建知識(shí)服務(wù)體系和風(fēng)險(xiǎn)評估模型方面技術(shù)差距待提升。⑤大數(shù)據(jù)中不同類別、屬性、顆粒度、重要度的數(shù)據(jù)，結(jié)合低碳環(huán)保的政策，在實(shí)現(xiàn)備份、存儲(chǔ)、傳輸、復(fù)原等方面，構(gòu)建數(shù)據(jù)中心的實(shí)施技術(shù)有待提升。⑥對大數(shù)據(jù)的安全保護(hù)、加密保護(hù)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)有待提升。

（2）外部因素的制約和影響（外因）。①帶寬資源不足。帶寬是NetApp對大數(shù)據(jù)定義的三大要素之一。高帶寬指的是高速處理關(guān)鍵數(shù)據(jù)，以支持快速有效的消化和處理大型數(shù)據(jù)，是用戶數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)條件。［2,6］國家信息中心發(fā)布的《沖出迷霧：中國信息社會(huì)測評報(bào)告（2013）》顯示，2012年中國信息社會(huì)指數(shù)（ISI）達(dá)到0.4391，比2010年提高了17%；盡管我國寬帶普及率大大提升，但網(wǎng)速仍然明顯落后于全球平均水平。［7］帶寬資源的不足阻礙了數(shù)字化圖書館的應(yīng)用和發(fā)展。②“數(shù)據(jù)孤島”的存在。館與館、系統(tǒng)與系統(tǒng)內(nèi)的信息關(guān)聯(lián)，同類系統(tǒng)間形成“數(shù)據(jù)孤島”，一定程度上影響了資源的共享和利用，阻礙了數(shù)字化圖書館的建設(shè)與發(fā)展。③對非結(jié)構(gòu)化的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的價(jià)值分析不夠，人力、物力等發(fā)展張力的投入回報(bào)方面的認(rèn)識(shí)不夠。［8］

2　下一代數(shù)字化圖書館的建設(shè)和發(fā)展思考

下一代數(shù)字化圖書館的建設(shè)與發(fā)展將承載計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大躍進(jìn)步伐，依托云平臺(tái)、智能算法（智能數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)）、無線傳感等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“數(shù)字化”。下一代數(shù)字化圖書館建設(shè)的重心將圍繞下一代網(wǎng)絡(luò)、智能服務(wù)［9］和大數(shù)據(jù)幾個(gè)重要方面，對核心技術(shù)、管理系統(tǒng)、資源整合和資源開放方面提出更高的要求。

2.1下一代數(shù)字化圖書館核心技術(shù)的發(fā)展

2.1.1平臺(tái)架構(gòu)

下一代數(shù)字化圖書館的平臺(tái)將依賴于面向服務(wù)的體系架構(gòu)（Service Oriented Architecture, SOA）和云平臺(tái)架構(gòu)。［10］SOA架構(gòu)最大的特點(diǎn)在于可以對離散耦合的系統(tǒng)、組件實(shí)現(xiàn)互連，完成分布式的部署、組合及使用。SOA架構(gòu)將作為一種跨組件、跨平臺(tái)的架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，為下一代數(shù)字化圖書館多系統(tǒng)之間的跨平臺(tái)、互操作，甚至是大數(shù)據(jù)間的分布式共享提供基礎(chǔ)。同時(shí)，在SOA框架下，工作任務(wù)和個(gè)性化的業(yè)務(wù)流之間可以靈活的組合、拆分或耦合，實(shí)現(xiàn)信息資源或服務(wù)的合理化配置，上述條件為下一代數(shù)字化圖書館的系統(tǒng)模塊的整合、調(diào)整以及平滑擴(kuò)展，甚至是不同顆粒度介質(zhì)間的無縫銜接提供了必要的保障。云平臺(tái)是云計(jì)算和云服務(wù)的技術(shù)基礎(chǔ)，云計(jì)算和云服務(wù)將是下一代圖書館系統(tǒng)應(yīng)用的基石。云平臺(tái)的典型架構(gòu)是三層架構(gòu)，即硬件－操作系統(tǒng)－軟件接口。

云計(jì)算和云服務(wù)為應(yīng)用虛擬化、桌面虛擬化、移動(dòng)虛擬化、服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化等技術(shù)在下一代數(shù)字化圖書館中高性能的管理和調(diào)度資源起到了巨大的作用。［11,12］虛擬化突破了傳統(tǒng)物理機(jī)的局限性，能夠使CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件變成動(dòng)態(tài)管理的“資源池”，所有的底層硬件資源能夠根據(jù)需要合理化的調(diào)度甚至實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的“漂移”；云架構(gòu)中間層通過類Cisco的數(shù)據(jù)中心虛擬化的vPC技術(shù)，將資源中心和網(wǎng)絡(luò)中心分開管理。同時(shí)，將多臺(tái)設(shè)備利用VRRP技術(shù)虛擬為一個(gè)網(wǎng)關(guān)地址（即可以認(rèn)為虛擬為一臺(tái)設(shè)備），一方面利于保證數(shù)據(jù)中心域

的安全和穩(wěn)定，另一方面利于網(wǎng)絡(luò)域?qū)崿F(xiàn)跨設(shè)備的端口聚合并增加了鏈路帶寬。下一代數(shù)字化圖書館的建設(shè)目標(biāo)將實(shí)現(xiàn)“單一配置結(jié)構(gòu)適合所有客戶的多承租人架構(gòu)”。［13］基于云架構(gòu)的數(shù)字化圖書館平臺(tái)的最大優(yōu)點(diǎn)在于：在云架構(gòu)頂層構(gòu)建大型分布式的資源、服務(wù)共享的數(shù)字化圖書館網(wǎng)絡(luò)，對其資源和服務(wù)進(jìn)行整合，并形成“云管理、云調(diào)度”的自適應(yīng)新型服務(wù)體系。本地?cái)?shù)字化圖書館一方面可以通過大云平臺(tái)提供各類服務(wù)；另一方面，可以主動(dòng)利用大云平臺(tái)資源和服務(wù)來補(bǔ)充本地?cái)?shù)字化的不足。SOA為各類系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的API接口，借助其標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)分布式圖書館之間各種服務(wù)的動(dòng)態(tài)管理和分配，實(shí)現(xiàn)館際透明地協(xié)作和服務(wù)獲取，更好地支持多館間的合作和資源共建，達(dá)到真正意義上的資源、服務(wù)的“趨公平共享化”。

2.1.2下一代數(shù)字化圖書館管理系統(tǒng)的發(fā)展

下一代數(shù)字化圖書館的管理重心將定位于以主動(dòng)的知識(shí)發(fā)現(xiàn)和智能啟發(fā)滿足用戶需求來實(shí)現(xiàn)服務(wù)價(jià)值。管理的目標(biāo)將是實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一且規(guī)范的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)管理和整合服務(wù)。［13］發(fā)展的方向主要包括以下10個(gè)方面。

（1）用戶的啟發(fā)式檢索。啟發(fā)式檢索需要對用戶關(guān)注的信息、用戶的研究方向和興趣愛好進(jìn)行知識(shí)發(fā)現(xiàn)與智能分析，確定上述數(shù)據(jù)中有效、新穎、潛在有用的個(gè)性化數(shù)據(jù)，將用戶經(jīng)常關(guān)注的“低層數(shù)據(jù)”轉(zhuǎn)化為高層知識(shí)，給出先驗(yàn)的判斷后進(jìn)行合理的信息推送，實(shí)現(xiàn)用戶的無感知檢索。

（2）多種復(fù)合系統(tǒng)資源高度集成與整合。原本數(shù)字化圖書館中的數(shù)據(jù)體系就龐大且結(jié)構(gòu)多樣，將復(fù)合系統(tǒng)資源通過SOA進(jìn)行集成，縮小系統(tǒng)間的無縫化管理，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的合理整合將顯得尤為重要。

（3）大數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)支持。大數(shù)據(jù)中很大一類非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)本身無關(guān)聯(lián)性。在做數(shù)據(jù)分析和處理時(shí)存在較多困難。利用分布式數(shù)據(jù)庫進(jìn)行語義的流式推理，通過語義鏈接，支持資源描述框架（resource description framework, RDF）數(shù)據(jù)的處理，為大數(shù)據(jù)的術(shù)語和屬性進(jìn)行資源命名、建模，實(shí)現(xiàn)詞表映射，同時(shí)進(jìn)行規(guī)范控制，通過發(fā)布或復(fù)用領(lǐng)域本體，為各類實(shí)體建立起本體聯(lián)系，進(jìn)而大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)支持。［14］

（4）云架構(gòu)管理。云架構(gòu)是下一代數(shù)字化圖書館發(fā)展的基礎(chǔ)框架和核心技術(shù)，合理且健壯的云架構(gòu)設(shè)計(jì)將成為圖書館管理系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵條件。

（5）多種資源發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的交互操作。下一代圖書館的各類資源系統(tǒng)需要基于SOA框架開發(fā)，提供統(tǒng)一開放的API和標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的無縫集成和漫游管理。

（6）資源描述和檢索（resource description and access, RDA）標(biāo)準(zhǔn)。RDA將支持圖書館編目記錄與其他元數(shù)據(jù)領(lǐng)域所創(chuàng)建的編目記錄之間的整合，使得圖書館記錄能以新的方式被利用。［15］

（7）智能終端的移動(dòng)App應(yīng)用。移動(dòng)終端的普及為下一代數(shù)字化圖書館的發(fā)展帶來了契機(jī)。電子資源和數(shù)字化圖書館服務(wù)可以全面移植到終端上，除了原有的借閱、查詢等功能外，移動(dòng)終端更是增加諸如應(yīng)用拍照、二維碼掃描、手機(jī)支付、推送提醒和短信通知等豐富的用戶體驗(yàn)功能，為數(shù)字化圖書館的普及提供更多便利。

（8）IPv6或v4/v6雙棧網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。IPv6地址多，且具有較好的流媒體傳輸支持、組播功能、QoS （Quality of Service）和較高的安全性。IPv6或v4/v6雙棧網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，在節(jié)省公共帶寬的同時(shí)，也為數(shù)字化圖書館的應(yīng)用推廣起到推波助瀾的作用。

（9）智能的信息推送和用戶互動(dòng)體驗(yàn)。下一代數(shù)字化圖書館的服務(wù)將不再是被動(dòng)的服務(wù)模式，而是通過主動(dòng)的智能啟發(fā)來滿足用戶需求。圖書館既是一種知識(shí)庫，也是用戶互動(dòng)的平臺(tái)，它能夠根據(jù)用戶的研究方向、興趣愛好等信息推送相關(guān)的信息資源。

（10）大容量數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)。下一代數(shù)字化圖書館的數(shù)據(jù)將以每月TB的速度增長，光存儲(chǔ)將逐漸成為數(shù)字化圖書館的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。其主要特點(diǎn)表現(xiàn)在：首先，光存儲(chǔ)對數(shù)據(jù)存儲(chǔ)本身而言具備離線存儲(chǔ)功能，與現(xiàn)代硬盤相比數(shù)據(jù)量更加穩(wěn)定，不易遭到破壞與攻擊；其次，與下一代數(shù)字化圖書館的部署大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略能夠完美的整合。［4］

2.2下一代數(shù)字化圖書館中資源整合和資源開放的思考

伴隨高校和社會(huì)電子資源公共基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)的發(fā)展和開放，校際與校際之間、校際和社會(huì)電子資源公共服務(wù)平臺(tái)之間可以構(gòu)筑LinL（即LAN in LAN,每個(gè)高校或社會(huì)電子資源平臺(tái)原本是一個(gè)獨(dú)立的局域網(wǎng)，LAN）。一方面，將多個(gè)LAN打通，形成多單元互聯(lián)，逐步構(gòu)建基于市與市網(wǎng)的LinL，基于省與省網(wǎng)的LinL，可以實(shí)現(xiàn)將局部資源整合到大型局域網(wǎng)（Big LAN, BLAN）中。這種模式的推廣和應(yīng)用，能夠全面的將發(fā)達(dá)地區(qū)、發(fā)展中地區(qū)和落后地區(qū)的電子資源進(jìn)行全局整合及分布式共享，讓電子資源得以合理化的利用；并且基于區(qū)域特點(diǎn)的特色電子資源能夠更好的

得以傳播和推廣。另一方面，在LinL的框架模式下，可以有效地降低電子化資源建設(shè)及維護(hù)成本。在BLAN中部分關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，可以考慮構(gòu)建域網(wǎng)緩存節(jié)點(diǎn)（iCache），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能緩存共享與分發(fā)，這種方式將有效減少BLAN出口帶寬的消耗，實(shí)現(xiàn)電子資源服務(wù)器間的負(fù)載均衡。同時(shí)，滿足用戶與iCache服務(wù)器間的分布式通信及資源請求。更進(jìn)一步說，通過新型的知識(shí)服務(wù)引擎和知識(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)，智能地實(shí)現(xiàn)將與用戶的研究方向、興趣愛好等信息相近的電子資源進(jìn)行無感知推送和一站式導(dǎo)航服務(wù)，并結(jié)合新一代的統(tǒng)一通信平臺(tái)技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)新型的知識(shí)服務(wù)社區(qū)實(shí)體和豐富的用戶體驗(yàn)提供了基礎(chǔ)。同時(shí)，下一代數(shù)字化圖書館將從現(xiàn)有的IPv4或IPv4/v6雙棧網(wǎng)絡(luò)逐步向IPv6架構(gòu)發(fā)展，構(gòu)建基于IPv6網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化圖書館平臺(tái)，大幅提高系統(tǒng)資源到用戶層間的數(shù)據(jù)吞吐，使電子資源的分布式管理優(yōu)勢更加明顯，尤其是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)資源（例如：Web網(wǎng)中的流媒體數(shù)據(jù)、圖片、異構(gòu)腳本等）將具有性能更優(yōu)的傳輸效果和更高的安全性。

大數(shù)據(jù)作為圖書館電子資源的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，合理的采集、分析、挖掘、重組過程，將會(huì)為后期的智能語義分析、資源聚合、啟發(fā)式檢索，甚至是用戶的無感知信息服務(wù)提供必要的保障。構(gòu)建健壯、跨平臺(tái)、安全、互動(dòng)的數(shù)字化圖書館系統(tǒng)將成為“云圖書館”建設(shè)和發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容。

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［15］Resource description and access：the cataloguing standard for the 21st century［EB/OL］.［2014－03－10］.http://www.bengu.cn/homepage/library/rda_broch ure_v4_chinese.htm.

［收稿日期］2014－06－09 ［責(zé)任編輯］李海燕

［作者簡介］李艷（1982－），女，碩士研究生,中國科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心館員,研究方向:科技檢索與查新；李瓏（1965－），女，湖北省科學(xué)圖書館副研究員,研究方向:科技檢索與查新。

［文章編號(hào)］1005－8214（2015）01－0081－04

［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A

［中圖分類號(hào)］G250.76