王 娜

[深圳大學(xué)城圖書(shū)館（深圳市科技圖書(shū)館），廣東 深圳 518055]

隨著信息技術(shù)和智能技術(shù)的不斷發(fā)展，人們生產(chǎn)生活方式發(fā)生了極大的變化，基于人工智能技術(shù)的各類設(shè)備被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活當(dāng)中[1]。數(shù)字孿生技術(shù)是智能技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)，通常來(lái)講，該技術(shù)是一種利用數(shù)字化和模型化的技術(shù)。在虛擬空間中構(gòu)建與實(shí)體屬性相同的物理模型，進(jìn)而研究實(shí)體全生命周期各項(xiàng)特征。這項(xiàng)技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界的虛擬映射，而且作為一種可視化工具還被廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。例如3D 技術(shù)可以被應(yīng)用在建模、交互模擬上，三維地理空間可以實(shí)現(xiàn)空間的一體化管理和可視化效果。數(shù)字孿生技術(shù)的廣泛運(yùn)用推動(dòng)了它與圖書(shū)館服務(wù)的有機(jī)融合，數(shù)字孿生技術(shù)通過(guò)虛擬模型與讀者用戶形成交互，利用技術(shù)手段將知識(shí)轉(zhuǎn)化為更容易被讀者獲取和接受的可視化形態(tài)，降低了讀者獲取資源的難度，提高了讀者利用資源的效率。在未來(lái)，智慧圖書(shū)館建設(shè)成為大勢(shì)所趨，將圖書(shū)館的智能性與數(shù)字孿生技術(shù)結(jié)合起來(lái)，可以推動(dòng)圖書(shū)館建設(shè)達(dá)到一個(gè)更高級(jí)的階段。從微觀上看，在數(shù)字孿生技術(shù)賦能下，圖書(shū)館能夠形成人與物的孿生格局，使圖書(shū)館的資源和服務(wù)更加具象化和精準(zhǔn)化。從宏觀上看，圖書(shū)館應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)與社會(huì)其他領(lǐng)域的無(wú)障礙互聯(lián)，將資源共建共享工作置于更大的格局之下，解鎖更多的可能?；诖?，筆者將重點(diǎn)分析數(shù)字孿生技術(shù)在圖書(shū)館館藏資源共享方面的應(yīng)用。

1 數(shù)字孿生技術(shù)概念與特征

隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字孿生技術(shù)逐步得到廣大研究學(xué)者的關(guān)注，由于該技術(shù)正處于研究初期階段，不同學(xué)者對(duì)其有著不同的定義和理解[2]。筆者通過(guò)研讀大量文獻(xiàn)，總結(jié)歸納了數(shù)字孿生技術(shù)的概念和特征。

1.1 數(shù)字孿生技術(shù)概念

關(guān)于數(shù)字孿生技術(shù)的概念，國(guó)內(nèi)外學(xué)者并沒(méi)有達(dá)成統(tǒng)一意見(jiàn)。中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院推出的《數(shù)字孿生白皮書(shū)（2019）》中明確指出：“數(shù)字孿生是綜合運(yùn)用感知、計(jì)算、建模等信息技術(shù)，需要通過(guò)軟件對(duì)其進(jìn)行定義，包括對(duì)物理空間的描述、診斷與預(yù)測(cè)?！焙?jiǎn)言之，數(shù)字孿生技術(shù)是一種通過(guò)傳感器獲取物理實(shí)體特征數(shù)據(jù)，構(gòu)建反映實(shí)體整個(gè)生命周期的虛擬模型。該虛擬模型集成了物理實(shí)體的多維度、多物理量特征數(shù)據(jù)，是對(duì)物理實(shí)體在虛擬空間的完美映射[3-4]。該技術(shù)是一種面向?qū)ο蟮目梢暬芾砉ぞ撸媚Ｐ蜆?gòu)建語(yǔ)言對(duì)物理實(shí)體或者系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行描述，進(jìn)而為物理實(shí)體或者系統(tǒng)提供系統(tǒng)化、智能化的服務(wù)管理方案。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)虛擬模型進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)分析、決策優(yōu)化等處理，進(jìn)一步拓展了物理實(shí)體的功能。

1.2 數(shù)字孿生技術(shù)特征

（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互特征是數(shù)字孿生技術(shù)的重要特征，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是所采集的物理實(shí)體數(shù)據(jù)，以及這些數(shù)據(jù)的分析和解釋數(shù)據(jù)；數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)的外在形態(tài)是各種可視化的虛擬仿真模型，這類仿真模型可根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的變化而實(shí)時(shí)變化[5]。也就是說(shuō)，虛擬模型數(shù)據(jù)與實(shí)體數(shù)據(jù)是相互關(guān)聯(lián)與投射的，任何一種數(shù)據(jù)變化必將帶來(lái)與之對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)的變化。

（2）高精度虛擬仿真。在5G 技術(shù)和分布式運(yùn)算的綜合運(yùn)用下，數(shù)字孿生技術(shù)可以根據(jù)不同物理實(shí)體、虛擬實(shí)體中的不同孿生對(duì)象、統(tǒng)一孿生對(duì)象的不同運(yùn)行階段的實(shí)際需求，進(jìn)行有針對(duì)性的交互實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的變化，使得物理實(shí)體基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和虛擬模型各形態(tài)表征數(shù)據(jù)匹配趨近于一致。數(shù)據(jù)的一致性帶來(lái)的是實(shí)體空間功能要素表達(dá)的完整性，這也進(jìn)一步使得虛擬模型更加逼真。誠(chéng)然，高精度的虛擬仿真分析結(jié)果貼合實(shí)際也正是這一技術(shù)的關(guān)鍵所在。

（3）自主學(xué)習(xí)能力。大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的應(yīng)用，使得利用數(shù)字孿生技術(shù)所構(gòu)建的虛擬模型可以根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)庫(kù)等進(jìn)行數(shù)據(jù)自我更新，運(yùn)用人腦的計(jì)算法則和訓(xùn)練規(guī)則，達(dá)到虛擬模型自我辨識(shí)、自我調(diào)整的目的。該目的是利用數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建虛擬模型自主學(xué)習(xí)能力的外在表現(xiàn)。自主學(xué)習(xí)能力不僅提升了虛擬模型的自適應(yīng)性，使虛擬模型能夠隨著技術(shù)的提高不斷實(shí)現(xiàn)自我優(yōu)化，而且為情景感知下的虛擬仿真模型客觀認(rèn)知奠定基礎(chǔ)。

2 數(shù)字孿生技術(shù)在圖書(shū)館應(yīng)用的必要性

數(shù)字孿生技術(shù)以數(shù)據(jù)的流動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)物理空間的資源優(yōu)化配置，能夠形成物理空間和虛擬空間的實(shí)時(shí)交互，同時(shí)以標(biāo)準(zhǔn)化的格式對(duì)物理空間進(jìn)行真實(shí)行為的反射，并通過(guò)自身的自主學(xué)習(xí)功能進(jìn)行規(guī)則計(jì)算，形成可以被物理空間參考的智能決策，這些特點(diǎn)都與圖書(shū)館智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求相吻合，因此，圖書(shū)館應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)是十分必要的。

2.1 圖書(shū)館智慧化建設(shè)的需要

圖書(shū)館建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，應(yīng)用系統(tǒng)間的融合、業(yè)務(wù)管理、數(shù)據(jù)管理等都將對(duì)圖書(shū)館建設(shè)產(chǎn)生重要影響。當(dāng)前，圖書(shū)館建設(shè)存在較多問(wèn)題，比如應(yīng)用系統(tǒng)間集成效果較差，不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳輸還存在壁壘，個(gè)別系統(tǒng)仍存在信息孤島情況；各業(yè)務(wù)管理模塊間信息聯(lián)絡(luò)較差，存在線上線下業(yè)務(wù)模塊內(nèi)容不一致情況，這對(duì)圖書(shū)館運(yùn)行狀態(tài)、物理設(shè)備、用戶使用等數(shù)據(jù)監(jiān)控提出挑戰(zhàn)；用戶使用數(shù)據(jù)、館藏資源等大量數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在圖書(shū)館中，這些數(shù)據(jù)對(duì)圖書(shū)館數(shù)據(jù)處理能力提出了較高要求，然而圖書(shū)館實(shí)際數(shù)據(jù)收集分析處理能力卻未同步提高。數(shù)字孿生技術(shù)是一種虛實(shí)同步技術(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館的精細(xì)化管理，通過(guò)大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的協(xié)同融合，可以切實(shí)增強(qiáng)圖書(shū)館系統(tǒng)各要素的協(xié)調(diào)運(yùn)行、業(yè)務(wù)平臺(tái)的精細(xì)化管理及數(shù)據(jù)資源的深度處理。

2.2 滿足用戶需求的需要

圖書(shū)館用戶的需求是多種多樣的，并且會(huì)隨著情境的變化而變化，因此在開(kāi)展圖書(shū)館用戶個(gè)性化需求分析時(shí)，要梳理用戶在不同情境下的需求信息，進(jìn)而挖掘用戶潛在的隱性需求。利用數(shù)字孿生技術(shù)，不僅可以構(gòu)建虛擬圖書(shū)館，模擬出圖書(shū)館不同情境，而且可以構(gòu)建出用戶孿生體。通過(guò)對(duì)用戶孿生體在虛擬圖書(shū)館不同情境下的需求來(lái)分析用戶的隱性需求。由此可以看出，利用數(shù)字孿生技術(shù)可以挖掘用戶隱性需求，預(yù)測(cè)分析用戶潛在需求，這將為用戶提供預(yù)見(jiàn)性服務(wù)、準(zhǔn)確推送個(gè)性化知識(shí)產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。與此同時(shí)，用戶在虛擬圖書(shū)館中可以全感官體驗(yàn)虛實(shí)互動(dòng)、可視化閱讀等服務(wù)，豐富圖書(shū)館的用戶閱讀體驗(yàn)。

2.3 圖書(shū)館智慧化管理的需要

智慧化管理是圖書(shū)館未來(lái)發(fā)展的重要方向。智能化、自動(dòng)化和精準(zhǔn)化的服務(wù)系統(tǒng)不僅可以提升圖書(shū)館館藏資源管理效率，而且能夠滿足讀者用戶多樣化的個(gè)性需求。充分利用數(shù)字孿生技術(shù)，可以建立起虛擬圖書(shū)館模型，將現(xiàn)實(shí)圖書(shū)館所有要素精準(zhǔn)映射到虛擬空間當(dāng)中，此外，通過(guò)對(duì)虛擬圖書(shū)館各要素的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，圖書(shū)館也能夠?qū)崿F(xiàn)流程體系自我診斷、系統(tǒng)缺陷自動(dòng)排查，這將為圖書(shū)館節(jié)省大量的人力資源和經(jīng)費(fèi)，同時(shí)能夠?qū)D書(shū)館各功能要素開(kāi)展實(shí)時(shí)調(diào)控，為圖書(shū)館智慧化管理的實(shí)現(xiàn)提供有力支撐。

3 數(shù)字孿生技術(shù)在圖書(shū)館的應(yīng)用分析

將數(shù)字孿生模型和技術(shù)與圖書(shū)館資源體系建設(shè)進(jìn)行有機(jī)融合，可以實(shí)現(xiàn)基于實(shí)體圖書(shū)館的數(shù)字孿生體，進(jìn)而完成圖書(shū)館資源的數(shù)字化轉(zhuǎn)變和共享系統(tǒng)的完善，使圖書(shū)館物理空間與虛擬空間形成映射與交互（見(jiàn)圖1）。通過(guò)這一模型，圖書(shū)館可以通過(guò)虛擬空間主動(dòng)感知用戶行為特征，主動(dòng)檢測(cè)館藏資源管理、知識(shí)服務(wù)等效果。數(shù)字孿生技術(shù)在圖書(shū)館中的應(yīng)用將進(jìn)一步推動(dòng)圖書(shū)館虛實(shí)空間的構(gòu)建，為圖書(shū)館實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)服務(wù)、實(shí)時(shí)互動(dòng)交流奠定基礎(chǔ)。

圖1 數(shù)字孿生技術(shù)與圖書(shū)館資源建設(shè)融合的模型

3.1 作為可視化工具

創(chuàng)客空間是圖書(shū)館虛擬空間構(gòu)建的重要組成部分，是對(duì)圖書(shū)館物理空間的高度仿真，用戶在創(chuàng)客空間中可以享受到現(xiàn)實(shí)圖書(shū)館實(shí)時(shí)提供的各種服務(wù)。數(shù)字孿生技術(shù)在圖書(shū)館中的應(yīng)用，豐富了圖書(shū)館創(chuàng)客空間的各項(xiàng)功能。例如，在創(chuàng)客空間中，用戶可以利用模擬修改工具對(duì)虛擬孿生體各類數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、調(diào)用，并對(duì)數(shù)據(jù)修改后系統(tǒng)進(jìn)行可視化體驗(yàn)，創(chuàng)客空間的調(diào)試是為實(shí)際修改奠定基礎(chǔ)，因此可以助力圖書(shū)館各項(xiàng)服務(wù)系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)。在滿足用戶對(duì)技能、知識(shí)信息需求的同時(shí)，為用戶實(shí)現(xiàn)個(gè)性化需求提供一定的容錯(cuò)性。

3.2 作為評(píng)估工具

數(shù)字孿生技術(shù)在圖書(shū)館中的應(yīng)用可以多維度提高用戶畫(huà)像的精準(zhǔn)度，使圖書(shū)館避免依賴傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)對(duì)用戶進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖書(shū)館在獲取和分析用戶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用數(shù)字孿生技術(shù)，構(gòu)建圖書(shū)館用戶孿生體，不僅可以準(zhǔn)確掌握用戶的興趣愛(ài)好、行為習(xí)慣、認(rèn)知偏好，多角度了解用戶行為特征，還可以對(duì)用戶資源使用、個(gè)性化需求、閱讀行為等進(jìn)行仿真模擬，檢驗(yàn)用戶對(duì)圖書(shū)館各系統(tǒng)功能的適應(yīng)性，為圖書(shū)館全方位服務(wù)提升奠定基礎(chǔ)。

3.3 構(gòu)建館員孿生體

基于數(shù)字孿生技術(shù)的圖書(shū)館能夠?yàn)橛脩籼峁┨摂M化的閱讀空間，用戶可以身臨其境地享受到現(xiàn)實(shí)圖書(shū)館所有服務(wù)功能，體驗(yàn)各種要素服務(wù)。同時(shí)，在虛擬圖書(shū)館空間中，數(shù)字孿生技術(shù)還可以構(gòu)建館員孿生體，使用戶在虛擬圖書(shū)館中可以和館員孿生體進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)交流，為用戶解答各類問(wèn)題，提供多樣化服務(wù)。館員孿生體是用戶與虛擬圖書(shū)館互動(dòng)交流的媒介與橋梁，用戶通過(guò)館員孿生體向虛擬圖書(shū)館系統(tǒng)傳遞需求內(nèi)容，同時(shí)虛擬圖書(shū)館根據(jù)用戶需求進(jìn)行調(diào)整，并通過(guò)館員孿生體向用戶進(jìn)行表達(dá)。

4 基于數(shù)字孿生技術(shù)的圖書(shū)館館藏資源共享模式

數(shù)字孿生技術(shù)具有同步性、智能化和數(shù)字化等顯著特點(diǎn)，在構(gòu)建基于數(shù)字孿生技術(shù)的圖書(shū)館館藏資源共享模式時(shí)，要充分發(fā)揮數(shù)字孿生技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為館藏資源的數(shù)字化建設(shè)賦能，為資源的共建共享提供更加多元和開(kāi)放的平臺(tái)。通過(guò)對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)與圖書(shū)館資源共享工作的梳理，筆者認(rèn)為，二者結(jié)合的模型由以下幾個(gè)主體要素構(gòu)成：數(shù)字孿生平臺(tái)、實(shí)體圖書(shū)館與圖書(shū)館數(shù)字孿生體（見(jiàn)圖2）?；跀?shù)字孿生技術(shù)的圖書(shū)館館藏資源共享模式就是3個(gè)主體部分之間由實(shí)到虛、及時(shí)反饋、智能操控的關(guān)系，通過(guò)這一循環(huán)，達(dá)到圖書(shū)館資源共享、數(shù)據(jù)融合、交互運(yùn)轉(zhuǎn)的最優(yōu)態(tài)勢(shì)。

圖2 基于數(shù)字孿生技術(shù)的圖書(shū)館館藏資源共享模式[6]

4.1 信息資源合理分布實(shí)現(xiàn)共建共享

數(shù)字孿生平臺(tái)一方面對(duì)實(shí)體圖書(shū)館有驅(qū)動(dòng)作用，能夠創(chuàng)建同實(shí)體圖書(shū)資源等價(jià)的虛擬模型，并對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，另一方面又對(duì)虛擬數(shù)字館藏資源進(jìn)行仿真的分析算法，同時(shí)負(fù)責(zé)收集圖書(shū)館數(shù)字孿生體的反饋并對(duì)其進(jìn)行有效的操控，為后續(xù)的實(shí)體圖書(shū)館的改進(jìn)提供具有針對(duì)性且客觀的決策。通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)，圖書(shū)館能夠全面把握資源建設(shè)動(dòng)態(tài)情況，通過(guò)信息資源合理配置來(lái)優(yōu)化資源庫(kù)的建設(shè)布局，從而實(shí)現(xiàn)共建共享。

4.2 信息生產(chǎn)者之間的合作實(shí)現(xiàn)資源共建共享

數(shù)字孿生平臺(tái)在一定程度上放大了資源流通的透明度，增加了資源之間的交互性，在圖書(shū)館數(shù)字孿生體這一部分，包含人、物、環(huán)境等多個(gè)方面的生產(chǎn)要素?cái)?shù)據(jù)，依托網(wǎng)絡(luò)的便利性，圖書(shū)館資源共享系統(tǒng)可以為信息生產(chǎn)者提供直接的合作平臺(tái)，包括個(gè)體間的合作、機(jī)構(gòu)間的合作。同時(shí)，圖書(shū)館館藏資源共享系統(tǒng)可以依據(jù)其復(fù)雜的運(yùn)行方式和發(fā)展規(guī)律建立起智能的優(yōu)化、溯源、評(píng)估規(guī)則，保障資源共享的合法性和完整性?？傊瑘D書(shū)館數(shù)字孿生體應(yīng)用數(shù)據(jù)格式的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)字化建模，推動(dòng)信息生產(chǎn)者之間的合作，使信息資源共享渠道更加豐富，方式更加靈活。

4.3 通過(guò)引入市場(chǎng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)資源共建共享

圖書(shū)館采用數(shù)字孿生技術(shù)按照一定規(guī)則對(duì)館藏資源進(jìn)行共建共享，圖書(shū)館館藏?cái)?shù)量多、種類全，且含有一些特色的珍貴的古籍和地方史志，這些都增加了實(shí)體圖書(shū)館資源的價(jià)值。圖書(shū)館引入市場(chǎng)機(jī)制，以經(jīng)濟(jì)付費(fèi)的方式大量吸引高價(jià)值的實(shí)體文獻(xiàn)，進(jìn)一步應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)其形成映射，豐富數(shù)字資源庫(kù)的構(gòu)建。同時(shí)，數(shù)字孿生技術(shù)為虛擬的數(shù)字資源能夠大范圍流通提供了可行性[7]，這就拓寬了高價(jià)值資源的流通范圍，提升了圖書(shū)館資源共建共享的成效。

5 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字孿生作為一種先進(jìn)智能的技術(shù)，與圖書(shū)館的融合是十分可行且必要的，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。一方面，能夠促進(jìn)圖書(shū)館數(shù)字化轉(zhuǎn)型，另一方面，也能夠助力資源的共建共享，惠及更多讀者用戶，不斷滿足讀者與日俱增的閱讀需求。數(shù)字孿生技術(shù)在與圖書(shū)館館藏資源共享服務(wù)的深度融合中，既為圖書(shū)館人力資源、文獻(xiàn)資源提供了改革的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，也實(shí)現(xiàn)了圖書(shū)館技術(shù)壁壘的跨越，可以實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)據(jù)的交互與高精度的虛擬仿真，在5G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下發(fā)揮巨大的優(yōu)勢(shì)。然而，需要明確和注意的是，雖然數(shù)字孿生技術(shù)具有一定的成熟度，也有較為充足的實(shí)踐支撐，但這種技術(shù)不能完全取代人工，圖書(shū)館可以將其作為重要的輔助手段，將其便利和智能的優(yōu)勢(shì)納入資源共享體系當(dāng)中，推動(dòng)圖書(shū)館館藏資源的共建共享更加完善與精準(zhǔn)。