翟秀鳳?胡大敏?劉景亮

摘 要 在New IT新一代技術(shù)引導(dǎo)下，用戶智能化、數(shù)字化的資源服務(wù)需求，虛擬現(xiàn)實(shí)與泛在感知傳感器的融合，將改變傳統(tǒng)圖書館的空間形態(tài)，推動數(shù)字孿生圖書館的誕生。論文通過對孿生圖書館虛實(shí)空間樣貌、核心要素探討，依據(jù)系統(tǒng)論、全生命周期理念，構(gòu)建數(shù)字孿生圖書館虛實(shí)空間多維融合模型和場景融合模型圖，并提出孿生圖書館虛實(shí)空間模型、數(shù)據(jù)、服務(wù)之間交互融合機(jī)制，進(jìn)而分析虛實(shí)空間場景融合的四種模式：空間場景融合、學(xué)習(xí)場景融合、服務(wù)場景融合、文化場景融合。

關(guān)鍵詞 New IT;孿生圖書館;虛實(shí)空間;融合機(jī)理

分類號 G250.7

DOI 10.16810/j.cnki.1672-514X.2022.02.003

Abstract Under the guidance of New IT technology， users’ demand for intelligent and digital resource services， and the integration of virtual reality and ubiquitous perception will change the space form of traditional libraries and promote the birth of digital twin libraries. First， this paper discusses the spatial appearance and the main elements in virtual-real space of the digital twin library. Then， based on the concept of system theory and whole life cycle， the multi-dimensional model and scene fusion model are constructed. Finally， the twin library’s virtual-real space model， data， and service fusion mechanism are proposed， and four models of scene fusion are analyzed： space scene fusion， learning scene fusion， service scene fusion， culture scene fusion.

Keywords New IT. Digital twin library. Virtual-real space. Fusion mechanism.

0 引言

數(shù)字孿生最早出現(xiàn)在全生命周期管理的概念中，美國知名咨詢及分析機(jī)構(gòu)Gartner將此技術(shù)連續(xù)四年列入《十大戰(zhàn)略性技術(shù)趨勢》[1]，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于智能制造、航空航天和汽車、軍事仿真、醫(yī)療健康等領(lǐng)域[2]。后疫情時期，數(shù)字孿生城市的規(guī)劃和探索引領(lǐng)著數(shù)字化智慧城市建設(shè)，并在圖書館領(lǐng)域引起關(guān)注。秦曉珠依據(jù)共性理論與共性特征，分析了數(shù)字孿生技術(shù)在物質(zhì)文化遺產(chǎn)建設(shè)中的運(yùn)行機(jī)制、實(shí)施方案[3];張興旺等研究了6G時代數(shù)字孿生圖書館內(nèi)涵、機(jī)制和框架[4];王璐從全周期管理角度探討了孿生圖書館的理論模型、機(jī)理和體系[2];孔繁超、石婷婷分別研究了數(shù)字孿生技術(shù)在圖書館的應(yīng)用場景和空間架構(gòu)[5-6]。在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)浪潮下，圖書館實(shí)體空間功能逐漸弱化，而智能化數(shù)字感知空間逐漸增強(qiáng)，數(shù)字孿生為圖書館構(gòu)建互融互通、全域感知的孿生空間提供了新的思路。

1 New IT技術(shù)與數(shù)字孿生圖書館

1.1 New IT技術(shù)

New IT指新一代信息技術(shù)群，代表了未來發(fā)展中高端技術(shù)所搭建的新信息環(huán)境，包括物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、3R（虛擬現(xiàn)實(shí)VR、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR、混合現(xiàn)實(shí)MR）、邊緣計(jì)算、云計(jì)算、5G/6G、人工智能（AI）、區(qū)塊鏈、全息、全域感知等技術(shù)。New IT技術(shù)群引領(lǐng)了技術(shù)顛覆性改革的時代，其聚合了5G/6G超網(wǎng)、全智能、感知AI、虛擬現(xiàn)實(shí)，將人、機(jī)、物、數(shù)據(jù)、模型相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)五維度的全感3D、全息通訊、觸覺情感識別，達(dá)到虛擬與現(xiàn)實(shí)的完美融合[7]。New IT技術(shù)彰顯了包容性、創(chuàng)新性、開放性、智能性的特征，融合超網(wǎng)絡(luò)、3R、全息、身體域、多感官混合現(xiàn)實(shí)等智能技術(shù)，拉近了科幻世界與現(xiàn)實(shí)世界之間的距離，是圖書館虛實(shí)空間發(fā)展的新機(jī)遇和挑戰(zhàn)，為數(shù)字孿生圖書館孕育奠定了基礎(chǔ)。

1.2 數(shù)字孿生圖書館

2003年，密西根大學(xué)的邁克爾·格里夫斯（Michael Grieves）教授在PLM課程演示文檔中提出了“產(chǎn)品的虛擬數(shù)字化表達(dá)”理論[8]。2006年，在其著作《通過PLM驅(qū)動創(chuàng)新和精益產(chǎn)品》中提出了“數(shù)字孿生體”（Digital twin）一詞[9]。2012年，NASA將“數(shù)字孿生體”（digital twin）正式定義為“集成了多物理量、多尺度、多概率系統(tǒng)或飛行器仿真模型”[10]?；跀?shù)字孿生的精度仿真特征，筆者認(rèn)為數(shù)字孿生圖書館是以數(shù)字化的形式構(gòu)建與實(shí)體圖書館內(nèi)容、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)完全相同的仿真模型，并建立彼此之間數(shù)據(jù)和信息的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)“人—機(jī)—物—環(huán)境”智能交互融合，用以監(jiān)測感知、分析優(yōu)化實(shí)體場館整個生命周期動態(tài)。

1.3 數(shù)字孿生圖書館的早期雛形

早在2006年，基于Second Life（第二人生）虛擬社區(qū)，圖書館聯(lián)盟系統(tǒng)啟動了Second Life2.0項(xiàng)目，成立信息島（Cybrary City），即線上漫游平臺[11]，并創(chuàng)造了一個圖書館虛擬環(huán)境，用戶和館員可以化身為虛擬居民，在Second Life虛擬社區(qū)中，體驗(yàn)沉浸式學(xué)習(xí)、交互式服務(wù)、無障礙交流[12]。此外，哈佛科博特圖書館利用Untiy3D軟件創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)三維空間，用戶通過手機(jī)、電腦獲得融合視覺、聽覺、觸覺、嗅覺教育體驗(yàn)過程[13];國內(nèi)清華大學(xué)圖書館于2013年開通了虛擬化導(dǎo)覽系統(tǒng)，并且天津天獅學(xué)院圖書館也較早開展了虛擬漫游服務(wù)。VR/AR在圖書館學(xué)習(xí)空間、信息服務(wù)、用戶體驗(yàn)、數(shù)字文化、3D模型等方面的探索，類似于圖書館場景的虛擬孿生體，是數(shù)字孿生圖書館的早期雛形。

虛擬圖書館和數(shù)字孿生圖書館均是借助AR、VR、MR技術(shù)構(gòu)建實(shí)體圖書館的3D虛擬模型，二者又有本質(zhì)區(qū)別。圖書館虛擬現(xiàn)實(shí)場景是以漫游休閑的游戲方式為主，以用戶自由體驗(yàn)為目的，且是數(shù)字孿生圖書館服務(wù)的局部縮影;而數(shù)字孿生圖書館是模擬仿真實(shí)體圖書館整個運(yùn)行周期，包括物理圖書館的資源、服務(wù)、結(jié)構(gòu)、功能、流程、人員等要素，目的是監(jiān)測實(shí)體場館全空間要素的運(yùn)行機(jī)理，促進(jìn)實(shí)體空間與虛擬空間的交互融合，優(yōu)化改良圖書館數(shù)字化、智能化的服務(wù)體系。

2 融入New IT技術(shù)的數(shù)字孿生圖書館虛實(shí)空間核心要素

5G時代，圖書館在信息技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)了自助借還、RFID、人臉識別、定位導(dǎo)圖等業(yè)務(wù)智能化技術(shù)的應(yīng)用，而虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）、混合現(xiàn)實(shí)（MR）、人工智能（AI）等技術(shù)將推動圖書館的服務(wù)向更深層次的領(lǐng)域拓展，其中New IT技術(shù)將引領(lǐng)智慧圖書館進(jìn)入一個虛實(shí)空間雙向映射、動態(tài)交互的世界，即數(shù)字孿生圖書館與實(shí)體圖書館共生共長，虛實(shí)空間相互協(xié)同融合。

2.1 虛實(shí)空間樣貌

New IT技術(shù)群所構(gòu)建的虛實(shí)空間形態(tài)包括數(shù)字孿生空間、實(shí)體空間及鏈接二者之間的數(shù)據(jù)紐帶。數(shù)字孿生空間以New IT技術(shù)群為支撐，以6G網(wǎng)絡(luò)超時空通訊為平臺，借助機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、多模信息融合等技術(shù)，挖掘、分析、提煉實(shí)體空間中的靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)，將物理空間中的元素?cái)?shù)字化處理后，與虛擬世界對接;利用數(shù)字仿真、3R技術(shù)，構(gòu)建高仿真、高精度、高清晰的孿生模型，并營造3D立體感知、沉浸式用戶體驗(yàn)的虛擬空間。實(shí)體空間將改變傳統(tǒng)服務(wù)模式，呈現(xiàn)靈活、智能、多元的服務(wù)特征，如：利用智能終端自動感知用戶狀態(tài)和行為;館內(nèi)溫濕度、光線、桌椅根據(jù)用戶喜好習(xí)慣自由拼接;學(xué)習(xí)空間實(shí)現(xiàn)教室、視聽室、研討室多功能空間的融合[14];數(shù)字化資源依據(jù)用戶需求和歷史記錄自由獲取和匹配推薦。在New IT技術(shù)群引導(dǎo)下，以數(shù)字紐帶為媒介，未來圖書館的資源和服務(wù)將主要集中在虛實(shí)空間相互融合的體系中。

2.2 虛實(shí)空間核心要素

基于數(shù)字孿生三維模型，陶飛等學(xué)者提出了數(shù)字孿生五維模型，MDT=（PE，VE，Ss，DD，CN）[15]，即包括物理實(shí)體（PE）、虛擬實(shí)體（VE）、服務(wù)（Ss）、孿生數(shù)據(jù)（DD）、連接（CN）。2.2.1 實(shí)體

實(shí)體指圖書館整體運(yùn)行中的空間環(huán)境、物理資源、智慧服務(wù)、館員和用戶、制度章程、行為特征等，是維系實(shí)體圖書館空間運(yùn)行的主體。孿生實(shí)體選擇按照“單元級、系統(tǒng)級、復(fù)雜系統(tǒng)級”思路[16]。單元級是實(shí)體空間中最小元素，如設(shè)備、人、書籍等;系統(tǒng)級是空間中具體工作模塊，如學(xué)習(xí)空間、借閱服務(wù)等;復(fù)雜系統(tǒng)級指圖書館整體運(yùn)行體系，是由各個單元級、系統(tǒng)級模塊相互協(xié)同構(gòu)成的數(shù)字孿生圖書館虛實(shí)空間。

2.2.2 技術(shù)

New IT技術(shù)群是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生圖書館虛實(shí)空間的推動力，包括三大領(lǐng)域核心技術(shù)，一是超網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，即5G、6G搭建的超寬帶、超空間、超速度網(wǎng)絡(luò);二是融合感知技術(shù)，即機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、全息技術(shù)、多模態(tài)情感識別、多領(lǐng)域融合及身體域;三是仿真建模技術(shù)，如數(shù)字仿真、3R及三維建模軟件（ProE、3D MAX、Solid等）。

2.2.3 數(shù)字孿生體

數(shù)字孿生體是對實(shí)體空間的映射，由多維模型相互融合協(xié)同，用來揭示實(shí)體空間特征。具體包括：幾何模型，如形狀、尺寸、位置等特征;物理模型，如結(jié)構(gòu)、數(shù)量、功能、類型等特征;規(guī)則模型，如制度、流程、業(yè)務(wù)等特征;行為模型，如整體運(yùn)行過程中的行為特征。模型與實(shí)體間通過傳感器完成數(shù)據(jù)的傳輸和同步，數(shù)字孿生體是對實(shí)體世界的真實(shí)鏡像，不同的孿生模型可以監(jiān)測不同實(shí)體動態(tài)、行為軌跡，實(shí)現(xiàn)多維模型多時空融合互補(bǔ)。

2.2.4 數(shù)據(jù)

在未來的智慧共享空間，數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)決策將成為智慧圖書館的管理模式，特別是在具體的共生共融的業(yè)務(wù)管理中，數(shù)據(jù)是鏈接虛實(shí)空間的重要因素。智慧空間產(chǎn)生了大量冗余復(fù)雜、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，包括靜態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)挖掘、分析、處理、融合、仿真、評估、內(nèi)化是空間運(yùn)轉(zhuǎn)的通行證。數(shù)字孿生圖書館利用New IT技術(shù)中的全息感知、多源信息融合、數(shù)字孿生等技術(shù)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)存儲、傳輸、融合、關(guān)聯(lián)、遷移和調(diào)度，使虛實(shí)空間精準(zhǔn)共生共融。

2.2.5 服務(wù)

智慧感知服務(wù)是數(shù)字孿生圖書館虛實(shí)空間的內(nèi)生動力。在New IT技術(shù)群驅(qū)動下，虛實(shí)空間所演化的智慧服務(wù)包括虛擬場館體驗(yàn)、數(shù)字化的全域感知、全息多維學(xué)習(xí)空間、沉浸式閱讀、知識資源鏡像立體等。不同群體對虛實(shí)空間服務(wù)需求不同，如：對于大眾讀者，傾心于泛在閱讀、空間環(huán)境、學(xué)習(xí)體驗(yàn)、休閑漫游服務(wù);對于科研學(xué)者，熱衷于資源集合、學(xué)科仿真、科研支持;對于決策者，更需要空間運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)可視化分析、趨勢預(yù)測與評估服務(wù)的總結(jié)。

2.3 各要素關(guān)聯(lián)

各要素之間相互關(guān)聯(lián)協(xié)同，共同支撐數(shù)字孿生空間的智慧運(yùn)行。實(shí)體是虛實(shí)空間的物理形態(tài)，是資源、服務(wù)的源泉和儲備庫，孿生體是實(shí)體場館的虛擬映射，New IT技術(shù)群是鏈接實(shí)體與孿生體相互轉(zhuǎn)換的媒介，通過對實(shí)體場館的全要素、全流程、全業(yè)務(wù)的孿生仿真，形成數(shù)字孿生圖書館，搭建虛實(shí)空間的基礎(chǔ)框架。數(shù)據(jù)是實(shí)體空間與物理空間傳輸交流的紐帶，借助物聯(lián)網(wǎng)、云平臺數(shù)據(jù)存儲、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及D-S理論、用戶畫像等技術(shù)與工具，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、特征分析、異構(gòu)融合，協(xié)同虛實(shí)空間中環(huán)境、資源、服務(wù)、人員等要素的物理實(shí)體與虛擬孿生體的一致性。虛實(shí)空間融合衍生出各種智能感知服務(wù)，既能滿足用戶個性化、便捷化服務(wù)需求和體驗(yàn)，也能實(shí)時檢測、調(diào)度空間運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)能。在各要素作用影響下，虛實(shí)空間演化為一個生長有機(jī)體，充分調(diào)動起空間中形態(tài)、資源、服務(wù)的高度銜接和智慧內(nèi)生。

3 New IT技術(shù)驅(qū)動下數(shù)字孿生圖書館虛實(shí)空間多維融合模型系統(tǒng)

3.1 總體設(shè)計(jì)思路及多維模型

美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家Raymond Vernon提出全生命周期的理論[17]，指出事物發(fā)展的“初創(chuàng)期—生長期—成熟期—衰退期”為整個運(yùn)行周期，主要應(yīng)用于智能制造、智慧城市、知識管理等領(lǐng)域。New IT新信息技術(shù)架構(gòu)體系下，基于全生命周期理念，以數(shù)字孿生圖書館為中心的虛實(shí)空間系統(tǒng)按照“需求—技術(shù)—設(shè)計(jì)—映射—模型—機(jī)制—場景—評估”的思路，構(gòu)建虛實(shí)空間相互交融的智慧閉環(huán)系統(tǒng)（如圖1）。

根據(jù)總體設(shè)計(jì)思路，按照系統(tǒng)論及多源異構(gòu)數(shù)據(jù)、模型、服務(wù)融合機(jī)理，構(gòu)建數(shù)字孿生圖書館虛實(shí)空間多維融合模型系統(tǒng)。虛實(shí)空間以總控平臺為核心，利用模型線程、數(shù)據(jù)線程、服務(wù)線程，消除模型、數(shù)據(jù)、服務(wù)壁壘，實(shí)現(xiàn)高度融合的虛實(shí)空間體系（如圖2）。

數(shù)字孿生圖書館的多維模型主要包括空間模型、資源模型、服務(wù)模型、人員模型，以及與物理模型融合的制度模型、行為模型、規(guī)則模型等虛擬模型。每個模型下細(xì)分相應(yīng)的特征模型，如：空間模型包括物理建造、環(huán)境設(shè)施、結(jié)構(gòu)要素等模型;資源模型中含紙質(zhì)資源、數(shù)字資源、規(guī)則流程等模型;服務(wù)模型包括學(xué)科服務(wù)、閱讀服務(wù)、資源服務(wù)、學(xué)習(xí)支持、虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字感知服務(wù)等模型;人員模型包括館員、用戶、交互行為等模型。通過對多維多特征模型的運(yùn)算融合，搭建實(shí)體空間與虛擬空間環(huán)境、資源、服務(wù)、人員要素的雙向映射，完成虛實(shí)空間整體監(jiān)測和智能交互，從而迭代優(yōu)化數(shù)字孿生圖書館的生態(tài)系統(tǒng)。

3.2 多維模型融合

孿生圖書館虛實(shí)空間整體運(yùn)行中，模型、數(shù)據(jù)、服務(wù)融合的基點(diǎn)是模型線程、數(shù)據(jù)線程、服務(wù)線程。三者是將不同模型、數(shù)據(jù)、服務(wù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)、歸納、轉(zhuǎn)換、演化、協(xié)同、融合，支撐虛實(shí)空間中數(shù)字孿生體的高效利用和統(tǒng)一管理[18]。虛實(shí)空間體系最里層是模型層，通過對各個模型間標(biāo)準(zhǔn)化處理、無縫鏈接，借助模型線程完成多維模型結(jié)構(gòu)、特征、內(nèi)容的全要素融合;中間層是數(shù)據(jù)層，大量滋生的數(shù)據(jù)是鏈接虛實(shí)空間紐帶，利用數(shù)據(jù)線程實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)存儲等全流程的交互融合和實(shí)時傳輸。最外層是虛實(shí)服務(wù)層，New IT技術(shù)群驅(qū)動下，實(shí)體服務(wù)和虛擬服務(wù)智能互聯(lián)，借助服務(wù)線程完成虛實(shí)服務(wù)匹配、服務(wù)融合、服務(wù)協(xié)作等全業(yè)務(wù)的泛在、智慧、感知。

3.3 系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理

以多維模型系統(tǒng)為核心的虛實(shí)空間在時間維度和空間維度上呈現(xiàn)了高度協(xié)同融合。時間維度上，系統(tǒng)運(yùn)行遵循全生命周期的管理機(jī)制，從模型構(gòu)建、業(yè)務(wù)流程、服務(wù)要素、系統(tǒng)監(jiān)管、評估反饋，貫穿于虛實(shí)空間的整個管理周期和服務(wù)周期。數(shù)字孿生圖書館總控臺對空間的全要素、全業(yè)務(wù)、全資源、全服務(wù)進(jìn)行監(jiān)測和評估，深度分析改進(jìn)空間運(yùn)行的決策方案;空間維度上，系統(tǒng)運(yùn)行將虛實(shí)空間融合為物理空間、信息空間、服務(wù)空間三大核心主體。物理空間是虛實(shí)空間中人、實(shí)體、孿生體三者之間智能互聯(lián)的底層結(jié)構(gòu)，借助數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)空間模型、服務(wù)模型、資源模型、人員模型等物理模型的一一映射，以及規(guī)則模型、流程模型、制度模型等虛擬模型的虛實(shí)共生;信息空間是鏈接物理空間與服務(wù)空間的橋梁，利用New IT技術(shù)群開展數(shù)據(jù)挖掘采集，促進(jìn)異構(gòu)數(shù)據(jù)同步融合，強(qiáng)化系統(tǒng)學(xué)習(xí)計(jì)算功能，支持虛實(shí)空間中多維模型主體的協(xié)同決策;服務(wù)空間是虛實(shí)空間的上層建筑，外化為學(xué)習(xí)支持、虛擬現(xiàn)實(shí)、學(xué)科服務(wù)、文化服務(wù)等智慧感知服務(wù)。多維模型系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自感知、自決策的優(yōu)良屬性，能夠適應(yīng)用戶多元、立體、知識服務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)人—機(jī)—物—環(huán)境的互融互通。

4 New IT技術(shù)驅(qū)動下數(shù)字孿生圖書館虛實(shí)空間場景融合模型

在New IT技術(shù)群驅(qū)動及智能設(shè)備支撐下，以用戶知識獲取、空間體驗(yàn)、智能學(xué)習(xí)等需求為前提，實(shí)體空間通過數(shù)字孿生數(shù)據(jù)中心采集、融合、仿真、建模、評估等數(shù)字化處理，形成雙向映射、智能交互的孿生空間。虛實(shí)空間中各要素、資源、服務(wù)的融合協(xié)同，衍生出空間場景、學(xué)習(xí)場景、服務(wù)場景和文化場景（如圖3）。

4.1 空間場景

空間場景融合體現(xiàn)在虛實(shí)空間的整體交互感知的雙向映射，具體包括場景映像、環(huán)境感知、能耗管理。場景鏡像是利用機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等高性能計(jì)算方式，構(gòu)建孿生空間體。用戶在孿生空間中擁有自身畫像，可以體驗(yàn)遠(yuǎn)程虛擬空間漫游、數(shù)字化資源借閱、特色自助服務(wù)等，用戶只需借助孿生圖書館云服務(wù)、App平臺，足不出戶，完成實(shí)體空間中的所有訴求。環(huán)境感知是利用智能傳感器，對環(huán)境濕度、溫度、空間設(shè)計(jì)、靜音程度、人群密集度等監(jiān)測，與用戶心理需求匹配，自動調(diào)節(jié)重組空間環(huán)境氛圍、結(jié)構(gòu)布局、資源調(diào)度。同時，虛實(shí)空間將用戶畫像數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)與場館空間資源服務(wù)互聯(lián)，通過數(shù)據(jù)挖掘、分析、融合、傳輸，實(shí)現(xiàn)智能感知用戶類型，主動推介資源服務(wù)，進(jìn)而增強(qiáng)用戶與空間的交互能力。能耗管理是通過物聯(lián)網(wǎng)平臺，對孿生圖書館設(shè)備、資源、人力、服務(wù)等整體協(xié)調(diào)和監(jiān)管，完善虛實(shí)空間系統(tǒng)的自主學(xué)習(xí)能力。

4.2 學(xué)習(xí)場景

在New IT技術(shù)群驅(qū)動下，數(shù)字孿生圖書館的學(xué)習(xí)支持功能將以泛在自由的知識獲取、智能互聯(lián)的設(shè)備供給、專業(yè)深度的智慧服務(wù)為主。實(shí)體學(xué)習(xí)空間將為用戶提供智能化語音、視頻設(shè)備和可視化、統(tǒng)計(jì)分析、情景感知軟件系統(tǒng)，館員扮演著知識獲取和學(xué)習(xí)行為的輔助者和分析師;虛擬空間中，以孿生資源互動、人機(jī)對話、群智協(xié)作等方式創(chuàng)設(shè)自適應(yīng)、個性化的學(xué)習(xí)環(huán)境。創(chuàng)客空間場景中，構(gòu)建孿生創(chuàng)客模型，通過可視化虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)驗(yàn)證用戶創(chuàng)意，提高用戶學(xué)習(xí)精度和深度。虛擬遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)場景，可以構(gòu)建館員、專家、學(xué)者的孿生畫像，在智慧學(xué)習(xí)平臺上，開展與用戶實(shí)時討論、指導(dǎo)、傳授等多場景學(xué)習(xí)互動，激發(fā)用戶知識建構(gòu)、遷移和深度體驗(yàn)。

4.3 服務(wù)場景

虛實(shí)空間服務(wù)場景融合充分體現(xiàn)了全面智慧感知理念，并可以自由切換，在虛實(shí)空間中構(gòu)建與實(shí)體服務(wù)雙向映射的孿生服務(wù)，用以監(jiān)管和引領(lǐng)實(shí)體服務(wù)動態(tài)。每個館員和用戶擁有自身的孿生角色，虛擬館員可以嵌入到用戶整個服務(wù)場景中，根據(jù)用戶習(xí)慣偏好、知識結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)行為，為其推薦動態(tài)、三維立體資源。孿生館員也可以借助智能傳感器，提供智慧化的交互服務(wù)，實(shí)時解答用戶疑惑，營造館員與用戶“全程在場”“面對面”的知識交流模式，通過對用戶的全程跟蹤和監(jiān)測，及時捕捉用戶的情感、技能、認(rèn)知、記憶等數(shù)據(jù)，并根據(jù)用戶的需求進(jìn)行多維智能評價(jià)，為個人訂制專屬智能服務(wù)。

4.4 文化場景

New IT技術(shù)將更好的詮釋文化、仿真古籍、還原歷史，如利用數(shù)字孿生、VR、AR、DT技術(shù)將特藏資源、古籍資料、影像史籍，以仿真現(xiàn)實(shí)、動態(tài)立體的形式呈現(xiàn)，讓用戶在虛實(shí)融合空間中，體會文化魅力、尋根溯源。同時，利用AI技術(shù)高清復(fù)原歷史場景，用戶可借助全域感知、身體域網(wǎng)絡(luò)及智能感知設(shè)備體驗(yàn)三維立體影像，實(shí)現(xiàn)歷史場景穿越。此外，New IT技術(shù)能重振虛實(shí)空間文化傳承職能，一方面，通過對物質(zhì)文化遺產(chǎn)的數(shù)字化建模，分析預(yù)判，實(shí)時評估實(shí)體文化遺產(chǎn)的特征、行為和狀態(tài)，加強(qiáng)對文化遺產(chǎn)保護(hù)，另一方面借助仿真模型傳遞文化遺產(chǎn)內(nèi)涵、價(jià)值，讓文化元素融入普通大眾視野。在虛實(shí)空間文化展演中，對名勝古跡、歷史文物營造真實(shí)場景，融合全感和全息技術(shù)，構(gòu)建集視覺、聽覺、嗅覺、味覺為一體的立體場景，令用戶身臨其境，加深對文化解讀和情感共鳴，數(shù)字孿生文化場景的傳播共賞功能使文化更加活躍生動。

5 場景融合實(shí)現(xiàn)機(jī)理及未來展望

在New IT技術(shù)驅(qū)動下，數(shù)字孿生圖書館場景融合彰顯了未來圖書館智慧服務(wù)的新形態(tài)，其終極目標(biāo)是構(gòu)建實(shí)體空間與虛擬空間的無縫鏈接，以虛帶實(shí)，用實(shí)補(bǔ)虛，虛實(shí)共融共生的智慧館舍。場景融合實(shí)現(xiàn)機(jī)理體現(xiàn)在物理層、數(shù)據(jù)層、場景層的三維立體融和。物理層是虛實(shí)空間基礎(chǔ)框架，包括智能化基建感知設(shè)備和New IT技術(shù)群的支持。數(shù)據(jù)層由孿生數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、用戶行為數(shù)據(jù)、模型鏡像數(shù)據(jù)等的挖掘、分析、仿真和調(diào)度，實(shí)時監(jiān)測運(yùn)維、輔助決策、精準(zhǔn)管控。物理層、數(shù)據(jù)層為場景層融合提供資源、技術(shù)、服務(wù)支持;場景層演化為虛實(shí)空間的服務(wù)交互、資源交互、用戶交互平臺。服務(wù)交互體現(xiàn)在虛實(shí)空間環(huán)境感知、智慧化學(xué)習(xí)支持、沉浸式服務(wù)體驗(yàn)、立體感官文化元素的融合。資源交互是以用戶便捷化、智慧化知識獲取為宗旨，包括多源類型的紙質(zhì)和電子資源的同步異構(gòu)轉(zhuǎn)化。用戶交互指用戶和館員虛實(shí)身份的無縫交換和角色定位，既能滿足二者之間不同虛實(shí)角色的咨詢互動，又能促進(jìn)虛擬空間中相似用戶知識分享和交流。場景融合系統(tǒng)對整體服務(wù)效能、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、人員調(diào)度實(shí)時監(jiān)測評估，反饋給總控中心，及時調(diào)整優(yōu)化空間布局，形成智慧循環(huán)的場景融合體系。

從虛實(shí)鏈接，到虛實(shí)融合，再到虛實(shí)共生，最終，數(shù)字孿生圖書館將實(shí)現(xiàn)虛實(shí)相映的智慧內(nèi)生[6]。虛實(shí)共進(jìn)，將促進(jìn)空間的雙向融合，在人機(jī)交流互動中呈現(xiàn)智慧洞察。虛實(shí)空間的自學(xué)習(xí)、自模仿、自改進(jìn)、自決策能力將推進(jìn)圖書館整體運(yùn)行的智慧生態(tài)。在New IT技術(shù)驅(qū)動下，數(shù)字孿生圖書館將演變?yōu)槿f物互聯(lián)感知的智慧化有機(jī)系統(tǒng)，用戶進(jìn)入虛實(shí)空間，資源智慧推薦、服務(wù)態(tài)勢感知、決策智能預(yù)判、系統(tǒng)協(xié)同治理、環(huán)境全域感知，實(shí)現(xiàn)孿生圖書館系統(tǒng)空間的自我進(jìn)化和智慧成長。

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（收稿日期：2021-04-20 編校：曹曉文，劉 明）

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