普適計算環(huán)境下的圖書館信息服務研究.doc

普適計算環(huán)境下的圖書館信息服務研究作者簡介：朱光，1986.9，博士生，研究方向：多媒體信息處理與檢索、圖像處理與模式識別 韓普（南京大學信息管理系 南京大學 南京 210093）摘要：要有效推進圖書館信息服務發(fā)展，改善現(xiàn)存信息傳輸?shù)姆爆?、低效等問題，可以通過利用普適計算技術，實現(xiàn)“以人為本”、“隨時隨地”的信息服務。本文結(jié)合普適計算的特點，針對當前圖書館信息服務遇到的問題，構(gòu)建了普適環(huán)境下圖書館信息服務系統(tǒng)的四個模塊，并分析了實現(xiàn)這些模塊所需的關鍵技術，給出了一個具體服務實例，并描述其實現(xiàn)場景，以期對圖書館信息服務的理念、技術的更新和進步做出貢獻。關鍵詞：普適計算；圖書館信息服務；信息服務系統(tǒng)中圖分類號：G250.76 文獻標識碼：AResearch on Library Information Service in Pervasive Computing EnvironmentZhu Guang Han Pu(Department of Information Management, Nanjing University, Nanjing 210093 China)Abstract: To promote the development of library information service effectively and improve the sophisticated and inefficient information transfer model of library, pervasive computing technology can be used to realize the information service model as “user-oriented” and anytime, anywhere. Combined with the characteristics of pervasive computing and aiming at the current problems of library information service, this article constructs four modules of the system of library information service and analyzes the key technology. Then, an application example and the realizing scene are presented to contribute to the update and progress of the concept of library information service and technology. Keywords: pervasive computing; library information service; information service system1 引言普適計算的思想最早由Mark Weiser在1991年Scientific American的“The computer for the twenty-first century”1 中提出，他強調(diào)把計算機嵌入到環(huán)境或日常工具中，讓計算機本身從人們的視線中消失，將注意的中心回歸到要完成的任務本身。普適計算理念在90年代后期在國際上得到廣泛關注，目前已經(jīng)成為一個極具活力和影響力的研究領域。隨著信息技術的發(fā)展和用戶需求的不斷變化，圖書館的服務理念也在不斷演變和衍生。圖書館的服務功能由最初的圖書文獻信息數(shù)字化加工、存儲及網(wǎng)絡檢索利用，向以用戶為中心，為用戶提供交互式、個性化的信息服務轉(zhuǎn)變2。目前，基于桌面計算的信息網(wǎng)絡傳輸模式繁瑣而低效，難以滿足人們在不同地點和環(huán)境、甚至移動過程中獲取、傳輸、處理信息的需求。普適計算理念的提出使得“以人為本”、“隨時隨地”的信息服務成為可能。在普適計算環(huán)境中，人們能夠使用任意設備、通過任意網(wǎng)絡、在任意時間獲得一定質(zhì)量的網(wǎng)絡服務，計算行為本身與周圍環(huán)境融為一體，用戶可以在需要的時候（任何時間、任何地點、任何方式）獲取信息3。因此，信息服務具有“無處不在”、“透明”的特性，“無處不在”是指可以隨時隨地訪問信息，“透明”即讓用戶注意回歸到任務本身，通過系統(tǒng)進行上下文感知，自動地為用戶推送服務4。本文從普適計算的基本概念和功能入手，針對當前圖書館信息服務遇到的問題，分析了普適環(huán)境下圖書館信息服務系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，介紹了系統(tǒng)所用的關鍵普適技術，并通過具體實例描述了普適環(huán)境下圖書館信息服務的實現(xiàn)場景。2 普適環(huán)境下的圖書館信息服務2.1 普適計算研究現(xiàn)狀目前，北美和歐洲的很多著名高校和企業(yè)都投入了大量的科研人員和資金開展普適計算研究項目，其中包括MIT的Oxygen Project5、CMU的Aura Project6、伊利諾伊州大學的Gaia Project7、華盛頓大學的Portolano Project8等，這些項目的研究內(nèi)容包括計算設備、網(wǎng)絡技術、軟件技術、感知技術和用戶交互技術等方面。在國內(nèi)，普適計算在很多領域得到了廣泛的應用，如人工智能、嵌入式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理、信息融合等各個領域9。在國內(nèi)，已有學者將普適計算理念和技術引入到圖書館的建設、管理、服務當中。許強10根據(jù)普適計算的特征，提出一個建設圖書館智能空間的參考模型；吳志強11就普適計算對數(shù)字圖書館型態(tài)、資源與服務等方面的影響作了闡述；魯松，楊云12提出了基于普適計算的智能圖書館框架及相關的軟、硬件技術。但是，目前普適計算在圖書館領域的研究偏重于對概念的闡述和整體框架的構(gòu)建，很少有用于解決實際問題的應用研究，本文立足于解決圖書館信息服務的現(xiàn)存問題，將普適計算技術引入圖書館信息服務系統(tǒng)，提出了普適環(huán)境下圖書館信息服務的理念，從而可以使用戶獲得“透明”、“無處不在”的服務。2.2 普適計算對圖書館信息服務的影響現(xiàn)有圖書館的信息服務在服務對象、資源利用、服務方式上仍然沒有脫離傳統(tǒng)的服務模式，所從事的信息服務大多是向用戶提供者館藏資源及網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫資源的檢索與傳遞，其他主動服務方式如信息咨詢、知識服務、RSS推送等雖然存在，但服務質(zhì)量普遍不高13。在普適計算環(huán)境下，與現(xiàn)有圖書館信息服務不同，用戶所關注的重點不再是信息獲取，而是本身事務的處理過程。信息環(huán)境通過上下文感知系統(tǒng)來理解用戶當前的任務活動以提供動態(tài)的主動信息推送服務14。普適計算環(huán)境下圖書館需要從用戶需求及行為變化的角度出發(fā)，不是被動地提供用戶所需要的數(shù)字資源，而是主動融入用戶的信息環(huán)境，從解決用戶問題入手，有針對性地提供信息服務，滿足用戶的動態(tài)信息需求。3普適環(huán)境下圖書館信息服務系統(tǒng)構(gòu)建及其關鍵技術3.1普適環(huán)境下的圖書館信息服務系統(tǒng)結(jié)構(gòu)針對當前圖書館信息服務遇到的問題，本文將普適環(huán)境下的圖書館信息服務系統(tǒng)構(gòu)建為四個主要模塊：用戶身份認證及管理模塊、環(huán)境感知模塊、服務導航模塊、信息推薦模塊。圖1為普適環(huán)境下的圖書館信息服務系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。綜合用戶數(shù)據(jù)庫信息及實時數(shù)據(jù)向用戶推薦信息服務根據(jù)用戶身份信息提供服務導航，并隨時記錄用戶行為信息進行分析圖書館信息服務系統(tǒng)用戶身份認證/管理模塊環(huán)境感知模塊服務導航模塊信息推薦模塊驗證用戶身份信息、管理用戶信息服務感知環(huán)境變化及用戶信息行為服務模塊實現(xiàn)功能 圖1 普適環(huán)境下的圖書館信息服務系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（1）用戶身份認證/管理模塊該模塊實現(xiàn)的主要功能包括用戶身份驗證和用戶服務管理。用戶身份驗證是指當用戶進入圖書館普適空間時，系統(tǒng)利用生物特征識別技術（包括人臉識別和指紋識別）或RFID標簽識別用戶的身份信息。用戶服務管理是指系統(tǒng)建立用戶的基本信息庫和信息分析模型，由于每個用戶的學歷、專業(yè)背景、興趣愛好等個人信息都不盡相同，系統(tǒng)通過對這些信息進行分析，可以為用戶提供交互式、個性化的服務做出參考。與此同時，用戶將對服務結(jié)果的滿意程度、服務質(zhì)量的好壞反饋回系統(tǒng)，以便于系統(tǒng)模型做出相應的改進。（2）環(huán)境感知模塊環(huán)境感知模塊通過記錄用戶在圖書館空間中的移動路徑和信息行為（包括信息查詢歷史、用戶訪問時間等），分析用戶使用文獻或數(shù)字信息資源的情況，獲取用戶的特征資料和興趣愛好，了解哪些信息資源使用率較高，以便向用戶提供他們所需的服務15。這也同時為圖書館管理人員選擇信息資源添置類別和更新圖書擺放路徑提供了參考依據(jù)。（3）服務導航模塊服務導航模塊通過動態(tài)地收集圖書館空間內(nèi)的環(huán)境信息、圖書文獻資源信息、用戶信息，并對三者進行分析，以滿足用戶在不同地點、不同時間的信息需求。其中環(huán)境信息、用戶信息由用戶身份/管理模塊和環(huán)境感知模塊提供，實體圖書文獻資源信息由系統(tǒng)通過分布式傳感器感應RFID標簽獲得，網(wǎng)絡數(shù)字信息資源通過網(wǎng)絡工具采集系統(tǒng)日志獲得16。服務導航模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示。發(fā)送分析環(huán)境信息用戶信息信息資源實體文獻資源網(wǎng)絡數(shù)字資源服務導航模塊用戶 圖2 服務導航模塊結(jié)構(gòu)示意圖（4）信息推薦模塊 系統(tǒng)通過信息推薦模塊將收集、分析后的信息推送至相應的用戶。在進行信息推送時，根據(jù)用戶信息庫里的聯(lián)系方式將的信息發(fā)送至用戶的手機、PDA、筆記本電腦等終端設備中。根據(jù)信息服務類型的不同，所提供的信息按需包含全文、標題、摘要、網(wǎng)址等摘要信息 17。同時，用戶可以根據(jù)獲取到的內(nèi)容做出反饋，系統(tǒng)對這些反饋信息再次進行分析，以進一步改善服務質(zhì)量。 3.2 普適環(huán)境下圖書館信息服務系統(tǒng)關鍵技術（1）無線傳感器技術普適環(huán)境下的圖書館要提供交互式、個性化的信息服務，首先需要獲取用戶的信息請求及個人行為信息，為此圖書館物理空間需要嵌入RFID標簽感應器、位置感應傳感器、情景感知傳感器等各種類型的傳感器設備，以獲取全方位的空間信息18。這些信息包括：靜態(tài)信息和動態(tài)信息。靜態(tài)信息包括圖書館實體文獻擺放的位置、用戶身份、閱讀愛好等，為圖書館信息服務提供了初步范圍；動態(tài)信息包括用戶的位置、情緒、在某類圖書文獻前停留的時間、數(shù)字資源下載量的大小等，是系統(tǒng)進行上下文感知并提供個性化服務的基礎。（2）通信技術 在普適環(huán)境下的圖書館中，用戶要求在普適空間的任何地點，包括移動時，得到一致、透明的信息服務，實現(xiàn)服務的無縫移動。無線通信技術與有線網(wǎng)絡系統(tǒng)的合理互聯(lián)與有效結(jié)合是實現(xiàn)普適環(huán)境的基礎，只有這樣才能在整個普適環(huán)境中保持服務的一致性和連貫性，將多種服務順暢、有效地銜接在一起。 （3）上下文感知技術 在普適環(huán)境下，用戶會不斷地與不同的計算設備進行隱性交互。在交互過程中，系統(tǒng)根據(jù)與用戶任務相關的上下文信息提供服務。上下文感知技術是實現(xiàn)普適環(huán)境下人機交互的基礎19。 對于普適環(huán)境下的數(shù)字圖書館來說，上下文感知的對象包括用戶的空間位置、信息檢索歷史、閱讀愛好等，系統(tǒng)對感知對象進行分析從而更好地提供個性化的服務，使服務結(jié)果更符合用戶需求。 （4）人機交互技術 人機交互技術是指通過計算機輸入、輸出設備，以有效的方式實現(xiàn)人與計算機對話的技術20。目前基于桌面計算范式的人機交互繁瑣而低效，為圖書館用戶實現(xiàn)有效認知增加了負擔。對于普適計算而言，用戶不再需要了解如何調(diào)用服務，只需提出自己的信息服務請求，系統(tǒng)會根據(jù)RFID標簽、分布式傳感器等設備自動進行上下文分析，主動將所需的信息發(fā)送到移動通信設備中。4普適環(huán)境下圖書館信息服務的實現(xiàn)模式4.1 普適環(huán)境下圖書館信息服務流程普適環(huán)境下圖書館信息服務的流程可以分為以下三個階段：（1）感知識別階段。用戶在有信息服務需求的任意時間，通過任意的持有移動通信設備（如筆記本電腦、手機、PDA等）及身份標簽進入圖書館空間。（2）調(diào)用階段。用戶發(fā)出信息請求，獲得與本用戶的信息查找行為、喜好偏向、信息獲取歷史等內(nèi)容相關的信息請求響應，通過使用的移動通信設備得到相應的物理館藏和數(shù)字館藏信息，且這些信息會按照用戶的需求進行排序和呈現(xiàn)。（3）服務反饋階段。用戶根據(jù)系統(tǒng)的請求對服務質(zhì)量進行評價，用戶可以在今后的圖書館信息服務過程中享受到通過反饋改善的信息服務。管理調(diào)用無線通信傳遞無線通信傳遞主動服務請求用戶信息行為感知服務結(jié)果反饋用戶PDA手機筆記本電腦RFID 標簽分布式傳感器分布式傳感器圖書館系統(tǒng)服務器物理館藏數(shù)字館藏 圖3 普適計算環(huán)境下圖書館服務流程圖4.2 普適環(huán)境下圖書館信息服務實例 本節(jié)以一個實例來說明普適環(huán)境下圖書館信息服務的具體實現(xiàn)，實現(xiàn)過程如圖4所示。入 口 識別身份信息推薦信息服務用戶分布式傳感器分布式傳感器分布式傳感器分布式傳感器信息服務系統(tǒng)發(fā)送服務請求推送信息服務信息資源（實體、數(shù)字）信息資源（實體、數(shù)字）瀏覽使用瀏覽使用服務質(zhì)量反饋用戶感知用戶行為感知用戶行為推薦信息服務圖4 普適環(huán)境下圖書館信息服務實例（1）身份認證。系統(tǒng)收到用戶張先生的登錄申請，在圖書館入口處利用RFID標簽、生物特征識別、分布式傳感器等技術對其信息行為和服務請求進行感知和識別21，并在識別的同時查找張先生信息服務的歷史記錄，并通過分析這些歷史記錄向張先生推薦他所感興趣的信息資源和服務路線。（2）響應借閱請求。系統(tǒng)采集到張先生借閱自己動手寫搜索引擎一書的請求，查找館內(nèi)資源，發(fā)現(xiàn)這本書有被圖書館收藏，則查找該書的借閱情況，可借狀態(tài)下則將圖書的存放位置發(fā)送至張先生手機；借出狀態(tài)下則返回提示張先生是否要預約該書并記錄預約情況，同時根據(jù)此檢索請求推薦相關的信息資源，例如將搜索引擎自主開發(fā)一書推薦給張先生，將書籍基本信息發(fā)送到張先生的移動通信設備，并將推薦的信息根據(jù)張先生的個人偏好按照出版時間、被檢索頻率高低等條件排序。（3）感知用戶信息行為。系統(tǒng)通過分布式傳感器、RFID標簽感知張先生的位置信息、停留時間及翻閱的圖書信息等，對這些信息進行上下文分析，向張先生推薦相關的信息資源。例如張先生在計算機類圖書區(qū)域停留時間較長，系統(tǒng)則將最近半年內(nèi)借閱最多的計算機類圖書信息按照借閱次數(shù)從高到底、或出版年限從近到遠的順序推薦給張先生。（4）信息服務質(zhì)量反饋。張先生離開圖書館時，系統(tǒng)向張先生發(fā)送服務反饋請求，請他對此次信息服務質(zhì)量進行評價，并根據(jù)張先生對推薦的圖書信息、數(shù)字資源、服務路線等方面的反饋信息，完善用戶模型，提高服務質(zhì)量。5 結(jié)語在普適計算環(huán)境下，計算機嵌入到我們的生活、工作空間里，與我們的日常生活、工作融合在一起，使得我們獲取信息、知識、服務的能力大大提高。將普適計算技術應用在圖書館中，不僅使圖書館有了全新的信息服務特色透明、以人為本、隨時隨地，更帶來了服務觀念和理念的進步?？梢灶A見的是，隨著無線網(wǎng)絡通信技術和硬件水平的不斷提高，普適計算環(huán)境下的圖書館信息服務必將有著更為廣闊的發(fā)展和應用前景。 參考文獻：1 Weiser M. 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