普适计算环境下的图书馆信息服务研究.doc

普适计算环境下的图书馆信息服务研究作者简介：朱光，1986.9，博士生，研究方向：多媒体信息处理与检索、图像处理与模式识别 韩普（南京大学信息管理系 南京大学 南京 210093）摘要：要有效推进图书馆信息服务发展，改善现存信息传输的繁琐、低效等问题，可以通过利用普适计算技术，实现“以人为本”、“随时随地”的信息服务。本文结合普适计算的特点，针对当前图书馆信息服务遇到的问题，构建了普适环境下图书馆信息服务系统的四个模块，并分析了实现这些模块所需的关键技术，给出了一个具体服务实例，并描述其实现场景，以期对图书馆信息服务的理念、技术的更新和进步做出贡献。关键词：普适计算；图书馆信息服务；信息服务系统中图分类号：G250.76 文献标识码：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 引言普适计算的思想最早由Mark Weiser在1991年Scientific American的“The computer for the twenty-first century”1 中提出，他强调把计算机嵌入到环境或日常工具中，让计算机本身从人们的视线中消失，将注意的中心回归到要完成的任务本身。普适计算理念在90年代后期在国际上得到广泛关注，目前已经成为一个极具活力和影响力的研究领域。随着信息技术的发展和用户需求的不断变化，图书馆的服务理念也在不断演变和衍生。图书馆的服务功能由最初的图书文献信息数字化加工、存储及网络检索利用，向以用户为中心，为用户提供交互式、个性化的信息服务转变2。目前，基于桌面计算的信息网络传输模式繁琐而低效，难以满足人们在不同地点和环境、甚至移动过程中获取、传输、处理信息的需求。普适计算理念的提出使得“以人为本”、“随时随地”的信息服务成为可能。在普适计算环境中，人们能够使用任意设备、通过任意网络、在任意时间获得一定质量的网络服务，计算行为本身与周围环境融为一体，用户可以在需要的时候（任何时间、任何地点、任何方式）获取信息3。因此，信息服务具有“无处不在”、“透明”的特性，“无处不在”是指可以随时随地访问信息，“透明”即让用户注意回归到任务本身，通过系统进行上下文感知，自动地为用户推送服务4。本文从普适计算的基本概念和功能入手，针对当前图书馆信息服务遇到的问题，分析了普适环境下图书馆信息服务系统的结构，介绍了系统所用的关键普适技术，并通过具体实例描述了普适环境下图书馆信息服务的实现场景。2 普适环境下的图书馆信息服务2.1 普适计算研究现状目前，北美和欧洲的很多著名高校和企业都投入了大量的科研人员和资金开展普适计算研究项目，其中包括MIT的Oxygen Project5、CMU的Aura Project6、伊利诺伊州大学的Gaia Project7、华盛顿大学的Portolano Project8等，这些项目的研究内容包括计算设备、网络技术、软件技术、感知技术和用户交互技术等方面。在国内，普适计算在很多领域得到了广泛的应用，如人工智能、嵌入式系统、数据库管理、信息融合等各个领域9。在国内，已有学者将普适计算理念和技术引入到图书馆的建设、管理、服务当中。许强10根据普适计算的特征，提出一个建设图书馆智能空间的参考模型；吴志强11就普适计算对数字图书馆型态、资源与服务等方面的影响作了阐述；鲁松，杨云12提出了基于普适计算的智能图书馆框架及相关的软、硬件技术。但是，目前普适计算在图书馆领域的研究偏重于对概念的阐述和整体框架的构建，很少有用于解决实际问题的应用研究，本文立足于解决图书馆信息服务的现存问题，将普适计算技术引入图书馆信息服务系统，提出了普适环境下图书馆信息服务的理念，从而可以使用户获得“透明”、“无处不在”的服务。2.2 普适计算对图书馆信息服务的影响现有图书馆的信息服务在服务对象、资源利用、服务方式上仍然没有脱离传统的服务模式，所从事的信息服务大多是向用户提供者馆藏资源及网络数据库资源的检索与传递，其他主动服务方式如信息咨询、知识服务、RSS推送等虽然存在，但服务质量普遍不高13。在普适计算环境下，与现有图书馆信息服务不同，用户所关注的重点不再是信息获取，而是本身事务的处理过程。信息环境通过上下文感知系统来理解用户当前的任务活动以提供动态的主动信息推送服务14。普适计算环境下图书馆需要从用户需求及行为变化的角度出发，不是被动地提供用户所需要的数字资源，而是主动融入用户的信息环境，从解决用户问题入手，有针对性地提供信息服务，满足用户的动态信息需求。3普适环境下图书馆信息服务系统构建及其关键技术3.1普适环境下的图书馆信息服务系统结构针对当前图书馆信息服务遇到的问题，本文将普适环境下的图书馆信息服务系统构建为四个主要模块：用户身份认证及管理模块、环境感知模块、服务导航模块、信息推荐模块。图1为普适环境下的图书馆信息服务系统结构示意图。综合用户数据库信息及实时数据向用户推荐信息服务根据用户身份信息提供服务导航，并随时记录用户行为信息进行分析图书馆信息服务系统用户身份认证/管理模块环境感知模块服务导航模块信息推荐模块验证用户身份信息、管理用户信息服务感知环境变化及用户信息行为服务模块实现功能 图1 普适环境下的图书馆信息服务系统结构示意图（1）用户身份认证/管理模块该模块实现的主要功能包括用户身份验证和用户服务管理。用户身份验证是指当用户进入图书馆普适空间时，系统利用生物特征识别技术（包括人脸识别和指纹识别）或RFID标签识别用户的身份信息。用户服务管理是指系统建立用户的基本信息库和信息分析模型，由于每个用户的学历、专业背景、兴趣爱好等个人信息都不尽相同，系统通过对这些信息进行分析，可以为用户提供交互式、个性化的服务做出参考。与此同时，用户将对服务结果的满意程度、服务质量的好坏反馈回系统，以便于系统模型做出相应的改进。（2）环境感知模块环境感知模块通过记录用户在图书馆空间中的移动路径和信息行为（包括信息查询历史、用户访问时间等），分析用户使用文献或数字信息资源的情况，获取用户的特征资料和兴趣爱好，了解哪些信息资源使用率较高，以便向用户提供他们所需的服务15。这也同时为图书馆管理人员选择信息资源添置类别和更新图书摆放路径提供了参考依据。（3）服务导航模块服务导航模块通过动态地收集图书馆空间内的环境信息、图书文献资源信息、用户信息，并对三者进行分析，以满足用户在不同地点、不同时间的信息需求。其中环境信息、用户信息由用户身份/管理模块和环境感知模块提供，实体图书文献资源信息由系统通过分布式传感器感应RFID标签获得，网络数字信息资源通过网络工具采集系统日志获得16。服务导航模块结构如图2所示。发送分析环境信息用户信息信息资源实体文献资源网络数字资源服务导航模块用户 图2 服务导航模块结构示意图（4）信息推荐模块 系统通过信息推荐模块将收集、分析后的信息推送至相应的用户。在进行信息推送时，根据用户信息库里的联系方式将的信息发送至用户的手机、PDA、笔记本电脑等终端设备中。根据信息服务类型的不同，所提供的信息按需包含全文、标题、摘要、网址等摘要信息 17。同时，用户可以根据获取到的内容做出反馈，系统对这些反馈信息再次进行分析，以进一步改善服务质量。 3.2 普适环境下图书馆信息服务系统关键技术（1）无线传感器技术普适环境下的图书馆要提供交互式、个性化的信息服务，首先需要获取用户的信息请求及个人行为信息，为此图书馆物理空间需要嵌入RFID标签感应器、位置感应传感器、情景感知传感器等各种类型的传感器设备，以获取全方位的空间信息18。这些信息包括：静态信息和动态信息。静态信息包括图书馆实体文献摆放的位置、用户身份、阅读爱好等，为图书馆信息服务提供了初步范围；动态信息包括用户的位置、情绪、在某类图书文献前停留的时间、数字资源下载量的大小等，是系统进行上下文感知并提供个性化服务的基础。（2）通信技术 在普适环境下的图书馆中，用户要求在普适空间的任何地点，包括移动时，得到一致、透明的信息服务，实现服务的无缝移动。无线通信技术与有线网络系统的合理互联与有效结合是实现普适环境的基础，只有这样才能在整个普适环境中保持服务的一致性和连贯性，将多种服务顺畅、有效地衔接在一起。 （3）上下文感知技术 在普适环境下，用户会不断地与不同的计算设备进行隐性交互。在交互过程中，系统根据与用户任务相关的上下文信息提供服务。上下文感知技术是实现普适环境下人机交互的基础19。 对于普适环境下的数字图书馆来说，上下文感知的对象包括用户的空间位置、信息检索历史、阅读爱好等，系统对感知对象进行分析从而更好地提供个性化的服务，使服务结果更符合用户需求。 （4）人机交互技术 人机交互技术是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术20。目前基于桌面计算范式的人机交互繁琐而低效，为图书馆用户实现有效认知增加了负担。对于普适计算而言，用户不再需要了解如何调用服务，只需提出自己的信息服务请求，系统会根据RFID标签、分布式传感器等设备自动进行上下文分析，主动将所需的信息发送到移动通信设备中。4普适环境下图书馆信息服务的实现模式4.1 普适环境下图书馆信息服务流程普适环境下图书馆信息服务的流程可以分为以下三个阶段：（1）感知识别阶段。用户在有信息服务需求的任意时间，通过任意的持有移动通信设备（如笔记本电脑、手机、PDA等）及身份标签进入图书馆空间。（2）调用阶段。用户发出信息请求，获得与本用户的信息查找行为、喜好偏向、信息获取历史等内容相关的信息请求响应，通过使用的移动通信设备得到相应的物理馆藏和数字馆藏信息，且这些信息会按照用户的需求进行排序和呈现。（3）服务反馈阶段。用户根据系统的请求对服务质量进行评价，用户可以在今后的图书馆信息服务过程中享受到通过反馈改善的信息服务。管理调用无线通信传递无线通信传递主动服务请求用户信息行为感知服务结果反馈用户PDA手机笔记本电脑RFID 标签分布式传感器分布式传感器图书馆系统服务器物理馆藏数字馆藏 图3 普适计算环境下图书馆服务流程图4.2 普适环境下图书馆信息服务实例 本节以一个实例来说明普适环境下图书馆信息服务的具体实现，实现过程如图4所示。入 口 识别身份信息推荐信息服务用户分布式传感器分布式传感器分布式传感器分布式传感器信息服务系统发送服务请求推送信息服务信息资源（实体、数字）信息资源（实体、数字）浏览使用浏览使用服务质量反馈用户感知用户行为感知用户行为推荐信息服务图4 普适环境下图书馆信息服务实例（1）身份认证。系统收到用户张先生的登录申请，在图书馆入口处利用RFID标签、生物特征识别、分布式传感器等技术对其信息行为和服务请求进行感知和识别21，并在识别的同时查找张先生信息服务的历史记录，并通过分析这些历史记录向张先生推荐他所感兴趣的信息资源和服务路线。（2）响应借阅请求。系统采集到张先生借阅自己动手写搜索引擎一书的请求，查找馆内资源，发现这本书有被图书馆收藏，则查找该书的借阅情况，可借状态下则将图书的存放位置发送至张先生手机；借出状态下则返回提示张先生是否要预约该书并记录预约情况，同时根据此检索请求推荐相关的信息资源，例如将搜索引擎自主开发一书推荐给张先生，将书籍基本信息发送到张先生的移动通信设备，并将推荐的信息根据张先生的个人偏好按照出版时间、被检索频率高低等条件排序。（3）感知用户信息行为。系统通过分布式传感器、RFID标签感知张先生的位置信息、停留时间及翻阅的图书信息等，对这些信息进行上下文分析，向张先生推荐相关的信息资源。例如张先生在计算机类图书区域停留时间较长，系统则将最近半年内借阅最多的计算机类图书信息按照借阅次数从高到底、或出版年限从近到远的顺序推荐给张先生。（4）信息服务质量反馈。张先生离开图书馆时，系统向张先生发送服务反馈请求，请他对此次信息服务质量进行评价，并根据张先生对推荐的图书信息、数字资源、服务路线等方面的反馈信息，完善用户模型，提高服务质量。5 结语在普适计算环境下，计算机嵌入到我们的生活、工作空间里，与我们的日常生活、工作融合在一起，使得我们获取信息、知识、服务的能力大大提高。将普适计算技术应用在图书馆中，不仅使图书馆有了全新的信息服务特色透明、以人为本、随时随地，更带来了服务观念和理念的进步。可以预见的是，随着无线网络通信技术和硬件水平的不断提高，普适计算环境下的图书馆信息服务必将有着更为广阔的发展和应用前景。 参考文献：1 Weiser M. 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