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机器人在图书馆的应用研究

作者:未知

  摘 要:本文系统地分析了基于人工智能的图书馆智能机器人关键技术,并研究了智能机器人在图书馆各项管理和服务中的应用,为国内图书馆应用人工智能技术特别是智能机器人提供参考。
  关键词:机器人;人工智能;图书馆;机器人应用
  1 引言
  人工智能技术在城市管理、医疗健康、无人驾驶、智慧交通等领域大放异彩,正在深刻地改变人类社会生活。人工智能的兴起与发展,将推动图书馆从传统实现智慧的跨越。结合了众多人工智能技术的智能机器人,已经过中早期,进入中后期成熟阶段。[1]智能机器人的出现,为图书馆带来了新的发展机遇。智能机器人入驻图书馆是大势所趋,图书馆信息服务也将离不开智能机器人的辅助。[2]
  2 图书馆机器人关键应用技术
  智能机器人是以深度学习为核心,能够感知周围环境和自身状态,并能进行分析和判断,然后采取相应策略完成任务的机器系统。深度学习模拟人脑“分层”和“抽象”的认知和思考方式,通过构建具有很多隐层的学习模型和海量的训练数据,识别更有用的特征,从而最终提升分类或预测的准确性。深度学习技术在语音识别、图像识别和自然语言理解等方面已取得了突破性进展,智能机器人的发展迈上了新台阶。
  智能机器人具有四大特征:运动、感知、认知和交互。运动偏重于精密控制;感知涉及视觉、听觉的智能识别技术;而认知和交互实现机器人“能懂会说”,与智能理解、智能知识技术智能仿真最为密切。
  2.1 智能识别技术
  智能識别技术采用深度神经网络法建立的各中识别能力的总和,包括人脸识别技术、指纹识别、人体识别、语音识别技术、声纹识别技术、运动轨迹识别技术、情景识别技术。智能识别技术可实现图书馆用户个体、图书馆空间、馆藏资源、服务场景以及读者需求的识别,为智能机器人基于服务场景提供线上、线下实时应答、自助服务及个性推荐服务提供支撑。智能识别技术已经在某些方面比人类更精准,如语音到文字转录识别词错率为5.1%,低于人类转录员平均词错率(5.9%)。在人脸识别方面,识别错误率不足百万分之一。[4]
  2.2 智能仿真技术
  智能仿真是通过机械的、电子的方法和相关设备产生的与人相关的声音、图像、行为与视觉场景的技术。如语音合成、行为仿真合成、表情合成、情绪合成、图片合成、人脸合成、形体合成、视觉动作合成。目前比较成熟的有语音合成技术,即“从文本到语音”,是人机对话的一部分,让机器能够说话。
  2.3 智能理解技术
  智能理解包括视觉理解和自然语言处理。视觉理解可实现对图片或视频的人、物或者文字进行识别,并判断其活动物的意图。自然语言理解服务可对输入的文字中分析出关键信息。如,用户讲:“我想问一下,电子期刊阅览室在哪里?”,经过自然语言理解技术,会分析出以下关键信息:用户需要的服务:【地点查询】位置:【阅览室】。经过自然语言理解后,系统就将阅览室的空间已提供给用户,使人机交互过程更为顺畅。
  2.4 智能问答技术
  智能问答实现输入问句,给出简洁、准确、人性化的回答,这种回答通常是一小段文本,而不是一些相关的网页。它综合利用自然语言处理、信息检索、机器学习和推理算法,分析生成出多种假设,然后从中收集、评估、权衡各类证据,最终给出最佳答案。其核心技术涉及知识图谱建设、语义表示和计算、语义匹配等多种技术。
  2.5 智能知识技术
  智能知识技术建立人机融合的包括原子知识、本体、知识库图谱在内知识模型体系。图书馆已经拥有海量的信息资源数据,可以利用自身的专家并结合机器学习进行更深的语义挖掘、词性标注、句法分析等处理,建立既能满足图书馆用户信息需求又能实现智能机器人进行语义理解的智能信息资源体系,进一步提升智能机器人语义理解的准确率。由于人类语言十分丰富,对机器的语义理解能力进行训练需要海量的数据库,图书馆智能信息资源的积累将是一项长期工程。
  2.6 智能集成技术
  智能集成技术通过建立人工智能技术集成平台是实现智能机器人多种智能技术和馆藏数字信息资源的总体集成的粘合剂,它将控制科学、计算机科学技术、网络与通信技术、信息科学和多种智能技术有效地融合,结合图书馆智能需求,提供智能服务引擎、Web服务智能池和智能应用的设计、开发、测试、发布、运行的全过程支持。
  3 图书馆的机器人应用
  图书馆在哪些领域会应用智能机器人,王世伟提出:未来机器人将替代诸多图书馆原有的业务工作、机器人馆员将大量出现是可以肯定的。一些重复性的、规律性的、标准化的工作将会由机器人来承担,一些具有危险性的、接触有害气体的以及繁重的搬运等工作也可以转由机器人来接替。[4]
  通过对国内图书馆智能机器人相关文献分析,图书馆智能机器人应用范围包括有智能机械手、聊天机器人、文献加工机器人、咨询机器人、行为辅助机器人、后勤服务机器人。它们在解放图书馆馆员劳作方面、提高读者满意度方面有着广阔的应用前景。
  3.1 智能机械手
  智能机械手包括直角坐标机械手和末端执行机构组成,通过智能行为仿真,在电动机驱动下,通过推杆连接分书片、手爪和推书杆,以实现取书、分书和放书的自动化。智能机械手帮助解决新书的分类、上架和排序。以智能机械手系统作为核心,近年来出现了无人图书馆。无人图书馆结合RFID标签书籍,采用RFID识别技术、自动导航技术、图书存取机械手及机器人移动装置,实现了无人干预的情况下,对图书进行识别、搬运和上下架。深圳的24小时城市智慧书屋,集图书馆和书店于一体。智慧书屋用户通过手机“扫码”注册和缴费,根据相关提示借还书籍。智慧书屋服务过程无需馆员介入,实现了无人经营,简单、方便、快捷。[3]
  3.2 聊天机器人
  聊天机器人以智能问答技术为基础,通智能集成技术,以智能知识技术为依托,图书馆用户以在线网络或APP为入口,提供7 X 24小时图书馆服务,它可指导如何使用图书馆网,具备借阅提醒、学科导航、百科解答、资源检索和自动聊天。它可帮助用户完成在线续借,馆际互借等业务,在专业数据库搜索资料、如何使用OPAC记录。它延长了图书馆的运营时间。同时聊天机器人与用户的互动过程记录可作机器学习资料,进一步提高服务能力。清华大学图书馆“小图”智能聊天机器人,成为图书馆中引入服务机器人较早的案例。   3.3 文献加工机器人
  文献加工机器人采用机器学习技术,对数量庞大、内容复杂、形式多样的图书馆文献自动进行归类、标引,编目。它可减少人工分类,让更多的人进行数据核查和校对,提高文献加工效率和质量。通文献分类信息处理机器人,实现了大类近80%和四级分类总体近70%的准确率(其中TP类达到91%),为全国报刊索引的分类流程的半自动化提供有力工具,可望大大节省人力成本。同时可通过结合更多的字段属性开展机器学习调优,有望做到自动分类90%以上的准确率。[5]
  3.4 咨询机器人
  咨询机器人采用智能问答技术、智能理解和智能仿真技术,对读者以自然语言提出的问题进行分析后,进行关键词概念理解或语义上理解,然后处理和检索读者提出的问题。咨询机器人可实现全天候实时图书馆信息咨询服务,帮助读者以最快的速度和最优的方式获取优质资源。结合人工智能技术,为准确解答读者问题提供了保障。随着智能手机的普及,图书馆虚拟咨询机器人发展活跃。东南大学图书馆、深圳图书馆、上海闵行区图书馆等,研发了图书馆咨询机器人,并在实际应用中取得了良好的效果。[2]
  3.5 后勤服务机器人
  后勤服务机器人可在图书馆空间安全管理、空间卫生方面发挥自动化的作用。如irobot公司的roomba系列吸尘器机器人可以快速清扫宽敞的图书馆空间。Aquabot Aquabot还能清洗水池。这些机器人能够实现人机交互、分区清洁、防摔落、自动返程充电。
  3.6 特服机器人
  特服机器人可为图书馆中残障读者、低龄读者或老人群体提供各类周到的关怀服务。如为视力障碍者、文盲者提供辅助阅读头盔特服机器人、为帮助腿部不便的读者研制轮椅机器人。前者可戴在读者头上,跟踪读者手指移动的书籍页面,识别其中的图像和文字,并可将识出的内容通过语音合成生成声音帮助阅读。特服机器人在国内尚未有应用。
  4 结论
  我国图书馆机器人应用程度还处于初级阶段,图书馆智能机器人服务能力仍显不足。作为人工智能技术的最具代表性的产物,在图书馆业务流程、图书馆空间进行智能再造,智能机器人必将在图书馆未来服务中扮演越来越多的角色。
  参考文献
  [1]范漪萍等.智能机器人发展研究综述与启示[J].天津科技,2018(11):82-84.
  [2]张文竹等.智能机器人技术在图书馆信息服务中的应用与研究述评[J].图书馆学研究,2018(12)2-7.
  [3]杨扬.人工智能与图书馆可持续发展[J].卷宗,2018(31)114-115.
  [4]王世偉.人工智能与图书馆的服务重塑[J].图书情报,2017(06):6-18.
  [5]郭利敏等.机器学习在图书馆应用初探:以TensorFlow为例[J].大学图书馆学报,2017(06)31-40.
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