论智慧图书馆与知识可视化，本文主要内容关键词为：图书馆论文,智慧论文,知识论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
随着物联网、云计算等技术的兴起和大数据时代的到来，智慧地球与智慧城市建设迅速发展，同时也推动了图书情报领域对智慧图书馆的探索。作为未来图书馆的新模式，智慧图书馆将成为图书馆创新发展、转型发展和可持续发展的新理念和新实践[1]。智慧图书馆可以实现图书馆、馆藏资源和用户的高效互联互通，为用户获取知识提供极大的便利。但是智慧图书馆所提供知识的内容和形式与以往相比并未有明显改进，并不能使用户对知识的吸收、利用的情况得到根本改善，这是智慧图书馆发展中必须解决的问题。知识可视化技术通过构建便于理解和传播的视觉表现形式，来促进知识的传播、利用和创新，可为解决这一问题提供有效途径。
1 智慧图书馆
1.1 智慧图书馆的产生背景
1.1.1 社会背景
随着知识经济的不断发展和科学技术的进步，我们所处的世界正在进入一个全新的知识经济时代。知识取代了传统的资本、劳动力等要素成为重要的战略资源。知识创新是国家创新体系的重要组成部分，也是获取竞争优势的关键。图书馆是知识的宝库，涵盖了各学科知识和社会知识，但服务能力与社会需求相差甚远，社会迫切需要能提供智能化、网络化、知识化和个性化服务的图书馆。
1.1.2 技术背景
2005年国际电信联盟正式提出了物联网的概念，物联网将互联网的用户端延伸到了物与物之间[2]。云计算是分布式计算、并行处理和网格计算的进一步发展，在2008年以后迅速成为产业界和学术界关注的热点。2009年，IBM提出了智慧地球的构想，受到了美国政府的高度重视，在全球引起强烈反响。物联网、云计算以及智慧地球、智慧城市的实践为智慧图书馆的产生提供了有力的技术支撑。
1.1.3 学科背景
2003年前后，芬兰、澳大利亚、加拿大等国的图书馆界就已开始了对智慧图书馆的理论与实践探索；2005年以后，我国上海、台湾等地的图书馆也开始采用RFID（射频识别技术）来对图书馆进行管理[3]。2010年国内首篇研究智慧图书馆的学术论文发表，智慧图书馆研究迅速引起众多学者关注。
1.2 智慧图书馆的研究概况
在中国知网用“智慧图书馆”进行主题检索，剔除非相关文献后，剩余45篇文献。根据文献间的引用关系，构建45篇智慧图书馆研究论文的引文网络时序图，如图1所示。图1中每个节点表示1篇文献，节点大小与文献的被引频次成正比，节点标签是文献的第一作者和发表年份。文献按时间顺序排列，文献间的箭头从被引文献指向施引文献，孤立的节点文献表示未与其他文献产生引用关系。
从各年论文数量来看，2010年仅1篇论文发表，2011年增加到6篇，2012年为15篇。到2013年，前9个月即已有23篇论文发表。各年论文数量的成倍增长反映出智慧图书馆研究正在持续升温，日益受到众多学者关注。
从被引频次上来看，已经出现了一些在本领域内被引频次较高的文献（见表1）。严栋[4]2010年探讨了物联网的定义与特点，提出了智慧图书馆的概念、特征、基本要求和发展阶段，并阐述了智慧图书馆构建过程中的关键问题，这是国内第一篇探讨智慧图书馆的论文。随后，董晓霞等人[5]对智慧图书馆进行了定义，分析了智慧图书馆的系统框架和关键技术；王世伟[1，3]对智慧图书馆的核心要素、主要特征、本质追求以及重要意义进行了分析，进而提出智慧图书馆的三大特征是互联、高效和便利；乌恩[6]探讨了智慧图书馆的概念、构成要素，并构建了智慧图书馆的服务模式。上述论文是智慧图书馆研究领域内被引频次最高的5篇论文，虽然发表时间不长，但已引起了国内同行的强烈关注，对智慧图书馆研究的发展起到了重要的推动作用。
从研究内容来看，相关文献主要涉及智慧图书馆的概念、特点、系统架构、关键技术、服务模式以及实现途径等方面。虽然研究论文的数量不断增多，但缺乏实证研究和理论创新。总体来说，智慧图书馆是继复合图书馆、数字图书馆之后图书馆发展的一个更高级阶段。虽然其研究刚起步不久，但已可以预见其巨大的发展潜力和广阔的应用前景。
1.3 智慧图书馆的特征
智慧图书馆实际上就是在物联网和云计算技术的支撑下，对图书馆和用户进行全面感知并提供智慧服务的图书馆。智慧服务是智慧图书馆的根本特征，也是智慧图书馆的优越性之所在。
智慧图书馆通过传感器和物联网将图书馆的网络延伸到图书馆的建筑环境、文献资源、设备以及读者证件等图书馆的所有管理对象上，真正达到人与人、人与物以及物与物的通信与感知，进而实现自动化的监控、识别、管理和服务[5]。例如自助办证、自助借还、智能盘点、馆藏架位智能管理、智能安全门禁等。智慧图书馆无限拉近了和用户的距离，使用户可以不受访问时间、地点和方式的限制，方便快捷地利用图书馆资源。
然而以往的研究往往强调智慧图书馆服务的高效、互联、便利，但对知识的组织与表现形式关注不够，而这直接关系到服务质量和用户满意度。能够让用户充分吸收、利用知识，进而实现知识创新与增值才是真正的智慧服务，即智慧服务应该具有个性化、智能化的特点。个性化是针对用户偏好和心理认知提供服务，以用户易于理解的形式组织、表示知识；智能化是针对用户的需求提供知识，可让用户直接用于解决问题和知识创新。图书馆的馆藏资源数量庞大，类型丰富，载体形式多样，只有将各种资源按照知识内容进行合理整合，并以用户易于理解的方式将知识展示给用户，才能实现真正的智慧服务。
2 知识可视化
2.1 可视化技术的发展
视觉是人类获取信息的最重要的途径，人类80%以上的信息是通过视觉系统获得的[2]。可视化技术充分调动人类的视觉对信息的接收能力，采用图形图像直观地展示大规模的数据、信息和知识及其内部的特征和规律，有效促进人们对知识的理解、交互、利用和创新。可视化技术发展至今已经有20多年的历史，形成4个主要的分支。
（1）科学计算可视化。科学计算可视化是运用计算机技术和图形学的原理和方法，将科学计算等过程产生的大规模数据转换为图形、图像的过程。1987年，美国国家自然科学基金会给出了“科学计算可视化”的定义、覆盖的领域以及应用前景[8]，这标志着科学计算可视化作为一个学科在国际范围内的确立。
（2）数据可视化。数据可视化技术指的是运用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换为图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域[9]。
（3）信息可视化。信息可视化在1989年就已正式提出。随着数据的爆炸式增长，用户面临着信息过载的严峻考验。信息可视化主要利用图形图像技术对大规模数据进行可视化表示，以增强用户对数据更深层次的认知。
（4）知识可视化。知识可视化是在科学计算可视化、数据可视化和信息可视化基础上发展起来的。2004年知识可视化的概念被正式提出[10]：一般来说，知识可视化领域研究的是视觉表征在改善两个或两个以上的人之间知识创造和传递中的应用。这样一来，知识可视化是指所有可以用来建构和传递复杂见解的图解手段。知识可视化是可视化技术发展的新阶段，但并非完全独立的研究领域，仍和其他可视化技术有着密切的联系。
2.2 知识可视化的研究概况
在国外学者提出知识可视化的定义后，我国学者也开始了对知识可视化的研究。国内首篇知识可视化的研究论文是2005年赵国庆博士的《知识可视化的理论与方法》，主要介绍了知识可视化的由来、理论基础、知识表征、研究框架、常用工具，以及知识可视化与教育技术、知识工程的关系等。随后教育学、计算机科学、图书情报领域越来越多的学者开始关注知识可视化。
为对知识可视化研究的发展概况有一个整体的把握，本研究通过共词分析来探索相关论文的研究热点。在中国知网用“知识可视化”进行主题检索，剔除非相关文献后，剩余250篇期刊论文和学位论文。对文献的关键词进行词频统计，选择词频＞1的77个关键词进行共现分析，并将关键词共现网络导入Netdraw进行可视化展示。
为突出热点，对共现网络进行K核分析，只显示K值大于3的关键词节点和共现次数＞1的连线，结果如图2所示。节点大小与关键词的中介中心性成正比，节点间的连线与关键词的共现频次成正比。图2显示了知识可视化研究中的4个研究热点。
（1）学科领域知识可视化。科学学与科学计量学引入可视化技术后，用图谱的形式来描述特定学科领域的知识结构和发展特征，形成了近年来兴起的知识图谱研究热潮。知识图谱常通过聚类分析、共现分析（共词分析、共被引分析、引文耦合分析等）、社会网络分析等方法来揭示知识之间的内在关联，常用工具有Citespace、Vosviewer、Ucinet、Pajek、Spss等。知识图谱可以揭示特定学科领域的研究热点、研究前沿及其演进路径，从2005年开始在国内的图书情报、教育学等领域得到了广泛应用。
（2）基于语义的知识可视化研究。把某一学科领域的知识抽象成一套概念体系可构建这一学科的领域本体，领域本体包括特定学科领域的概念、概念的属性、概念间的关系以及属性和关系的约束。通过某领域的知识本体可将该领域的知识组织起来，形成知识网络和知识地图。本体技术提供了对知识对象进行描述和可视化展示的工具，可以实现特定领域的知识可视化。
（3）知识可视化工具研究。概念图、思维导图等是知识可视化的常用工具，这些工具有各自的适用对象和范围，如何选择合适的工具进行可视化，是人们在实践中关心的问题。
（4）可视化技术比较研究。科学计算可视化、数据可视化、信息可视化和知识可视化有各自的概念、技术、适用对象、应用范围和发展趋势，从不同角度对这几种主流可视化技术进行综合对比，总结它们之间的异同，有助于可视化技术的进一步发展深化[1]。
从以上分析可以看到，知识可视化在图情领域主要应用于知识图谱分析上，将知识可视化技术应用到图书馆的研究很少，其中还有一些论文混淆了信息可视化和知识可视化的概念，实际上研究的仍然是信息可视化的内容。
2.3 知识可视化的作用
文献是知识的载体，馆藏是文献的集合，如何促进馆藏知识资源的开发利用是图书情报领域一直关心的核心问题。知识可视化的对象是人类的知识，目的是促进群体知识的传播、利用和创新，其对象、目的与图书馆完全契合。因此，图书馆是知识可视化技术最适宜的应用领域之一。
将知识可视化的理论、技术与方法引入到图书馆，既能促进图书馆对馆藏资源的开发，又能促进用户对馆藏资源的利用。知识可视化的作用主要体现在以下三个方面：（1）知识可视化可以提供一个系统的方法，来促进图书馆与用户问的知识传递，并能提高知识传递的速度与质量；（2）知识可视化通过分析框架、理论和模型能够压缩大量的信息，有效解决图书馆的海量知识资源与用户接受能力有限的矛盾；（3）知识可视化实际上就是隐性知识显性化、复杂知识简单化、抽象知识具体化的过程。知识可视化通过各种图解手段来建构和传达复杂知识，并帮助用户正确地记忆和应用这些知识，进而促进用户的知识创新，实现知识增值。
3 知识可视化在智慧图书馆中的应用
3.1 知识可视化的对象
智慧图书馆知识可视化的对象应是馆藏资源所包含的知识，但是馆藏资源普遍存在多源异构的现象，不利于用户获得知识的全貌。如果仅按外部特征（如作者、机构等）对馆藏资源进行聚合，那么聚合得到的仍然是知识的各种载体，而不是知识的本身，这无法满足智慧服务的需要。因此，一方面要对馆藏资源中的知识进行提取，另一方面要对各种馆藏资源按内容进行关联和聚合，才能给用户直接提供知识并进行可视化展示。
语义标注是数字图书馆有效实现资源组织、资源检索和知识挖掘的重要前提，将语义标注引入到数字图书馆的信息描述中，是国外学者近几年来在这方面的研究聚焦点之一。语义标注又称本体标注，即利用本体中定义概念、术语以及语义关系揭示和表达数字资源的语义。语义标注利用自然语言处理工具进行数字文档内容特征挖掘，采用标注文档获取文档中存储的相关信息，通过智能搜索系统进行知识的抽取。对馆藏资源进行语义标注、建立语义体系后，就可以对馆藏资源根据内容进行深度聚合，把分散于不同位置、不同载体的知识集中起来。基于语义进行深度聚合后的馆藏资源即可作为知识可视化的对象，提供给需要的用户。
3.2 知识可视化的工具
知识可视化的工具包括概念图、思维导图、认知地图、语义网络、思维地图、知识图谱等。语义网络是一种通过概念及其语义关系来表达知识的有向图，Simmon于1970年正式提出了语义网络的概念。它由节点和弧线或链线组成，节点用于表示各种事物、概念、情况、属性、动作、状态等，弧线用于表示节点间的各种语义关系。语义网络可以展示大量相互关联的概念及其关系，对知识进行图解表示。
语义网络既是知识可视化的工具，也是知识表示的常用方法之一。知识表示是对知识的一种描述或约定，使计算机可以理解的用来表示知识的数据结构。知识可视化面向的是用户，目的是促进用户对知识的吸收和利用；知识表示面向的是计算机，目的是实现计算机对知识的理解和推理。语义网络是连接二者的桥梁，预计在未来会有更大的应用空间。对馆藏资源基于语义进行深度聚合后，知识之间已形成了广泛的语义关联和网络，因此选择语义网络作为可视化工具是非常合适的，其展示效果如图3所示[12]。当然，在实际应用中，图书馆可根据用户的需求对可视化工具进行灵活选择。
3.3 知识可视化的流程
在参照知识可视化设计流程的基础上[13]，我们绘制了知识可视化在智慧图书馆的应用流程（如图4所示）。智慧图书馆将多源异构的馆藏资源聚合成为相互关联的知识资源后，就可以在分析馆藏知识类型，用户的类型、认知水平和实际需求的基础上选择合适的可视化工具，将原有知识转化为可视化的知识，并发挥高效互联的优势将知识推送给用户，从而提高用户获取知识、理解知识、应用知识、传播知识和创新知识的能力。用户接收知识后，对知识可视化的效果进行评价，然后图书馆根据用户的反馈对知识可视化的工具和方法做进一步的修订，从而不断优化可视化的效果。
3.4 知识可视化应用中急需解决的问题
3.4.1 知识可视化缺少理论框架和技术规范
目前知识可视化研究还缺乏一个统一的理论框架和技术规范，概念图、思维导图、知识图谱的各种可视化工具层出不穷，各有优势、局限和适用条件，在实际应用中如何选择可视化工具缺乏理论指导。知识可视化应遵循哪些原则？知识可视化工具应符合什么标准？知识可视化的技术应如何进行规范？如果没有统一的理论框架和技术规范，不同图书馆呈现出的可视化结果将会良莠不齐，不利于知识可视化的推广应用。
3.4.2 知识可视化缺少科学合理的评价体系
只有重视用户对可视化结果的反馈，才能不断改进和优化知识可视化技术，促进服务水平的提高和用户对知识的利用。但是用户对可视化效果的评价受到多个因素的影响，如用户心理认知特点、知识结构、审美偏好、个人习惯等，都会影响用户的判断。因此应加强对用户心理认知的研究，探索知识可视化效果的影响因素和作用机制，进而制定出科学合理的评价体系，指导知识可视化技术的应用与实践。
4 结语
图书馆的服务水平是在不断提升的，先后经历了文献服务、信息服务和知识服务的阶段，当前智慧图书馆的兴起将推动知识服务向智慧服务发展。可视化技术的发展也大致遵循着科学计算可视化、数据可视化、信息可视化和知识可视化的脉络。图书馆服务和可视化技术的发展轨迹似乎都与“信息链”暗合——“事实—数据—信息—知识—情报（智能）”，这可能与二者的研究对象和发展目标有关。图书馆为可视化技术的发展和应用提供了广阔的空间，智慧服务的曙光已经到来，智慧可视化的新技术是否也将出现呢？