国内外高校图书馆虚拟现实技术应用对比研究

1 引言 虚拟现实(Virtual Reality,VR)是集成计算机仿生、三维图像等新兴技术创建的模拟环境和虚拟体验平台。VR通过创建逼真的虚拟世界,使用户可通过视、听、触等多种感官与其中的物体进行交互,产生身临其境的感受和体验[1]2-3,被认为是人工智能(AI)时代最重
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1 引言 虚拟现实(Virtual Reality,VR)是集成计算机仿生、三维图像等新兴技术创建的模拟环境和虚拟体验平台。VR通过创建逼真的虚拟世界,使用户可通过视、听、触等多种感官与其中的物体进行交互,产生身临其境的感受和体验[1]2-3,被认为是人工智能(AI)时代最重要、最关键的技术。 自20世纪80年代起,VR开始在医疗、军事等领域广泛应用。VR应用在图书馆中可以提高信息检索、咨询和个性化服务水平。然而,由于经费等因素的限制使图书馆很难完善软硬件和显示设备等关键环节的建设,因此,VR在图书馆中的发展相对缓慢[2]。近年来,随着VR技术的不断成熟,越来越多的图书馆和相关领域学者开始探讨其在图书馆工作和服务中的使用,并呼吁加大宣传力度,推广虚拟现实技术[3]。 目前图书馆界对VR的研究主要集中在对其必要性和可行性的探讨。如陆颖隽分析了图书馆虚拟空间设计、三维资源建设并探讨了信息检索和参考咨询在虚拟环境下的实现形式[4];王晨晨[5]重点讨论了VR在图书馆场景建设、信息资源建设和读者服务方面应用的相关原理;国外学者Kirner等认为VR可用于图书馆的访问、宣传和信息共享,并提出将图书馆发展为一个合作式的虚拟平台的理念[6]。此外,也有一些学者通过案例分析,介绍VR在图书馆中成功运用的经验。如李雪[7]对我国国家图书馆的VR系统的馆内大厅虚拟导航、网络虚拟漫游和虚拟现实阅读站等三个部分的应用效果进行了介绍;Ani[8]对尼日利亚虚拟图书馆项目展开了详细的调查与介绍。 目前,我国高校图书馆也在积极探讨和实践VR,并产生了一些较为成功的案例,但是缺乏对VR技术应用现状全面的调查,也缺少对国外高校图书馆优秀经验的归纳和总结。本文选取国内外排名前50名高校的图书馆作为调研对象,对VR应用现状进行系统的调查,并对国内外调查结果中呈现的共同点和不同点进行对比分析,以期进一步完善虚拟现实技术在图书馆中应用的相关理论。 2 国内高校图书馆VR技术应用现状 本文对2015年中国校友会网公布的中国综合实力排名前50名高校[9]的图书馆展开了网络调查,调查从虚拟空间和漫游服务、三维信息资源建设、参考咨询服务、信息检索服务四个方面展开。具体来说,研究人员首先浏览各高校图书馆网站的地图(Site Map)、馆舍风貌(About the Library/Library Spaces)等可能介绍全馆真实场景的栏目,查找是否有提供类似“虚拟漫游”的导览服务;接着浏览各馆馆藏资源列表,查找是否有“三维/3D”形式的电子资源;其次,具体在馆藏目录中检索一本书,观察该馆检索过程是否实现了可视化、检索结果是否以三维化形式呈现;然后进入各馆的参考咨询页面,查看其咨询方式除了传统的表单、邮件咨询等方式外,是否有其他应用VR技术的创新服务;最后,为了保证数据的完整性和准确性,研究人员还利用站内搜索功能对“虚拟(Virtual)”“漫游(wander/tour)”“三维(3D)”等关键词进行搜索,并记录结果。同时,对国外高校图书馆使用邮件咨询方式,对国内高校图书馆使用实时咨询或电话咨询方式,询问对方图书馆是否正在应用虚拟现实技术提供服务。对馆员的回复进行整理、记录,确保浏览和访问过程不会发生遗漏。调研时间为2015年10月1日-11月30日(调研流程见图1)。 调研结果显示,在我国前50名高校图书馆中,共有11所正在应用虚拟现实技术,分别是清华大学图书馆、武汉大学图书馆、中山大学图书馆、华中科技大学图书馆、中国科技大学图书馆、华东师范大学图书馆、湖南大学图书馆、电子科技大学图书馆、中国矿业大学(徐州)图书馆、南京师范大学图书馆和上海交通大学图书馆。此外,由浙江大学牵头建立的CADAL项目也是国内乃至世界范围内应用VR的先例。同时,虽然尚未正式推出,但四川大学图书馆和南开大学图书馆的VR项目正在测试验收过程中。中国农业大学图书馆也正在考虑引进虚拟头盔等道具,以便读者拥有真正的虚拟体验。 2.1 虚拟空间和漫游服务 在调查的50所高校图书馆中,共有8所正在运用VR提供虚拟空间和漫游服务,分别是武汉大学图书馆、中山大学图书馆、华中科技大学图书馆、中国科技大学图书馆、华东师范大学图书馆、湖南大学图书馆、电子科技大学图书馆和中国矿业大学(徐州)图书馆。此外,清华大学图书馆曾与公司合作推出虚拟漫游系统试运行,但一年合作期届满,馆方决定不再继续引进此项目,因此该馆的漫游系统已关闭,无法访问。上海交通大学虽有虚拟校园栏目,但是对校园整体游览和路线指引,无法进入图书馆内部。图书馆内部虚拟漫游项目正在着手建设,设计的两种方案正在内测评估阶段。 湖南大学图书馆、中山大学图书馆和中国矿业大学(徐州)图书馆的VR应用主要是进行新生入馆教育,其余5所高校图书馆则面向所有读者提供馆内路线导航和馆内功能介绍。这些高校图书馆的虚拟漫游服务主要通过两种途径实现:一类是以真实场馆的360°全景照片创建虚拟场景,如武汉大学图书馆和华中科技大学图书馆等;另一类则是以动画形式创建虚拟场景,如华东师范大学图书馆、电子科技大学图书馆和中国矿业大学(徐州)图书馆。 与此同时,8所高校图书馆的虚拟漫游系统与读者的交互设计均不理想。虽然无需下载插件,用键盘和鼠标即可完成访问,大部分漫游系统也可自由设计漫游路线,但基本无法完成与系统内虚拟资源和服务的互动。最大程度的互动即在武汉大学图书馆3D漫游系统中,屏幕视角到达咨询台时虚拟馆员就会自动跳出向读者招手;视角到达展览区时,可获取挂在墙上画作的信息等。但读者无法获取书架上的图书、也无法和馆员进一步互动。同时,由于系统设计简单,未考虑声音、光感等其他方面的感官体验,不能给读者沉浸其中之感。 2.2 三维信息资源建设 调查结果显示,目前尚未有高校图书馆运用VR开展三维信息资源建设,但有一个高校合作项目已做出了积极的探索和实践。 大学数字图书馆国际合作计划(China Academic Digital Associative Library,CADAL),该计划是由浙江大学和中国科学院研究生院牵头,16所高校参与建设的数字图书馆平台。CADAL实现了部分数字资源及其物理载体的立体展示。一方面,它以动态动画的方式展现海量图书的阅读平台CReader[10],使读者像在现实世界中翻阅图书的一样,读者可以这种形式与部分珍贵古籍、民国期刊“亲密接触”。CReader不仅让读者可以像读纸质书般正常翻页和跳转,还可以实现评注、添加标签以及查看哪些读者曾推荐过此书等互动行为,实现了传统图书馆和数字图书馆功能的完美结合;另一方面,CADAL还实现了对纸张、墨点、毛笔的3D建模,收录了中国历史上多个朝代的经典书法作品[11]。在中国书法信息服务系统中,当读者查找某个毛笔字时,系统会检索出目前库中所有的对应字。点击“书法重现”播放按钮,便可以看到书写该字的3D过程。 综上,CADAL在三维数字资源建设方面,不仅实现了大量三维数字资源的展示,也设计了多种交互方式,是图书馆学界应用虚拟现实技术的一次重要尝试。该数字图书馆目前正在对沉浸式虚拟图书馆进行初步的研究,对用户的交互方式进行实验,使用三维软件建立虚拟的图书馆模型,包括建筑体、书架以及人物模型等[10]。未来CADAL不仅会保持国内三维数字资源建设的最高水平,也在虚拟空间和漫游服务、信息检索和信息咨询等其他方面做出卓越的贡献。 2.3 参考咨询服务 陆颖隽认为VR最重要的目标就是真实的体验和方便自然的人机交互,能够达到或部分达到这样目标的系统就统称为虚拟现实系统[4]。因此,研究人员认为清华大学图书馆推出的智能聊天机器人“小图”属于虚拟现实技术的应用成果。也是国内图书馆中唯一利用VR在参考咨询方面的应用。 清华“小图”自2010年底开始试运行。它不仅可以与读者进行日常对话,提供图书馆相关信息的咨询服务,还集成了图书搜索功能,读者可直接通过“小图”进行书目检索。同时,该机器人还有自我学习功能,如果读者对回答不满意,可以对他进行训练来提高他的知识量和智能性[12]。 “小图”功能的实现利用了目前广泛使用的多项计算机技术,并在此基础上对现有图书馆资源、可信第三方资源、优质网络资源加以组织、整理、整合和利用,形成一种全新的服务[13]。在功能设置配备方面,通过各种精心的设计,让用户意识不到他在与机器人聊天,而是感觉有馆员在线值班[14]。但是其作为虚拟现实在参考咨询服务中的应用,缺陷性表现在无法创造让用户沉浸的虚拟环境,给用户身临其境之感,且无法利用VR技术将三维数字资源呈现给用户。 2.4 信息检索服务 通过调查了解到,目前有3所高校图书馆正在运用VR提供信息检索服务:南京师范大学图书馆的实时虚拟书架以及上海交通大学图书馆和南开大学图书馆的图书定位导航系统。其中,南开大学图书馆的该系统尚在测试验收阶段。 南京师范大学图书馆提供的“实时虚拟书架”服务可以使读者在检索某一本图书时,看到一个模拟书架。该模拟系统可显示被检索图书的相关信息及其左右两侧的邻近图书信息,并可通过两边的控制按钮左右移动,浏览更多周围图书的信息。 上海交通大学图书馆提供的“图书定位”服务则是当读者检索某一本图书后,不仅用文字指示出它所有副本在馆内的具体位置,点击每一副本最右侧的“图书定位”按钮,会直接显示出该副本所在馆的整体三维环境,并用箭头标示出当前副本所在位置,使读者到馆后可以更加直观、便利地找到目标图书。 上述两种服务是VR在信息检索结果可视化领域的突破,尤其是上海交通大学图书馆的“图书定位”服务做出了对书目具体位置及其三维环境可视化的有益探索。由于现阶段尚有很多技术难题有待解决,目前国内暂无高校图书馆运用VR实现信息检索过程的可视化。 3 国外高校图书馆VR技术应用现状 本文也对2015年QS世界排名前50名高校[15]的图书馆展开了调查。调查过程与国内相同。结果显示,除清华大学和北京大学之外的48所国外高校图书馆中,目前共有11所高校图书馆正在运用虚拟现实技术在本馆网站上提供服务,分别是新加坡国立大学图书馆、牛津大学图书馆St Edmund Hall分馆、哈佛大学图书馆、普林斯顿大学图书馆、伦敦国王学院图书馆、爱丁堡大学图书馆、哥伦比亚大学图书馆、香港科技大学图书馆、西北大学图书馆、首尔大学图书馆和布里斯托大学图书馆。 此外,研究人员还发现斯坦福大学图书馆在第二人生(Second Life)中建立了虚拟图书馆。“第二人生”是2003年美国林登实验室创建的在线多用户虚拟空间,这个沉浸式3D虚拟环境中的所有内容都是由它的用户,即居民所创造出来的。它由众多土地、不同国家和民族、家庭、街道、商场、公园、森林、沙滩、博物馆、学校和图书馆组成[16]。截至2013年,第二人生平台上已有758家虚拟图书馆[4]。虽然目前调查对象中有多家高校在“第二人生”平台上构建虚拟空间,如华威大学、宾夕法尼亚大学,但这些学校仅在虚拟空间开展在线教育,并未建立虚拟图书馆也不提供图书馆服务,故不纳入调查结果中。国外排名前50名的高校中,仅斯坦福大学图书馆在“第二人生”平台上建立了虚拟图书馆。 3.1 虚拟空间和漫游服务 根据调查,目前国外排名前50名的高校的图书馆中,正在其网站上为读者提供虚拟漫游服务的图书馆仅有新加坡国立大学图书馆和牛津大学St Edmund Hall学院分馆。此外,加州大学圣地亚哥分校科学工程图书分馆曾建立了虚拟漫游系统,但近两年随着该馆关闭,其漫游系统也被撤下。另外,耶鲁大学、爱丁堡大学等高校虽运用VR创建了虚拟校园,但它们的图书馆并未推出馆内虚拟漫游系统。 新加坡国立大学图书馆的虚拟漫游系统通过三维建模语言以动画的方式呈现,代表读者的虚拟人物可在馆中自由行走,也可与馆内资源进行最浅层次的互动,即获得该资源相应的文字、图片或视频介绍,但沉浸感较差,仅提供视觉层面的虚拟体验。牛津大学St Edmund Hall学院分馆的虚拟3D漫游则更为简单,仅用360度全景方式创建了少许固定场景,无法完成完整的虚拟漫游。 斯坦福大学在第二人生平台中的虚拟图书馆则是图书馆在虚拟空间和漫游服务方面一次很好的尝试。该平台上共有图书花园、展览室等15个虚拟子空间,读者可在其中自由漫步。用户的沉浸感强烈,因为该平台不仅设置了背景音乐,还模拟了真实物体声音,如开门声、走路声、打字声等。不仅如此,其在光学和色彩方面,也有非常精巧的设计:房间的灯光会随着时间的变化而变化,有些房间设置了台灯增加房间的照明效果。 另外,读者可以与该图书馆实现很好的交互。图书馆入口处设有火车站,读者可乘坐火车按照指定路线参观,也可根据意愿自行设计参观路线。读者在参观过程中可与部分馆内资源进行互动,如通过鼠标点击可直接翻阅图书花园中展示的多种读物。同时,读者也可与虚拟藏书空间提供的某些服务进行互动,如读者可在参考咨询台上留言,且会有工作人员在指定期间内回复。 3.2 三维信息资源建设 虽然在国外排名前50名高校的图书馆中,并未发现有图书馆正对馆内数字资源进行三维化建设,但斯坦福大学图书馆在“第二人生”的虚拟图书馆在此方面做出了很好的尝试。 首先,斯坦福大学图书馆的部分馆藏资源被三维数字化,并放置在学生长廊和图书花园等地点,读者可自由浏览、翻阅;其次,图书馆中还设有虚拟档案馆,馆内的档案资料模仿真实档案馆馆藏以三维虚拟化的形式存放在档案盒中。读者可自行打开档案盒并直接查阅其中的虚拟三维数字档案,也可获取网络链接,在真实世界的网络上进一步了解该资源的信息;最后,虚拟图书馆还提供大量资源用于展览,这些展品均以三维数字资源的形式呈现,如学术走廊里的“Spatial History Project”展板。 3.3 参考咨询服务 在50所国外高校图书馆中,未发现有调查对象正在本馆网站上运用VR提供参考咨询服务。但斯坦福大学的虚拟图书馆中提供的参考咨询服务与VR相关。 在该图书馆的虚拟空间中,放置了一张参考咨询桌,桌前无咨询馆员,但设置了留言板,读者可在此写下问题,馆内工作人员会以邮件的形式答复。咨询过程中,读者一直处于“第二人生”提供的虚拟环境中,有亲临图书馆之感。虽然通过留言与邮件回复的方式也可以实现读者与馆员的自然交流,但无法与馆员“面对面”沟通且没有借助VR将咨询和答复的内容立体化呈现仍然是该参考咨询服务的两大遗憾。 3.4 信息检索服务 从调查结果来看,国外高校图书馆也正在尝试将VR应用于图书馆的信息检索领域。共有10所高校图书馆提供与国内南京师范大学图书馆类似的“虚拟书架”服务。它们的服务方式也与国内相同,当检索某一本图书时,会提供所检索图书及其周围图书的模拟书架,点击后会将它们的具体信息显示出来。遗憾的是国外高校图书馆目前对VR在信息检索过程可视化中的应用也没有更先进的探索结果,也没有发现国外高校图书馆中提供类似我国上海交通大学图书馆“图书定位”的服务。“第二人生”平台上虚拟图书馆中的检索服务也尚无特别之处,一般是读者利用虚拟PC机进行检索。 4 国内外高校图书馆虚拟现实技术应用的比较分析 经过对国内外图书馆网络调查后发现,图书馆对于虚拟现实技术的应用既存在共性,也存在各自的侧重点,值得好好比较一番。 图书馆界作为一个整体,具有传播知识、服务读者的义务。因此,中外图书馆均有尽快将高新技术纳为己用并借其更好地进行知识传播、读者服务的渴望和意愿。经过分析,研究人员认为,在应用VR技术方面,国内外图书馆存在以下共性: (1)VR在国内外高校图书馆的应用均已起步,但仍局限在少数学校,且应用效果较差。具体来说,虚拟空间和漫游服务方面,VR技术的应用设计需要考虑多个因素,如用户需求、用户界面设计等因素[17],才能够让读者在漫步馆舍后,了解图书馆布局和结构,获得交互式用户体验和方便快捷的参考咨询服务[4]。但是国内图书馆的相关服务基本无法完成与系统内虚拟资源和服务的互动,并且系统设计简单,未考虑声音、光感等其他方面的感官体验,无法达到预期的效果;三维信息资源建设方面,国内外图书馆仅做了初步尝试,即国内的CADAL项目和国外第二人生中的斯坦福大学图书馆。但是它们仅仅是对部分资源进行三维化。从长远的角度来说,利用VR平台将图书馆电子资源用三维的形式展现,可以还原原始资源的风貌,给人沉浸其中之感[4]。甚至利用VR技术赋予其沉浸性和交互性,使用户深层次地了解复杂的数据处理过程[18];参考咨询方面,国内外高校图书馆利用不同的方式进行尝试,即机器人和设计沉浸式咨询环境,但图书馆还未实现利用VR技术让读者与馆员自然交互和虚拟“面对面”交流[4],或是把信息咨询中二维形式的信息转化成为立体化的形式,从而解决二维展示过程中表现效果不佳的问题[19];信息检索方面,国外有更多的高校图书馆利用VR技术提供服务,但目前虚拟书架在图书馆的OPAC系统中尚未普及,且国内外已有虚拟书架界面类似,不具特色[20]。当前国内外高校图书馆仅仅开始了对检索过程可视化的初步尝试,即设计了虚拟书架,但是对信息检索过程的可视化仍然有待进一步研究。 (2)国内外调查对象中已应用VR的高校图书馆数量相当。国内排名前50名高校的图书馆中共有12所已推出虚拟现实技术相关的服务项目(虽浙江大学图书馆本身并无VR服务,但CADAL由浙江大学牵头建立,故将浙大计算在12所之内),2所的VR项目正在测试验收过程中;在世界排名前50名高校中的48所国外高校图书馆中也有12所上线了VR相关服务,整体比例相差不大。 (3)图书馆员普遍缺乏对VR知识的了解。通过实时咨询、电话咨询或邮件咨询等方式对98所高校图书馆的馆员进行咨询,发现很多馆员尚不知道虚拟现实技术为何物,须辗转获得技术人员的联系方式后才能得到调查结果。而个别图书馆的技术人员对VR知识了解程度也颇浅。 虽有共性,但国内外高校图书馆应用虚拟现实技术存在的较多差异也不容忽视。这些差异主要表现在以下几个方面: (1)从应用方式来说,国内外高校图书馆选择了不同的VR应用平台。国内高校图书馆倾向于在本馆网站上应用VR或在馆内引进VR设备,而国外则善于借助虚拟现实平台“第二人生”。截至2013年2月已有152家教育机构在“第二人生”上登记,其中有125家是大学(108所大学和17所社区学院)[21]。有758家图书馆已经在“第二人生”平台上建立了他们的虚拟社区[4]。 (2)从应用领域来说,国内外高校图书馆各有侧重。国内高校图书馆多运用VR提供虚拟空间和漫游服务,而国外则在虚拟书架——即将VR应用于信息检索方面的数量上更胜一筹。同时,对于同一领域的应用,国内外高校图书馆也可能采取不同的方式。如参考咨询服务方面,国外高校图书馆在“第二人生”平台上给读者咨询的沉浸感,而国内则采用智能机器人实时回复来给读者营造正在与真实馆员对话的感受。 (3)从应用目的来说,国内高校图书馆的目的更加明确。虚拟漫游系统方面,国内高校图书馆大多是为新生提供入馆教育,使其更快的了解图书馆的内部结构和功能,有的学校甚至并不对外开放。国外高校图书馆则更加包容,是面向所有读者对本馆进行介绍的窗口,无特定的用户群体。三维信息资源建设方面,国外高校图书馆是为展示馆内资源,举办展览活动、阅读讨论活动等图书馆的日常活动,而国内高校图书馆则以还原中国历史悠久、难以保存、平日不易接触的珍贵古籍为使命,使读者有机会一睹珍贵文化遗产的风貌。 5 结语 调查结果表明,国内外高校图书馆均已经开始探索虚拟现实技术在图书馆领域的应用,这是图书馆服务越来越深化、越来越以读者为本的体现。总的来说,国内外高校图书馆均对将VR技术应用于图书馆做出了积极的探索和尝试。不仅很多国内高校图书馆已经应用或开始准备运用VR提供虚拟空间和漫游服务,CADAL也代表了目前图书馆领域三维信息资源建设的一流水平。同时,清华大学图书馆的聊天机器人“小图”和上海交通大学图书馆的“图书定位”服务均先于国外高校图书馆一步,做出了创新的尝试。 国内外高校图书馆、公共图书馆以及其他的图书馆机构各有所长,互相学习、共同进步应是未来此方面研究及图书馆实践的趋势。同时,国内高校图书馆也可以考虑加入“第二人生”这个虚拟现实平台,以更经济、高效的方式为国内读者带来更好的虚拟现实体验。 转载请注明来源。原文地址:http://www.lw54.com/html/zhlw/20171010/7264902.html   

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