2023智慧图书馆大模型创新与应用.docx
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1、本文档不可编辑智慧图书馆大模型创新与应用2023-XX.-JL-刖百当前,大模型技术加快创新发展,掀起人工智能创新发展的新一轮浪潮。为推动智慧图书馆建设,我国政府积极出台了一系列政策,加强智慧图书馆的战略部署。经过多年的发展,智慧图书馆已经积累了良好的平台和数据基础。与此同时,信息技术的飞速发展和数字人文研究也对图书馆提出高价值知识服务能力的新需求。在这个人工智能科技创新日新月异的时代,智慧图书馆作为知识传播的重要载体,迎来了前所未有的发展机遇和契机。本白皮书深入探讨智慧图书馆领域大模型应用,通过研究大模型对于智慧图书馆的赋能作用,并从场景创新、落地实践、生态建设三方面提供相关建议和指导,以促
2、进智慧国书馆领域大模型技术的创新应用。首先勾勒大模型赋能智慧图书馆全景视图:一是提出大模型技术赋能智慧图书馆路径,即大模型基于自然语言处理技术优势和涌现能力,或通过模型微调训练、对接外部系统以满足体验类、专业类不同的功能和性能需求。二是提出两类智慧图书馆大模型应用总体架构,分别为“智慧图书馆十大模型”“大模型+智慧图书馆”。“智慧图书馆+大模型”围绕图书馆业务流程嵌入大模型技术,以图书馆业务需求为导向建设大模型应用,提升馆员业务管理和工作的效率以及智能化程度。“大模型+智慧图书馆”以大模型为核心延伸智慧国书馆服务应用,面向读者打造统一服务入口,提供咨询问答、检索推荐、新型阅读等多元服务。此外提
3、出智慧图书馆大模型应用将逐渐由“十大模型”向“大模型+”范式转变的演变特征。三是形成智慧图书馆大模型应用场景全景视图,梳理智慧管理、智慧服务、智慧业务、智慧空间四个方面的智慧图书馆大模型应用场景。并分析提出智慧图书馆大模型应用将逐渐由内部管理、对外服务过渡到未来体验的发展态势。以大模型赋能智慧图书馆全景视图为引领,白皮书随后从场景创新路径、落地实践路径、生态建设路径三方面提出重点方向、技术参考、建议举措,以加快促进智慧图书馆领域大模型技术的创新应用:一是场景创新路径,白皮书梳理了智慧管理、智慧业务、智慧服务、智慧空间四个方向典型的智慧图书馆大模型应用场景,为智慧图书馆领域大模型技术创新应用提供
4、借鉴和参考Q智慧管理对图书馆馆藏资源进行语义化管理和深度分析挖掘,充分释放图书馆信息资源的潜在价值。智慧业务依托大模型技术面向馆员的日常工作和业务提供智能化辅助,以智慧化手段提高馆员信息素养和能力。智慧服务依托大模型技术面向读者提供智能、便捷、人性化、个性化的新型阅读体验和高价值的知识服务。智慧空间运用大模型技术优化图书馆空间和读者的交互体验,打造基于元宇宙图书馆的虚实融合交互体验。二是落地实践路径,白皮书首先从智慧图书馆大模型应用的规划设计角度提供了包括现状调研、需求分析、总体设计及实施路径设计等方面的工作指导,其次针对智慧图书馆大语言模型的微调训练,白皮书围绕模型开发训练全过程,梳理了包括
5、模型选型、模型调优、模型评估、模型部署、模型使用等环节的技术指南,以为智慧图书馆大模型应用创新实践提供借鉴和参考。三是生态建设路径,白皮书围绕建立完善智慧图书馆大模型创新生态,提出加强数据开放共享和分析挖掘、搭建多元服务集聚的开放平台、完善大模型创新应用标准规范、依托联盟营造开放的创新氛围、开展行业人才培养与交流互动等建议举措,推动图书馆行业开放合作,共建智慧图书馆大模型创新生态,为智慧图书馆大模型创新应用营造开放包容、协同创新的发展环境。鉴于大模型技术的快速发展和行业应用仍处在创新探索阶段,以及对相关行业和业务的理解不够深入,我们深知白皮书存在诸多不足之处,可能仍然是完善版本前的0.9版本。
6、因此,我们也诚挚邀请各界人士进行批评指正,我们将借助各方经验和智慧对白皮书进行修改和完善,从而为智慧图书馆大模型创新应用提供有益参考。一、智慧图书馆发展环境与机遇1(一)政策布局和需求驱动加快智慧图书馆建设1(二)图书馆紧跟数字化发展步伐并积累良好基础4(三)大模型技术赋能智慧图书馆具有广阔前景7二、大模型赋能智慧图书馆全景视图15(一)大模型技术赋能智慧图书馆路径15(二)智慧图书馆领域大模型应用总体架构17(三)智慧图书馆大模型应用场景全景视图19三、智慧图书馆大模型应用场景创新路径23(一)智慧管理实现图书馆资源的语义化管理23(二)智慧业务打造辅助图情业务的智能助手25(三)智慧服务提
7、供新型阅读体验和知识服务26(四)智慧空间打造虚实融合的智能交互体验28四、智慧图书馆大模型应用落地实践路径30(一)智慧图书馆大模型创新应用规划设计30(二)智慧图书馆大模型创新开发落地实施36五、智慧图书馆大模型创新生态建设路径55(一)加强数据开放共享和分析挖掘55(二)搭建多元服务集聚的开放平台56(三)完善大模型创新应用标准规范56(四)依托联盟营造开放的创新氛围57(五)开展行业人才培养与交流互动58一、智慧图书馆发展环境与机遇(一)政策布局和需求驱动加快智慧图书馆建设1、公共文化与技术创新政策叠加为智慧图书馆带来新机遇我国陆续出台推进公共文化服务数字化的相关政策,智慧图书馆建设的
8、战略部署持续深化。2021年3月,我国正式发布了中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要,明确提出积极发展智慧图书馆,提供智慧便捷的公共服务。建设智慧图书馆成为加快数字社会建设步伐当中非常重要的战略任务。同年3月,国家发展改革委联合多部门印发关于推动公共文化服务高质量发展的意见,提出加快推进公共文化服务数字化,明确加强智慧图书馆体系建设,建立覆盖全国的图书馆智慧服务和管理架构,大力发展基于5G等新技术应用的数字服务类型,拓宽数字文化服务应用场景。2021年4月,文化和旅游部印发“十四五”文化和旅游发展规划,提出加快公共数字文化建设,部署全国智慧图书馆体系建设重点
9、任务,即以全国智慧图书馆体系建设为核心,搭建一套支撑智慧图书馆运行的云基础设施,形成国家层面知识内容集成仓储,建设和运行智慧图书馆管理系统,在全国各级图书馆及其基层服务网点普遍建立实体智慧服务空间。2021年6月,文化和旅游部发布“十四五”公共文化服务体系建设规划,提出推动公共文化数字化、网络化、智能化建设,以全国智慧困书馆体系建设项目和公共文化云项目为依托,加强数字文化内容资源建设,建设公共文化网络平台,以及拓展公共文化服务智慧应用场景。2022年5月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发了关于推进实施国家文化数字化战略的意见,提出统筹推进国家文化大数据体系、全国智慧图书馆体系和公共文化云建设,
10、增强公共文化数字内容的供给能力,提升公共文化服务数字化水平。此外,中国国家图书馆在2021年10月发布了国家困书馆“十四五”发展规划,提出实施“智慧转型”战略,基于5G网络、大数据、云计算、物联网、区块链、人工智能等关键技术,推动国家图书馆在资源、服务、设施、管理等领域全面实现智慧化转型,并部署加强信息化基础设施建设、构建智慧图书馆管理系统、推进线下服务空间智慧化升级、建设数字挛生国家图书馆、构建开放知识服务平台等重点举措。以深化人工智能等新型数字技术创新应用为主线,我国先后发布了多个政策文件鼓励引导人工智能在公共文化服务领域的创新应用,为智慧图书馆建设营造了良好的政策环境。2021年12月,
11、国务院印发“十四五”数字经济发展规划,提出充分运用新型数字技术持续提升公共服务数字化普惠水平,加快优秀文化的数字化转化和开发,推动文化教育等领域公共服务资源的数字化供给和网络化服务。2022年7月,国家科技部、工业和信息化部等六部门联合引发关于加快场景创新以人工智能高水平应用促进经济高质量发展的指导意见,明确提出围绕高水平科研活动加强人工智能应用场景创新,充分发挥人工智能技术在文献数据获取、实验预测、结果分析等方面的作用,推动人工智能技术成为解决科学问题的新范式,为图书馆加强文献知识资源的整合开发利用、优化面向科研机构的知识服务等带来了有利的政策条件。地方层面,结合大模型技术创新发展热潮,多个
12、城市谋划了促进大模型创新应用的相关政策布局,为探索图书馆行业领域的大模型落地应用提供了良好契机。北京市率先发布北京市促进通用人工智能创新发展的若干措施,围绕加强算力资源统筹供给、加强高质量数据要素供给、系统构建通用人工智能技术体系、创新通用人工智能技术场景应用等方面出台二十一条政策措施。上海市推出上海市推动人工智能大模型创新发展的若干措施,围绕大模型创新能力、创新要素、创新应用、创新环境四大方向实施大模型创新扶持计划、智能算力加速计划、示范应用推进计划,并发布“模都”倡议,全力推进卓越引领的“模”都上海建设。深圳市发布深圳市加快推动人工智能高质量发展高水平应用行动方案(20232024年),从
13、强化智能算力集群供给、增强关键核心技术与产品创新能力、提升产业集聚水平、打造全域全时场景应用、强化数据和人才要素供给、保障措施等六个方面提出十八项具体举措。成都市发布成都市加快大模型创新应用推进人工智能产业高质量发展的若干措施,具体围绕强化智能算力供给、提升创新策源能力、提升产业发展能级、构建全域场景体系、加强生态要素聚集等方面出台二十条政策措施Q2、信息技术发展和数字人文研究对图书馆服务能力提出新需求信息技术发展倒退图书馆提升信息服务生态位,提高知识服务和空间伴随能力。一方面,伴随着互联网、大数据等技术的发展,信息资源呈现爆炸式的增长,信息内容的体量、复杂度不断变高,使得单个国书馆管理的信息
14、资源占比变得越来越小。另一方面,ChatGPT等大语言模型应用的创新也使得人们对于信息、知识的获取、搜索、生产方式也发生了显著变化,人们可直接通过对ChatGPT提问来高效地获取相关知识。过去一段时间,图书馆作为提供资源和服务的门户而存在,管理重在书目、纸本等实体资源的收集、处理、组织和服务以及实体资源的数字化管理。如果图书馆长期停留在以资源为中心、以机构为中心的管理理念,而不重视以用户为中心并利用数字技术提高信息服务价值,图书馆将难以适应数字时代下信息技术的发展潮流、难以满足数字时代下读者用户个性化、高质量的阅读需求,可能会沦为信息资源价值没有得到充分发挥的信息孤岛。因此,图书馆需要提升在信
15、息服务中的生态位,提高信息资源收集、加工、流通和知识分析挖掘、服务能力,从提供资源检索的传统情报向提供高价值知识服务的智慧情报转变,并打造促进用户交流互动、学习分享、价值创造的空间,这样方能保持与时俱进,充分融入信息社会下的知识服务生态。数字人文范式转变要求图书馆加快提高知识生产和服务能力。数字人文是数字技术与人文学科的交叉领域,伴随计算机技术的发展,数字人文已从早期利用计算机实现人文资源的复刻镜像、全文检索排序,逐步发展至基于自然语言处理、知识图谱、数据可视化、AWVR等数字技术进行数据加工、知识生产、内容服务等高阶形态,数字人文研究的精细度、价值挖掘深度显著提高。图书馆作为文化记忆机构,具
16、有大量的家谱、古籍、地方志、碑帖等极具人文研究价值的特藏资源,在文化传承、参与数字人文研究、赋能人文学科建设方面具有重要地位和作用。因此,图书馆需要加快提高运用数字技术进行内容挖掘和知识生产、服务的能力,通过运用数字技术对特藏资源进行数字化加工,提取细粒度知识信息,或进行数字化再现兼顾古籍的“藏”与“用二从而加强图书馆特藏资源的开发利用,以满足人文学科建设和研究、文化传承的需要。(二)图书馆紧跟数字化发展步伐并积累良好基础1、图书馆经历从自动化、数字化到智慧化的发展历程图书馆自动化时期对应WebI.0阶段。这一时期,公众的信息来源主要为PGC(ProfessionalGeneratedCont
17、ent),指的是由专业人员生成、编辑和发布的内容。图书馆的机读目录(MARC)和由此发展出的元数据(metadata)是由PGC方式产生内容的典型代表。1969年公布发行的MARC标准奠定了图书馆行业在全球范围内对信息技术应用的前沿地位。在图书馆1.0时期,图书馆自动化的业务主要是结合计算机技术和已有的MARC标准和元数据来自动化管理纸质馆藏。图书馆数字化时期伴随着Web2.0的发展Q在这一时期,互联网上的社交媒体为用户提供了一个开放的、丰富的平台,其中UGC(UserGeneratedContent)成为了重要的内容来源。UGC指的是由普通用户创建和发布的内容,这种内容通常没有经过专业人员的
18、审核Q这一时期,图书馆开始建立数字图书馆项目,保存数字资源Q除了保存与PGC相关的实体书的数字化内容外,数字图书馆还开始保存门户检索网页上的用户书评,以及采用众包模式下用户提供的内容。随着配b3.0兴起,图书馆进入智慧化的发展阶段。Web3.0时代,虚实融合技术、智能交互技术等新技术逐渐兴起,智能系统不仅会响应用户的搜索请求和组合呈现信息,还能像人类一样读懂信息,并根据用户需求生成个性化的内容,用户从互联网上获得的信息将包括PGC、UGC,以及由人工智能生成的内容,即AIGC(ArtifiCiaIlyIntelligenceGeneratedContent)。面对Web3.0的发展,图书馆原有
19、的集成管理平台已不能满足IT应用需求和多元灵活的内容需求。于是,图书馆开始建立智慧图书馆项目,搭建第三代图书馆服务平台,这一新平台具有融合多种平台、多种数据类型的知识整合能力。随着智能技术的广泛应用和新一代图书馆服务平台的发展,图书馆进入智慧化阶段。2、图书馆数字化发展积累良好基础图书馆数字化发展过程中逐渐积累了良好的数据和平台基础。在数据方面,一方面,随着互联网的普及,图书馆的部分服务场景从实体馆藏转向了线上数字资源,数字图书馆开始着重于对纸质资源的数字化,丰富了图书馆的数字馆藏,为后续的服务奠定了内容基础。另一方面,Web2.0技术的兴起使得图书馆与读者的交互变得更加密切,用户生成的内容(
20、UGC)也为图书馆提供了新的内容来源,其中包括众包平台上的标引数据和家谱数据等宝贵的高质量数据。在平台方面,图书馆早期建立了集成管理平台,平台能够整合各种资源,如电子书、期刊、数据库、多媒体资源等,为用户提供统一的检索和访问入口,并且许多图书馆都提供了移动应用或移动优化的网站,使用户可以随时随地访问图书馆的资源和服务。随着图书馆发展逐步从传统的数字化转向智慧化,图书馆开始搭建第三代图书馆服务平台,这些平台具有融合多种平台、多种数据类型的知识整合能力,并能够根据用户的实际需求提供个性化、高质量的服务,具有自我迭代和演化的能力。新一代的图书馆服务平台采用微服务架构,每个功能或服务作为一个独立的模块
21、存在,提高了系统的灵活性和可扩展性,使平台能够灵活地组合和拼装智慧应用,满足不同图书馆的应用需求。总的来说,图书馆数字化发展得益于早期的技术和内容基础Q目前,图书馆正在迅速适应新技术和数据来源,不断优化其服务和系统。3、智慧图书馆发展取得成就和存在问题如前所述,图书馆在数字化过程中积累了大量的数据资源,通过运用数字化技术将纸质资源数字化并进行管理,使其便于在线访问和搜索。然而这些管理和服务方式的核心在于资源的数字化管理,使得用户可以随时随地访问图书和文献资源,与智慧图书馆所强调的个性化、智慧化服务相比仍有不少差距。智慧图书馆的内涵不再以资源类型来定义,而是以服务特点来定义,意味着智慧图书馆不仅
22、仅是一个资源的集合,更应该是一个智能的、以用户为中心的服务平台,实现以人为本的智慧化服务,通过使用大数据、人工智能等技术提供更加个性化、智能化的服务,例如通过用户行为分析为用户推荐合适的读物。当前,智慧图书馆已经从概念阶段发展到实际应用阶段,国家图书馆等机构启动了一系列的智慧图书馆项目,加速整个行业的转型,包括硬件和软件的更新,以及业务流程和服务模式的重塑。但是,智慧图书馆的发展也面临着许多挑战。例如,如何确保数字资源的长期保存;数据的隐私和安全问题;以及如何确保智慧图书馆真正满足用户的需求,而不仅仅是技术的展示等问题,需要实施智慧化转型建设的图书馆进行综合考虑和应对。(三)大模型技术赋能智慧
23、图书馆具有广阔前景1、基于TranSformer的大型语言模型加速创新2017年谷歌发布的Transformer神经网络是大模型发展的源头技术,该模型在机器翻译任务上的表现大幅超越已有的模型,打破了传统CNN和RNN结构在自然语言处理领域的垄断地位。Transformer最先是作为机器翻译的Seq2Seq模型而提出的,相比于传统网络结构,TranSfOrmer的自注意力机制能从输入预料中捕获词与词之间的相关性,即对于每一个输入词,自注意力机制能对其它词赋予权重,权重越大表示词与词越相关。这种自注意力机制使得模型本身具有良好的语义理解和文本生成能力Q同时,Transformer神经网络具有更低的
24、层计算复杂度,更强的并行操作性,更好的长距离依赖学习能力。这使得Transformer架构能够从数据中学习更多知识的同时,具有更好的计算效率。至此,TranSformer神经网络为大模型奠定了良好基础,并在自然语言处理、计算机视觉、智能语音、多模态等多个方向得到应用,基于TranSfOrmer架构的大模型开始加速涌现。 _,(2017)(2018)(2019一 “(2020).,(2C21)(2022)(2023)图1:TranSfOrTne大模型演进过程起源于机器翻译的TranSfOrmer由于在最具备“先验”通识和世界解释模型的数据类型大规模文本语料库上得到了预训练,于是在自然语言处理领域
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