流程重构第11期｜《数字技术基础上的流程重构》——《运用元宇宙技术构建虚拟阅读空间》

（一）千百年来图书馆以实体空间作为存在形态

嘉兴市图书馆（图1）始建于1904年，至今已有121年的历史，是我国最早的公共图书馆之一。2005年起，嘉兴市图书馆探索城乡一体化公共图书馆服务体系建设，形成了图书馆总分馆建设的“嘉兴模式”，具有城乡图书馆高度融合、文献资源高度共享、以城带乡服务创新、图书馆服务高水平广覆盖的典型特征，是将实体空间最大化利用、统一管理的典型代表。

图书馆的实体性主要指的是藏书需要占用物理空间，包括内部设施、藏书、人员，以及每年的书籍流通业务量等要素。嘉兴市图书馆成立一百多年来，始终以这种实体形态在发挥着图书馆的功能。

图书馆的实体性主要表现在四个方面。

我国图书馆类型主要依照三种标准划分。第一种是按图书馆的管理体制/隶属关系划分，即各系统的图书馆，如科技、文化、教育等图书馆；第二种是按照馆藏文献范围划分，如综合性或专业性图书馆；第三种是按用户群进行划分，如儿童、军人、残疾人、少数民族等图书馆。

国际标准化组织将图书馆划分为六大类型^①。对此，我国图书馆研究及管理机构认为，任何单一角度都难以完全反映各类型图书馆的特点，对图书馆类型的划分不能采用单一标准。我国从实际情况出发，依据通用做法，将图书馆分为三大类：公共图书馆、高等院校图书馆和科学图书馆。嘉兴市图书馆属于公共图书馆类型。

① 国际标准化组织将图书馆划分为六大类型，分别是国家图书馆、高等院校图书馆、其他主要的非专门图书馆、学校图书馆、专门图书馆、公共图书馆。

图书馆的基础是由实体空间与实体设备组成，包括房屋、楼房，有供读者阅读的桌椅、灯光、导览等设施。嘉兴市图书馆馆舍面积3.2万平方米，设置1300余个座席，包含报告厅、展览厅等功能空间。目前，嘉兴市图书馆已建成覆盖1个总馆、1个少儿分馆、19个乡镇（街道）分馆、46个智慧书房、1个汽车图书馆及300多个图书流通站的城乡一体化公共图书馆服务体系。

图书馆收藏有各种纸质的图书、期刊、手稿等文献资料，现在还包括电子书刊。嘉兴市图书馆馆藏图书310万册（件），其中古籍10万余册，善本12127册。馆藏图书种类繁多，有印刷版期刊1000多种、报纸170余种、电子期刊6000多种、电子图书6万多册。馆内设有图书借阅、采编、古籍、参考阅览、网上阅览、多媒体阅览、少儿、计算机信息、社会活动等9个业务部门和秀州书局。这里所说的实体藏书主要侧重于纸质藏书。

图书馆每天接待读者群借还图书及开展阅读活动。图书馆服务体系内工作人员132人，其中在编员工43人，岗位合同工89人。近年来，年均接待读者400余万人次，外借图书230万余册次，开展阅读推广活动超过5000场。此外，嘉兴市图书馆现在已经建有完善的计算机网络，支持远程读者直接访问嘉兴市数字化图书馆，实现网上图书借阅。这都是实现虚拟阅读空间必要的技术基础。

上述大多是看得见、摸得着的现实环境和现实行为。这种现实环境和现实行为，为后续的虚拟阅读空间提供了丰富的依据和内容，也为元宇宙技术发挥作用提供了物质基础。

（二）数字技术使实体阅读空间进入数字化发展时期

20世纪70年代以来，在计算机和计算机网络的基础上，数字技术快速发展，图书馆这一实体阅读空间开始向信息化、数字化方向转型。这为后来的虚拟阅读空间的建设提供了技术前提。

发达国家的图书馆首先开启数字化的大门。

（1）20世纪发达国家图书馆的三个发展阶段

第一阶段，从20世纪60年代末70年代初开始，以美国国会图书馆正式发行MARC Ⅱ的机读目录为标志，图书馆开始进行自动化管理集成；第二阶段是以大型数字化文献信息服务为特征，实现全球范围办公室、实验室及家庭的机读目录、光盘数据库和检索系统访问；第三阶段是数字化图书馆（digital library）阶段，通过数字技术处理和存储各种图文文献，使用多媒体制作的分布式信息系统，把不同载体、不同地理位置的信息资源用数字技术存贮，实现跨区域、面向对象的网络查询和传播。

（2）21世纪初图书馆数字化的快速发展

21世纪初，各种类型的图书馆数字化计划不断涌现。如2004年谷歌推出图书搜索计划（Google Book Search），2008年欧盟委员会推出Europe-ana，2008年美国大学图书馆合作共建数字资源共享库 HathiTrust，等等。这一系列计划标志着图书馆数字化建设进入了规模化、免费服务与高品质发展的时期。

（1）20世纪90年代中期中国图书馆进入数字图书馆阶段

从20世纪90年代至今，中国图书馆先后出现了电子阅览室、电子文献检索服务、电子图书数字资源等新的服务功能。随着移动互联网技术的普及和发展，图书馆通过互联网的方式进行信息集聚、组织、整理，并呈现图书馆信息资源。同时通过随时随地向读者提供服务的图书信息资源系统，读者可以进行图书查阅与借阅。

（2）图书馆的信息载体多样化、丰富化

图书馆的信息载体呈现出越来越多的媒介形态，如音频、视频、动画等形式，并引入自动借还、24小时图书预约柜、听书、朗读亭等阅读服务。实体图书馆信息服务和阅读体验的格局被逐步改变，传统纸质图书的性质、功能和业态发生了明显的变化。

（3）智慧图书馆的建设

在智能技术浪潮中，读者对于数字内容阅读体验有了更高的需求。图书馆引入智能管理和服务体系，推动图书馆的内部流程和外部联系更加自动化、高效化、开放化，为读者提供更多更广的知识附加服务。除小场景文化体验以外，读者更倾向于知识的多元体验。

（一）数字技术引发需求变化，实体图书馆出现某些不适应情况

实体图书馆的服务方式、服务品质虽持续改进，但相对于数字技术提供的多样化的体验，尤其是在线交互体验，其对年轻读者的吸引力渐显不足，适应性矛盾日益凸显。

大多数图书馆将阅读理解为以纸质书籍为核心的信息获取过程，对于多媒介信息形态和获取方式持保守态度；大多数图书馆将阅读理解为图书的主要功能甚至唯一功能，认为其他信息获取形式、阅读以外的其他文化形态则为次要补充，并且对阅读活动以外的其他活动进入图书馆，多持怀疑、排斥的态度。

通常情况下看到的是图书馆内部阅读场景，读书和视听模式、阅读场景的信息展示方式和交互方式都比较单一，导致图书馆功能固化为书籍保存和读书服务空间，读者主群体更多局限在老人和儿童读者。

各地图书馆，除了市中心馆，县级、乡镇级图书馆、阅览室普遍存在阅读资源相对缺乏，更新速度慢等问题。规模小是常见的情况，但更新慢是核心问题。

大多数图书馆的空间设计、服务方式和阅读场景营造缺少丰富的审美体验，难以满足各年龄段读者多样化的审美需求，难以成为高质量的品质化生活的组成部分，尤其是难以激发青年群体的体验热情。

图书馆的这些不适应状态，多数是由高品质及审美化的阅读需求与图书馆资源供给的不平衡、不充分导致的。要解决这些问题，需要多方面发挥力量，其中使用元宇宙技术可以推动图书馆人、信息和空间关系的变革，借此创造图书馆服务和全民阅读的新体验、新时代。

（二）元宇宙技术可提供实现虚拟空间的技术手段

元宇宙技术是集成性的技术体系。其核心功能包括：虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、混合现实（MR）、3D、数字孪生（DT）、AI，以及区块链、IoT、5G/6G通信技术等。上述列举的九项技术中，后三项是元宇宙技术的基座技术，前六项与虚拟阅读空间密切相关，这些技术集成在一起，主要作用在于将现实空间反映到数字空间或虚拟空间中，为人们提供与实体空间不一样的沉浸式、交互性、虚拟性体验。对虚拟阅读空间的构建，较多用到前六项技术手段。

VR技术通过数字技术生成虚拟空间。用户通过头戴式显示器、智能手套、体感设备等交互设备与虚拟环境中的对象进行实时互动，自由地在虚拟环境中创造和操作对象，在虚拟环境中感受到与真实世界相似的视觉、听觉、触觉感官体验。其基本原理在于三维建模与渲染、头戴式显示器、交互设计、感官模拟。VR的目标是替代现实世界进入一个全新的虚拟环境。

AR技术将虚拟信息与真实世界相结合。AR技术通常通过智能手机、平板电脑或专用AR眼镜捕捉现实场景，将计算机生成的虚拟元素（如图像、视频、3D模型等）叠加到真实环境中，并在上面添加虚拟元素，从而增强用户对现实世界的感知。还可以通过手势、语音命令或触摸屏等方式实现与虚拟对象进行实时互动，提升用户体验。AR的基本原理在于图像识别与跟踪、三维建模与叠加、实时交互、定位与跟踪。

MR技术融合了VR和AR，通过在虚拟环境中引入现实世界的场景信息，构建一个连接虚拟世界、现实世界和用户的交互反馈系统，从而增强用户体验的真实感。该技术能够实时获取信息并更新虚拟内容，确保用户获得流畅的体验。允许用户在虚拟环境中自由创造和操作，从而激发用户的创造力。其工作核心在于传感器与摄像头、空间映射、渲染与输出。

3D技术通过计算机生成或处理三维数据来模拟物体在三维空间中的形态、颜色和纹理。它利用深度感知和立体视觉原理，使人们能够体验到物体的深度和层次感，从而超越二维平面形成三维立体感觉。裸眼3D技术是指无须佩戴任何外部设备（如3D眼镜、头盔等）即可实现立体视觉效果的技术。其工作原理是利用人眼的视差效应，通过在屏幕上显示不同角度的图像，观众的左右眼看到不同的画面，从而产生立体感。

DT技术通过数字化手段在虚拟空间中创建与物理实体高度相似的数字模型，用于实现对物理实体的实时仿真、监控、预测和优化。其核心在于将物理对象的数据与虚拟模型相结合，通过实时数据交互和多学科、多尺度的仿真过程，实现物理世界与数字世界的深度融合。其工作原理在于数据采集、建模与仿真、实时交互、多维映射。

AI技术通过计算机系统或程序实现类似人类的感知、学习、推理、判断和决策。AI技术利用算法、数据来构建自主学习、适应复杂任务的智能系统。例如，通过算法和模型，计算机从数据中学习并做出预测和决策；通过多层神经网络模拟人脑神经元的连接方式，处理复杂的数据特征提取和分类问题；通过图像处理和模式识别技术，计算机能够识别和理解图像内容等。其工作原理在于数据收集、算法设计、模型训练、计算能力的提升等。

上述六项元宇宙技术为虚拟阅读空间的构建提供共同的技术支撑。

（一）虚拟阅读空间的构思设计

在图书馆实体空间中建设虚拟阅读空间，需在基本意图指导下，结合实体阅读空间的实际情况，基于元宇宙技术的原则规划虚拟阅读空间的架构。

综合考虑投入成本和实体空间的可行性，虚拟阅读空间策划中使用元宇宙技术的三个原则：一是用元宇宙技术搭建裸眼3D的沉浸式空间作为体验馆的中心，整体展示知识传达的效能和意境。二是通过展陈手段，整体化传达元宇宙技术的基本逻辑和呈现方式。三是留出小空间展示元宇宙技术的多样化形态。

以“元宇宙自然图书馆”为例，图2展示了其空间布局。

“元宇宙自然图书馆”空间设计构思：空间面积在50~60平方米，基本配置有MR工作站1个，MR眼镜4~6副，还有空间定位辅助系统、MR直播系统，展示7~14类MR内容。通过在有限空间中的空间设计，将MR设备的收纳、充电、演示、控制等集中进行体验，并结合读者实际体验与馆内运营经验进行动线集合，高效率地应用有限的阅读空间。目前此空间体验时间为每组20分钟。

以“元宇宙VR漫游空间”为例，图3展示了其空间布局。

“元宇宙VR漫游空间”的空间设计构思：空间面积为20~30平方米，基本配置有VR眼镜3副、VR收纳及充电站1套，座椅与眼镜数量一致，展示的VR内容可达240多类。此设计重点在于固定位置体验，应用空间需求较小。此空间体验时间为每组20~30分钟。

以“元宇宙阅读魔方”为例，图4展示了其空间布局。

“元宇宙阅读魔方”的空间设计构思：空间面积在30~100平方米，甚至可以更大，通过投影融合、雷达互动等方式，结合主题沉浸式内容，带给读者多尺度的阅读体验。此空间体验时间为每组10分钟。

（二）虚拟阅读空间的基本架构

使用元宇宙技术搭建虚拟阅读空间，其基本架构包括：VR阅读体验空间、AR阅读体验空间、MR阅读体验空间、听触艺术体验空间、沉浸式阅读体验空间等。

通过VR眼镜设备搭配环球地理、宇宙航天、心理健康、自然生物、文化艺术等内容，实现完全沉浸式阅读体验，尽量隔绝外界信息干扰，引导读者全身心投入阅读体验。

通过AR眼镜设备，结合摄像识别、空间定位等技术，搭配专题设计的童话、科普等主题的AR图书与纸质图书联动，实现动态活化和拓展。

通过MR眼镜设备，结合主机操控、空间定位等技术，搭配海洋、森林、恐龙等主题内容，展现半沉浸式的混合现实状态，人们可以结合图书馆真实环境，进行自然景色阅读设计，产生身临其境的阅读感受。

通过红外激光识别、声音装置等技术，结合材质、形态的艺术创作，构建主题性的阅读体验艺术装置，拓展多样阅读体验，强化多模态信息感知与交互体验。

通过投影设备、雷达设备、主机操控等技术构建高度集成、协调一体化的沉浸式体验空间，搭配主题性互动内容与沉浸内容，不需要佩戴设备实现沉浸式体验，借助隔空互动、触控互动等多元方式增强阅读体验。

（一）阅听空间

阅听，即通过声音元宇宙的虚实声场技术及红外识别交互，穿越时空，展示生命之音的壮美，凸显文字建立前的复杂沉淀过程。阅听空间如图7所示。

声音是万物属性的本质显现。打造元诞、传颂、洪流、穿越4个虚实声场交互体验。每一个虚实声场都对应着不同时代的标志性声音，元诞代表着人类祖先的喊叫，传颂代表着古人的吟诵，洪流代表着工业时代的嘈杂，穿越代表着虚实交互的新声。在这里通过听觉层面的带领，读者体验人类从诞生之初到元宇宙时代的声音演化之旅。

（二）阅视空间

阅视，是通过视觉元宇宙的感知模型，结合AR、VR、体感投影等科技手段，展示人类视觉在现实世界的重大意义和无穷可能，在视觉层面呈现自然与社会的无边美景。

眼睛是敞开的世界之幕。视觉是人类认识世界最主要的方式，我们有80%以上的信息需要通过眼睛获得。眼睛通过接收不同的光波辨识外部的形象、体积、光影、运动、距离、消长等，获得现实世界传送的即时信息。阅视，通过多种科技方式为读者带来沉浸式体验。引入AR阅读体验，结合儿童绘本阅读习惯，通过简单的平板电脑操作，就可以让绘本“动起来”，使读者通过AR技术阅读绘本，更加深入地了解绘本阅读故事，如图8所示。

在VR阅读体验空间中，通过VR眼镜设备搭配环球地理、宇宙航天、心理健康、自然生物、文化艺术等内容，尽量隔绝外界信息干扰，使读者通过VR技术体验沉浸式阅读，如图9所示。

嘉兴市图书馆少儿馆开设了MR阅读体验空间，通过MR眼镜设备，结合主机操控、空间定位等技术，搭配海洋、森林、恐龙等主题内容，展现半沉浸式的混合现实状态。儿童读者可以结合图书馆真实环境，通过MR技术体验立体化阅读，如图10所示。

如图11所示，通过投影在纱幔上的典型几何体以不同的组合和变异揭示出世界的奥妙和美丽，并融入和数学世界的互动，可使读者通过体感投影技术体验虚实互动，感悟单纯和丰富之间的辩证关系，赞叹宇宙存在的无限可能。

（三）阅触空间

阅触，是通过综合搭建触觉元宇宙模型，展示人与世界的伟大关联和深刻互动，揭示现实人化世界的动力之源。

遍布人身体的触觉小体和环层小体，将我们的四肢和肌肤武装成有机的感知、保护和交流体系。阅触，是触觉力量的伟大展示。人的触觉系统连接了生命和世界，推动人与世界的普遍关联和深刻互动，推动自然世界的不断人化。

如图12所示，读者可通过体感技术虚空弹奏古琴。以嘉兴收藏大家项元汴所藏的天籁古琴为灵感，一张被渐次斫成的数米长激光古琴，可以被奇妙的肢体腾挪奏响，共同演绎高山流水，展示出生命协同的伟大魅力，让体验者感受人与技术的美妙交互。

（四）阅界空间

阅界，采用大时空变化的基本方式，让人全面感知微观到宏观世界的深邃和广阔，感知人类文明的气势磅礴和力量无限，重新审视人在天地之间的位置以及天人合一的未来生活。

这是一个由多面投影组成的超大虚幻空间。阅界揭示的是元宇宙时代人类借助感知工具不断改变关系尺度，从而产生对世界的声音、视觉、触觉、动觉等统觉的深化、整合、协调、统一、化合、飞升，产生对生命伸缩张弛的极度震撼，实现虚实交互的完全自由。图13所示为阅界空间震撼视效展示。

阅界选取了《星球的脊梁》和《四时物候》等互动沉浸式内容，读者可在自然课堂通过环幕体感投影学习各大山脉山峰的知识，如图14所示。

（五）阅知空间

阅知，是通过电视大屏、元宇宙书架、元宇宙知识海报等，读者能够深度阅读元宇宙知识图书，体会元宇宙技术重塑人类文明的未来。

此部分重点强调结合图书馆公共阅读场景对虚拟现实知识进行传播，即阅知空间与公共阅读空间结合，如图15所示。

借助于元宇宙技术，嘉兴市图书馆在实体阅读空间中建成的阅听、阅视、阅触、阅界、阅知5个体验空间，拓展并丰富了图书馆的实体阅读空间，实现了实体阅读空间和虚拟阅读空间并存并行，真正开创了图书馆“实体—虚拟相融合”的发展模式。

（一）嘉兴市图书馆“元宇宙阅读体验馆”获得业界关注

国内公共图书馆领域首个虚拟阅读空间“元宇宙阅读体验馆”自2023年4月22日运行以来，受到了国内图书馆界和民众阅读领域的广泛关注。该虚拟阅读空间在数字技术赋能、阅读形态创新、文化空间改革等方面开辟了新的路径并创造了新的境界。

嘉兴市图书馆的“元宇宙阅读体验馆”自开放以来，先后接待了千余名图书馆和其他公共文化领域从业者以及万余名读者和观众，举办了数百场活动，体验馆探索了虚拟阅读空间概念下的阅读服务和方式的新形态。

“元宇宙阅读体验馆”受到中央电视台、中国文化报、中国青年报等数百家媒体的关注和报道。

2024年5月，嘉兴市图书馆的“元宇宙科普阅读：开启新型阅读模式”项目获得国际图书馆协会联合会（international federation of library associations andinstitutions，IFLA）颁发的图书馆营销奖，如图16所示。

IFLA评审团给予高度评价：“嘉兴市图书馆的开创性举措超越了传统界限，点燃了数字时代的学习热情。通过将科普与元宇宙的沉浸式世界无缝融合，该项目开创了知识传播的新时代。其创新方法不仅吸引了受众，还实现了教育资源获取的民主化。嘉兴市图书馆因其在利用技术激发好奇心和探索精神方面的远见卓识而备受赞誉。这项活动是图书馆如何不断发展以满足社区不断变化的需求，激发人们对知识的无限渴求的杰出典范。”

2024年6月，嘉兴市图书馆的“元宇宙阅读体验馆”入选文化和旅游部智慧图书馆创新应用优秀案例。此外，该项目在2025年3月入选了文化和旅游部办公厅智慧图书馆创新应用优秀案例，并且是唯一入选的元宇宙项目。

（二）虚拟阅读空间推动变革的作用和元宇宙技术的赋能作用

1）突破传统阅读的视听片面性，开启多面感官维度，实现人和信息的全面互动。

2）打破传统阅读的媒介界限，以人类生产生活的真实情境和问题为中心，推动信息向生产生活现场的直接流动。

3）摒弃传统阅读者的被动静态接受模式，新的阅读主体将在日常行为模式的生理条件下和信息源进行热度交流。

4）摆脱传统的固定场所图书馆服务模式，新阅读空间借助万物互联和超时空组织，创设信息获取和素质养成的最佳场所，逐步推动阅读模式的历史性飞跃。

1）元宇宙技术拓展了公共文化场景的时空边界。在群众需求日益增加的情况下，传统文化体验方式的时间和空间不足成为难以突破的瓶颈，而元宇宙技术的应用，能够打破壁垒，为读者提供更便捷、灵活和丰富的体验方式，极大地拓展了公共文化服务的时空边界。

2）元宇宙技术深化了文化体验的内涵。元宇宙技术是在统觉融合的基础上，重新阐释和塑造文化体验，为公共文化服务深入发展提供了重要支撑。

3）元宇宙技术在整体上改变了公共文化服务的形态。公共文化服务需要不断追踪和创造新的文化体验方式，以最大限度地吸引公众参与，元宇宙技术以新的形式和内容，拓展了公众接受文化信息、体验文化内容、创造文化形态的可能性，为公共文化发展找到了新的突破口。

4）展示元宇宙技术大场景阅读的魅力。在传统图书馆内搭建一个沉浸式体验空间，展示元宇宙技术大场景阅读的魅力。这种方式，可以很好地融合元宇宙技术的各种技术策略，同时展示元宇宙技术对深度知识的赋能效果。

在信息社会与数字技术时代，信息的生产与阅读消费将成为社会的主体，而阅读也将从文字时代、图文时代、视频时代进入以3D呈现模式为核心的全真阅读时代。以数字技术为底座，以图书馆馆藏和在地文化进行生成和演绎为契机，在多元性、包容性、综合性、专业性、创新性、探索性的基础上，全面研究和培育元宇宙技术下的新阅读文化和城市文明的养成方式，可为中国全民阅读的时代转化提供借鉴和支撑。

虚拟阅读正在加速推动阅读行为和场景从平面到生态，从一维到多维，从单觉到统觉，从功利到审美的变革。通过虚拟艺术课堂、虚拟天文课堂、虚拟自然课堂、虚拟旅游等，构筑起“从书到虚拟阅读空间到虚拟阅读体验再到书”的虚拟阅读循环，创建虚拟阅读新模式，打造学习新场景和信息交互新场景，实现社区文化生活新场景的时代创新，有效探索实体阅读空间和虚拟阅读空间相融合的新未来。

浙江省北大信息技术高等研究院是浙江省与北京大学省校合作的重要创新平台，2018年4月落户于杭州市萧山区。七年来深度融入地方创新生态，依托北大“新工科”建设，持续推进教育、科技、人才深度融合，以院士创新团队为核心，集聚北大系创新创业团队与地方产业资源，打造北大在浙江的科研攻关与成果转化平台，建立起学术链与产业链、校内研究与校外产业“双循环”发展机制，探索出出一条数字化时代下以前沿数字技术赋能产业转型发展的创新之路。

从实验室到场景落地，研究院以数字技术重构流程，为科研扎根地方、赋能经济提供实践范本，是本书理论与案例的重要支撑。