□郑建明



基于协同学理论的数字图书馆演化趋势探讨

□郑建明

运用协同学不稳定性原理、序参量原理和役使原理分析数字图书馆的演化过程，指出资源、技术与信息服务是数字图书馆演化的三个序参量，三者之间通过协同与竞争主宰数字图书馆演化；依据数字图书馆演化的内在机制与规律性分析数字图书馆的演化趋势。

数字图书馆 协同学 序参量

数字图书馆是一个快速发展的新兴领域，是国家信息化战略的一个重要组成部分，相关研究一直是学术界的前沿领域。在这些研究中，数字图书馆的发展趋势研究因其对数字图书馆建设具有重要的指导意义，一直是学术界的研究热点。目前学术界对数字图书馆的发展趋势研究主要集中在对国内外数字图书馆发展的介绍与分析、数字图书馆发展趋势预测、数字图书馆发展策略分析等方面，尚缺乏对促进数字图书馆发展演化的内部机制和规律性的研究。数字图书馆作为一个由人、社会、系统等组成的复杂系统，其发展演化必然存在一定的内在机制与规律性，如能找出其演化发展的内在机制与规律性，将有助于提高对数字图书馆发展趋势预测的准确性，从而提高数字图书馆的建设效率和服务水平。协同学是一门在多学科研究基础上提出的可以广泛应用的现代横断科学，揭示了系统从无序到有序的演化的内在机制和规律性，是自组织理论的重要组成部分[1]。协同学提出研究系统发展演化的三个基本原理：不稳定性原理、序参量原理和役使原理。本文将运用协同学相关理论，从一个新视角探求数字图书馆发展演化的内在机制与规律性。

1 协同学理论要义

德国功勋科学家哈肯(H. Haken)于20世纪60年代末到70年代在研究激光理论过程中形成了协同思想[2]，并用这一思想解释各种复杂系统的演化机制，在这一过程中协同思想逐步丰富成熟。协同学以现代科学理论的最新成果——信息论、控制论、突变论为基础，吸取平衡相变理论中序参量的概念和绝热消去原理，在众多学科的研究领域中，通过同类现象的类比摸索它们转变所遵从的共同规律，总结出自己独特的理论观点，创造性地形成一套模型和处理方案，协同学打破了各学科之间的界限, 越过自然科学和社会科学之间长期存在的鸿沟，通过系统论的方法，横断学科间隔，找到其共性，把各学科联系了起来[3]。既可对自然科学的问题得出定量结论，又可对社会科学的问题作出科学的定性说明，正确地反映实际状况。所以协同理论本身的局限性小、适用面广，为在各学科中研究有序结构形成的质变行为开辟了广阔的前景[4]。协同学理论已在物理学、天文学、气象学、化学、生物学、光学、流体力学、机械工程学、人口学、社会学、计算机科学、语言学以及管理科学等许多方面得到广泛应用，并取得了重要成果。

2 协同视角下的数字图书馆演化分析

协同学在系统演化研究中提出了三个基本原理：不稳定性原理、序参量原理和役使原理，其中不稳定性在新旧结构转换中起重要的媒介作用，并由此产生序参量，序参量又导致役使原理。本文以此为结构来探求数字图书馆发展演化的内在机制与规律性。

2.1 不稳定原理与数字图书馆的产生

系统的演化过程也就是不稳定性产生，从而导致旧结构瓦解和新结构产生的过程。协同学认为造成系统不稳定的原因在于涨落，所谓涨落指复杂系统中总存在子系统的独立运动，及它们之间各种可能产生的局部耦合，加上环境条件的随机波动等，都反映在系统的宏观量的瞬时值经常会偏离它的平均值而出现的起伏上，这种起伏就是涨落[5]。涨落包括内部涨落和外部涨落两类，对系统而言涨落一直存在，每一种新技术、新观点、新理论或突发事件的产生与发展都是一次涨落。这些涨落中的绝大部分都属于微涨落，即对系统而言其涨落的幅度较小并且衰减极快，因此对系统的影响极小，可以忽略，但也可能存在有部分涨落得到其他子系统的响应而形成巨涨落，这些巨涨落表现得相当活跃，对系统产生较强的影响作用，冲击系统原有的稳定态，导致原系统的不稳定性产生。如20世纪60年代开始的第五次信息技术革命动摇了传统图书馆作为信息服务中心的地位，促使传统图书馆开始寻求变革，而1978年美国著名图书馆学家兰开斯特(F.W. Lancaster)在其著作中预测“无纸化社会”即将到来，引发了图书馆对馆藏纸质文献数字化工作的思考[6]。在这一系列巨涨落的冲击下，图书馆原有的结构出现不稳定态，进而促使数字图书馆这一新稳定结构的产生。

2.2 役使原理与数字图书馆的序参量辨析

序参量本是相变理论中的概念，是原苏联物理学家朗道为描述连续相变而引入的。哈肯把序参量概念引入协同学，代替熵概念作为处理自组织问题的一般判据。协同学中序参量是描述系统宏观有序度的参量，能指示出系统新结构的形成，是微观子系统或诸要素集体运动的产物，是其合作效应的表征与度量，并且序参量支配子系统的行为，主宰系统自组织的整体演化过程[7][8]。因此辨析数字图书馆的序参量是分析其发展演化的关键步骤。

役使原理是判定系统序参量的有效工具。役使原理也称为支配原理或伺服原理，其核心思想是认为系统内部各个参量对系统的影响是有差异的、不平衡的，当控制参量的改变使系统逼近临界点时，这种差异和不平衡就愈加明显，于是出现两类参量，一类是快弛豫参量，另一类是慢弛豫参量。快弛豫参量数量众多但衰减快，对系统的演化过程不起明显作用，因此可将他们消去。相反，慢弛豫参量虽然数量极少，但在系统演化过程中从始至终都起作用。慢弛豫参量驱使着快弛豫参量运动，在系统中处于决定性的支配地位，它支配和决定着系统的宏观有序结构、状态、性能及其有序化水平，这里的慢弛豫参量就是决定系统演化发展的序参量。由于慢弛豫参量在系统演化过程中从始至终都起支配作用，必然成为系统的核心构成要素，因此通过对系统构成要素的分析可以反向得出慢弛豫参量，即系统序参量。

1995年，美国研究图书馆协会对有关数字图书馆的大量文章所提出的定义进行了归纳，这一归纳过程相当于去除数字图书馆系统的快弛豫参量，提出了如下一些可以相信是已经达成共识的定义要素：数字图书馆不是一个简单实体；数字图书馆需要使用技术来连接众多资源；许多个数字图书馆和信息服务之间的连接对终端用户是透明的；广泛地存取数字图书馆和信息服务是一个目标；数字图书馆馆藏并不限于文献替代品,它们延展至不能以印刷格式表达或传送的数字式人工制品[9]。分析这些要素，我们可以确定资源、技术和信息服务是定义数字图书馆的核心要素，它们共同支配和决定着数字图书馆的宏观结构、状态、性能及其有序化水平，换句话说它们就是影响数字图书馆的慢弛豫参量，即序参量。

2.3 序参量主导下的数字图书馆演化

协同学认为系统中若存在几个序参量，相互之间必然是即协同又竞争，每个序参量都决定着系统的一个宏观结构，都企图独立主宰系统，从而形成竞争，但由于彼此实力相当，序参量之间便自动形成妥协，通过协同来控制系统。此时，序参量之间的协同合作决定着系统的有序结构，然而随着序参量的地位和作用的变化，序参量之间的竞争加剧，一旦控制参量达到一个新的阈值时，终将导致形成一种新的有序结构，即更高一层的有序[10]。对数字图书馆而言，其发展演化过程受资源、技术和信息服务三个序参量之间的协同与竞争关系主导。哈肯在其著作中对三个序参量之间的交互关系作过如下描述：在一段时间内，一个序参量占主导地位，支配另外两个，但不久之后这个序参量失去其主导地位，把这地位让给另一个序参量，并依此重演[11]。这一过程在数字图书馆的发展演化中得到完美展现。

如图1所示，数字图书馆建设初期，其主要目标是将大量纸质文献转换为数字资源以便于保存，同时广泛收集各类数字资源，资源序参量在这一时期占主导地位，而技术和信息服务两个序参量则处在被支配位置；当数字资源达到一定规模时，人们发现自己正处在“信息资源大爆炸”的环境之中，寻找所需的数字信息资源变得非常困难，如何快速查找所需数字资源成为数字图书馆建设的中心，此时技术序参量取代资源序参量占主导地位，资源和信息服务二个序参量则处在被支配位置；随着资源建设和信息技术水平的不断发展以及数字图书馆相关理论的不断完善与成熟，信息服务序参量开始占主导地位，并支配技术与资源序参量。数字图书馆资源、技术与信息服务三个序参量之间的协同与竞争关系的变化促使数字图书馆演化出不同的发展阶段，即资源建设阶段、技术开发阶段和信息服务阶段。

图1 数字图书馆序参量协同与竞争抽象示意图

3 数字图书馆的演化趋势分析

如前文所述，当前数字图书馆正处在以信息服务序参量占主导地位，并支配资源与技术两个序参量的阶段。协同学认为序参量具有双重性，一方面支配子系统的行为，主宰系统的演化过程，另一方面子系统同样决定着序参量的活动[12]。因此数字图书馆的演化趋势虽然受到信息服务序参量的主宰，但同时也受到技术与资源两个序参量的制约。

3.1 资源序参量的发展趋势分析

资源是数字图书馆提供信息服务的基础，开放获取运动和数字出版的广泛开展将冲击现有的数字图书馆资源建设模式。一方面，开放获取将使当前各类数据库的价格上涨之势得到有效抑制。未来各类数据库的定价权不再受产商一家主导，而要受限于数据库中开放获取资源的比重，开放获取资源占比较大的数据库，其价格将大幅下降，而占比较少的数据库也无法一味提价，因为随着数据库的提价就会导致更多的资源转变为开放获取，从而有效抑制各类数据库的价格上涨。另一方面，数字出版将减少数字图书馆数字化工作量，使数字图书馆能将更多的资源投入到信息服务工作。纸质文献数字化是当前数字图书馆资源建设的重点之一，占用大量的人力和资金资源，而随着数字出版的广泛开展，以及馆藏纸质文献数字化工作的完成，未来的数字图书馆将可直接采购数字文献，从而节省大量人力和资金。

3.2 技术序参量的发展趋势分析

技术是数字图书馆提升信息服务水平的手段，快速发展的云计算、大数据和超高速无线网络技术将使数字图书馆的信息服务水平提升到一个新层次。首先，数字图书馆从本地服务器迁移到云服务平台将是数字图书馆建设的一个重大趋势。这种迁移既可以是将现有的数字图书馆整体迁移到云服务平台，如CALIS数字图书馆云服务平台，也可以运用云计算技术将现有的服务器等资源构建成一个私有云或公共云的一部分，从而实现数字图书馆向云端迁移。将数字图书馆构建于云端，不仅可以以较低的成本获得巨大的计算能力和海量的信息存储，使其彻底摆脱硬件设备的限制，而且各数字图书馆之间可以方便地实现各种资源的共享，如分享基础设施、共享数据资源和特色服务等[13]。其次，大数据分析技术对提升数字图书馆的信息服务具有重大意义。数字图书馆本身就是一个大数据集，入藏的数据类型多样，既有结构化数据又有非结构化数据，数据量可达到PB级，并且用户每天访问数字图书馆也将产生大量的访问数据。采用大数据分析技术对数字图书馆的相关数字资源进行分析，一方面可以提升数字图书馆实时交互式的查询效率，另一方面可以获得用户行为信息，从而提供相应的个性化智能服务。再次，超高速无线网络助力用户快速访问数字图书馆云。2013年2月26日，百度公司发布的《移动互联网发展趋势报告》显示，2012年第四季度，移动互联网上网时长首度超过PC互联网，互联网行业的移动化已是大势所趋[14]。因此，用户通过移动终端访问数字图书馆已成为趋势，而超高速无线网络将成为确保移动终端能够快速稳定访问数字图书馆的基础。

3.3 信息服务序参量的发展趋势分析

信息服务作为当前数字图书馆演化的主导序参量，其发展趋势直接主宰数字图书馆的演化。当前数字图书馆的信息服务正在向知识型服务和主动式服务方向发展。知识型服务指数字图书馆的信息服务不再只是单一的提供其存储的各类原始数字资源，而是通过对原始数字资源进行组织、挖掘、提炼、重组与再造，将数字图书馆所存储的数字资源转化为用户所需的知识，并提供服务。主动式服务则强调数字图书馆信息服务将具有一定的智能分析能力，能通过对用户信息行为数据的采集，来分析用户潜在的信息需求并主动提供相关信息给用户，提升用户获取信息的效率与质量。协同学认为，在多个序参量系统中，主导参量的发展也会受制于其他序参量的发展，从前文分析可知，资源序参量的发展将为数字图书馆信息服务向知识型服务发展提供丰富的数字资源基础，而技术序参量的发展则为数字图书馆信息服务向主动式服务发展提供了必要的技术支持。

4 数字图书馆多序参量结构将向单序参量结构转变

协同学对于由多个序参量所构成的系统演化的研究发现:系统的多个序参量之间通过彼此竞争，最终将出现由单一序参量单独主宰系统的新结构，其他序参量则转变为系统的伺服参量。这一单一序参量既可能是系统中原来的多个序参量中的一个，也有可能是一个新形成的序参量[15]。依据协同学这一研究成果，可推测当前由三个序参量共同协同主导的数字图书馆的系统结构，在未来必将转变为由某一序参量独立主导的新系统结构。数字图书馆三个序参量之间的竞争正逐步显示出这一变化趋势，信息服务序参量在系统中的主导地位正在进一步加强，而资源与技术两个序参量在系统中的作用正逐步弱化，有向伺服参量转变的趋势。

首先，数字资源取代纸质资源的趋势愈加明显， 2006～2013年，7年间国内高校图书馆的馆均纸质资源购置费从288万元下降到243万元，相反数字资源的购置费则从78万元增加到188万元。北京地区高校图书馆2013年的资源购置费为3.8亿元，其中纸质资源为1.81亿元、占47%；电子资源为1.99亿元，占53%[16]。在这一趋势的影响下，数字图书馆的资源建设重点将从纸质资源数字化向数字资源收集转移。由于数字资源具有海量增长的特性，因此对于任何一个数字图书馆而言都不可能将所有数字资源收集完整，而应以满足数字图书馆信息服务需求为前提来收集所需数字资源，换言之，此时的资源序参量将变为伺服参量，服从于信息服务这一序参量。

其次，信息技术正从促进数字图书馆发展的引导者向被引导者角色转变，信息技术在数字图书馆发展过程中一直扮演着非常重要的引导者角色，不仅促使数字图书馆产生，而且其每一次发展都对数字图书馆的发展起到重要的引导作用。不过随着信息技术的发展及数字图书馆技术储备的日益完善，信息技术引导数字图书馆发展的现状将会彻底终结，取而代之的将是数字图书馆以信息服务需求为基础来引导相关信息技术应用。在传统图书馆中这一转变已开始呈现，如图书自动借还机、图书消毒机等这类图书专用产品就是将已有的技术储备根据图书馆的业务或服务需求进行创新性整合所开发的。在数字图书馆系统开发领域也呈现出类似的变化，如云计算中的SaaS(软件即服务)服务模式，客户可以根据自己实际需求，通过互联网向厂商定购或定制所需的应用服务。信息技术在数字图书馆中的角色转变趋势意味着其作为数字图书馆序参量的作用正逐步弱化并向伺服参量转换。

通过以上分析，笔者认为当前数字图书馆系统的演化由三个序参量协同与竞争主导的结构最终将发展成为由某一单独序参量主宰的新的稳定结构，至于这一单独序参量是否就是信息服务序参量或是某一新形成的序参量则还有待进一步研究分析。

运用协同学理论探索数字图书馆演化的内在机制与规律尚属首次，通过分析可以确认数字图书馆的发展演化受到资源、技术与信息服务三个序参量的协同与竞争关系主宰，认识数字图书馆发展演化这一内在机制与规律性，有助于我们对数字图书馆的未来发展趋势作出预测。

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3 溪石.协同学[J].科学学与科学技术管理,1985(6):36

4 张纪岳,郭治安,胡传机.评《协同学导论》[J].系统工程理论与实践,1982(3):63-64

5 曾健,张一方.社会协同学[M],北京:科学出版社,2000:30-32

6 魏大威.数字图书馆理论与实务[M],北京:国家图书馆出版社,2012:4-5

7 杨博文,谭祖雪.自然辩证法新编：复杂性科学理论及其哲学[M],北京:石油工业出版社,2004:114-116

8 高奇.系统科学概论[M],济南:山东大学出版社,2001:121-122

9 汪冰.数字图书馆：定义、影响和相关问题[J].中国图书馆学报,1998(6):9-17

10 郭治安.协同学入门[M],成都:四川人民出版社,1988:24

11 赫尔曼·哈肯.协同学：大自然构成的奥秘[M].凌复华,译.上海:上海译文出版社,2001:108-109

12 赫尔曼·哈肯.大脑工作原理：脑活动、行为和认知的协同学研究[M].郭志安,吕翎,译.上海:上海科技教育出版社,2000:45

13 郑燕平.我国数字图书馆建设模式发展研究[J].图书情报工作,2012,56(1):39-42,38

14 百度移动·云事业部.移动互联网发展趋势报告:2012年Q4[R/OL].[2014-11-13].http://developer.baidu.com/static/assets/reportpdf/百度移动互联网发展趋势报告_2012年Q4.pdf

15 同12:136-137

16 顾群.互联网时代，馆配产业也要换个活法[EB/OL].[2015-05-13].http://www.ccmedu.com/bbs48_251632.html

The Analysis on Digital Library Evolution Trends from the Synergetics Perspective

Zheng Jianming

Adopting instability principle of synergetics, principle of order parameter and the slaving principle, the paper analyzes the evolution process of digital library, and points out that the resource, technology and information service dominated the three order parameter of digital library evolution. It then makes analysis on development trend of library resources and technology parameters utilizing the duality principle on synergetics order parameter , and thus demonstrates the evolution trend of digital library in the future.

Digital library; Synergetics; Order Paramete

*2013年高等学校博士学科点专项科研基金(博导类)“数字图书馆协同机理研究及其概率群集建模应用”(课题编号:20130091110006) 的研究成果之一。

郑建明，ORCID：0000-0002-7989-4435，zhengjm@nju.edu.cn。

南京大学信息管理学院,南京,210093

2015年2月13日