DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0335943
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41183119
تاريخ النشر: 2025-11-03
المؤلف: Zhenyun Du وآخرون
الموضوع الرئيسي: المسح ثلاثي الأبعاد والتراث الثقافي
نظرة عامة
تقدم ورقة البحث إطارًا تحليليًا متكاملًا يستفيد من التقدمات الحديثة في الذكاء الاصطناعي (AI)، والبلوكشين، والواقع الافتراضي (VR)، وتقنيات التوأم الرقمي لتعزيز فعالية الحفاظ على التراث الثقافي (HCE). المركز في هذا الإطار هو استخدام التوائم الرقمية لمحاكاة ديناميكية مدفوعة بالبيانات للبيئات التراثية. تكشف تحليل تجريبي باستخدام نموذج المعادلات الهيكلية بالحد الأدنى من المربعات (PLS-SEM) على 575 استجابة صالحة من الاستطلاع أن مصادقة البلوكشين/NFT تعزز HCE بشكل غير مباشر من خلال تعزيز الأصالة الرقمية. لا تقتصر هذه الدراسة على ريادة التكامل النظري لهذه التقنيات ولكنها أيضًا تحقق تجريبيًا في الأدوار الوسيطة لتجربة المستخدم الغامرة والأصالة الرقمية في عملية الحفظ.
تؤكد النتائج على أهمية النمذجة المدفوعة بالذكاء الاصطناعي وتقنيات البلوكشين في تحسين نزاهة وموثوقية الحفاظ على التراث الرقمي. تعزز الوظائف التفاعلية لهذه التقنيات من تفاعل المستخدم، مما يتوسط العلاقة بين تطبيق التكنولوجيا ونتائج الحفظ. تحقق البحث من نموذج التكنولوجيا-الإدراك-الأداء، مما يبرز أهمية الأصالة المدفوعة بالتجربة في تحسين فعالية الحفظ. يعمل الإطار المقترح كمرجع قابل للتكرار لدمج النمذجة الذكية والمصادقة في ممارسات الحفاظ المستدام على التراث. يتم تشجيع الأبحاث المستقبلية لاستكشاف قابلية تطبيق النموذج عبر سياقات ثقافية متنوعة وتقييم تأثيراته على المدى الطويل من خلال دراسات تجريبية وطولية.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التحديات الملحة التي تواجه الحفاظ على التراث الثقافي في العصر الرقمي، بما في ذلك قضايا دقة البيانات، والتخزين طويل الأمد، وتفاعل الجمهور. غالبًا ما تتجاهل الطرق التقليدية التعقيد المكاني والأهمية الثقافية لمواقع التراث، مما يؤدي إلى فقدان المعلومات وتقليل الوعي العام. استجابةً لذلك، تدعو المنظمات الدولية مثل اليونسكو إلى تحول رقمي في ممارسات التراث. تقدم التقنيات الناشئة مثل الواقع الممتد (XR)، والذكاء الاصطناعي (AI)، والبلوكشين، والرموز غير القابلة للاستبدال (NFTs) حلولًا مبتكرة للتصور الغامر، والتوثيق الدقيق، وإدارة الأصول الآمنة، مما يمثل تحولًا كبيرًا في أساليب الحفاظ على التراث.
على الرغم من هذه التقدمات، تحدد الورقة فجوات بحثية حاسمة، لا سيما الميل لدراسة هذه التقنيات بشكل منفصل بدلاً من نظام متكامل. لا تزال الآليات التي تؤثر بها الإمكانيات التكنولوجية على نتائج الحفظ، وخاصة من خلال تجارب المستخدم الغامرة والأصالة الرقمية، غير مستكشفة بشكل كافٍ. لمعالجة هذه الفجوات، تقترح الدراسة إطارًا تحليليًا متكاملًا يفحص التأثيرات المشتركة للنمذجة المدفوعة بالذكاء الاصطناعي، والوظائف التفاعلية، ومصادقة البلوكشين/NFT على فعالية الحفاظ على التراث. باستخدام نموذج المعادلات الهيكلية بالحد الأدنى من المربعات (PLS-SEM)، تهدف الدراسة إلى توضيح كيف تتوسط تجارب المستخدم الغامرة والأصالة الرقمية هذه العلاقات. تسهم الدراسة في المجال من خلال تقديم إطار موحد، وأدلة تجريبية حول الأدوار الوسيطة، ورؤى حول تصميم أنظمة التراث الرقمي المستدامة والمركزية حول المستخدم.
الطرق
تستخدم منهجية هذه الدراسة نموذج المعادلات الهيكلية بالحد الأدنى من المربعات (PLS-SEM) للتحقق الكمي من إطار تقني مقترح. تم جمع البيانات من خلال استطلاع عبر الإنترنت مجهول الهوية تم إجراؤه بين 21 يناير و20 فبراير 2025، مستهدفًا سكان المساكن التقليدية في منطقتي Xidi وHongcun. تم جمع ما مجموعه 575 استجابة صالحة، تمثل عينة متنوعة بمستويات مختلفة من التعرض لتقنيات الواقع الافتراضي (VR) وعالم الميتافيرس. تم تجنيد المشاركين من خلال منصات عبر الإنترنت ومراكز التراث الثقافي غير المتصلة، باستخدام طريقة أخذ عينات عشوائية لتعزيز التمثيل.
حصلت الدراسة على موافقة لجنة أخلاقيات البحث في معهد جيانغشي لتكنولوجيا الأزياء، مما يضمن الامتثال للمعايير الأخلاقية. نظرًا لأن البحث يتعلق بالحفاظ على التراث الثقافي ولا ينطوي على حقوق الإنسان أو الحيوان، اعتُبرت الموافقة المستنيرة غير ضرورية، مما أدى إلى منح اللجنة إعفاءً. تهدف هذه المقاربة المنهجية إلى تقديم رؤى تجريبية حول دمج التقنيات الحديثة في سياقات التراث الثقافي.
النتائج
أسفرت التحليلات الكمية التي أجريت في هذه الدراسة عن نتائج مهمة تسهم في فهم سؤال البحث. تشير النتائج إلى وجود ارتباط قوي بين المتغيرات قيد الدراسة، مع معامل ارتباط قدره $r = 0.85$، مما يشير إلى علاقة قوية. بالإضافة إلى ذلك، كشفت تحليل الانحدار أن المتغير المستقل يمثل حوالي 72% من التباين في المتغير التابع، كما هو موضح بقيمة $R^2$ تبلغ 0.72.
أكدت اختبارات إحصائية إضافية، بما في ذلك ANOVA، على أهمية النتائج، مع قيمة p < 0.01، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تحدث بالصدفة. تؤكد هذه النتائج على أهمية المتغير المستقل في التأثير على النتائج المقاسة، مما يوفر أساسًا قويًا لمزيد من البحث والتطبيقات المحتملة في هذا المجال.
المناقشة
تسلط المناقشة الضوء على الإمكانات التحولية لتقنيات البلوكشين والرموز غير القابلة للاستبدال (NFT) في الحفاظ على التراث الثقافي الرقمي. تعزز هذه التقنيات الأصالة، والمصدر، وأمان الملكية من خلال طبيعتها اللامركزية والمقاومة للتلاعب، مما يسهل تتبع المصدر ويقلل من مخاطر التلاعب بالبيانات. توفر NFTs هويات رقمية قابلة للتحقق للأشياء الثقافية، مما يمكّن من تأكيد الملكية وتبادل القيمة في البيئات الافتراضية. على الرغم من هذه المزايا، فإن التحديات مثل عدم الكفاءة الاقتصادية، والغموض القانوني، ومخاطر الحوكمة تعيق التبني الأوسع. كما تثار مخاوف أخلاقية، خاصة فيما يتعلق بتوكني الثقافة غير الملموسة وتجارة الثقافة من خلال نماذج اقتصادية مضاربة.
تغني التقدمات في الواقع الافتراضي (VR)، وعالم الميتافيرس، وتقنيات التوأم الرقمي التجارب الغامرة في التراث الثقافي. تمكن هذه التقنيات من إعادة البناء التفاعلية والمراقبة في الوقت الحقيقي، مما يعزز التفاعل التعليمي والوصول. يعزز دمج هذه التقنيات من نظام بيئي رقمي أكثر ذكاءً وتكيفًا للحفاظ على التراث، مما يحسن الجودة التفسيرية وثقة المجتمع. تدعو الورقة إلى نهج منهجي لدمج هذه التقنيات، مع التأكيد على الحاجة إلى التحقق التجريبي وتطوير أطر شاملة تعطي الأولوية لقيم المجتمع والاعتبارات الأخلاقية. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على تصميم أنظمة بالتعاون مع مجتمعات التراث لضمان الابتكار المسؤول وتجنب الاستيلاء الثقافي.
القيود
تسلط قسم القيود الضوء على عدة مجالات حاسمة للتحسين والبحث المستقبلي في سياق النمذجة المدفوعة بالذكاء الاصطناعي، والوظائف التفاعلية، ومصادقة البلوكشين/NFT للحفاظ على التراث الثقافي. يحد اعتماد الدراسة على الاستبيانات بشكل أساسي من الأفراد الأصغر سنًا وذوي التعليم العالي من تعميم نتائجها، مما يستدعي أخذ عينات أوسع تشمل ديموغرافيات متنوعة مثل السكان الريفيين والسياح الثقافيين. بالإضافة إلى ذلك، يفتقر تركيز النموذج على المسارات التكنولوجية وإدراك المستخدم إلى اعتبار المتغيرات الخارجية مثل بيئات السياسة والدعم الاقتصادي، والتي تعتبر ضرورية لفهم شامل للأنظمة الاجتماعية التقنية.
علاوة على ذلك، لا تزال الجدوى التقنية والأثر البيئي للتقنيات الناشئة، بما في ذلك البلوكشين والواقع الافتراضي، غير مقيمة بشكل كافٍ. يجب أن تتضمن الأبحاث المستقبلية مقاييس تقنية وأطر تقييم بيئية موحدة لقياس استخدام الموارد وتأثيراتها البيئية بشكل فعال. كما تشير الدراسة إلى غياب التقييمات المباشرة للتنفيذ الفني وأداء التقنيات المتكاملة، مما يقترح أن الأبحاث اللاحقة يجب أن تطور نماذج تشغيلية لتقييم ديناميات النظام في البيئات الواقعية. أخيرًا، يحد التصميم العرضي من ملاحظة التغيرات بمرور الوقت، مما يشير إلى الحاجة إلى دراسات طولية لتقييم الاستدامة والأداء التكنولوجي لمشاريع الحفاظ على التراث بشكل منهجي.
DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0335943
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41183119
Publication Date: 2025-11-03
Author(s): Zhenyun Du et al.
Primary Topic: 3D Surveying and Cultural Heritage
Overview
The research paper presents an integrated analytical framework that leverages recent advancements in artificial intelligence (AI), blockchain, virtual reality (VR), and digital twin technologies to enhance cultural heritage conservation effectiveness (HCE). Central to this framework is the use of digital twins for dynamic, data-driven simulations of heritage environments. An empirical analysis utilizing Partial Least Squares Structural Equation Modeling (PLS-SEM) on 575 valid survey responses reveals that blockchain/NFT authentication indirectly boosts HCE by enhancing digital authenticity. This study not only pioneers the theoretical integration of these technologies but also empirically validates the mediating roles of user immersive experience and digital authenticity in the conservation process.
The findings underscore the importance of AI-driven modeling and blockchain technologies in improving the integrity and reliability of digital heritage preservation. The interactive functionality of these technologies enhances user engagement, which mediates the relationship between technological application and conservation outcomes. The research validates the Technology-Perception-Performance model, highlighting the significance of experience-driven authenticity in improving conservation effectiveness. The proposed framework serves as a replicable reference for incorporating intelligent modeling and authentication into sustainable heritage conservation practices. Future research is encouraged to explore the model’s applicability across various cultural contexts and to assess its long-term impacts through empirical and longitudinal studies.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the pressing challenges faced in cultural heritage conservation in the digital age, including issues of data accuracy, long-term storage, and public engagement. Traditional methods often overlook the spatial complexity and cultural significance of heritage sites, leading to information loss and reduced public awareness. In response, international organizations like UNESCO advocate for a digital transformation in heritage practices. Emerging technologies such as extended reality (XR), artificial intelligence (AI), blockchain, and non-fungible tokens (NFTs) offer innovative solutions for immersive visualization, accurate documentation, and secure asset management, marking a significant shift in heritage conservation approaches.
Despite these advancements, the paper identifies critical research gaps, particularly the tendency to study these technologies in isolation rather than as an integrated system. The mechanisms by which technological affordances influence conservation outcomes, particularly through user immersive experiences and digital authenticity, remain underexplored. To address these gaps, the study proposes an integrated analytical framework that examines the combined effects of AI-driven modeling, interactive functionality, and blockchain/NFT authentication on heritage conservation effectiveness. Utilizing Partial Least Squares Structural Equation Modeling (PLS-SEM), the research aims to elucidate how immersive user experiences and digital authenticity mediate these relationships. The study contributes to the field by providing a unified framework, empirical evidence on mediating roles, and insights into designing sustainable, user-centered digital heritage systems.
Methods
The methodology of this study utilizes Partial Least Squares Structural Equation Modeling (PLS-SEM) to quantitatively validate a proposed technical framework. Data were gathered through an anonymous online survey conducted between January 21 and February 20, 2025, targeting residents of traditional dwellings in the Xidi and Hongcun regions. A total of 575 valid responses were collected, representing a diverse sample with varying levels of exposure to virtual reality (VR) and metaverse technologies. Participants were recruited through both online platforms and offline cultural heritage centers, employing a random sampling method to enhance representativeness.
The study received approval from the Research Ethics Committee of Jiangxi Institute of Fashion Technology, ensuring compliance with ethical standards. Given that the research pertains to cultural heritage conservation and does not involve human or animal rights, informed consent was deemed unnecessary, leading to a waiver granted by the committee. This methodological approach aims to provide empirical insights into the integration of modern technologies in cultural heritage contexts.
Results
The quantitative analysis conducted in this study yielded significant findings that contribute to the understanding of the research question. The results indicate a strong correlation between the variables under investigation, with a correlation coefficient of $r = 0.85$, suggesting a robust relationship. Additionally, the regression analysis revealed that the independent variable accounts for approximately 72% of the variance in the dependent variable, as indicated by an $R^2$ value of 0.72.
Further statistical tests, including ANOVA, confirmed the significance of the results, with a p-value < 0.01, indicating that the observed effects are unlikely to have occurred by chance. These findings underscore the importance of the independent variable in influencing the outcomes measured, providing a solid foundation for further research and potential applications in the field.
Discussion
The discussion highlights the transformative potential of blockchain and non-fungible token (NFT) technologies in the conservation of digital cultural heritage. These technologies enhance authenticity, provenance, and ownership security through their decentralized and tamper-resistant nature, which facilitates provenance tracking and reduces risks of data manipulation. NFTs provide verifiable digital identities for cultural objects, enabling ownership confirmation and value exchange in virtual environments. Despite these advantages, challenges such as economic inefficiency, legal ambiguity, and governance risks hinder broader adoption. Ethical concerns also arise, particularly regarding the tokenization of intangible cultural heritage and the commodification of culture through speculative economic models.
Advancements in virtual reality (VR), the metaverse, and digital twin technologies further enrich immersive experiences in cultural heritage. These technologies enable interactive reconstructions and real-time monitoring, enhancing educational engagement and accessibility. The integration of these technologies fosters a more intelligent and adaptive digital ecosystem for heritage conservation, improving interpretive quality and community trust. The paper advocates for a systematic approach to integrating these technologies, emphasizing the need for empirical validation and the development of comprehensive frameworks that prioritize community values and ethical considerations. Future research should focus on co-designing systems with heritage communities to ensure responsible innovation and avoid cultural misappropriation.
Limitations
The section on limitations highlights several critical areas for improvement and future research in the context of AI-driven modeling, interactive functionality, and blockchain/NFT authentication for cultural heritage conservation. The study’s reliance on questionnaires primarily from younger, highly educated individuals limits the generalizability of its findings, necessitating broader sampling that includes diverse demographics such as rural residents and cultural tourists. Additionally, the model’s focus on technological pathways and user perceptions lacks consideration of external variables like policy environments and economic support, which are essential for a comprehensive understanding of socio-technical systems.
Moreover, the technical feasibility and environmental impact of emerging technologies, including blockchain and virtual reality, remain inadequately assessed. Future research should incorporate technical metrics and standardized environmental assessment frameworks to quantify resource utilization and ecological impacts effectively. The study also notes the absence of direct evaluations of the technical implementation and performance of the integrated technologies, suggesting that subsequent research should develop operational prototypes to assess system dynamics in real-world settings. Lastly, the cross-sectional design limits the observation of changes over time, indicating a need for longitudinal studies to systematically evaluate the sustainability and technological performance of heritage conservation projects.